KR101473109B1 - 변류기 보호장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변류기 보호장치에 관한 것이다.
본 발명의 변류기 보호장치는 1차측 및 2차측을 포함하는 변류기의 상기 2차측에 접속되어 상기 변류기의 2차측에 접속된 부하로의 고장전류의 흐름을 차단하기 위한 보호장치에 있어서, 변류기 내부전압의 크기에 따라 온오프 되는 스위칭부; 및 상기 스위칭부에 직렬 접속되어 상기 스위칭부의 턴온 시 급격한 전압강하를 방지하는 제1 저항소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변류기 보호장치{CURRENT TRANSFORMER PROTECTOR}

본 발명은 변류기 보호장치에 관한 것으로, 특히 변류기 개방으로 인한 변류기 자체의 소손을 방지하고, 변류기의 2차측 부하로의 고장전류의 유입을 차단하여 변류기에 연결된 부하의 소손을 방지하기 위한 변류기 보호장치에 관한 것이다.

일반적으로, 변류기(Current Transformer: CT)는 전기선로의 높은 전류(30A 내지 100,000A)를 계기, 계전기 등을 동작시킬 수 있도록 일정비율로 낮춰 5A 또는 1A 정도로 변환시키는데 사용하는 기기이다. 따라서 변류기는 사용용도에 따라 2가지의 변류기로 구분하여 사용하고 있으며, 이중 첫 번째는 계기용 변류기로 전류계, 계량기 등의 전력량을 검침하는데 사용하고, 두 번째는 계전기용 변류기로 지락계전기, 과전류계전기 등에 사용하여 선로 및 차단기, 변압기 등을 보호하는데 사용된다.

이러한 변류기는 변압기와 같은 성층철심에 권선수가 적은 1차 권선(1차측)과 권선수가 많은 2차 권선(2차측)을 감은 것인데, 1차측에는 측정하고자 하는 주회로를 연결하고, 2차측에는 전류계, 전력계, 계전기 등의 측정장치를 연결한다.

이와 같이 변류기는 1차측에 대전류가 흐르고 있으므로 1차측 전류가 흐르고 있는 상태에서 2차측을 개방하게 되면 선로 전류(1차측 전류)는 모두 여자전류가 되며 철심은 포화되어 발열하고 이로 인해 권선이 손상되거나 변류기가 소손 내지는 폭발하는 위험이 따른다.

따라서, 변류기의 2차측에 연결된 전류계, 전력계 등의 계측기 내부 회로가 개방되거나 기타 사유로 인해 변류기의 2차 권선이 개방(open) 될 경우 이를 즉시 감지하고, 개방된 원인을 찾아서 그 원인을 제거할 때까지 보호조치를 취할 수 있는 변류기 보호장치가 필요하다.

도 1은 종래기술에 따른, 변류기의 2차측 단자의 개방을 감지하기 위한 감지장치가 전기설비에 연결되어 있는 실시예를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 변류기(10)의 1차측(N1)에는 측정하고자 하는 회로(20)가 연결되고, 2차측(N2)에는 전류계, 전력계, 계전기, 기록계 등 각종 측정장치(30)와 변류기의 2차측 단자 개방 감지장치(40)가 연결되어 있다.

상기 변류기의 2차측 단자 개방 감지장치(40)는 변류기의 2차측 단자에 연결되어 2차측 단자의 개방전압을 감소시켜 과전압을 차단하는 보호부(41)와, 보호부(41)를 통과한 전압신호를 정류하는 정류부(42)와, 정류부(42)에서 출력한 전압신호와 미리 설정된 기준전압의 값을 비교하여 변류기 2차측 단자의 개방에 대한 전압신호를 출력하는 비교부(43)와, 비교부(43)에서 출력한 전압신호에 의해 작동하여 개방된 2차측 단자를 단락시키는 기능을 수행하는 단락회로부(44) 및 단락회로부(44)에 전원을 연결시켜 작동시킴으로써 변류기의 2차측 단자를 단락시킬 수 있는 점검스위치(46)를 구비하고 있다.

즉, 변류기의 2차측 단자가 개방되면, 개방전압은 감지장치의 입력신호가 되어 과전압을 차단하는 보호부, 신호를 정류하여 직류로 변환하는 정류부, 기준전압과 정류신호의 값을 비교하는 비교부 및 단락스위치를 구비하고 있는 단락회로부를 거쳐서 결국 변류기의 2차측 단자를 단락시키도록 구성되어 있다.

또한, 점검스위치를 누르게 되면 단락회로부(44)에 전원이 공급되고 이에 따라 단락회로부가 작동하여 변류기의 2차측 단자가 단락된다. 즉, 비교부로부터 개방신호가 입력되지 않더라도 점검스위치를 통해 필요할 때 변류기 2차측 단자의 안정적인 단락상태를 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 상기 종래기술에 따르면 변류기의 2차측 단자 개방시 이를 감지하는 장치는 구동부를 포함하고 있으므로 별도의 전원이 필요하고, 기계식이므로 동작시간이 저속이며, 계기나 계전기 접속 시 감지장치의 연결로 인해 변류기 2차측의 부하가 변동하므로 변류기의 정밀도를 포함하여 변류기의 정격이 달라지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술에서의 한계와 단점에 의해 발생되는 다양한 문제점을 실질적으로 보완할 수 있는 변류기 보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은, 간단한 구성을 통해 변류기 2차측 단자를 단락시킬 수 있는 변류기 보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은, 변류기 2차측 단자의 전류를 제한할 수 있는 변류기 보호장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 다른 목적은, 변류기 2차측 단자의 단락을 사용자가 인지할 수 있는 변류기 보호장치를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기 보호장치는 1차측 및 2차측을 포함하는 변류기의 상기 2차측에 접속되어 상기 변류기의 2차측에 접속된 부하로의 고장전류의 흐름을 차단하기 위한 보호장치에 있어서, 변류기 내부전압의 크기에 따라 온오프 되는 스위칭부; 및 상기 스위칭부에 직렬 접속되어 상기 스위칭부의 턴온 시 급격한 전압강하를 방지하는 제1 저항소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변류기 보호장치에서, 상기 스위칭부는 트라이악과; 상기 트라이악의 게이트에 접속되어 상기 트라이악의 턴온 전압의 크기를 조절하는 제2 저항소자를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변류기 보호장치에서, 상기 제1 저항소자에 병렬 접속되어 상기 트라이악의 턴온시 점등되는 표시소자를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변류기 보호장치에서, 상기 제1 저항소자와 상기 표시소자 사이에 접속되어 상기 표시소자에 흐르는 전류의 크기를 조절하는 제3 저항소자를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 변류기 보호장치에 의하면, 변류기의 내부전압이 트라이악의 턴온 전압 이상으로 유기되면 트라이악이 턴온 되어 변류기의 2차측을 단락시킴으로써 변류기의 소손을 방지하고, 변류기 2차측에 연결된 장치로 높은 고장전류가 흐르는 것을 차단할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 고가의 니켈 코어를 사용하지 않고 일반 코어를 활용하여 FS급 변류기와 유사한 성능의 변류기를 제작할 수 있어 변류기 제작 단가를 크게 낮출 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 저항소자의 크기를 조정하여 스위칭 소자의 턴온 전압 크기를 조절하고, 변류기 보호회로 동작시 급격한 전압강하를 방지할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 표시소자를 통해 변류기 보호장치가 구동되고 있음을 사용자가 인식하도록 할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 변류기 보호장치를 구동하기 위한 별도의 외부 전원을 필요로 하지 않는다.

또한 본 발명에 의하면, 변류기 보호장치가 연결되어도 변류기 성능에 미치는 영향이 매우 작다.

또한 본 발명에 의하면, 변류기 보호장치는 전력전자소자를 활용하므로 동작시간이 고속이다.

도 1은 종래 기술에 따른, 변류기 2차측 단자의 개방을 감지하기 위한 감지장치가 전기설비에 연결되어 있는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기 보호장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변류기 보호장치를 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용된 것일 뿐, 이러한 용어에 의해 구성요소가 한정되면 안 될 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변류기 보호장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 변류기(10)의 1차측(N1)에는 주회로(20)가 연결되고, 2차측(N2)에는 전류계, 전력계, 계전기, 기록계 등 각종 측정장치(30)가 연결되어 있다. 본 실시예에 따른 변류기 보호장치(100)는 변류기(10)의 2차측(N2)에 측정장치(30)와 병렬로 연결되어 있다.

상기 변류기 보호장치(100)는 스위칭부(110)와, 상기 스위칭부(110)에 직렬 연결되어 스위칭부(110)의 턴온(turn on)시 급격한 전압강하를 방지하는 저항소자(제1 저항소자, 120)를 포함한다.

상기 스위칭부(110)는 스위칭 소자 예를 들면 트라이악(Triac)(112)과 상기 트라이악(112)의 게이트에 접속되어 턴온 전압의 크기를 조절하는 저항소자(제2 저항소자, 114)를 포함한다.

전술한 구성을 갖는 변류기 보호장치(100)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

높은 고장전류로 인해 변류기(10)의 내부전압이 트라이악(112)의 턴온 전압 이상으로 유기되면 트라이악(112)이 턴온 되어 변류기 2차 단자가 단락(short) 된다. 이와 같이 변류기의 2차 단자가 단락되면 변류기(10)의 2차측(N2)에 접속된 부하 예를 들면, 측정장치(30)에 고장전류가 흐르지 않게 된다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 변류기의 내부전압이 트라이악의 턴온 전압 이상으로 유기되면 트라이악이 턴온 되어 변류기의 2차측을 단락시킴으로써 고가의 니켈 코어를 사용하지 않고 일반 코어를 활용하여 FS급 변류기와 유사한 성능의 변류기를 제작할 수 있다. 참고로, FS급 변류기는 변류기 내부전압이 일정전압 이상이 되면 포화가 발생하도록 제작된 변류기로서 FS5로 명명되어 있으면 내부전압이 정격전압의 5배 이하에서 포화가 발생하는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 변류기 보호장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 변류기(10)의 1차측(N1)에는 주회로(20)가 연결되고, 2차측(N2)에는 전류계, 전력계, 계전기, 기록계 등 각종 측정장치(30)가 연결되어 있다. 도 2의 일 실시예와 마찬가지로 본 실시예에 따른 변류기 보호장치(200) 또한 변류기(10)의 2차측(N2)에 측정장치(30)와 병렬로 연결되어 있다.

상기 변류기 보호장치(200)는 스위칭부(210)와, 상기 스위칭부(210)에 접속되어 스위칭부(210)의 턴온(turn on)시 급격한 전압강하를 방지하는 저항소자(제1 저항소자, 220)와 상기 제1 저항소자에 병렬 접속되어 변류기 보호장치(200)가 동작되고 있음을 표시하는 표시소자(230)를 포함한다.

상기 스위칭부(210)는 스위칭 소자, 예를 들면 트라이악(Triac)(212)과 상기 트라이악(212)의 게이트에 접속되어 턴온 전압의 크기를 조절하는 저항소자(제2 저항소자, 214)를 포함한다.

상기 표시소자(230)는 LED로 구현될 수 있고, LED에 흐르는 전류의 크기를 제한하기 위한 저항소자(제3 저항소자, 232)가 접속될 수 있다.

전술한 구성을 갖는 변류기 보호장치(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

높은 고장전류로 인해 변류기(10)의 내부전압이 트라이악(212)의 턴온 전압 이상으로 유기되면 트라이악(212)이 턴온 되어 변류기 2차 단자가 단락(short) 된다. 이와 같이 변류기의 2차 단자가 단락되면 변류기(10)의 2차측(N2)에 접속된 부하 예를 들면, 측정장치(30)에 고장전류가 흐르지 않게 된다. 또한, 트라이악(212)이 턴온 되면 LED(230)가 점등되어 변류기 보호장치(200)가 동작했음을 사용자가 인식할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 변류기의 내부전압이 트라이악의 턴온 전압 이상으로 유기되면 트라이악이 턴온 되어 변류기의 2차측을 단락시킴으로써 변류기의 소손을 방지하고, 변류기 2차측에 연결된 장치로 높은 고장전류가 흐르는 것을 차단할 수 있다.

또한 본 실시예에 따르면, 표시소자를 통해 변류기 보호장치가 구동되고 있음을 사용자가 인식하도록 할 수 있다.

또한 본 실시예에 따르면, 변류기 보호장치를 구동하기 위한 별도의 외부 전원을 필요로 하지 않는다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 변류기 20 : 주회로
30 : 측정장치 100, 200 : 변류기 보호장치
110, 210 : 스위칭부 112, 212 : 트라이악
114, 120, 214, 220, 232 : 저항소자 230 : 표시소자

Claims (4)

1차측 및 2차측을 포함하는 변류기의 상기 2차측에 접속되어 상기 변류기의 2차측에 접속된 부하로의 고장전류의 흐름을 차단하기 위한 보호장치에 있어서,
상기 변류기 내부전압의 크기에 따라 온오프 되는 스위칭부; 및
상기 스위칭부에 직렬 접속되어 상기 스위칭부의 턴온 시 급격한 전압강하를 방지하는 제1 저항소자를 포함하며, 상기 스위칭부는
트라이악과;
상기 트라이악의 게이트에 접속되어 상기 트라이악의 턴온 전압의 크기를 조절하는 제2 저항소자; 및
상기 제1 저항소자에 병렬 접속되어 상기 트라이악의 턴온시 점등되는 표시소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기 보호장치.

삭제

삭제

제 1 항에 있어서, 상기 제1 저항소자와 상기 표시소자 사이에 접속되어 상기 표시소자에 흐르는 전류의 크기를 조절하는 제3 저항소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기 보호장치.

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