KR101518821B1

KR101518821B1 - 자계감응형 선로 고장 표시기

Info

Publication number: KR101518821B1
Application number: KR1020130146408A
Authority: KR
Inventors: 장상호
Original assignee: 장상호
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-05-12

Abstract

본 발명은 상시 전원공급이 필요없는 자계 스위치를 이용하여 전력소모를 최소화하고 구조를 간소화시키고, 이로 인해 제조비용을 감소시켜 가격을 낮출 수 있는 자계감응형 선로 고장 표시기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 자계감응형 선로 고장 표시기는, 전선에 장착되는 몸체; 상기 몸체에 장착되며, 상기 전선의 유도전압을 검출하는 유도전압검출판; 상기 몸체에 장착되며, 상기 전선의 자계 범위 내에 배치되는 리드스위치; 상기 몸체에 장착되며, 상기 리드스위치가 닫혔을 때 발광하는 발광부재; 상기 몸체에 장착되며, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 상기 유도전압검출판, 상기 리드스위치 및 상기 발광부재의 작동을 제어하는 제어판; 상기 몸체에 장착되며, 상기 제어판 및 상기 발광부재에 전원을 공급하는 배터리; 를 포함하여 이루어지되, 상기 제어판은, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 상기 발광부재가 점멸하도록 제어하고, 상기 유도전압검출판을 통해 상기 전선 주변의 유도전압이 검출되면 상기 리드스위치가 열리도록 제어하는 제어판; 을 포함한다.

Description

자계감응형 선로 고장 표시기{Magnetic sensing type line fault indicator}

본 발명은 자계감응형 선로 고장 표시기에 관한 것으로서, 특히 배선선로인 전선에 장착되어 고장전류 발생시 이를 감지하여 외부로 고장발생 여부를 표시하기 위한 자계감응형 선로 고장 표시기에 관한 것이다.

전력수용가에 전기를 공급하는 전선, 즉 배선전선에는 상시 부하에 비례하는 부하전류가 흐르고 있으나, 전선의 단락사고 또는 지락사고 등이 발생할 경우는 부하전류보다 큰 고장전류가 전선에 흐르게 된다.

이러한 고장전류는 전력계통의 단락용량에 따라 그 크기가 결정되는데, 고장전류를 방치하게 되면 설비 및 인명 피해 등이 발생될 수 있으므로 전력계통에서는 고장전류를 차단하는 차단기 및 고장의 발생을 표시하는 고장표시기 등이 설치 운용되고 있다.

종래의 고장 표시기는 고장을 검출하기 위한 전선에 흐르는 전류를 측정하여 상시 흐르는 부하전류보다 일정 이상 과전류가 흐르게 되면 고장으로 판정하였다.

이러한 종래 방식은 고장 검출의 신뢰성은 좋으나 전류 검출용 C.T(전류 변성기), 전류를 측정하는 계측요소 및 동작 제어요소 뿐만 아니라, 이러한 동작에 필요한 전원공급장치 등이 필요하게 되어 구조가 복잡하고 제품의 가격 또한 고가일 수밖에 없는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-0334428호 대한민국 등록특허 제10-0777209호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상시 전원공급이 필요없는 자계 스위치를 이용하여 전력소모를 최소화하고 구조를 간소화시키고, 이로 인해 제조비용을 감소시켜 가격을 낮출 수 있는 자계감응형 선로 고장 표시기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자계감응형 선로 고장 표시기는, 전선에 장착되는 몸체; 상기 몸체에 장착되며, 상기 전선의 유도전압을 검출하는 유도전압검출판; 상기 몸체에 장착되며, 상기 전선의 자계 범위 내에 배치되는 리드스위치; 상기 몸체에 장착되며, 상기 리드스위치가 닫혔을 때 발광하는 발광부재; 상기 몸체에 장착되며, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 상기 유도전압검출판, 상기 리드스위치 및 상기 발광부재의 작동을 제어하는 제어판; 상기 몸체에 장착되며, 상기 제어판 및 상기 발광부재에 전원을 공급하는 배터리; 를 포함하여 이루어지되, 상기 제어판은, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 일정 시간동안 상기 발광부재가 점멸하도록 제어하고, 상기 유도전압검출판을 통해 상기 전선 주변의 유도전압이 검출되면 자동으로 동작을 멈추고 상기 배터리의 전원공급을 중단하도록 제어하는 제어판; 을 포함한다.

상기 리드스위치는 상기 전선에 교차되는 방향으로 배치된다.

상기 제어판에는 상기 유도전압검출판에서 유도전압 발생시 이를 증폭하는 증폭회로가 구비된다.

상기 몸체의 상부에 배치되며, 일단이 상기 몸체에 고정되고, 타단이 탄성 변형 가능하게 배치되어 상기 전선에 상기 몸체를 고정시키는 탄성부재; 를 더 포함하되, 상기 탄성부재의 일단과 타단 사이에는 상방향으로 볼록한 절곡부가 형성되고, 상기 탄성부재의 일단에는 상기 절곡부를 상기 몸체 방향으로 가압하도록 응축부가 형성된다.

상기 몸체의 하단에는 절연봉을 탈착 가능하게 장착할 수 있는 너트부가 형성되되, 상기 너트부는 상기 탄성부재의 응축부의 반대편에 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 발광부재는 2개로 이루어지며, 상기 몸체의 외주연을 따라 일정 각도 이격 배치된다.

상기 배터리는 상기 몸체의 하단에 배치되어 상기 몸체의 무게중심이 하단에 위치되게 한다.

상기 제어판에는, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 상기 리드스위치의 동작상태를 홀딩하는 홀딩회로가 구비된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 자계감응형 선로 고장 표시기는 다음과 같은 효과가 있다.

상기 리드스위치는 상기 전선 주위에 발생하는 자계 만을 이용하여 종래의 전류변성기나 계측회로 없이 상기 전선의 고장을 검출할 수 있으며, 이로 인해 상시 전원공급이 필요 없으므로 전원 소비를 줄일 수 있고, 전체적인 제품의 구조를 간소화하여 단가를 낮출 수 있는 효과가 발생 된다.

상기 발광부재는 2개로 이루어져 90도 간격으로 이격 배치되고, 번갈아 가며 점멸됨으로써, 전원의 소모를 줄이고, 다양한 위치에서 고장 확인이 용이하도록 하는 효과가 발생 된다.

상기 제어판은 상기 리드스위치를 통해 상기 전선이 고장상태일 경우에만 상기 유도전압검출판을 통해 전압을 검출하도록 함으로써, 평상시 상기 유도전압검출판의 작동에 필요한 전원을 줄일 수 있어 배터리의 소모를 최소화할 수 있고, 상기 전선에 전류가 흐르지 않더라도 상기 전선의 정상 상태 여부를 판단할 수 있어 정확성을 높이는 효과가 발생 된다.

상기 너트부가 상기 몸체에서 상기 응축부의 반대편에 배치됨으로써, 상기 응축부의 탄성력에 의해 상기 몸체를 상기 전선에 쉽게 착탈 가능하도록 하는 효과가 발생 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자계감응형 선로 고장 표시기의 단면 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자계감응형 선로 고장 표시기 리드스위치의 배치 구조도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자계감응형 선로 고장 표시기의 하단 평면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자계감응형 선로 고장 표시기 제어판의 회로 블록도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자계감응형 선로 고장 표시기는 몸체(100), 유도전압검출판(200), 리드스위치(300), 발광부재(400), 제어판(500), 배터리(600) 및 탄성부재(700)로 이루어진다.

상기 몸체(100)는 대략 원통형 형상이며, 내부에 수용공간이 형성되고, 상단에는 후술할 상기 탄성부재(700)가 장착되며, 상기 탄성부재(700)에 의해 전선(10)에 탈착 가능하게 장착된다.

또한, 상기 몸체(100)의 하단에는 상기 몸체(100)를 상기 전선(10)에 설치할 때 사용하는 절연봉(20)을 착탈 가능하게 장착할 수 있도록 너트부(110)가 형성된다.

상기 너트부(110)는 상방향으로 오목한 홈이며, 내주면에 나사산이 형성되어 있다.

여기에서 상기 전선(10)은 전력수용가에 전기를 공급하는 배선선로이며, 상기 몸체(100)의 설치는 활선작업, 즉 상기 전선(10)에 전기가 흐르고 있는 상태에서 설치하는 작업이다.

그러나 이러한 전선(10) 사이에는 고전압이 가해져 있으므로, 길이가 긴 상기 절연봉(20)을 사용하여 원격으로 설치하여 작업을 안전하게 진행할 수 있도록 한다.

여기에서, 상기 절연봉(20)은 원통형의 긴 막대로, 끝단에 상기 너트부(110)의 나사산에 결합되는 볼트부(21)가 형성된다.

또한, 상기 너트부(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 후술할 상기 탄성부재(700)의 응축부(720)의 반대 방향인 상기 몸체(100)의 좌측 하단에 구비되며, 이로 인해 상기 절연봉(20)으로 상기 몸체(100)를 상기 전선(10)에 설치할 때 작업을 용이하게 하는 효과가 발생 된다.

상기 유도전압검출판(200)은 도체, 즉 금속재질로 이루어진 사각형의 금속판이며, 상기 몸체(100) 내부의 상단에 장착되며, 상기 전선(10)에 인접하게 배치된다.

이러한 상기 유도전압검출판(200)은, 후술할 상기 제어판(500)과 연결되며, 상기 리드스위치(300)가 닫혔을 때, 상기 전선(10)에 흐르는 전류에 의해 정전유도 전압이 발생되며, 상기 제어판(500)을 통해 상기 전선(10)의 정상상태를 파악할 수 있도록 한다.

여기에서 정상상태란 상기 전선(10)의 정전 후 가압상태를 의미한다.

상기 리드스위치(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 유리관(310) 속에 2개의 자성 리드 조각(320)을 상하로 이격되게 배치한 것으로, 자석을 접근시키면 자기회로가 형성되어 상기 자성 리드 조각(320)의 마주보는 끝단이 서로 접하였다가, 자석을 멀리하면 다시 떨어지게 되는 원리를 이용한 스위치이다.

이러한 상기 리드스위치(300)는 상기 전선(10)의 자계(11) 범위 내에 배치되되, 상기 전선(10)과 일정한 거리 이격되게 배치된다.

또한, 상기 리드스위치(300)는 상기 전선(10)에 교차되게 배치된다. 구체적으로, 상기 리드스위치(300)는 상기 전선(10)에 직교 방향으로 길게 배치된다.

상기 전선(10)에 전류가 흐를 때, 상기 전선(10)과 인접한 한 지점의 자계강도는 전류의 크기에 비례하고, 전선(10)과의 거리에 반비례하여 변환하게 되는데, 상기 리드스위치(300)는 이 원리를 이용하여 작동된다.

여기에서, 상기 전선(10)은 일반적인 배선선로이며, 평상시에는 약 200~300A 미만의 부하전류가 흐르고 있으며, 고장 발생시에는 부하전류보다 현저히 큰 고장전류가 흐르게 되고, 이로 인해 상기 전선(10) 주변에 형성된 자계의 강도가 커지면서 상기 리드스위치(300)가 닫히게 된다.

이와 같이, 상기 리드스위치(300)는 상기 전선(10) 주위에 발생하는 자계(11) 만을 이용하여 종래의 전류변성기나 계측회로 없이 상기 전선(10)의 고장을 검출할 수 있으며, 이로 인해 상시 전원공급이 필요 없으므로 전원 소비를 줄일 수 있고, 전체적인 제품의 구조를 간소화하여 단가를 낮출 수 있는 효과가 발생 된다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광부재(400)는 LED램프이며, 상기 몸체(100)의 하단 외측에 노출되게 장착된다.

또한, 상기 발광부재(400)는 2개로 이루어지며, 상기 몸체(100)의 외주연을 따라 약 90도 각도 이격 배치되어 설치 위치를 기준으로 동서측이나 남부측에서 확인이 용이하도록 한다.

이러한 상기 발광부재(400)는 상기 리드스위치(300)가 닫혔을 때 상기 홀딩회로(800)가 작동하여 발광 되며, 상기 제어판(500)에 의해 번갈아 가며 점멸되어 외부로 고장 상태임을 표시하게 된다.

이와 같이, 상기 발광부재(400)는 2개로 이루어져 90도 간격으로 이격 배치되고, 번갈아 가며 점멸됨으로써, 전원의 소모를 줄이고, 다양한 위치에서 고장 확인이 용이하도록 하는 효과가 발생 된다.

한편, 상기 제어판(500)은 상기 유도전압검출판(200)의 하부에 배치되며, 상기 리드스위치(300), 유도전압검출판(200) 및 상기 발광부재(400)와 연결된다.

또한, 상기 제어판(500)은 상기 리드스위치(300)에 의해 작동되어 상기 발광부재(400)를 제어하고, 상기 유도전압검출판(200)에 발생되는 유도전압을 검출하여 상기 리드스위치(300)를 제어한다.

구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어판(500)에는 상기 유도전압검출판(200)에 발생되는 유도전압을 증폭하는 증폭회로(510)와, 상기 리드스위치(300)의 동작 상태를 홀딩하는 홀딩회로(520)가 구비된다.

일반적으로 배선선로에 흐르는 전류는 교류전류이므로 고유주파수(Hz)를 가지고 있고 전류의 방향이 정,역으로 변화하고, 전선 주위에 발생되는 자계 또한 N극, S극으로 변화게 된다.

이로 인해 영구자석과 같은 일정한 자계내에서 동작 되는 상기 리드스위치(300)는 교류 자계 내에서는 1초에 수십번, 즉, 주파수 크기 만큼의 미세한 떨림현상으로 안정적인 동작 상태가 유지되지 않는다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는, 고장 발생 후 최초 1싸이클의 N극 또는 S극의 자계에 상기 리드스위치(300)의 동작을 감지하여 동작신호를 홀딩하도록 상기 홀딩회로(520)가 구비된다.

이러한 상기 제어판(500)은 상기 전선(10)에 고장전류가 흘러 상기 리드스위치(300)가 최초 1싸이클의 자계 변화에 의해 닫혔을 때, 상기 홀딩회로(520)에 의해 동작 상태를 홀딩하고, 상기 배터리(600)로부터 전원을 공급받아 작동되며, 상기 발광부재(400)가 점멸되도록 작동시킨다.

이 후 상기 유도전압검출판(200)에 유도전압이 발생 되면, 상기 증폭회로(510)를 통해 증폭하여 상기 전선(10)의 정상 여부를 판단하고, 상기 홀딩회로(520)를 다시 열리도록 하여 전원을 차단되게 한다.

경우에 따라, 상기 유도전압검출판(200) 대신 상기 전선(10)의 가압 운전 상태를 검출하기 위해 홀센서 등을 사용할 수도 있으나, 이는 무부하 충전상태, 즉 선로에 전류가 흐르지 않고 가압만 된 상태는 검출할 수 없는 취약점이 있어 바람직하지 않다.

이와 같이, 상기 제어판(500)은 상기 리드스위치(300)를 통해 상기 전선(10)이 고장상태일 경우에만 상기 유도전압검출판(200)을 통해 전압을 검출하도록 함으로써, 평상시 상기 유도전압검출판(200)의 작동에 필요한 전원을 줄일 수 있어 후술할 배터리(600)의 소모를 최소화할 수 있고, 상기 전선(10)에 전류가 흐르지 않는 가압상태에서도 상기 전선(10)의 정상 상태 여부를 판단할 수 있어 정확성을 높이는 효과가 발생 된다.

상기 배터리(600)는 상기 몸체(100)의 내부 하단에 장착되며, 무게가 무거워 상기 몸체(100)의 무게중심이 하방향으로 향하도록 한다.

이와 같이, 상기 배터리(600)가 상기 몸체(100)의 하단에 배치됨으로써, 상기 몸체(100)의 무게중심을 하방향으로 향하도록 하여 상기 몸체(100)를 상기 전선(10)에 장착할 시, 무게중심에 의해 상기 몸체(100)가 자연적으로 상기 전선(10)에 수직되게 배치되도록 하고, 태풍이나 강풍 등에 의한 흔들림을 감소시키는 역할을 한다.

한편, 상기 탄성부재(700)는 상기 몸체(100)의 상단에 장착되어 상기 몸체(100)를 전선(10)에 고정시킨다.

구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(700)는 일단이 상기 몸체(100)의 상단 우측에 고정되고, 타단이 상기 몸체(100)의 좌측에 탄성 변형 가능하게 자유상태로 배치된다.

또한, 상기 탄성부재(700)의 일단과 타단 사이에는 상방향으로 볼록한 절곡부(710)가 형성되며, 일단 부근에는 상기 절곡부(710)를 상기 몸체(100) 방향으로 가압하도록 원형으로 감겨진 응축부(720)가 형성된다.

여기에서, 상기 응축부(720)는 상기 몸체(100)의 너트부(110)와 반대편에 배치된다. 즉, 상기 응축부(720)는 상기 몸체(100)의 우측에 배치되며, 상기 너트부(110)는 상기 몸체(100)의 좌측에 배치된다.

이와 같이 상기 너트부(110)가 상기 몸체(100)에서 상기 응축부(720)의 반대편에 배치됨으로써, 상기 응축부(720)의 탄성력에 의해 상기 몸체(100)를 상기 전선(10)에 쉽게 착탈 가능하도록 하는 효과가 발생 된다.

위 구성으로 이루어진 본 발명의 자계감응형 선로 고장 표시기는, 상기 전선(10) 주위의 자계(11) 강도에 따라 작동되는 상기 리드스위치(300)에 의해 작동되며, 상기 유도전압검출판(200)을 통해 상기 전선(10)의 정전 후 가압상태를 파악하여 정상 여부를 판단함으로써, 종래의 검출기나 센서 등과 같이 상시 전원을 공급할 필요 없으므로 배터리(600)의 전원 소비를 최소화할 수 있고, 전체적인 구조를 간소화하여 저가로 제작할 수 있는 효과가 발생 된다.

본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구 범위의 사상 및 영역을 이탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 형태로 변형 실시될 수 있으며, 따라서 이와 같은 변형은 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 해석해야 할 것이다.

100 : 몸체, 110 : 너트부,
200 : 유도전압검출판, 300 : 리드스위치,
400 : 발광부재, 500 : 제어판,
510 : 증폭회로, 520 : 홀딩회로,
600 : 배터리, 700 : 탄성부재,
710 : 절곡부, 720 : 응축부,

Claims

전선에 장착되는 몸체;
상기 몸체에 장착되며, 상기 전선의 유도전압을 검출하는 유도전압검출판;
상기 몸체에 장착되며, 상기 전선의 자계 범위 내에 배치되는 리드스위치;
상기 몸체에 장착되며, 상기 리드스위치가 닫혔을 때 발광하는 발광부재;
상기 몸체에 장착되며, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 상기 유도전압검출판, 상기 리드스위치 및 상기 발광부재의 작동을 제어하는 제어판;
상기 몸체에 장착되며, 상기 제어판 및 상기 발광부재에 전원을 공급하는 배터리; 를 포함하여 이루어지되,
상기 제어판은, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 일정 시간동안 상기 발광부재가 점멸하도록 배터리 전원을 지속적으로 공급하고, 상기 유도전압검출판을 통해 상기 전선 주변의 유도전압이 검출되면 자동으로 동작을 멈추고 배터리 전원공급을 중단하도록 제어하는 제어판; 을 포함하되,
상기 리드스위치는 상기 전선에 교차되는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자계감응형 선로 고장 표시기.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제어판에는 상기 유도전압검출판에서 유도전압 발생시 이를 증폭하는 증폭회로가 구비되는 것을 특징으로 하는 자계감응형 선로 고장 표시기.
제 1 항에 있어서,
상기 몸체의 상부에 배치되며, 일단이 상기 몸체에 고정되고, 타단이 탄성 변형 가능하게 배치되어 상기 전선에 상기 몸체를 고정시키는 탄성부재; 를 더 포함하되,
상기 탄성부재의 일단과 타단 사이에는 상방향으로 볼록한 절곡부가 형성되고, 상기 탄성부재의 일단에는 상기 절곡부를 상기 몸체 방향으로 가압하도록 응축부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자계감응형 선로 고장 표시기.
제 4 항에 있어서,
상기 몸체의 하단에는 절연봉을 탈착 가능하게 장착할 수 있는 너트부가 형성되되, 상기 너트부는 상기 탄성부재의 응축부의 반대편에 배치되는 것을 특징으로 하는 자계감응형 선로 고장 표시기.
제 1 항에 있어서,
상기 발광부재는 2개로 이루어지며, 상기 몸체의 외주연을 따라 일정 각도 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 자계감응형 선로 고장 표시기.
제 1 항에 있어서,
상기 배터리는 상기 몸체의 하단에 배치되어 상기 몸체의 무게중심이 하단에 위치되게 하는 것을 특징으로 하는 자계감응형 선로 고장 표시기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어판에는, 상기 리드스위치가 닫혔을 때, 상기 리드스위치의 동작상태를 홀딩하는 홀딩회로가 구비되는 것을 특징으로 하는 자계감응형 선로 고장 표시기.