KR101590587B1 - 수배전반 전력차단기의 보안장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 발전소에서의 수배전반 전력차단기의 보안장치는 차단기 판넬에 차단스위치가 노출되어 설치되는 다수의 전력차단기 유닛이 전면에 구비되어 발전소의 수배전반을 형성하는 전력차단기 판넬세트에서 각각의 개별 전력차단기 유닛에 구비되며, 상기 전력차단기의 보안장치는 상기 차단기 판넬에 결합되어 상기 각 차단스위치를 개폐하는 보안커버와, 상기 보안커버를 잠금 및 해제하기 위한 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어지고 상기 솔레노이드 밸브는 제어부로부터 잠금해제신호에 의해 상기 전력차단기 판넬세트의 다수의 전력차단기 중 조작예정인 특정 전력차단기의 보안커버를 잠금해제하는 것을 특징으로 한다.

Description

수배전반 전력차단기의 보안장치{Safety device of power circuit breaker in a thermal power plant}

본 발명은 수배전반 전력차단기의 보안장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전소에서 수배전반 전력차단기의 오작동을 방지할 수 있는 발전소의 수배전반 전력차단기의 보안장치에 관한 것이다.

현재 화력발전소에서 특정 개소의 부품을 수리하거나 또는 교체하고자 할 경우 전력차단실 내에 수배전반(고압반, 저압반, 모터제어반, 분전반)에서 그 특정 부품에 해당하는 전력차단기를 차단하여 수리 또는 교체작업이 이루어지게 된다. 통상적으로 발전소의 수배전반은 고압반, 저압반, 모터제어반, 및 분전반으로 구성되고, 고압반은 교류 기준으로 600V~7000V이하, 저압반은 600V 이하로 구분된다.

이와 같은 종래 발전소의 전력차단실 내에 수배전반 전력차단기의 조작을 살펴보면, 예를 들어 발전소에서 특정 전동기의 유지보수작업을 할 경우 먼저 작업설계를 위해 설계된 레드 태그(Red Tag)가 기입력되어져 있는 서버(Geni Server)에서 작업지시를 받은 운전원이 레드 태그를 출력하여 전력차단실로 이동한 다음, 모터 제어반(Motor Control Center) 판넬세트 중에서 레드 태그를 확인하여 특정 전동기의 해당 전력차단기로 이동하여 전력차단기를 차단상태로 설정한 후 특정 전동기의 유지보수작업을 수행하게 된다.

그런데, 전력차단실에는 전력차단기 유닛의 집합체인 전력차단기 판넬세트가 다수 개로 일정 간격 이격되어 설치되어 있고, 하나의 전력차단기 판넬세트에도 다수의 차단스위치가 다수의 열과 행으로 배열되어 있기 때문에 운전자의 부주의로 조작예정 차단기의 명칭 및 위치 혼동으로 인해 다른 개소의 스위치를 조작할 개연성이 높고 다른 스위치의 조작으로 인해 발전정지로까지 이어질 위험이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 발전소 유지보수를 위한 전력 차단시 오작동으로 인한 사고를 미연에 예방할 수 있는 수배전반 전력차단기의 보안장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 수배전반 전력차단기의 보안장치는 차단기 판넬에 차단스위치가 노출되어 설치되는 다수의 전력차단기 유닛이 전면에 구비되어 발전소의 수배전반을 형성하는 전력차단기 판넬세트에서 각각의 개별 전력차단기 유닛에 구비되며, 상기 전력차단기의 보안장치는 상기 차단기 판넬에 결합되어 상기 각 차단스위치를 개폐하는 보안커버와, 상기 보안커버를 잠금 및 해제하기 위한 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어지고 상기 솔레노이드 밸브는 제어부로부터 잠금해제신호에 의해 상기 전력차단기 판넬세트의 다수의 전력차단기 중 조작예정인 특정 전력차단기의 보안커버를 잠금해제하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전력차단기의 보안장치에서 상기 보안커버는 상기 차단스위치를 수용하기 위해 차단기 판넬에 결합되는 하부커버와, 상기 하부커버에 개폐가능하게 힌지결합되는 상부커버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 커버는 외부로부터 차단스위치가 보일 수 있도록 투명재질로 이루어지고 일측에는 열림 손잡이가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전력차단기의 보안장치에는 차단스위치의 설정에 따라 작업상태를 표시하기 위한 작업 램프와, 상기 보안커버의 개폐상태를 표시하기 위한 커버 램프와, 차단스위치의 운전상태를 표시하기 위한 운전 램프가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 전력차단기의 보안장치에는 상부 커버의 닫힘을 유지하고 상부 커버의 개방시 이를 감지하고 커버 램프와 연계하여 커버 램프의 점등 상태를 변화시키는 마그넷 장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 전력차단기는 수배전반을 구성하는 모터제어반, 고압반, 저압반, 및 분전반 중 어느 하나의 전력차단기인 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따르면 발전소 유지보수를 위한 전력차단기 작동시 오작동으로 인한 사고를 미연에 예방할 수 있는 발전소에서의 수배전반 전력차단기의 보안장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 보안장치를 포함한 발전소 수배전반 제어시스템의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 보안장치를 포함한 발전소 수배전반 제어시스템의 일부 상세도이며,
도 3은 도2에서 키오스크에서 네비게이션 기능을 실행한 화면을 도시한 것이고,
도 4는 도2에서 전력차단기 판넬세트에 설치된 시각인식장치인 전광판을 도시한 것이며,
도 5 및 도6은 본 발명에 따른 발전소 수배전반 전력차단기의 보안장치의 상세도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 수배전반 전력차단기의 보안장치를 이용한 발전소에서의 수배전반 제어시스템을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 보안장치를 포함한 발전소 수배전반 전체 제어시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 보안장치를 포함한 발전소 수배전반 전체 제어시스템의 일부 상세도이며, 도 3은 도2에서 키오스크에서 네비게이션 기능을 실행한 화면을 도시한 것이고, 도 4는 도2에서 전력차단기 판넬세트에 설치된 시각인식장치인 전광판을 도시한 것이며, 도 5 및 도6은 본 발명에 따른 수배전반 전력차단기의 보안장치의 상세도이다.

본 발명에 따른 수배전반 전력차단기의 보안장치를 이용한 발전소에서의 수배전반 제어시스템의 전체 구성은 설계 PC(110)를 통해 설계된 레드 태그(Red Tag) 정보가 등록되는 서버(Geni Server)(100)와, 상기 서버(Geni Server)(100)를 통해 레드 태그를 출력하기 위한 레드 태그 출력기(120)와, 메인 서버(200)와, 전면에 터치스크린과 바코드 스캐너가 구비되어 차단실 입구에 설치되는 키오스크(300)와, 전력차단실 내에 일정 간격으로 이격 설치되는 다수의 전력차단기 판넬세트(500)와, 전력차단기 판넬세트(500)의 각 전력차단기 유닛(510)에 구비되는 전력차단기 보안장치(700)와, 각 전력차단기 판넬세트(500)의 상부에 결합되는 시각인식장치와, 제어부(400)를 포함하여 이루어진다.

상기 메인 서버(200)(Smart Plant Server, S/P)는 도1에 도시된 바와 같이 서버(100), 데이터베이스(250), 키오스크(300), 제어부(400) 등의 각종 부품과 연계하여 레드태그 등의 정보 요청 및 응답을 수행하는 것으로, 일예로서 데이터베이스(250)와 연동을 하여 구성정보, 권한정보, 로그정보 등을 관리 표출한다. 구성정보는 전력차단기의 구성에 대한 정보로서 실제 장비와 데이터베이스(250)상의 ID와의 연결을 하고, 이를 바탕으로 시각인식장치 및 3D 네비게이션(Navigation)에 표출될 수 있도록 연관 관계를 정의하며, 이 구성정보를 추가/수정/삭제할 수 있게 함으로서, 추후의 설비의 확장에 대한 프로그램의 수정 없이 동작할 수 있게 한다. 구성정보 및 장비별 상세 기술정보는 3D 네비게이션(Navigation) 장치에 전송되어, 운전원의 작업에 오류가 없게 돕는다.

권한정보는 운전원 개개인은 물론, 설계자의 권한을 나누어서 각각의 등급에 맞는 작업을 수행할 수 있도록 하는 것으로, 권한정보는 최상위 관리자만이 추가/수정/삭제 등을 할 수 있도록 한다.

로그정보는 제어부(400)(Control Board)로 전송되어지는 장비 제어 이력 및, 레드 태그 발급 정보, 각종 차단기의 기술 정보의 수정 등의 이력정보를 모두 관리 할 수 있다. 이러한 로그정보는 시간/장비별 조건 검색이 가능하다. 메인 서버(200)는 웹서버를 내장하여 자체 모니터뿐만 아니라 사무실, 통합모니터링 시스템에 정보를 제공할 수 있다.

또한, 메인 서버(200)는 레드 태그 발급 시 외부시스템인 지니 서버(Geni Server)(100)와의 연계를 통하여, 설계자가 설계한 작업내역을 확인하여 레드 태그를 출력할 수 있다.

상기 키오스크(300)(Kiosk)는 터치스크린이 구비된 무인정보단말기로서 전면에 디스플레이부(310)와 바코드 스캐너를 구비하여 차단실 입구에 설치되고, 3D 네비게이션(Navigation) 장치가 내장되어 있다. 키오스크(300)의 전면부에 구비된 바코드 스캐너(미도시)에 의해 레드 태그의 바코드가 인식되면 전면 디스플레이부(310)를 통해 차단기의 상세 기술 정보를 열람할 수 있다. 내장된 3D 네비게이션(Navigation) 장치는 작업예정인 전력차단기의 위치를 키오스크(300) 전면 디스플레이부(310)에 표시하기 위한 것으로, 바코드 스캐너에 의해 레드 태그의 바코드가 인식되면 데이터베이스(250)에 저장된 구성정보를 바탕으로 운전원에게 작업내역에 포함된 전력차단기의 위치 및 이동경로를 디스플레이부(310)에 표시하게 된다. 또한, 키오스크(300)에는 레드 태그의 바코드를 이용하여 작업내용의 음성 안내를 할 수 있는 스피커(미도시)가 구비된다.

전력차단기 판넬세트(500)는 개별적인 전력차단기 유닛(510)의 집합체로서 도2에 도시된 바와 같이 전면에 다수의 전력차단기 유닛(510)이 다수의 행과 열로서 매트릭스 형태로 배치되어 있다.

각 전력차단기 유닛(510)은 원래 차단기 판넬(511)에 차단스위치(520)가 노출되어 구성되는데, 각각의 개별 전력차단기 유닛(510)에 본 발명에 따른 전력차단기 보안장치(700)가 설치된다. 본 발명에 따른 전력차단기 보안장치(700)는 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 차단기 판넬(511)에 결합되어 차단스위치(520)를 개폐하는 보안커버(710)와, 보안커버(710)를 잠금 및 해제하기 위한 솔레노이드 밸브(730)와, 작업 램프(751)와, 커버 램프(752)와, 운전 램프(753)를 포함하여 이루어진다.

전력차단기 보안장치(700)에서 보안커버(710)는 차단스위치(520)를 수용하기 위해 차단기 판넬(511)에 결합되는 하부커버(720)와, 하부커버(720)에 개폐가능하게 힌지결합되는 상부커버(711)로 구성된다. 상부커버(711)는 투명한 아크릴재질로 이루어져 외부로부터 차단스위치(520)가 보일 수 있도록 형성되고, 상부커버(711) 일측에는 열림 손잡이(712)가 제공된다. 또한, 하부커버(720)에는 고정전자석을 포함하여 이루어지는 마그넷 장치(740)가 구비되어 상부커버(711)의 닫힘을 유지하고 상부커버(711)의 개방시 이를 감지하여 커버 램프(752)의 점등 상태를 변화시키게 된다.

작업 램프(751)는 차단스위치(520)의 설정에 따라 작업 상태를 표시하기 위한 램프로서 작업을 위해 차단스위치(520)가 오프(off)상태로 설정되면 점등되고 반대로 차단스위치(520)가 온(on)상태로 설정되면 소등된다.

커버 램프(752)는 보안커버(710)의 개방 상태를 표시하기 위한 램프로서 보안커버(710)에서 상부커버(711)가 개방되면 점등되고 상부커버(711)가 닫히면 소등된다.

운전 램프(753)는 차단스위치(520)의 운전상태를 표시하기 위한 램프로서 작업 램프(751)와 반대로 차단스위치(520)가 오프(off)상태로 설정되면 소등되고 차단스위치(520)가 온(on)상태로 설정되면 점등된다.

도5는 개별 전력차단기에서 평상시 운전상태를 보여주는 것으로 보안커버(710)는 잠금상태로 유지되고 운전 램프(753)가 점등된 상태이다. 이 상태에서 레드 태그가 키오스크(300)의 바코드 스캐너를 통해 인식되면 작업예정인 전력차단기의 보안장치(700)에서만 솔레노이드 밸브(730)가 작동하여 보안커버(710)가 잠금해제되어 상부커버(711)가 하부커버(720)로부터 개방가능한 상태로 된다(도5 (b)참조). 또한, 판넬세트(500)에는 작업오류시 경고음을 출력하는 스피커(미도시)가 부착되어 있다.

상기 전력차단기 판넬세트(500)의 시각인식장치는 조작예정 전력차단기가 속한 판넬세트(500)임을 식별하도록 하고 전력차단기의 위치정보 등을 알려주기 위한 것으로, 각 전력차단기 판넬세트(500)의 상부에 결합되는 LED 전광판(600) 장치로 이루어지고 레드 태그가 키오스크(300)의 바코드 스캐너를 통해 인식되면 제어부(400)로부터 명령을 전송받아 조작예정 전력차단기가 속한 판넬세트(500)에 설치된 전광판(600)이 활성화되어 운전원으로 하여금 해당 판넬세트(500)를 식별하도록 함과 동시에 조작 예정 전력차단기의 위치를 표시한다.

도4는 시각인식장치인 전광판(600) 표출형태를 예시한 것으로 적색으로 “작업대기”문자를 표출하여 다른 판넬세트(500)와 식별할 수 있도록 하고 또한 해당 판넬세트(500) 중에서 실제 조작할 전력차단기의 위치를 1열 3행과 같이 판넬세트(500)에서 행과 열을 지정하여 안내한다.

제어부(Control board)(400)는 메인 서버(200)로부터 명령을 전송받아 전력차단기 보안장치(700)의 잠금 및 해제 기능을 수행하고, 전력차단기 보안장치(700)의 잠금/해제 및 열림 상태/잠금 상태에 대한 정보를 메인 서버(200)에 전송하여 이력을 저장할 수 있게 한다. 또한, 제어부(400)는 시각인식장치를 제어하여 운전원에게 시각적으로 작업할 전력 차단기를 표시할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 수배전반 전력차단기의 보안장치(700)의 작동을 포함하여 발전소에서의 수배전반 제어시스템의 작동을 설명하면, 예를 들어 발전 1호기의 FD 팬(fan)의 유지보수작업을 할 경우 먼저 설계 PC(110)를 통해 설계된 레드 태그(Red Tag) 정보가 지니 서버(Geni Server)(100)에 기등록되고, 운전원은 중앙제어실에서 레드태그 정보가 입력된 지니 서버(100)를 통해 레드 태그 출력기(120)에서 레드 태그를 발급, 출력하게 된다.

그 다음, 전력차단실 입구에 설치된 키오스크(300)의 바코드 스캐너를 통해 레드 태그의 바코드를 인식하고, 키오스크(300)는 인식된 바코드 정보를 바탕으로 키오스크(300)의 디스플레이부(310)에 3D 네비게이션 시스템을 통해 해당 전력차단기의 위치를 표시하며 메인 서버(200)에 이를 통보한다. 도3은 3D 네비게이션 시스템을 통해 디스플레이부(310)에 해당 전력차단기의 위치와 이동경로를 보여주는 예를 도시한 것이다. 메인 서버(200)는 통보된 내용을 데이터베이스(250)에 저장하고, 실제 조작예정 전력차단기가 속한 판넬세트(500) 위의 LED를 활성화시키고, 조작 예정 전력차단기의 보안커버(710)를 잠금 해제하여 해당 전력차단기를 조작할 수 있는 준비상태로 만들어 준다. 이 때 메인 시스템은 작업차단기의 정보를 음성으로 안내하고, 키오스크(300)의 네비게이션 시스템에서는 GUI상으로 해당 전력차단기의 아이콘을 클릭할 경우 전력차단기의 기술정보를 디스플레이부(310)를 통해 표출한다.

따라서, 키오스크(300)의 네비게이션 시스템에 의해 조작예정 전력차단기의 위치 및 이동경로를 안내받아 운전원은 발전1호기의 FD 팬(fan)에 대응되는 모터제어반(motor control center)에서 실제 조작예정 전력차단기가 속한 전력차단기 판넬세트(500)로 이동하게 되고, 해당 전력차단기 판넬세트(500)의 상부에 설치된 시각인식장치인 전광판(600)에 문자로 작업예정임을 표출하여 운전원으로 하여금 용이하게 식별할 수 있게 된다. 도4는 시각인식장치인 전광판(600) 표출형태를 예시한 것으로 적색으로 “작업대기”문자를 표출하여 다른 판넬세트(500)와 식별할 수 있도록 하고 또한 해당 판넬세트(500) 중에서 실제 조작할 전력차단기의 위치를 1열 3행과 같이 행과 열을 지정하여 안내한다.

그리고 전력차단기 판넬세트(500)에서 실제 조작예정인 전력차단기에서는 이미 조작 예정 전력차단기의 보안커버(710)를 잠금 해제하여 해당 전력차단기를 조작할 수 있는 준비상태가 되고, 다른 전력차단기에서는 보안커버(710)가 잠금 상태로 유지되어 열 수 없는 상태가 된다. 또한, 조작 예정 전력차단기에서는 보안커버(710)가 잠금 해제됨과 동시에 작업 램프(751)가 점멸상태로 된다(도5 (b)참조).

그 다음 도6에서와 같이 상부커버(711)를 개방하면 작업 램프(751)가 점등 상태로 되고, 커버 램프(752) 또한 점등 상태가 되며 운전 램프(753)는 점등 상태를 유지한다(도6 (a)참조). 상부커버(711)를 개방한 다음 차단스위치(520)를 오프(off)상태로 설정하게 되면 작업 램프(751) 및 커버 램프(752)는 점등 상태를 유지한 채 운전 램프(753)가 소등되게 된다(도6 (b)참조). 그 후 전력차단기로 차단한 발전1호기의 FD 팬(fan)의 유지보수 작업을 수행하게 된다.

이와 같이 해당 부품의 유지보수 작업을 완료한 다음에는 차단스위치(520)를 다시 온(on)상태로 설정하고 상부커버(711)를 닫으면 솔레노이드 밸브(730)가 보안커버(710)를 잠금상태로 유지하게 된다. 이 때 각 램프 상태는 평상시 운전상태와 같이 운전 램프(753)가 다시 점등상태로 되고 작업 램프(751) 및 커버 램프(752)는 소등 상태가 된다(도5 (a)참조).

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써 화력발전소에서 발전소 유지보수를 위한 전력 차단시 오작동으로 인한 사고를 예방할 수 있고 이에 따라 발전 정지 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있어 안정적으로 운영할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 수배전반의 전력차단기는 전술한 바와 같은 특정 부품의 모터제어반 뿐만 아니라 고압반(교류 기준으로 600V ~7000V이하), 저압반(교류기준으로 600V 이하), 또는 분전반의 전력차단기일 수 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100 : 서버 120 : 레드 태그 출력기
200 : 메인 서버 250 : 데이터베이스
300 : 키오스크 310 : 디스플레이부
400 : 제어부 500 : 전력차단기 판넬세트
600 : 전광판 700 : 보안장치

Claims (7)

1. 차단기 판넬에 차단스위치가 노출되어 설치되는 다수의 전력차단기 유닛이 전면에 구비되어 수배전반을 형성하는 전력차단기 판넬세트에서 각각의 개별 전력차단기 유닛에는 각 전력차단기의 보안장치가 구비되며, 상기 전력차단기의 보안장치는 상기 차단기 판넬에 결합되어 상기 각 차단스위치를 개폐하는 보안커버와, 상기 보안커버를 잠금 및 해제하기 위한 솔레노이드 밸브를 포함하여 이루어지고 상기 솔레노이드 밸브는 제어부로부터 잠금해제신호에 의해 상기 전력차단기 판넬세트의 다수의 전력차단기 중 조작예정인 특정 전력차단기의 보안커버를 잠금해제하고,
   상기 각 전력차단기의 보안장치에는 차단스위치의 설정에 따라 작업상태를 표시하기 위한 작업 램프와, 상기 보안커버의 개폐상태를 표시하기 위한 커버 램프와, 차단스위치의 운전상태를 표시하기 위한 운전 램프가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수배전반 전력차단기의 보안장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 각 전력차단기의 보안장치에서 상기 보안커버는 상기 차단스위치를 수용하기 위해 차단기 판넬에 결합되는 하부커버와, 상기 하부커버에 개폐가능하게 힌지결합되는 상부커버로 구성되는 것을 특징으로 하는 수배전반 전력차단기의 보안장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 상부커버에는 열림 손잡이가 구비되는 수배전반 전력차단기의 보안장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 상부커버는 외부로부터 차단스위치가 보일 수 있도록 투명재질로 이루어지는 수배전반 전력차단기의 보안장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 각 전력차단기의 보안장치에는 상부커버의 닫힘을 유지하고 상부커버의 개방시 이를 감지하고 커버 램프와 연계하여 커버 램프의 점등 상태를 변화시키는 마그넷 장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 수배전반 전력차단기의 보안장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 전력차단기는 수배전반을 구성하는 모터제어반, 고압반, 저압반, 및 분전반 중 어느 하나의 전력차단기인 것을 특징으로 하는 수배전반 전력차단기의 보안장치.

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