KR101781287B1 - 초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 주요 구조는 전압값이 600볼트 보다 큰 전력회로, 적어도 하나의 개방 스위치, 적어도 하나의 전류 검출 장치, 전류 감소 유닛, 적어도 하나의 마이크로 스위치 및 연동 장치를 포함하며; 초고압 또는 고압 전력회로의 어느 하나의 차단기에 추가 전원공급이 필요 없는 차단기 안전 트립 장치를 설치하고, 간단한 기계적 동작 원리를 이용하여, 차단기가 예상치 못한 막대한 재해를 겪어 트립 제어 선로의 전원이 훼손되어 전기가 끊기고 설계된 본연의 트립 기능이 상실될 때, 본 발명은 자체적으로 긴급 트립 차단기를 실행하여 자체 보호를 달성하고, 전체 전력 시스템 및 스위치 버스는 과부하 고장 전류에 의해 손상되지 않게 하고, 즉시 전력 시스템을 격리(트립)시키고, 자체 단전(trip free)으로 보호하고 수시로 전력 복원(reset)을 대기하는 마지막 방어책을 실행한다.

Description

초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템{TROUBLE FREE TRIP SYSTEM FOR SUPER-HIGH AND HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 구조가 간단하고, 추가 전원이 필요하지 않으며, 초고압 또는 고압의 전력회로에서 전류 과부하 보호를 달성할 수 있는 초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템에 관한 것이다.

공지 기술에 따르면, 차단기는 과전류 보호기능을 지닌 장치이며, 실내 배선의 마스터 스위치, 분기 제어 스위치 또는 전기 기기를 보호하는 주요 부품으로 사용될 수 있고, 주로 단락 보호 및 과부하 방지의 목적으로 사용되지만 상기 차단기는 일반적으로 600V 이하의 저전압 회로에서 사용된다.

예를 들어 중화민국 특허 제M503624호의 "회로차단기와 이를 사용하는 전기 차단 시스템"에서, 초고압 또는 고압의 차단기 또는 트립장치는 일반적으로 전자식의 자동 감지 안전보호를 사용하여 과대 전류 또는 과대 전압을 감지하면 즉각 전원공급을 차단하거나 또는 직접 입력 전류 또는 전압의 크기를 제한하여, 바로 과대 전압 또는 과대 전류에 의해 관련 설비가 타서 훼손되는 것을 방지해준다.

그러나 상기 차단기를 사용할 때, 여전히 개선해야 할 다음과 같은 문제점이 존재한다:

1. 일반적으로 저압 회로에만 사용되어 사용 범위가 작다.

2. 초고압 또는 고압 회로에 사용되는 것은 각 전자부품이 보호 동작 실행을 유지할 수 있도록 일반적으로 모두 추가 공급 전원이 필요하다.

3. 일단 천재 또는 예상치 못한 상황이 발생하여 외부 전원공급 또는 트립회로가 개방되면, 차단기는 본연의 트립 동작을 달성하지 못하고, 차단기 자체 및 하위 관련 설비가 타서 훼손된다.

본 발명의 주요 목적은 전원 트립 장치를 초고압 또는 고압의 가압 회로에 결합하여, 대지진과 같은 천재로 인해 송전선로 철탑이 무너져 전력회로가 단락되거나 접지 고장 등 사고가 발생하면, 추가 전원이 필요하지 않은 기계적 트립 동작으로 해결하여, 초고압 및 고압 차단기와 초고압 및 고압 선로가 훼손되어 정상적인 트립 동작을 하지 못하는 것을 회피하는 것이다.

본 발명의 다른 주요 목적은 수동 스위치에 맞추어 사용자가 필요할 때 차단기 장치를 개방할 수 있어, 전원 공급 시스템이 완전히 붕괴될 때 조작되지 않는 문제점의 발생을 방지하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 구조는 전압 값이 600볼트보다 큰 전력회로에 사용하고, 상기 전력회로에는 적어도 하나의 전류 검출 장치가 설치되어 있고, 상기 전류 검출 장치는 출력 전류를 감소시키는 전류 감소 유닛을 포함하고, 전류 검출 장치를 적어도 하나의 상기 전력회로를 선택적으로 개방하는 개방 스위치에 전기적으로 연결하며, 또한 상기 전류 검출 장치를 직렬로 마이크로 스위치에 연결하여, 마이크로 스위치는 상기 전류 감소 유닛의 출력 전류가 상기 마이크로 스위치의 정격 값보다 클 때 상기 개방 스위치를 구동하여 상기 전력회로를 개방하며, 또한 상기 개방 스위치 일 측에 연동 장치 및 상기 연동 장치에 연결되는 수동 스위치를 설치하여, 사용자 조작으로 상기 연동 장치가 상기 개방 스위치에 접촉되게 하며; 사용자가 본 발명의 장치를 초고압 또는 고압의 전력 시스템에 응용될 때, 원 전력 시스템 내의 전력 공급을 이용하여 상기 전류 검출 장치를 작동하고, 전류 감소 유닛의 출력을 감소한 후의 전류를 마이크로 스위치에 흐르게 한다. 정상적인 상황에서 마이크로 스위치는 단지 대기 상태에 있으며, 전력 시스템에 상황이 발생하여 전류가 순간적으로 높아져서 마이크로 스위치가 부하할 수 있는 전류량을 초과하면, 마이크로 스위치는 상기 연동 장치와 조합하여 동작되어, 상기 개방 스위치에 접촉해서 상기 개방 스위치를 구동시켜 전력회로의 개방을 달성하거나 또는 사용자가 수동으로 개방 스위치를 개방함으로써, 초고압 또는 고압 회로의 과부하 보호를 달성한다.

상술한 기술을 사용함으로써, 종래의 차단기에 존재하는 구조가 복잡하고, 원가가 비교적 높고, 추가 전원으로 구동해야 하며, 그리고 초고압 또는 고압의 회로에 응용할 수 없는 등의 문제를 해결하여, 상술한 장점의 실용적인 진보성을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 단상 입체 투시도이다.
도 2는 본 발명의 구조 블록도이다.
도 3은 본 발명의 단상 실시 설명도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 3상 실시 설명도이다.

도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명은

전압값이 600볼트보다 큰 전력회로(1);

상기 전력회로(1)에 설치되고, 변류기(Current Transformer, CT)이며, 출력 전류를 낮추는 전류 감소 유닛(31)을 포함하는 적어도 하나의 전류 검출 장치(3);

상기 전류 검출 장치(3)에 전기적으로 연결되고, 선택적으로 상기 전력회로(1)를 개방하며, 상기 개방 스위치(2) 일 측에 구비된 제어 박스(21)는 원격 제어로 개방 스위치(2)를 개방하도록 되어 있는 적어도 하나의 개방 스위치(2);

상기 전류 검출 장치(3)와 직렬 연결되고, 상기 전류 감소 유닛(31)의 출력 전류가 상기 마이크로 스위치(4)의 정격 값보다 클 때, 상기 개방 스위치(2)를 구동하여 상기 전력회로(1)를 개방하며, 포함되는 열 감지 부품(41)은 누적된 열량에 의해 변화 동작이 발생하여 후술되는 연동 장치(5)를 구동하며 열량이 누적된 후 고체 팽창, 기체 팽창, 유압 변화 또는 탄력 구동 중의 한 가지 방식으로 변화가 발생하여 상기 연동 장치(5)를 구동하도록 되어 되는 마이크로 스위치(4); 및

상기 개방 스위치(2) 일 측에 설치되며, 상기 개방 스위치(2) 일 측에 설치되어 선택적으로 상기 개방 스위치(2)의 연동 막대(51)에 접촉하는 연동 장치(5)를 포함한다.

도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명은 초고압 및 고압 전력 시스템에 구축되고, 법적 규정에 따르면 소위 고압은 전압값이 600볼트에서 10000볼트 사이인 것을 가리키고, 초고압은 전압값이 10000볼트 이상인 것을 가리키며, 초고압은 발전소, 배전소 또는 고압 선로 전기탑 등에서 흔히 볼 수 있다. 이러한 초고압 또는 고압전력 시스템은 일반적으로 모두 자동 안전보호장치 및 원격조정되는 제어 박스(21)를 구비하지만, 대다수는 직류 및 전자식으로 제어 관리된다. 본 발명의 무장애 시스템은 추가 공급 전원이 필요하지 않은 전원 트립 시스템이며, 즉 천재지변으로 제어 관리 전원을 상실하더라도 여전히 정상적으로 개방 스위치(2)를 개방하고 즉시 준비되어 계속해서 동작할 수 있다.

실제로 사용될 때, 통상적으로 보호 메커니즘(7)을 구비한 초고압 또는 고압 전력회로(1)에는 적어도 개방 스위치(2)와 전류 검출 장치(3)가 설치되어 있고, 모든 고압회로에서 필요한 변류기는 전류 검출 장치(3) 내의 전류 감소 유닛(31)을 이용하여 다른 비율에 따라 출력되는 전류를 낮추어, 마이크로 스위치(4)에 전달된 전류값을 2.5암페어에서 5암페어 사이에 유지하여 정형화된 출력을 달성하므로, 이후에 제조 및 사용에 더 유리하다. 이러한 초고압 또는 고압의 전력회로(1)는 정상적인 상황에서 종래의 자동 안전 보호 메커니즘(7)을 이어받아 전류 또는 전압을 제한하는 안전 검출 등의 동작을 진행할 수 있으며, 그리고 본 발명의 주요 기능은 상기 전력회로(1)가 지진 같은 복합적인 천재를 겪어 철탑이 무너져서 단락되어 전류가 갑자기 증가하는 상황에서 발휘되며, 고압 전력회로(1)가 개방되어 지상 접지가 끊기면 전류 검출 장치(3)는 제로 임피던스 접지 상황에 놓이고, 전류는 순간적으로 몇 배로 치솟는다. 이러한 상황에서, 회로는 통상적으로 순간적으로 훼손되고, 상기 고압전력회로(1)는 전원의 공급을 상실한 것과 같아지며, 동시에 지진의 극심한 진동은 일반 안전보호 트립 장치를 비정상으로 만들어 정상적으로 동작하지 못하게 한다. 그러나, 본 발명은 마이크로 스위치(4)의 열 감지 부품(41)을 통해 전류가 급증한 상황에서 발생하는 대량의 열 에너지를 열량 누적을 이용하여 변화 동작을 발생시켜, 즉 미량의 부피 변화를 발생시켜 상기 개방 스위치(2)를 구동시켜서 상기 전력회로(1)를 개방하고, 연동 막대(51)를 이용하여 부피 변화에 의해 발생한 추력을 연동 막대(51) 타 단에 전달하여 상기 보호 메커니즘(7)을 구동시켜서 상기 전력회로(1)를 개방한다. 이로써, 물리적 원리를 이용하여 달성된 기계적 동작은 초고압 또는 고압 전력 차단기의 트립 동작을 실현하고, 그리고 추가적인 전원 공급 없이 제어 전원을 상실하고 순간적으로 큰 전류가 입력되는 상황에서도 정상적으로 동작한다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 본 실시는 단지 하나의 연동 장치(5a)로 동시에 다수의 개방 스위치(2a)와 원 전력 시스템의 보호 메커니즘(7a)을 움직이고, 일반 전력회로(1a)는 단상이고, 개방 스위치(2a)에 여러 세트의 전류 검출 장치(3a)가 장착되어 있고, 단일 세트 즉 단상 차단기를 인용하고(각각의 전력회로(1a)는 각각 한 세트를 취하며, 삼 세트 즉 3상을 인용한다), 각 상은 여전히 단일 차단기를 개방하고, 어느 하나 전력회로(1a)의 전류 검출 장치(3a)의 전류가 갑자기 증가하면, 마이크로 스위치(4)a가 구동되어 상기 전력회로(1a)의 개방 스위치(2a)를 개방하고 동시에 연동 장치(5a)를 이용하여 모든(3상) 개방 스위치(2a) 및 보호 메커니즘(7a)을 연동시켜 관련 설비가 동기 트립되도록 하여, 전체의 안전성을 증가시킨다. 그리고 연동 장치(5a)의 동작은 50ms(밀리초) 내에 동기 트립을 달성하는 요구 규정에 부합하고, 초고압 전력 시스템 차단기의 주요성 및 영향 측면을 고려하여 정상적으로 연쇄 보호 트립장치를 작동하는 것 이외에, 실제로 어떤 작업 전원이 필요 없는 무장애 트립 시스템이 필요하며, 이로써 초고압전력 시스템, 특히 345KV의 초고압 전력 시스템의 마지막 보호 설비를 실현하여, 전원 공급 시스템의 전면적 붕괴를 방지한다.

또한, 본 발명의 무장애 트립 시스템은 주로 고압 및 초고압 분야에 사용하지만 저전압 분야(예를 들어, 480볼트)에도 적용되며, 원 전력회로(1)에서 어떤 종류의 차단기 장치를 사용하던지 모두 본 발명을 마지막 보호수단으로 하여 전원 공급 시스템의 안정성을 보장할 수 있다.

따라서, 본 발명을 사용하면, 다음과 같은 장점이 존재한다:

1. 초고압 및 고압 전력회로(1)에 적용된다.

2. 어떤 상황에서도, 완전히 기계적 물리 원리로 트립 동작을 실현하여, 추가 전원 공급 없이 전류량이 정격 값까지 증가하기만 하면 즉시 정상적으로 동작된다.

1, 1a: 전력회로 2, 2a: 개방 스위치
21: 제어 박스 3, 3a: 전류 검출 장치
31: 전류 감소 유닛 4, 4a: 마이크로 스위치
41: 열 감지 부품 5, 5a: 연동 장치
51: 연동 막대 7, 7a: 보호 메커니즘

Claims (4)

1. 전압값이 600볼트 보다 큰 전력회로;
   상기 전력회로에 설치되며, 출력 전류를 낮추는 전류 감소 유닛을 포함하는 적어도 하나의 전류 검출 장치;
   상기 전력회로에 설치되며, 상기 전류 검출 장치에 전기적으로 연결되어 선택적으로 상기 전력회로를 개방하는 적어도 하나의 개방 스위치;
   상기 개방 스위치 일 측에 설치되는 연동 장치; 및
   상기 전류 검출 장치와 직렬 연결되는 마이크로 스위치로서, 상기 전류 감소 유닛의 출력 전류가 상기 마이크로 스위치의 정격 값보다 클 때, 상기 연동 장치를 통하여 상기 마이크로 스위치가 상기 개방 스위치와 연결되어 상기 개방 스위치를 구동하여 상기 전력회로를 개방하는, 마이크로 스위치;를 포함하는 초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템으로써,
   상기 마이크로 스위치는 열 감지 부품을 포함하고, 상기 열 감지 부품은 누적된 열량에 의해 부피 변화를 발생시키고, 이에 의해 상기 개방 스위치를 구동시켜서 상기 전력회로를 개방하며, 상기 누적된 열량에 의해 변화가 발생하면 상기 열 감지 부품에 의해 상기 마이크로 스위치가 상기 연동 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열 감지 부품은 열량이 누적된 후 고체 팽창, 기체 팽창, 유압 변화 또는 탄력 구동 중의 한 가지 방식으로 변화가 발생하여 상기 연동 장치를 구동하는 것을 특징으로 하는 초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전류 검출 장치는 변류기(Current Transformer, CT)이며, 상기 전류 검출 장치의 인용 개수가 3개일 때 상기 개방 스위치는 3상 차단기인 것을 특징으로 하는 초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 연동 장치는 상기 개방 스위치 일 측에 설치되어 선택적으로 상기 개방 스위치를 접촉하는 연동 막대를 포함하는 것을 특징으로 하는 초고압 및 고압 차단기의 무장애 트립 시스템.

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