KR101876339B1 - 안전사고 방지 태양광발전시스템 - Google Patents

안전사고 방지 태양광발전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 안전사고 방지 태양광발전시스템(이하 "본 발명의 시스템"이라함)은, 태양광발전모듈, 접속반, 인버터를 포함하는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 접속반에는, 접속반 내부의 전력기기에서 발생되는 방전으로 방사되는 전자파 신호의 주파수를 측정하는 전자파 검출부와, 접속반 내 전력기기에서 발생되는 방전으로 인해 방사되는 자외선의 파장을 측정하는 자외선 검출부와, 접속반 내부의 온도를 측정하는 온도 검출부와, 상기 전자파 검출부에 의해 측정된 전자파 신호의 주파수가 속하는 주파수 대역의 중간주파수 및 상기 중간주파수에 대해 기 설정된 전파강도로 기준신호를 발생시키는 기준전파 발생부와, 상기 전자파 검출부를 통해 전자파 신호를 수신하면 일정 시간 경과 후 상기 기준전파 발생부를 제어하여 상기 기준신호를 발생시키고, 그 발생된 기준신호를 수신하여 수신된 기준신호의 수신강도가 허용범위를 벗어나는지 여부에 따라 상기 전자파 검출부의 정상여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 측정된 전자파 신호의 주파수를 수집하며 상기 자외선 검출부 및 온도 검출부에 의해 측정된 자외선의 파장 및 온도를 수집하는 수집부와, 상기 수집부에 의해 수집되는 측정데이터들을 분석하여 방전 형태를 진단하는 진단부를 포함하는 열화감지부; 소화액 저장용기와, 상기 소화액 저장용기의 상단에 결합되어 압력차에 따라 상기 소화액 저장용기 내부에 채워진 소화액의 배출을 제어하는 밸브와, 상기 밸브와 연결되어 상기 접속반 내부에 배열되며 상기 접속반 내부의 특정 영역의 온도가 파열 온도가 될 경우 상기 특정 영역에 대응하는 위치에서 파열되어 내부에 채워진 소화액을 분사시킨 후 상기 소화액 저장용기에 저장된 소화액을 분사하는 분사튜브를 포함하는 소화부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

안전사고 방지 태양광발전시스템{Safety accident prevention solar power system}
본 발명은 전력기기에서 방전발생시 방사되는 자외선, 전자파, 온도를 측정하고 그 측정된 측정 데이터들을 분석하여 접속반 내의 불량 및 단선에 의한 열화의 발생여부를 진단토록 함으로써 안전사고를 미연에 방지토록 하며, 열화의 사전 진단에도 불구 다양한 원인에 의해 화재가 발생시 화재발생지점에서 즉각적인 소화가 가능하도록 하여 화재의 조기진화가 가능하도록 하는 안전사고를 방지할 수 있는 태양광발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광발전시스템은 태양광모듈에서 생산된 직류전류를 인버터가 교류전류로 변환하여 각 수용가에 공급하게 된다. 이러한 태양광 발전시스템은 수광된 태양광에 상응하는 직류전원을 공급하는 태양광모듈과 태양광모듈과 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호기능을 수행하는 접속반, 태양광모듈에서 발전된 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터를 포함하여 구성된다.
이중 상기 접속반은 태양광모듈에서 고장이 발생할 경우 고장범위를 최소로 축소시켜 사고를 방지하고 고장지점을 찾기 쉽도록 구성된다. 또한, 태양광모듈의 구성과 용량에 따라 적정한 병렬군을 접속하여 케이블을 인버터까지 연결해주고, 다수의 태양광모듈의 접속이 인식되도록 정리하여 보수점검 시에 회로를 분리하여 점검작업을 용이하게 한다. 이러한 접속반에는 직류출력 개폐기, 피뢰소자, 역류방지소자, 단자대, 퓨즈 또는 개폐기 등으로 구성되고, 절연저항측정이나 정기적인 단락전류 확인을 위한 출력단자용 개폐기가 설치되기도 한다.
한편 접속반에서는 진동 및 충격으로 인한 내부선로의 아크방전에 의해 주위 절연물을 산화 및 열분해하여 탄화 도전로를 형성시킨다. 이러한 탄화 도전로 주위는 전자의 이동에 의해 줄열이 발생됨에 따라 절연내력이 저하되어 전기화재나 감전 등의 사고가 발생하는 문제가 있다.
또한 각종 전기부품과 배선이 서로 복잡하게 배열되어 있어 과전류, 과열, 합선 등에 의해 내부에서 화재가 발생할 가능성이 있으며, 내부 발화 시 순식간에 큰 화재로 확산될 가능성이 높은데, 이러한 상황을 신속하게 발견하고 별도로 구비된 소화용기를 작동시켜 화재를 진화하는데 즉시성이 떨어지는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1232750호
본 발명의 목적은 태양광발전시스템에 있어 접속반 내부에 설치되는 전력기기에서 방전발생시 방사되는 자외선, 전자파, 온도를 측정하고 그 측정된 데이터들을 분석하여 접속불량 및 단선에 의한 아크 또는 코로나의 발생여부를 진단토록 하여 화재 등의 문제를 미연에 방지함과 동시에 다양한 원인에 의한 화재발생시 즉각적인 조치가 가능하도록 하는 태양광발전시스템을 제공하고자 함이다.
본 발명의 안전사고 방지 태양광발전시스템(이하 "본 발명의 시스템"이라함)은, 태양광발전모듈, 접속반, 인버터를 포함하는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 접속반에는, 접속반 내부의 전력기기에서 발생되는 방전으로 방사되는 전자파 신호의 주파수를 측정하는 전자파 검출부와, 접속반 내 전력기기에서 발생되는 방전으로 인해 방사되는 자외선의 파장을 측정하는 자외선 검출부와, 접속반 내부의 온도를 측정하는 온도 검출부와, 상기 전자파 검출부에 의해 측정된 전자파 신호의 주파수가 속하는 주파수 대역의 중간주파수 및 상기 중간주파수에 대해 기 설정된 전파강도로 기준신호를 발생시키는 기준전파 발생부와, 상기 전자파 검출부를 통해 전자파 신호를 수신하면 일정 시간 경과 후 상기 기준전파 발생부를 제어하여 상기 기준신호를 발생시키고, 그 발생된 기준신호를 수신하여 수신된 기준신호의 수신강도가 허용범위를 벗어나는지 여부에 따라 상기 전자파 검출부의 정상여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 측정된 전자파 신호의 주파수를 수집하며 상기 자외선 검출부 및 온도 검출부에 의해 측정된 자외선의 파장 및 온도를 수집하는 수집부와, 상기 수집부에 의해 수집되는 측정데이터들을 분석하여 방전 형태를 진단하는 진단부를 포함하는 열화감지부; 소화액 저장용기와, 상기 소화액 저장용기의 상단에 결합되어 압력차에 따라 상기 소화액 저장용기 내부에 채워진 소화액의 배출을 제어하는 밸브와, 상기 밸브와 연결되어 상기 접속반 내부에 배열되며 상기 접속반 내부의 특정 영역의 온도가 파열 온도가 될 경우 상기 특정 영역에 대응하는 위치에서 파열되어 내부에 채워진 소화액을 분사시킨 후 상기 소화액 저장용기에 저장된 소화액을 분사하는 분사튜브를 포함하는 소화부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 분사튜브는, 특정영역의 온도에서 파열되는 파열튜브와 상기 파열튜브를 나선형으로 감싸면서 피치가 형성되도록 하고 파열된 튜브의 위치가 고정되도록 한 상태에서 파열부분에서 소화액이 분사되도록 하는 내열성 재질의 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 프레임은 소성변형이 가능한 재질의 몸체와 상기 몸체 외주연에 도포되어 단열이 가능하도록 하는 단열코팅층으로 구성됨을 특징으로 한다. 하나의 예로 상기 소화부에는, 소화액 감지센서가 구성되며 상기 소화액 감지센서와 연동하도록 접속반의 외함에 경고등이 구성되어 상기 소화액 감지센서에 의해 접속반 내부에 소화액의 누출이 감지되는 경우 상기 경고등에 의해 외부에서 인식되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 수집부는 상기 전자파 검출부가 정상으로 확인되면 상기 전자파 검출부에 의해 검출된 전자파 신호의 수신강도가 기준범위 이내인지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 수집부는 상기 검출된 전자파 신호의 수신강도가 기준범위 이내이면 상기 검출된 전자파 신호의 주파수를 측정데이터로 수집하고, 상기 검출된 전자파 신호의 수신강도가 기준범위를 벗어나면 상기 검출된 전자파 신호의 주파수를 측정데이터로 수집하지 않는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 시스템은 전력기기에서 방전 발생시 방사되는 자외선, 전자파, 온도를 측정하고, 그 측정된 측정 데이터들을 분석하여 접속반 내의 불량 및 단선에 의한 열화의 발생여부를 진단토록 함으로써 안전사고를 미연에 방지토록 하는 장점이 있다.
또한 본 발명의 시스템은 상기에서 본 바와 같이 열화의 진단에 더하여 다양한 원인에 의해 화재가 발생시 화재발생지점에서 즉각적인 소화가 가능하도록 하여 화재의 조기진화가 가능하도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 시스템을 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 구성인 접속반의 구성도를 나타내는 개략도이고,
도 3은 도 2에 도시된 접속반에 있어서 열화감지부의 구성을 나타내는 블록도이고,
도 4는 도 2에 도시된 접속반에 있어서 소화부의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 5는 소화부에 있어 분사튜브의 예를 나타내는 단면도이고,
도 6은 분사튜브의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 시스템(1)은 도 1에서 보는 바와 같이 태양광발전모듈(10), 접속반(20), 인버터(30)를 포함하는 것으로, 특히 접속반(20)에서 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지하거나 안전사고 발생시 즉각적인 조치가 이루어질 수 있도록 접속반(20)에 열화감지부(100)와 소화부(200)가 구성되도록 하는 것에 특징이 있다.
즉 본 발명의 시스템(1)은 도면에서 보는 바와 같이 태양광발전모듈(10), 접속반(20), 인버터(30)를 포함하는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 접속반(20)에는, 접속반(20) 내부의 전력기기에서 발생되는 방전으로 방사되는 전자파 신호의 주파수를 측정하는 전자파 검출부(110)와, 접속반(20) 내 전력기기에서 발생되는 방전으로 인해 방사되는 자외선의 파장을 측정하는 자외선 검출부(120)와, 접속반(20) 내부의 온도를 측정하는 온도 검출부(130)와, 상기 전자파 검출부(110)에 의해 측정된 전자파 신호의 주파수가 속하는 주파수 대역의 중간주파수 및 상기 중간주파수에 대해 기 설정된 전파강도로 기준신호를 발생시키는 기준전파 발생부(140)와, 상기 전자파 검출부(110)를 통해 전자파 신호를 수신하면 일정 시간 경과 후 상기 기준전파 발생부(140)를 제어하여 상기 기준신호를 발생시키고, 그 발생된 기준신호를 수신하여 수신된 기준신호의 수신강도가 허용범위를 벗어나는지 여부에 따라 상기 전자파 검출부(110)의 정상여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 측정된 전자파 신호의 주파수를 수집하며 상기 자외선 검출부(120) 및 온도 검출부(130)에 의해 측정된 자외선의 파장 및 온도를 수집하는 수집부(150)와, 상기 수집부(150)에 의해 수집되는 측정데이터들을 분석하여 방전 형태를 진단하는 진단부(160)를 포함하는 열화감지부(100); 소화액 저장용기(210)와, 상기 소화액 저장용기(210)의 상단에 결합되어 압력차에 따라 상기 소화액 저장용기(210) 내부에 채워진 소화액의 배출을 제어하는 밸브(220)와, 상기 밸브(220)와 연결되어 상기 접속반(20) 내부에 배열되며 상기 접속반(20) 내부의 특정 영역의 온도가 파열 온도가 될 경우 상기 특정 영역에 대응하는 위치에서 파열되어 내부에 채워진 소화액을 분사시킨 후 상기 소화액 저장용기(210)에 저장된 소화액을 분사하는 분사튜브(230)를 포함하는 소화부(200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
우선 도 2 및 도 3을 참조하여 열화감지부(100)에 대해 설명한다.
도면을 참조하면, 상기 열화감지부(100)는 접속반(20)의 열화진단에 필요한 파라미터를 검출하기 위한 전자파 검출부(110) 등과 전자파 검출부(110) 등을 통해 검출된 데이터들을 토대로 접속반(20)의 절연상태를 진단하는 진단부(160)를 포함한다.
상기 전자파 검출부(110)는 접속반(20) 내부에서 직렬아크 방전 또는 코로나 방전이 발생할 때 방사되는 전자파를 검출한다. 상기 직렬아크 방전은 접속반(20) 내의 노후된 케이블이나 열화된 터미널에서 발생하고, 코로나 방전은 접속반(20) 내부에 설치된 계기용 변압변류기(metering outfit, MOF) 및 변압기의 부싱이나 지지애자 등의 전력기기에서 발생한다. 전자파 검출부(110)는 특정 주파수 대역의 전자파를 수신하는 수신 안테나와 상기 수신안테나를 통해 수신되는 전자파 신호의 크기를 증폭시키는 증폭기를 포함한다. 상기 수신 안테나는 0.1MHz~800MHz의 주파수 대역을 측정하는 평판형(원판형) 안테나로 구현된다.
상기 자외선 검출부(120)는 접속반(20) 내부에 설치되는 전력기기에서 발생되는 직렬아크 방전에 의해 나타나는 광 스펙트럼을 측정한다. 상기 자외선 검출부(120)는 아크방전 발생 시 발생되는 자외선 성분을 검출하는 자외선 센서 및 자외선 센서에 의해 측정된 신호를 증폭하는 증폭기를 포함한다. 상기 자외선 센서는 210nm ~ 395nm의 자외선 파장대역을 측정한다.
상기 전자파 검출부(110) 및 자외선 검출부(120)의 출력단에 각각 설치되는 증폭기는 미소한 전자파 및 자외선을 검출하기 위한 것이다. 전자파 검출부(110)의 증폭기는 이득 40㏈, 50kHz∼35MHz(-3㏈)의 주파수 응답을 가지며, 자외선 검출부(120)의 증폭기는 이득 20dB, DC∼45kHz(-3dB)의 주파수 응답을 갖는다.
온도 검출부(130)는 접속반 내부의 전력기기들로부터 발생되는 열에 의한 온도를 측정하여, 접속반의 내부온도 변화를 모니터링한다. 온도 검출부(130)는 측정 온도범위 10℃~150℃에서 10㎷/℃의 감도를 갖는 적외선 온도센서를 포함한다.
상기한 전자파 검출부(110), 자외선 검출부(120), 온도 검출부(30)는 접속반(20) 내부에 복수 개 설치될 수 있다.
상기 기준전파 발생부(140)는 접속반(20) 내에 설치되며 상기 전자파 검출부(110)에 의해 검출된 전자파가 속하는 주파수 대역의 중간주파수 및 상기 중간주파수에 대해 사전 설정된 전파강도로 기준신호를 생성하여 방사한다. 기준전파 발생부(140)는 방전상태별 방사주파수 대역의 사전 설정된 중간주파수 및 전파강도로 기준 전자파(기준신호)를 발생시킨다.
예를 들어, 단자와 단자 사이의 코로나가 발생하는 경우, 방사주파수 대역은 10㎒~20㎒와 0.1㎒~0.4㎒이므로, 기준전파 발생부(140)는 사전에 설정된 정보에 근거하여 중간주파수 15㎒이며 전파강도 50㏈㎶/m인 기준신호와 중간주파수 0.2㎒이며 전파강도 60㏈㎶/m인 기준신호를 발생시킨다.
상기 수집부(150)는 상기 전자파 검출부(110), 자외선 검출부(120), 온도 검출부(130)에 의해 측정된 측정데이터들을 수집한다. 상기 측정 데이터는 전자파 검출부(110)에 의해 검출된 전자파의 주파수 및 수신강도, 자외선 검출부(120)에 의해 검출된 자외선의 파장, 온도 검출부(130)에 의해 측정된 내부 온도를 포함한다.
상기 수집부(150)는 상기 전자파 검출부(110), 자외선 검출부(120), 온도 검출부(130)와의 연결을 위한 다수의 채널(151)과, 전자파 검출부(110), 자외선 검출부(120), 온도 검출부(130)에 의해 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(analog-digital converter)(152)와 외부 단말기(예: 진단부(160))와의 유무선 통신을 가능하게 하는 통신모듈(153)을 포함한다.
상기 수집부(150)는 상기 전자파 검출부(110)를 통해 전자파 신호를 수신한 후 일정 시간(예: 1~2초)이 경과하면 기준전파 발생부(140)를 제어하여 기준신호를 발생시킨다. 이때, 기준전파 발생부(140)는 수집부(150)의 제어에 따라 상기 전자파 검출부(110)에 의해 검출된 전자파 신호의 주파수가 속하는 주파수 대역에 대해 기 설정된 중간주파수 및 전파강도로 기준신호를 발생시킨다.
본 실시예에서는 전자파 검출부(110)에 의해 검출된 전자파 신호의 주파수가 속하는 주파수대역의 중간주파수 및 그 중간주파수에 대해 사전 설정된 전파강도로 기준신호를 생성하여 1회 발생시키는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 접속반의 기기배치 및 크기 등과 같은 환경요소를 고려하여 기준신호의 주파수 및 전파강도, 발생횟수 등을 변경설정 할 수 있으며, 관리자가 기준신호의 주파수 및 전파강도를 임의로 선택하여 제어할 수 있도록 기준전파 발생부(140)에 선택스위치를 부가할 수 있다. 다시 말해서, 사전 설정되는 주파수 및 전파강도, 발생횟수 등은 수배전반이 설치되는 현장상황에 따라 선택적으로 구현될 수 있다.
상기 수집부(150)는 상기 기준신호 발생 후 수신되는 기준신호의 수신강도를측정하고, 그 측정된 수신강도가 허용범위를 벗어나는지를 확인한다. 여기서, 상기 허용범위는 기준신호 발생 시 기준신호의 전파강도(발생강도)의 ±10% 범위이다.
상기 수집부(150)는 상기 수신된 기준신호의 수신강도가 기준범위 내에 있으면 상기 전자파 검출부(110)가 정상 동작하는 것으로 판단하여 전자파 검출부(110)에 의해 수신되는 전자파 신호가 접속반 내부의 아크 또는 코로나에 의해 발생된 신호를 정상적으로 수신할 수 있는 것으로 인식한다. 따라서, 수집부(150)는 전자파 검출부(110), 자외선 검출부(120), 온도 검출부(130)에 의해 측정된 측정데이터들을 수집하여 진단부(160)로 전송하여 진단부(160)에 의한 진단동작을 수행하게 한다.
상기 측정데이터 수집 시, 상기 수집부(150)는 상기 전자파 검출부(110)가 정상으로 확인되면 상기 전자파 검출부(110)를 통해 수신되는 전자파 신호의 수신강도가 기준범위 내에 속하는지를 확인한다. 상기 기준범위는 42㏈㎶/m ~ 70㏈㎶/m로, 설계자와 접속반의 크기 및 방사파 에너지 감도 등을 고려하여 설정된다.
상기 수신된 전자파 신호의 수신강도가 기준범위 이내에 속하면 수집부(150)는 상기 수신된 전자파 신호가 접속반 내의 아크 또는 코로나로 인해 발생한 것으로 판단하여 상기 전자파 검출부(110)에 의해 검출된 전자파 신호의 주파수를 측정데이터로 수집한다.
반면, 상기 수신된 전자파 신호의 수신강도가 일정범위 내에 속하지 않으면 수집부(150)는 상기 수신된 전자파 신호가 수배전반의 환경변화로 인하여 발생한 것으로 판단하여 해당 전자파 신호의 주파수를 측정데이터로 수집하지 않는다. 그리고, 상기 수집부(150)는 전자파 검출부(110)의 설치환경이 변화되었음을 메시지 또는 경보음 등을 통해 관리자에게 통보한다.
상기 수집부(150)는 상기 수신된 기준신호의 수신강도가 허용범위를 벗어나면 상기 전자파 검출부(110)가 비정상 동작하는 것으로 판단하여 관리자에게 알린다. 즉, 본 발명의 일 구성인 접속반(20)은 기준전파 발생부(140)를 구비하므로, 접속반(20) 내에 발생하는 진동 및 분진 등에 의한 오염으로 전자파 검출부(110)의 설치 환경이 초기 설정으로부터 변화되었는지를 확인할 수 있으며, 접속반(20) 주위에 전파발생원으로 작용할 수 있는 기기의 설치와 같은 외부 요인으로 인한 접속반(20)의 설치환경변화를 확인할 수 있다.
또한, 수집부(150)는 전자파 검출부(110), 자외선 검출부(120), 온도 검출부(130)와 일체화하여 하나의 모듈로 제작될 수도 있다.
상기 진단부(160)는 상기 수집부(150)와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 수집부(150)에 의해 수집된 측정 데이터들을 상기 수집부(150)로부터 제공받는다. 상기 수집부(150)는 전자파 검출부(110)에 의해 검출된 전자파 신호가 접속반 내에서 발생한 아크 또는 코로나로 인한 전자파 신호로 판단되는 경우에만 상기 검출된 전자파 신호에 대한 측정 데이터를 상기 진단부(160)로 전송한다.
상기 진단부(160)는 일정 기준에 의거 전자파 검출부(110), 자외선 검출부(120), 온도 검출부(130)를 통해 각각 측정된 전자파 주파수, 자외선 파장, 온도를 분석하여 방전 형태(종류)를 진단한다. 여기서, 방전형태는 코로나 및 직렬아크를 포함한다. 자외선 파장 및 주파수대역은 실험을 통해 아크 또는 코로나 발생 시 검출되는 대역으로 선정된 것이다.
상기 진단부(160)는 도면에 도시된 바는 없으나 통신부, 입력부, 알림부, 출력부, 저장부, 제어부를 포함할 수 있다.
통신부는 수집부(150)의 통신모듈과 유선 또는 무선 통신을 통해 수집부(150)로부터 수집된 측정 데이터들을 수신한다. 예를 들어, 통신부는 RS-232 통신을 수행한다. 또한, 통신부는 제어부의 제어에 따라 진단부(160)에 의해 진단된 진단결과를 무선통신을 통해 관리자 단말기로 전송할 수 있다.
입력부는 사용자 입력을 위한 것으로, 키패드 또는 터치 패드 등으로 구현된다. 알림부는 아크 또는 코로나의 발생여부에 따라 경보음을 외부로 출력한다. 다시 말해서, 알림부는 아크 또는 코로나 발생이 검출되면 경보음을 출력하고, 아크 또는 코로나 발생이 검출되지 않으면 경보음 출력을 수행하지 않는다.
출력부는 측정 데이터 및 진단 결과를 출력하기 위한 것으로, 표시장치 및/또는 스피커로 구성된다. 상기 표시장치는 LCD, 투명디스플레이, OLED, LED 디스플레이 등으로 구현될 수 있다.
저장부에는 열화진단을 위한 진단 소프트웨어 및 측정 데이터들, 진단결과 등이 저장된다.
제어부는 진단부(160)를 구성하는 각 구성요소의 동작을 제어하며, 상기 통신부를 통해 수신되는 측정데이터들을 분석하여 방전 형태 및 발생 위치를 진단한다.
또한, 제어부는 상기 통신부를 통해 진단결과를 관리자 단말기로 전송한다. 따라서, 관리자는 진단부(160)로부터 통보받은 진단결과 및 측정데이터들을 통해 측정온도(주위온도와 측정온도 간의 온도차) 변화와 아크 또는 코로나 발생여부를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
그 다음으로 도 4 등을 참조하여 소화부(200)에 대해 설명한다.
상기 소화부(200)는 도 4에서 보는 바와 같이 소화액 저장용기(210)와, 상기 소화액 저장용기(210)의 상단에 결합되어 압력차에 따라 상기 소화액 저장용기(210) 내부에 채워진 소화액의 배출을 제어하는 밸브(220)와, 상기 밸브(220)와 연결되어 상기 접속반(20) 내부에 배열되며 상기 접속반(20) 내부의 특정 영역의 온도가 파열 온도가 될 경우 상기 특정 영역에 대응하는 위치에서 파열되어 내부에 채워진 소화액을 분사시킨 후 상기 소화액 저장용기(210)에 저장된 소화액을 분사하는 분사튜브(230)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소화액 저장용기(210)는 화재 발생 시 분사되어 화재를 진화하기 위한 소화액이 수용되는 용기로서, 상기 소화액은 다양한 공지기술이 적용될 수 있으며 일 예로 전기부품 등의 부식 등의 방지를 위해 이산화탄소 기반 소화액이 사용될 수 있다.
이렇게 소화액 저장용기(210)에는 소화액이 충진된 상태에서 상기 분사튜브(230)의 파열에 따른 내외부 압력 차이에 따라 밸브(220)가 개방되고, 이러한 밸브(220)의 개방에 따라 소화액 저장용기(210) 내부에 충진된 소화액이 분사튜브(230)로 배출되도록 하는 것이다.
상기 밸브(220)는 소화액 저장용기(210)에 결합되어 압력차에 따라 소화액 저장용기(210)의 내부에 채워진 소화액의 배출을 조절하는 것으로, 상기 밸브(220)에는 도면에 도시된 바는 없으나 밸브몸체, 압력측정기, 체크밸브 등이 구성되는 것으로 이렇게 압력에 의해 작동이 제어되는 밸브(220)는 공지의 구성으로서 그 상세설명은 생략한다.
상기 분사튜브(230)는 상기 밸브(220)와 결합 연결되어 접속반(20) 내부에 배열되는 것으로 도 4에서 보는 바와 같이 상,하로 지그재그로 배열되도록 하여 접속반(20) 내부 전체 공간에 걸쳐 배열이 되도록 하여야 한다. 즉 접속반(20) 내부를 구성하는 각종 전기적 구성에 대향하도록 배열이 되어야 한다.
상기 분사튜브(230)는 접속반(20) 내부 특정영역의 온도가 분사튜브(230)의 파열온도(대략 90 내지 100 ℃)가 될 경우 특정영역에 근접된 분사튜브(230)가 파열되어 해당 지점에서 분사튜브(230)가 개방됨으로써, 분사튜브(230)의 내부에 채워진 소화액을 즉각적으로 분사시킨 후, 소화액 저장용기(210)의 내외부 압력 변화에 따라 밸브(220)의 개방을 통해 배출된 소화액 저장용기(210)의 소화액이 분사튜브(230)로 이동하여 분사튜브(230)의 파열된 해당지점에서 분사되도록 하는 것이다.
이러한 분사튜브(230)는 대략 90 내지 100 ℃의 온도 조건에서 파열되고 접속반(20) 내부에 자유롭게 배치될 수 있도록 유연성이 확보되는 재질로서 실리콘, 나일론, 플라스틱 등을 이용한 폴리머 소재로 제작될 수 있으며, 화재 발생 시 전달되는 열에 의해 파열 온도에 도달하면, 해당 지점이 파열되어 분사튜브(230)의 해당 지점에서 개방됨으로써, 내부에 충진된 소화액이 분사되도록 하는 것이다.
그런데 상기에서 언급한 바와 같이 분사튜브(230)는 특정온도에서 파열되면서 접속반(20) 내부 전체에 걸쳐 배치되도록 하여야 하므로 유연성이 있는 재질로 구성되어야 하는데 분사튜브(230)가 특정온도에서 파열되는 경우 파열되는 지점에서 일부만이 파열되는 경우에는 분사튜브(230)의 형상이 유지되나 파열되는 지점에서 전체가 파열되어 분사튜브(230)가 절단되는 경우에는 절단된 분사튜브(230)가 중력에 의해 하방향으로 절곡이 되는데 이렇게 절단된 분사튜브(230)가 하방향으로 절곡이 되는 경우 분사튜브(230)에 내재된 소화액은 물론 이후에 소화액 저장용기(210)로부터의 소화액의 경우도 해당 열이 발생된 지점이 아닌 열과 상관이 없는 지점으로 소화액이 분사되어 화재가 발생된 특정지점에서의 소화효율이 저하되어 더 큰 화재영역이 만들어지는 문제가 있을 수 있다.
이러한 문제는 일부만 파열된 분사튜브(230)에서 소화액이 분사되는 과정에서 분사압에 의해 분사튜브(230)가 절단될 수 있는데 이러한 경우에도 상기와 같은 문제가 발생되는 것이다.
이에 본 발명에서는 도 5에서 보는 바와 같이 분사튜브(230)의 실시 예를 제시하고 있는 바, 본 실시 예의 분사튜브(230)는 특정영역의 온도에서 파열되는 파열튜브(231)와 상기 파열튜브(231)를 나선형으로 감싸면서 피치가 형성되도록 하고 파열된 튜브(231)의 위치가 고정되도록 한 상태에서 파열부분에서 소화액이 분사되도록 하는 내열성 재질의 프레임(232)을 포함하는 예를 제시하고 있다.
즉 특정영역의 온도에서 파열되면서 유연성의 재질을 가진 파열튜브(231)가 구성되고 상기 파열튜브(231) 외주연을 나선형으로 감싸면서 피치가 형성되는 프레임(232)이 구성되어 접속반(20)의 특정영역에서 화재발생시 상기 파열튜브(231)가 파열에 의해 절단이 되더라도 절단된 파열튜브(231)는 나선형으로 감싸는 프레임(232)에 의해 위치가 고정이 되므로 절단된 파열튜브(231)를 통해 화재가 발생된 특정위치에 소화액이 분사되도록 할 수 있는 것이다.
상기 프레임(232)은 상기 파열튜브(231)의 배치형태에 따라 일체로 변형이 되는 재질을 가져야 하며 변형된 상태에서 형상이 유지되어야 하므로 소성변형 재질을 가져야 하고 내열성이 우수한 재질을 가져야 한다. 예로 철선이 사용될 수 있다.
한편 특정영역에서 화재발생으로 파열튜브(231)에서 화재발생지점과 근접한 위치에서 파열이 됨으로써 특정지점으로만 소화액이 분사되도록 하여야 하는데 철선으로 구성된 프레임(232)을 사용하는 경우 철선은 열전도율이 높아 파열튜브(231)에서 철선을 타고 열이 전도되어 화재발생지점과 무관한 위치에서 파열이 발생되어 소화액이 분사될 수 있는 문제가 있다.
이에 본 발명에서는 도 6에서 보는 바와 같이 상기 프레임(232)을 구성함에 있어 소성변형이 가능한 재질의 몸체(231-1)와 상기 몸체(231-1) 외주연에 도포되어 단열이 가능하도록 하는 단열코팅층(231-2)으로 구성되는 예를 제시한다.
이와 같이 구성됨에 의해 철선 등 소성변형이 가능한 재질의 몸체(231-1)에 의해 파열튜브(231)와 일체로 접속반(20) 내부에서 다양한 형상으로 배치가 가능하도록 하면서 파열튜브(231)의 파열에 의한 절단에도 불구 파열튜브(231)의 위치를 고정시켜 화재발생지점에 소화액의 분사가 가능하도록 함과 동시에 단열코팅층(231-2)에 의해 프레임(232)을 통한 열전달을 차단하여 화재발생지점에 근접한 파열튜브(231)의 위치에서만 파열이 이루어지도록 하는 것이다.
여기서 단열코팅층(231-2)은 다양한 공지의 조성이 사용될 수 있으므로 그 상세설명은 생략한다.
또한 소화부(200)에는 도 2에서 보는 바와 같이 소화액 감지센서(240)가 구성되며 상기 소화액 감지센서(240)와 연동하도록 접속반(20)의 외함에 경고등(250)이 구성되어 상기 소화액 감지센서(240)에 의해 접속반(20) 내부에 소화액의 누출이 감지되는 경우 상기 경고등(250)에 의해 외부에서 인식되도록 한다.
접속반(20) 내부에 소화액의 누출은 상기에서 언급한 바와 같이 화재발생에 의해 분사튜브(230)에 파열이 생겨 소화액이 분사됨으로써 누출이 되는 경우와 소화부(200)의 기기이상으로 화재와 무관하게 소화액이 누출되는 경우가 있는데 두가지 경우 모두 소화액 감지센서(240)의 감지에 의해 경고등(250)에 불이 인가되도록 하여 화재발생의 경우 경고등(250)에 의해 접속반(20)의 개방을 방지토록 하여 인명사고 등을 제어하기 위함이며 기기고장에 의한 누출의 경우 소화부(200)의 보수가 이루어지도록 하는 것이다.
여기서 소화액 감지센서(240)는 일 예로 소화액을 이산화탄소 기반 소화액을 사용하는 경우 이산화탄소 감지센서가 될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
10 : 태양광발전모듈 20 : 접속반
30 : 인버터 100 : 열화감지부
110 : 전자파검출부 120 : 자외선 검출부
130 : 온도검출부 140 : 기준전파 발생부
150 : 수집부 160 : 진단부

Claims (6)

  1. 태양광발전모듈, 접속반, 인버터를 포함하는 태양광발전시스템에 있어서,
    상기 접속반에는,
    접속반 내부의 전력기기에서 발생되는 방전으로 방사되는 전자파 신호의 주파수를 측정하는 전자파 검출부와, 접속반 내 전력기기에서 발생되는 방전으로 인해 방사되는 자외선의 파장을 측정하는 자외선 검출부와, 접속반 내부의 온도를 측정하는 온도 검출부와, 상기 전자파 검출부에 의해 측정된 전자파 신호의 주파수가 속하는 주파수 대역의 중간주파수 및 상기 중간주파수에 대해 기 설정된 전파강도로 기준신호를 발생시키는 기준전파 발생부와, 상기 전자파 검출부를 통해 전자파 신호를 수신하면 일정 시간 경과 후 상기 기준전파 발생부를 제어하여 상기 기준신호를 발생시키고, 그 발생된 기준신호를 수신하여 수신된 기준신호의 수신강도가 허용범위를 벗어나는지 여부에 따라 상기 전자파 검출부의 정상여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 측정된 전자파 신호의 주파수를 수집하며 상기 자외선 검출부 및 온도 검출부에 의해 측정된 자외선의 파장 및 온도를 수집하는 수집부와, 상기 수집부에 의해 수집되는 측정데이터들을 분석하여 방전 형태를 진단하는 진단부를 포함하는 열화감지부;
    소화액 저장용기와, 상기 소화액 저장용기의 상단에 결합되어 압력차에 따라 상기 소화액 저장용기 내부에 채워진 소화액의 배출을 제어하는 밸브와, 상기 밸브 와 연결되어 상기 접속반 내부에 배열되며 상기 접속반 내부의 특정 영역의 온도가 파열 온도가 될 경우 상기 특정 영역에 대응하는 위치에서 파열되어 내부에 채워진 소화액을 분사시킨 후 상기 소화액 저장용기에 저장된 소화액을 분사하는 분사튜브를 포함하는 소화부;를 포함하며,
    상기 분사튜브는,
    상기 접속반 내부에서 상, 하로 지그재그로 배열되며 특정영역의 온도에서 파열되는 파열튜브와, 상기 파열튜브를 나선형으로 감싸면서 피치가 형성되도록 하여 파열에 의해 절단이 되더라도 튜브의 위치가 고정되도록 하며, 튜브의 위치가 고정한 상태에서 파열부분에서 소화액이 분사되도록 하는 내열성 재질의 프레임을 포함하되,
    상기 프레임은 소성변형이 가능한 재질의 몸체와 상기 몸체 외주연에 도포되어 단열이 가능하도록 하는 단열코팅층으로 구성되어 열이 상기 파열튜브로 전도되되는 것을 최소화하여 화재발생지점에 근접한 파열튜브의 위치에서만 파열이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 안전사고 방지 태양광발전시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 소화부에는, 소화액 감지센서가 구성되며 상기 소화액 감지센서와 연동하도록 접속반의 외함에 경고등이 구성되어 상기 소화액 감지센서에 의해 접속반 내부에 소화액의 누출이 감지되는 경우 상기 경고등에 의해 외부에서 인식되는 것을 특징으로 하는 안전사고 방지 태양광발전시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 수집부는 상기 전자파 검출부가 정상으로 확인되면 상기 전자파 검출부에 의해 검출된 전자파 신호의 수신강도가 기준범위 이내인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 안전사고 방지 태양광발전시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 수집부는 상기 검출된 전자파 신호의 수신강도가 기준범위 이내이면 상기 검출된 전자파 신호의 주파수를 측정데이터로 수집하고, 상기 검출된 전자파 신호의 수신강도가 기준범위를 벗어나면 상기 검출된 전자파 신호의 주파수를 측정데이터로 수집하지 않는 것을 특징으로 하는 안전사고 방지 태양광발전시스템.
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