KR102072123B1

KR102072123B1 - 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치

Info

Publication number: KR102072123B1
Application number: KR1020190049161A
Authority: KR
Inventors: 정기용
Original assignee: (주)부흥이앤씨
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-02-03

Abstract

본 발명은 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치에 관한 것으로, 특히 지진에 의한 진동으로부터 배전함을 보호하고, 지진에 대비한 비상전원의 자동 공급은 물론 2차 피해 방지를 위한 배전선로의 자동차단이 가능한 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치에 관한 것이다.

Description

내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치{EARTHQUAKE-PROOF TYPE POWER DISTRIBUTION APPARATUS FOR APARTMENT HOUSE}

본 발명은 공동주택의 전기 기술 분야 중 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지진에 의한 진동으로부터 배전함을 보호하고, 지진에 대비한 비상전원의 자동 공급은 물론 2차 피해 방지를 위한 배전선로의 자동차단이 가능한 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력은 발전소로부터 변전소로 전송되어 여러 단계의 변압과정을 거친 후 배전로를 따라 전주의 주상 변압기를 통해 가정으로 전달된다. 특히, 공동 주택의 각 단지에는 배전함과 같은 배전부에 배전 선로가 설치된다.

이러한 수배전반은 표면상으로는 큐비클 이라는 칸막이 구조물로되어 있으며 내부에는 고압 개폐기, 계기용 변류기, 고압차단기, 변압기, 저압배전용차단기 등의 전력기기와 전력계통 보호 및 감시를 위한 전기 부품 등이 실장 되어 있다.

그러나, 종래에는 위와 같은 수배전반을 지진 발생에 따른 진동으로부터 보호하지 못하기 때문에 큰 진동으로 수배전반이 단선되면 비상전원의 공급이 원활히 이루어지지 못하고, 나아가 수용가에서의 화재 등 2차 피해를 방지하기 위한 내진 기능을 제공하지 못하는 문제가 있다.

대한민국등록특허 제10-1796310호 대한민국등록특허 제10-1884013호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지진에 의한 진동으로부터 배전함을 보호하고, 지진에 대비한 비상전원의 자동 공급과 2차 피해 방지를 위한 배전선로의 자동차단이 가능한 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치는 배전선로 및 배선설비가 내장되어 있는 배전함과; 상기 배전함의 저부를 지지하는 지지 다리와; 내부에 이동 공간을 갖는 무진동 박스와, 상기 무진동 박스의 상측 개구를 통해 무진동 박스의 내부로 삽입되되 상기 지지 다리의 하부에 일체로 연결되며 하부에는 원호 형상의 홈이 형성되어 있는 가이드와, 상기 가이드의 홈에 안착되는 구형상의 볼(ball)과, 상기 볼의 저부를 지지하는 지지대 및 상기 지지대를 탄성 지지하는 탄성체를 포함하는 진동 흡수기와; 상기 지지대의 상측 표면에 노출되도록 설치되어 상기 볼과 접촉하며 상기 볼의 이동 경로를 따라 일정 간격으로 다수개 설치된 접촉 센서 및 지진에 의해 진동 발생시 상기 볼과 접촉 센서의 상대 위치가 변화되는 양을 이용하여 지진을 검출하는 변위 측정기와; 메모리에 기록된 각 배선별 부하를 판독하여 지진 발생시 차단이 필요한 수용가 배선과 지진 발생시 지속적인 전원공급이 필요한 비상전원라인을 분류하는 카테고리 분류기와; 자체에 내장된 진동감지센서를 내장하여 진동 발생을 감지하되, 상기 변위 측정기에 의한 변위값을 반영하여 지진 발생 여부를 판단하며, 지진 발생시 상기 카테고리 분류기에 의해 분류된 비상전원라인에 전원을 공급시키는 지진 감지기와; 공동주택의 수용가에서 사용중인 전력량을 측정하는 전력량계와; 상기 공동주택의 수용가에 연결된 배전선로에서 이상 전류가 발생하는지 감시하는 이상 전류 감지기와; 배전선로에 이상 발생시 각 수용가의 배전선로를 각각 차단하는 배선 차단기; 및 상기 전력량계에 의해 측정된 소비전력이 지진시 2차 피해를 발생시키는 전열기구의 사용에 따라 급증한 것으로 판독된 이후 상기 지진 감지기에 의해 지진이 발생된 것으로 판독시 해당 수용가의 배선 차단기를 차단시키고, 상기 지진 감지기에 의해 지진이 발생된 것으로 판독된 이후 상기 이상 전류 감지기에 의해 이상 전류가 발생된 것으로 판독시 해당 수용가의 배선 차단기를 차단시키는 내진 컨트롤 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 배전함을 진동 흡수기로 지지하여 지진 발생에 따른 고장을 방지하고, 지진 발생시 비상등이나 대피소로 공급되는 비상전원을 자동으로 공급하며, 수용가에서 전열기를 사용 중이거나 배선이 단선된 경우 2차 피해 방지를 위한 배전선로의 자동차단을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치의 배전함을 나타낸 정면도이다.
도 2는 상기 도 1의 진동 흡수기를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에서의 배전선로 차단 타이밍도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치에 관한 것으로 크게 2가지 목적 달성을 위한 기술적 구성을 제시하는데, 그 중 첫 번째는 지진에 의한 진동으로부터 배전함을 보호하는 것이다.

그리고, 위와 같은 배전함의 보호에 따라 정상적인 기능이 보장되는 상태에서 지진에 대비한 비상전원의 자동 공급과 2차 피해 방지를 위한 배전선로의 자동차단 기능을 제공한다.

이를 위해, 본 발명은 배전함(110), 지지 다리(120), 진동 흡수기(130), 변위 측정기(142), 카테고리 분류기(150), 지진 감지기(160), 전력량계(170), 이상 전류 감지기(180), 배선 차단기(190) 및 내진 컨트롤 유닛(200)을 포함한다.

따라서, 지지 다리(120) 및 진동 흡수기(130)에 의해 배전선로 및 배전설비가 탑재된 배전함(110)을 지진에 의한 진동으로부터 보호하고, 지진 감지기(160)에서 변위 측정기(142)의 측정 결과를 함께 이용하여 지진 발생을 감지하며, 카테고리 분류기(150)를 참조하여 비상전원 라인에 자동으로 전원을 공급한다.

또한, 내진 컨트롤 유닛(200)은 전력량계(170)를 통해 검출된 전력 소비량이 화재를 유발하는 전열기의 사용으로 전력량이 크게 증가된 수용가의 경우 2차 피해를 방지하기 위해 배선 차단하고, 지진으로 인해 단선시는 감전 등의 안전사고를 방지하기 위해 배선 차단한다.

도 1과 같이, 배전함(110)은 배전선로 및 배선설비의 설치를 위한 것으로 일반적으로는 공동주택의 입구 등에 설치되며, 고압 개폐기, 계기용 변류기, 고압차단기, 변압기, 저압배전용차단기 등의 전력기기와 전력계통 보호 및 감시를 위한 전기 부품 등이 실장 되어 있다.

지지 다리(120)는 위와 같은 배전함(110)을 지면 상에 지지하기 위한 것으로, 배전함(110)의 저부로부터 하측으로 일정 길이 연장된다. 이러한 지지 다리(120)는 배전함(110)을 공동주택의 건물로부터 이격된 상태에서 설치되게 하는 것으로 후술하는 진동 흡수기(130)에 연결되어 지진에 의한 진동이 배전함(110)으로 전달되는 것을 방지한다.

도 2와 같이, 진동 흡수기(130)는 지진 발생시 지표면으로부터 전달된 진동이 배전함(110)까지 전달되는 것을 방지하여 배전함(110) 내부의 각종 전기설비의 단선이나 고장 을 방지하는 것으로, 무진동 박스(131), 가이드(132), 볼(ball)(133), 지지대(134) 및 탄성체(135)를 포함한다.

여기서, 무진동 박스(131)는 그 내부에 이동 공간을 구비한다. 무진동 박스(131) 내의 이동 공간은 그 내부로 삽입 설치된 지지 다리(120)가 무진동 박스(131)에 대한 상대 위치가 변동시, 지지 다리(120)가 흔들리지 않고 무진동 박스(131)만 움직여 진동을 흡수하는 여유 공간을 제공한다.

가이드(132)는 지지 다리(120)의 하부에 일체로 연결되는 것으로, 무진동 박스(131)의 상측 개구를 통해 당해 무진동 박스(131)의 내부로 삽입 설치되며, 그 하부에는 원호 형상의 홈이 형성된다. 이 홈은 볼(133) 위에 안착되도록 직하부를 바라보도록 형성되어 있다.

볼(133)은 지진에 의한 진동 발생시 바퀴 기능을 제공하는 것으로, 상기한 가이드(132)의 홈 내에 안착된다. 이때 지지대(134)는 볼(133)의 저부를 지지하고, 코일 스프링이나 판형 스프링 등으로 구성되는 탄성체(135)는 지지대(134)의 하부에서 지지대(134)를 탄성 지지한다.

이와 같은 구성에 의하면 탄성체(135)에 의해 지지대(134) 위에 설치된 지지 다리(120)는 지진 발생시 상하 방향 진동이 흡수되고, 아울러 지지 다리(120)는 구름 동작을 하는 볼(133)에 의해 지지되므로 수평 방향의 좌우 방향 진동 역시 흡수된다. 따라서, 배전함(110) 내부의 전기 설비의 단선이나 고장을 방지하게 된다.

접촉 센서(141)는 볼(133)의 이동 거리를 측정하기 위한 것으로 지진에 의한 진동으로 좌우 방향으로 이동하는 거리를 감지하여 수평 흔들림의 크기를 측정한다.

이를 위해, 접촉 센서(141)는 지지대(134)의 상측 표면에 노출되도록 설치되어 볼(133)과 접촉된다. 또한, 볼(133)의 이동 경로를 따라 일정 간격으로 다수개 설치된다.

변위 측정기(142)는 지진에 의해 진동 발생시 볼(133)과 접촉 센서(141)의 상대 위치가 변화되는 양을 이용하여 지진 발생을 검출하는 것으로, 볼(133)의 이동으로 인해 서로 다른 접촉 센서(141)에 접촉하는 거리를 단위 시간마다 판독한다. 따라서, 일정 크기 이상 변위 발생시 지진으로 인식한다.

이러한 변위 측정기(142)는 다수의 접촉 센서(141)로부터 각각 센싱값을 입력받도록 연결되어 있으며, 자체 내장된 타이머 등을 이용하여 단위 시간당 볼(133)이 이동된 거리를 산출하는 마이크로프로세서로 구현될 수 있다.

변위 측정기(142)와 함께 설치된 경고등(143)은 변위 측정기(142)에서 지진 발생을 감지시 점등됨에 따라 해당 배전함(110) 설치 장소에서 즉시 지진 발생을 감지할 수 있게 한다.

한편, 도 3과 같이 카테고리 분류기(150)는 메모리(151)에 기록된 각 배전선로별 부하를 판독하여 지진 발생시 차단이 필요한 수용가 배선과 지진시 지속적인 전원공급이 필요한 비상전원라인을 분류한다.

비상전원라인은 일 예로 복도나 비상계단에 설치된 대피안내등이나 공동주택에 마련된 비상대피소를 포함할 수 있으며, 이러한 장소에 전원을 공급하는 배전선로는 지진 발생시 지속적인 전원공급에 의해 점등 상태를 유지시킨다.

반면, 수용가 배선은 공동주택 내 각각의 수용가 즉, 각 가정에 전원을 공급하는 배전선로를 의미하는 것으로 지진에 따른 이상이 발생하거나 화재 등 2차 피해의 방지를 위해 선택적으로 차단되는 배전선로들을 의미한다.

다만, 본 발명의 공동주택에는 다수의 가정들이 집합된 공동주택 이외에 상가나 사무실 집합건물 등도 포함하여 각각의 상가나 사무실 등도 이상에서 설명한 내진 배전선로에 의해 전력을 공급받는 수용가로 한다.

지진 감지기(160)는 자체에 내장된 감지센서를 내장하여 진동 발생을 감지하는 것으로 독립적으로 지진 감지 기능을 갖는다. 특히, 진동 흡수기(130) 내에 탑재된 변위 측정기(142)와 함께 2중으로 지진을 감지한다.

이를 위해, 지진 감지기(160)는 변위 측정기(142)에 의한 변위값을 반영하여 지진 발생 여부를 판단하며, 지진 발생시 카테고리 분류기(150)에 의해 분류된 비상전원라인에 전원을 공급시킨다. 따라서 지진 발생에 대응해 대피를 용이하게 하며, 필요시 알람 발생기(161)를 통해 소리 및/또는 발광 경고도 함께 발생시킨다.

이때, 전력량계(170)는 공동주택의 수용가에서 사용중인 전력량을 측정한다. 특히 전력량계(170)는 스마트 전력량계(170)를 적용하여 일반적인 전력 수요를 측정함과 동시에 전기난로, 전기히터 및 전기 레인지 등의 전열기 사용을 감지한다. 전열기의 사용은 이전 검출시간 대비 전력량의 급증으로부터 확인할 수 있다.

이상 전류 감지기(180)는 공동주택의 수용가에 연결된 배전선로에서 이상 전류가 발생하는지 감시하는 것으로, 지진 발생시 발생 가능한 현상인 배전선로의 단선이나 단락을 감시한다.

배선 차단기(190)는 배전선로에 이상 발생시 각 수용가의 배전선로를 각각 차단하는 것으로, 공동주택의 수용가 수에 따라 하나 또는 그 이상 설치되어 각각의 수용가에 연결되는 배전선로를 개폐한다. 차단기의 개폐는 일 예로 그에 연동되는 작동기(191)에 의해 이루어진다.

한편, 내진 컨트롤 유닛(200)은 전력량계(170)에 의해 측정된 소비전력이 지진시 2차 피해를 발생시키는 전열기구의 사용에 따라 급증한 것으로 판독된 이후 지진 감지기(160)에 의해 지진이 발생된 것으로 판독시 해당 수용가의 배선 차단기(190)를 차단시킨다.

또한, 내진 컨트롤 유닛(200)은 지진 감지기(160)에 의해 지진이 발생된 것으로 판독된 이후 이상 전류 감지기(180)에 의해 이상 전류가 발생된 것으로 판독시 해당 수용가의 배선 차단기(190)를 차단시킨다.

도 4와 같이, 전력량계(170)를 통해 전열기를 사용 중인 것으로 감지되어도 지진이 감지되지 않으면 배전선로를 통해 계속 전력을 공급한다. 또한, 지진이 감지되지 않은 상태에서는 이상전류가 감지되어도 배전을 계속된다. 이 경우는 각각의 수용가(댁내)에서 개별 차단기에 의해 보호 동작이 이루어진다.

반면, 지진이 감지된 시점부터 일정 시간 이전(t1)에 전열기가 사용중인 경우에는 일 예로 지진에 의해 옷 등 화재 발생물질이 전열기 위에 떨어지거나 전열기가 넘어져 2차 피해 즉, 화재가 발생하는 것을 방지하도록 배전선로를 차단한다.

유사하게, 지진이 감지된 시점부터 일정 시간 이후(t2)에 배전선로에서 이상전류가 감지되면, 이는 지진에 의해 단선이나 단락이 발생된 것으로 간주하여 해당 배전선로를 차단한다. 따라서, 본 발명은 전기적으로도 내진 기능을 제공하게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였는바, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110: 배전함 120: 지지 다리
130: 진동 흡수기 141: 접촉 센서
142: 변위 측정기 143: 경보기
150: 카테고리 분류기 160: 지진 감지기
170: 전력량계 180: 이상 전류 감지기
190: 배선 차단기 200: 내진 컨트롤 유닛

Claims

배전선로 및 배선설비가 내장되어 있는 배전함(110)과;
상기 배전함(110)을 공동주택으로부터 이격하여 대지 상에 단독으로 설치하도록 상기 배전함(110)의 저부를 지지하는 지지 다리(120)와;
내부에 이동 공간을 갖는 무진동 박스(131)와, 상기 무진동 박스(131)의 상측 개구를 통해 무진동 박스(131)의 내부로 삽입되되 상기 지지 다리(120)의 하부에 일체로 연결되며 하부에는 원호 형상의 홈이 형성되어 있는 가이드(132)와, 상기 가이드(132)의 홈에 안착되는 구형상의 볼(ball)(133)과, 상기 볼(133)의 저부를 지지하는 지지대(134) 및 상기 지지대(134)를 탄성 지지하는 탄성체(135)를 포함하는 진동 흡수기(130)와;
상기 지지대(134)의 상측 표면에 노출되도록 설치되어 상기 볼(133)과 접촉하며 상기 볼(133)의 이동 경로를 따라 일정 간격으로 다수개 설치된 접촉 센서(141) 및 지진에 의해 진동 발생시 상기 볼(133)과 접촉 센서(141)의 상대 위치가 변화되는 양을 이용하여 지진을 검출하는 변위 측정기(142)와;
메모리(151)에 기록된 각 배선별 부하를 판독하여 지진 발생시 차단이 필요한 수용가 배선과 지진 발생시 지속적인 전원공급이 필요한 비상전원라인을 분류하는 카테고리 분류기(150)와;
자체에 내장된 진동감지센서를 내장하여 진동 발생을 감지하되, 상기 변위 측정기(142)에 의한 변위값을 반영하여 지진 발생 여부를 판단하며, 지진 발생시 상기 카테고리 분류기(150)에 의해 분류된 비상전원라인에 전원을 공급시키는 지진 감지기(160)와;
공동주택의 수용가에서 사용중인 전력량을 측정하는 전력량계(170)와;
상기 공동주택의 수용가에 연결된 배전선로에서 이상 전류가 발생하는지 감시하는 이상 전류 감지기(180)와;
배전선로에 이상 발생시 각 수용가의 배전선로를 각각 차단하는 배선 차단기(190); 및
상기 전력량계(170)에 의해 측정된 소비전력이 지진시 2차 피해를 발생시키는 전열기구의 사용에 따라 급증한 것으로 판독된 이후 상기 지진 감지기(160)에 의해 지진이 발생된 것으로 판독시 해당 수용가의 배선 차단기(190)를 차단시키고,
상기 지진 감지기(160)에 의해 지진이 발생된 것으로 판독된 이후 상기 이상 전류 감지기(180)에 의해 이상 전류가 발생된 것으로 판독시 해당 수용가의 배선 차단기(190)를 차단시키는 내진 컨트롤 유닛(200);을 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖춘 공동주택의 배전장치.