KR102112560B1 - 내진 기능을 갖는 수배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부로부터 전달되는 진동을 극소화시키고, 외함의 누설전압을 측정하여 제로전위를 구현하여 감전 사고를 미연에 방지하도록 한 내진 기능을 갖는 수배전반에 관한 것으로서, 개폐 가능한 도어가 구비되고 내부 공간을 갖는 외함 본체와, 상기 외함 본체의 하면에 설치되어 상기 외함 본체를 지지하는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임의 측면에 결합되고 상기 외함 본체의 측면과 일정한 갭을 갖으면서 상기 외함 본체의 높이 방향으로 소정 높이로 구성되는 보강 프레임과, 상기 외함 본체와 보강 프레임 사이에 삽입되어 구성되고 상기 외함 본체에 수평방향으로 가해지는 진동을 차폐시키는 내진부와, 상기 외함 본체와 지지 프레임 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 방진유닛과, 상기 외함 본체의 각 면과 N상에 설치 및 연결되어 N상과 외함 본체의 누설전압을 측정하는 다수의 누설전압 측정부와, 상기 외함 본체의 도어 일면에 구성되어 상기 누설전압 측정부에서 측정된 누설전압을 전달받아 분석하여 차단기의 트립신호를 발생하는 상태 제어부와, 상기 외함 본체의 도어 일면에 구성되어 지진이나 상기 상태 제어부의 결과에 따라 점등 또는 점멸 구동하는 상태 표시등을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

내진 기능을 갖는 수배전반{Distributing board}

본 발명은 내진 기능을 갖는 수배전반에 관한 것으로서, 특히 외력에 의해 발생하는 진동을 차폐하여 조립식 구조에 적합한 내진 기능을 갖는 수배전반에 관한 것이다.

일반적으로 수배전반은 전력 제공자로부터 전력을 받는 역할과 전력소비가 필요한 설비에 전력을 공급하는 역할을 담당하는 것으로서, 수전설비와 배전설비를 구비한 통상의 변전실의 관련 설비를 구축하고 있다.

예컨대, 상기와 같은 수배전반의 내부에는 특고압측과 저압측으로 구분되며, 전력 제공자인 한국전력에서 전기를 받는 수전설비와, 상기 수전설비를 통해 수전된 전기를 사용자가 필요로 하는 전압 또는 용량으로 변경하여 공급하는 변압기 및 정전사고 등과 같은 사고로부터 전체 설비를 보호하는 차단기 등을 구비한 배전설비를 갖추고 있다.

이때 사용되는 수배전반은 사용하는 과정에서 인체의 감전 및 화재에 대한 안전성을 고려하여 외부와의 직접적인 접촉 제한 및 내부 점검이나 유지보수를 위한 개폐형 배전함 도어가 장착된 절연 본체, 즉 수배전반 몸체와 연속적이며 균일한 공급전압에 대한 신뢰성을 감안하여 본체 내부에 차단기나 피뢰기와 같은 각종 보호장비가 필수요건으로 설치되고 있다.

또한 이러한 수배전반은 태양광 접속반으로부터 발전된 직류전압을 교류전압으로 변환하여 자동 관리하는 인버터와 연결된다.

상기 인버터는 교류전압으로 변환시켜 전력을 공급하는 PCB와 리액터(reactor), 컨덴서, 계측제어모듈, SMPS, EMI필터 및 변압기가 구비된다.

그리고 상기한 접속반은 태양광으로부터 발전된 직류전압을 직렬연결 방식으로 출력하는 입력부와, 입력부에 직렬로 연결되어 입력부로부터 출력되는 직류전압을 상기 인버터로 출력하는 출력부와, 출력되는 전류값과 전압값을 검출하여 모니터링하는 제어부를 포함한다.

그러나 종전의 수배전반은 외함 본체 내부에 설치되는 수전설비와 배전설비가 외부로부터 전달되는 진동에 취약한 문제점이 있다.

게다가 외함 본체의 강성으로만 진동을 차폐하고, 수전설비와 배전설비를 보호하는데 그 한계가 있다.

[특허문헌 1] 등록특허공보 제10-0746286호(2007. 08. 13.)

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 특개2002-281616호(2002. 09. 27.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 외부로부터 전달되는 진동을 극소화시키고, 외함의 누설전압을 측정하여 제로전위를 구현하여 감전 사고를 미연에 방지하도록 한 내진 기능을 갖는 수배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 내진 기능을 갖는 수배전반은 개폐 가능한 도어가 구비되고 내부 공간을 갖는 외함 본체와, 상기 외함 본체의 하면에 설치되어 상기 외함 본체를 지지하는 지지 프레임과, 상기 지지 프레임의 측면에 결합되고 상기 외함 본체의 측면과 일정한 갭을 갖으면서 상기 외함 본체의 높이 방향으로 소정 높이로 구성되는 보강 프레임과, 상기 외함 본체와 보강 프레임 사이에 삽입되어 구성되고 상기 외함 본체에 수평방향으로 가해지는 진동을 차폐시키는 내진부와, 상기 외함 본체와 지지 프레임 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 방진유닛과, 상기 외함 본체의 각 면과 N상에 설치 및 연결되어 N상과 외함 본체의 누설전압을 측정하는 다수의 누설전압 측정부와, 상기 외함 본체의 도어 일면에 구성되어 상기 누설전압 측정부에서 측정된 누설전압을 전달받아 분석하여 차단기의 트립신호를 발생하는 상태 제어부와, 상기 외함 본체의 도어 일면에 구성되어 지진이나 상기 상태 제어부의 결과에 따라 점등 또는 점멸 구동하는 상태 표시등을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의한 내진 기능을 갖는 수배전반은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 외부로부터 전달되는 진동에 의한 수전설비 및 배전설비의 파손을 극소화할 수 있고, 제조비용 및 시간을 절감할 수 있다.

둘째, 지진 발생에 따른 외함의 누설전압을 실시간으로 측정하여 관리함으로써 제로전위를 구현하여 감전사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내진 기능을 갖는 수배전반의 외형을 개략적으로 나타내는 정면도
도 2는 도 1의 내진 기능을 갖는 수배전반의 외형을 개략적으로 나타내는 측면도
도 3은 도 1의 내진부를 도시하는 부분 확대도

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내진 기능을 갖는 수배전반(100)의 외형을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 내진 기능을 갖는 수배전반(100)의 외형을 개략적으로 나타내는 측면도이다.

본 발명에 따른 내진 기능을 갖는 수배전반(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 개폐 가능한 도어(111)가 구비되고 내부 공간을 갖는 외함 본체(110)와, 상기 외함 본체(110)의 하면에 설치되어 상기 외함 본체(110)를 지지하는 지지 프레임(120)과, 상기 지지 프레임(120)의 측면에 결합되고 상기 외함 본체(110)의 측면과 일정한 갭을 갖으면서 상기 외함 본체(110)의 높이 방향으로 소정 높이로 구성되는 보강 프레임(130)과, 상기 외함 본체(110)와 보강 프레임(130) 사이에 삽입되어 구성되고 상기 외함 본체(110)에 수평방향으로 가해지는 진동 차폐시키는 볼 타입의 내진부(140)와, 상기 외함 본체(110)와 지지 프레임(120) 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 방진유닛(150)과, 상기 외함 본체(110)의 각 면과 N상에 설치 및 연결되어 N상과 외함 본체(110)의 누설전압을 측정하는 다수의 누설전압 측정부(160)와, 상기 외함 본체(110)의 도어 일면에 구성되어 상기 누설전압 측정부(160)에서 측정된 누설전압을 전달받아 분석하여 차단기의 트립신호를 발생하는 상태 제어부(170)와, 상기 외함 본체(110)의 도어 일면에 구성되어 지진이나 상기 상태 제어부(170)의 결과에 따라 점등 또는 점멸 구동하는 상태 표시등(180)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 외함 본체(110)에는 진동, 기울기 및 아크 센서를 검출하기 위한 복합형 센서(190)가 구성되어 지진을 포함하여 외함 본체(110)의 기울기 및 아크를 검출하고 그 결과를 상기 상태 제어부(170)로 전달할 수 있다.

상기 외함 본체(110)의 측방향에는 공간부를 선택적으로 개방할 수 있도록 도어(111)가 마련된다.

상기 도어(111)는 상기 복수개의 공간을 전체 또는 부분적으로 개폐할 수 있도록 복수개가 마련되며, 상기 도어(111)를 통하여 인버터 모듈, 수배전 모듈 및 변압부의 설치 및 유지보수가 이루어진다.

여기서 상기 수배전 모듈은 도면에 도시되지는 않았지만, 외부로부터 전원을 공급받는 수전부가 마련되며, 상기 수전부의 내측 단부에는 애자가 구비되고, 상기 애자의 단부에는 외부로부터 공급된 전기를 전달하는 부분으로 전압이 집중되는 것을 방지하기 위해 단면적 또는 접촉면적이 넓은 모선 부스바가 배치된다.

상기 모선 부스바는 일 단면이 대략 'C'자 형상으로 형성되는 C형 부스바가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 도어(111)는 여닫이 또는 미닫이 구조로 형성될 수 있으며, 본 발명에 따른 상기 수배전반(100)에는 여닫이 구조로 설치되는 것을 일 실시예로 설명한다.

이때 상기 도어(111) 상에는 작업자가 상기 외함 본체(110) 내부를 확인할 수 있도록 투시창(도시되지 않음)이 마련된다.

상기 투시창은 투명한 유리 또는 합성 플라스틱 재질로 형성되어 상기 외함 본체(110) 내부를 육안으로 확인할 수 있고, 또한 상기 투시창이 개폐 가능하도록 형성되어 작업자의 손이나 상체 일부가 드나들 수 있도록 형성될 수도 있다.

또한 상기 외함 본체(110)는 상기 인버터 모듈 및 수배전 모듈로부터 입력 및 출력되는 전기의 발전정보 및 이상 유무를 나타내는 디스플레이부를 포함한다.

상기 디스플레이부는 상기 인버터 모듈 및 수배전 모듈의 현재 진단 상황과, 발전량, 일사량, 네트워크 환경설정, 발전효율 등을 나타내며, 상기 도어(111) 상에 작업자의 눈높이에 대응하도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 외함 본체(110)의 내부에는 인버터 모듈, 수배전 모듈 및 변압부가 위치할 수 있도록 하나 또는 복수개의 구획벽이 마련되어 수평 또는 수직방향으로 분리되도록 복수개의 공간으로 분할되도록 형성된다.

또한 상기 복수개의 공간 내부에는 PCB, 차단기, 피뢰기, 퓨즈 및 개폐기 등의 기본적인 구성요소와, 방열 및 방습에 따른 구성(미도시)이 추가적으로 마련된다.

상기 수배전반(100)은 일 측이 상기 인버터 모듈과 연결되고, 타 측이 상기 태양광 발전장치에 연결되어, 상기 태양광 발전장치로부터 제공된 에너지를 전기적 신호로 출력하는 접속반을 포함할 수 있다.

상기 인버터 모듈은 상기 접속반으로부터 출력되는 직류전압을 교류전압으로 변환하는 기능을 갖는다.

이때 상기 인버터 모듈은 PCB, 리액터(Reactor), 컨덴서, 계측제어모듈, EMI필터 등의 필수 구성요소(미도시)를 포함한다.

상기 수배전 모듈은 상기 인버터 모듈로부터 제공받은 교류전압을 분배하여 외부로 출력하는 기능을 갖는다.

이때 상기 변압부는 상기 인버터 모듈과 상기 수배전 모듈 사이에 개재된다.

따라서 상기 변압부는 상기 인버터 모듈 및 상기 수배전 모듈에서 필요한 전압으로 승압시키는 기능을 갖는다.

이로써 상기 변압부를 상기 인버터 모듈 및 상기 수배전 모듈이 공유할 수 있기 때문에 변압부를 상기 인버터 모듈 및 상기 수배전 모듈이 각각 구비하는 것에 비하여 시스템 효율이 상승되고, 제작비용 및 시간을 감소시키는 효과를 기대할 수 있다.

상기 외함 본체(110)의 하부는 외부의 자연 공기가 내부로 원활하게 유입될 수 있도록 통풍구(112)를 구비하고 있다. 이때 상기 통풍구(112)는 작은 벌레들이 침입하는 것을 방지하기 위해 4면에 커버가 부착되어 있다.

상기 보강 프레임(130)은 상기 지지 프레임(120)의 측면에 일정한 간격을 갖고 결합되는 수직 프레임(131)과 상기 수직 프레임(131)의 상단을 연결하는 수평 프레임(132)과, 상기 수직 프레임(131)의 양측면에 일정한 기울기를 갖고 배치되어 상기 수직 프레임(131)을 지지하는 경사 프레임(133)을 포함하여 이루어진다. 이때 상기 수직 프레임(131)의 간격은 외함 본체(110)의 사이즈에 맞게 자유롭게 조절이 가능하다. 즉, 상기 수직 프레임(131)의 간격은 임의로 조절이 가능하다는 의미이다.

상기 방진 유닛(150)은 상기 외함 본체(110)의 상하로 가해지는 진동을 흡수하는 역할을 하는 것으로, 본 발명의 실시예에서는 방진 고무를 한 예로 들어 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 방진 고무와 방진 고무 사이에 다수의 철판을 적층하여 방진 유닛을 구성할 수 있을 뿐만 아니라 다른 설계에 따른 방진 유닛의 채용도 가능하다.

상기 누설전압 측정부(160)는 금속 재질로 이루어진 상기 외함 본체(110)의 면에 접촉되도록 일정한 간격을 갖고 다수개가 배치되고 상기 누설전압 측정부(160)를 통해 측정된 각 외함 본체(110)에 대한 누설전압은 유선으로 상기 상태 제어부(150)로 입력된다.

상기 상태 제어부(150)는 다수의 누설전압 측정부(160)로부터 측정된 누설전압 정보를 전달받아 누설전압이 상대적으로 많이 발생하는 부분을 찾아내 관리자에게 전달하여 관리자가 직접 이상 유무를 진단하거나 일정 전압 이상이라고 판단되면 메인 차단기를 트립하기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 상태 표시등(180)의 램프는 적, 녹, 청의 삼색 엘이디로 구성되어, 상기 상태 제어부(170)의 제어에 따라 삼색 엘이디의 광을 조합하여 상태에 따라 적색으로부터 황색, 황색으로부터 청색으로 변환하는 조명을 연출한다. 뿐만 아니라 보다 긴급한 상황을 전파하기 위해서는 상기 상태 표시등(180)이 점멸 발광할 수도 있다.

또한, 상기 상태 표시등(180)은 도시되어 있지 않지만, 스피커를 내장하여 긴급 상황 발생시 외부로 경고음을 발생할 수도 있다.

도 3은 도 2의 내진부(140)를 도시하는 부분 확대도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내진부(140)는 상기 외함 본체(110)에 가해진 진동이 상기 외함 본체(110)의 내부로 전달되는 것을 방지하는 기능을 제공한다.

상기 내진부(140)는 상기 외함 본체(110)의 외부 표면에 결합되는 방진고무(141)와, 상기 보강 프레임(130)의 내측면에 결합되는 제 1 결합판(142)과, 상기 제 1 결합판(142)에 일측이 결합되는 방진부재(143)와, 상기 방진부재(143)의 타측에 결합되는 제 2 결합판(144)을 포함한다.

상기 방진부재(143)는 상기 제 1 결합판(142)과 제 2 결합판(144) 사이의 거리가 탄력적으로 증감할 수 있는 탄성재질로 형성된다. 따라서 상기 방진부재(143)는 탄성을 가지는 코일 스프링, 판 스프링, 합성고무 수지, 내부에 공기층을 갖는 합성고무 및 척력을 가진 자석강 중 적어도 하나 이상을 선택적으로 포함할 수 있다.

상기 제 1, 제 2 결합판(142, 144)은 금속 재질로 이루어져 있기 때문에 상기 내진부(140)를 구성할 때 제 1 결합판(142)만 상기 보강 프레임(130)에 결합되고 상기 제 2 결합판(144)은 상기 외함 본체(110)의 외측면과 결합되지 않고 일정한 갭을 갖게 된다. 이때 상기 제 2 결합판(144)이 상기 외함 본체(110)에 직접 접촉하지 않도록 상기 제 2 결합판(144)이 접촉되는 외함 본체(110)의 외측면에 방진고무(141)를 형성한다.

상기 내진부(140)는 상기 외함 본체(110) 외측면으로부터 설정간격 이격된 상기 보강 프레임(130) 사이에 개재되며, 상기 설정간격 상에 상기 외함 본체(110)와 보강 프레임(130) 사이의 상측 및 하측 모서리 부분과, 양 측 모서리 중앙 부분에 각각 배치된다.

여기서 상기 설정간격은 외부로부터 가해지는 진동에 의해 상기 외함 본체(110)와 보강 프레임(130) 사이의 거리가 변화함에 따라서 증감할 수 있다. 상기 내진부(140)는 상기 외함 본체(110)와 보강 프레임(130) 사이의 상기 설정간격에 설치되지만 탄력적으로 수평방향의 진동을 방진하여 궁극적으로 상기 설정간격을 유지시키는 기능을 제공한다.

그러면 진동방향에 배치되는 일 측의 상기 내진부(140)는 압축되어 상기 제 1 결합판(142)과 제 2 결합판(144)의 거리가 감소하고, 타 측의 상기 내진부(140)는 인장되어 다른 상기 제 1 결합판(142)과 제 2 결합판(144)의 거리가 증가하게 된다.

또한 상기 내진부(140)는 진동이 멈추면 상기 외함 본체(110) 외부에서 원위치로 이동하게 된다.

따라서 상기 외함 본체(110)는 상기 내진부(140)에 의해 상기 외함 본체(110)로부터 전달되는 진동이 극소화되어 상기 내부에 배치된 구성품들을 보호할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 수배전반 110 : 외함 본체
120 : 지지 프레임 130 : 보강 프레임
140 : 내진부 150 : 방진유닛
160 : 누설전압 측정부 170 : 상태 제어부
180 : 상태 표시등 190 : 복합 센서

Claims (6)

1. 개폐 가능한 도어가 구비되고 내부 공간을 갖는 외함 본체와,
   상기 외함 본체의 하면에 설치되어 상기 외함 본체를 지지하는 지지 프레임과,
   상기 지지 프레임의 측면에 결합되고 상기 외함 본체의 측면과 일정한 갭을 갖으면서 상기 외함 본체의 높이 방향으로 소정 높이로 구성되는 보강 프레임과,
   상기 외함 본체와 보강 프레임 사이에 삽입되어 구성되고 상기 외함 본체에 수평방향으로 가해지는 진동을 차폐시키는 내진부와,
   상기 외함 본체와 지지 프레임 사이에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 방진유닛과,
   상기 외함 본체의 각 면과 N상에 설치 및 연결되어 N상과 외함 본체의 누설전압을 측정하는 다수의 누설전압 측정부와,
   상기 외함 본체의 도어 일면에 구성되어 상기 누설전압 측정부에서 측정된 누설전압을 전달받아 분석하여 차단기의 트립신호를 발생하는 상태 제어부와,
   상기 외함 본체의 도어 일면에 구성되어 지진이나 상기 상태 제어부의 결과에 따라 점등 또는 점멸 구동하는 상태 표시등과,
   상기 외함 본체의 내부에 진동, 기울기 및 아크 센서를 검출하여 상기 상태 제어부로 그 결과를 전달하는 복합형 센서와,
   상기 외함 본체의 하부는 외부의 자연 공기가 내부로 원활하게 유입될 수 있도록 통풍구를 포함하여 구성되고,
   상기 내진부는 상기 외함 본체의 외부 표면에 결합되는 방진고무와, 상기 보강 프레임의 내측면에 결합되는 제 1 결합판과, 상기 제 1 결합판에 일측이 결합되는 방진부재와, 상기 방진부재의 타측에 결합되는 제 2 결합판을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 수배전반.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강 프레임은 상기 지지 프레임의 측면에 일정한 간격을 갖고 결합되는 수직 프레임과, 상기 수직 프레임의 상단을 연결하는 수평 프레임과, 상기 수직 프레임의 양측면에 일정한 기울기를 갖고 배치되어 상기 수직 프레임을 지지하는 경사 프레임을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 수배전반.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 방진부재는 상기 제 1 결합판과 제 2 결합판 사이의 거리가 탄력적으로 증감할 수 있도록 내부에 공기층을 갖는 합성고무, 판 스프링, 코일 스프링, 척력을 가진 자석강 중 선택된 하나 또는 복수개를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진 기능을 갖는 수배전반.

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