KR102132354B1 - 전력설비의 아크 감지 전송 장치 - Google Patents

전력설비의 아크 감지 전송 장치 Download PDF

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KR102132354B1
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Abstract

본 발명은 화재 취약 부분에 부착하여 화재 징후를 사전에 감지함으로써 점검 유도를 통해 화재를 미연에 방지함과 더불어 클립 형태로 설치가 용이하고 초소형으로 제작하여 설치비를 절감과 함께 저전력 구동이 가능하도록 한 전력설비의 아크 감지 전송 장치에 관한 것으로서, 전력설비의 전력 케이블에 체결되고 아크 발생에 따라 발생하는 상기 전력 케이블 주변의 저항열을 감지하여 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 아크 감지 전송 장치다.

Description

전력설비의 아크 감지 전송 장치{Arc detection transmission device of power equipment}
본 발명은 전력설비의 아크 감지 전송 장치에 관한 것으로, 특히 화재 징후를 사전에 감지하여 점검을 유도함과 더불어 설치가 용이한 전력설비의 아크 감지 전송 장치에 관한 것이다.
현재시대는 새롭게 구현되고 있는 유비쿼터스 기술, 첨단 정보통신기술, 공간 활용기술을 이용한 U-city 환경에서 적합한 전기안전 및 사용자 시설환경에 대한 적합한 전기재해 예방 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
기존의 수배전반이나 저압배선용 분전반은 수동형이었으나 최근에 와서는 전자제어기가 결합되어 전력의 품질 및 전력량을 측정하여 디지털 전송하는 방향으로 발전해가는 경향이 있다. 다만, 기존의 분전반이나 수배전반에서는 전기안전에 있어 위험요소들을 측정하고 전송하는 중요한 기능들이 빠져있어 생활의 편리성과 안전성을 IT 기술을 접목하여 해결하고자 하는 U-city 체제에 그대로 적용하기에는 부족한 면이 많았다.
통상적으로 전기재해 중 전기화재의 주요원인은 합선, 과전류, 아크, 누전 등이다. 또한 사용자의 주위 시설 환경(침수상태, 가스, 온도, 홈아울렛 접속불량)에 의한 경우도 주요원인이 되고 있다.
특히, 기존 수배전반에서는 내부의 부품 고장 및 절연 열화 등으로 인하여 예고 없이 정전 및 전기사고 등이 자주 발생되고 있다. 왜냐하면, 기존의 수배전반에서는 정전 및 전기사고를 미연에 방지할 수 있도록 수배전반에서 아크 및 부분 방전을 검출하기 위한 방안이 전무한 상태에 있었다.
또한, 가정에서 사용하는 분전반에는 누전이나 과부하시에 내부의 차단기가 동작하면서 전원공급을 차단할 뿐, 분전반 자체의 안전상태, 분전반 내부에 차단기 접속부나 배선 등에서 과부하, 과열 등으로 인하여 발생하는 가스정보, 주택, 아파트, 상가, 빌딩 등 모든 건물에 시설된 접속 불량 및 사용전력량 등에 대한 정보를 제공받을 수 있는 설비가 거의 전무한 상태라서 실제로 화재사고를 미연에 방지할 수 있는 기능은 부족한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서 화재 취약 부분에 부착하여 화재 징후를 사전에 감지함으로써 점검 유도를 통해 화재를 미연에 방지함과 더불어 클립 형태로 설치가 용이하고 초소형으로 제작하여 설치비를 절감과 함께 저전력 구동이 가능하도록 한 전력설비의 아크 감지 전송 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전력설비의 아크 감지 전송 장치는 전력설비의 전력 케이블에 체결되고 아크 발생에 따라 발생하는 상기 전력 케이블 주변의 저항열을 감지하여 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 아크 감지 전송 장치이고, 전원을 공급하는 배터리와, 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하고 상기 검출된 아크 정보를 무선 통신을 통해 외부로 전달하는 무선 통신부와, 상기 전력 케이블에서 아크 발생에 따른 전력 케이블의 저항열을 감지하여 기계적으로 온 또는 오프되어 상기 배터리와 무선 통신부를 선택적으로 연결하는 바이메탈과, 상기 바이메탈이 동작하여 상기 무선 통신부를 통해 아크 정보를 송부되면 점등하여 발광하는 발광부와, 상기 발광부, 무선 통신부 및 배터리를 수납하는 제 1 수납 케이스와, 상기 제 1 수납 케이스와 체결되고 상기 바이메탈을 수납하는 제 2 수납 케이스와, 상기 제 2 수납 케이스의 측면에 구성되어 상기 전력 케이블에 체결되는 체결부와, 상기 제 1 수납 케이스의 내부 수납 공간에 구성되어 외부에서 조작에 의해 구동되어 송신기와 수신기간의 주기적인 통신 점검을 실행하는 트랙 스위치와, 상기 트랙 스위치의 외부 조작을 위해 상기 제 1 수납 케이스의 표면에 구성되는 트랙 스위치 조작홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 전력설비의 아크 감지 전송 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 전력 케이블에서 아크에 의해 발생된 전력 케이블의 저항열을 감지하여 동작하는 바이메탈을 구성하여 아크 발생시 배터리를 통해 무선 통신부에 전원을 공급하여 감지신호를 외부로 전송함으로써 아크 발생시에만 배터리를 사용하여 배터리의 소모를 줄일 수 있다.
둘째, 전력설비의 내에 배치된 다수의 아크 감지 전송 장치간에 미약전파를 활용하여 서로 통신을 수행함으로써 저전력 구동이 가능함과 더불어 주변 다른 포인트와 간섭을 최소화할 수 있다.
셋째, 화재 취약 부분에 부착하여 화재 징후를 사전에 감지함으로써 점검 유도를 통해 화재를 미연에 방지할 수 있다.
넷째, 화재 취약 부분의 전력 케이블에 클립 형태로 설치하여 전원 OFF 또는 전력 케이블의 절단없이 설치가 용이하고 초소형으로 제작하여 설치비를 절감할 수 있다.
다섯째, 클립형태로 전력 케이블에 설치가 용이하기 때문에 기존 전력설비 또는 신축 전력설비에 설치하여 보다 용이하게 화재를 사전에 감지하여 점검을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전력설비의 아크 감지 전송 장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도
도 2는 도 1의 아크 감지 전송 장치를 개략적으로 나타낸 사시도
도 3은 도 2의 아크 감지 전송 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 투시도
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 전력설비의 아크 감지 전송 장치를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명에 의한 전력설비의 아크 감지 전송 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 전력설비(1000)의 전력 케이블(100)에 체결되고 아크 발생에 따라 발생하는 상기 전력 케이블(100) 주변의 저항열을 검출하여 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 아크 감지 전송 장치(200)를 포함한다.
이때 상기 아크 감지 전송 장치(200)는 상기 전력 케이블(100) 중 화재가 발생이 취약한 부분에 클립 형태로 체결하는데, 상기 전력 설비의 내부에는 다수의 아크 감지 전송 장치(200)가 설치되어 아크를 감지한다.
도 2는 도 1의 아크 감지 전송 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 아크 감지 전송 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 투시도이다.
상기 아크 감지 전송 장치(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전원을 공급하는 배터리(210)와, 상기 배터리(210)로부터 전원을 공급받아 동작하고 상기 검출된 아크 정보를 무선 통신을 통해 외부로 전달하는 무선 통신부(220)와, 상기 전력 케이블(100)에서 아크 발생에 따른 전력 케이블(100)의 저항열을 감지하여 기계적으로 온 또는 오프되어 상기 배터리(210)와 무선 통신부(220)를 선택적으로 연결하는 바이메탈(230)과, 상기 바이메탈이 동작하여 상기 무선 통신부를 통해 아크 정보를 송부되면 점등하여 발광하는 발광부(240)와, 상기 발광부(240), 무선 통신부(220) 및 배터리(210)를 수납하는 제 1 수납 케이스(250)와, 상기 제 1 수납 케이스(250)와 체결되고 상기 바이메탈(230)을 수납하는 제 2 수납 케이스(260)와, 상기 제 2 수납 케이스(260)의 측면에 구성되어 상기 전력 케이블(100)에 클립 형태로 체결되는 체결부(270)와, 상기 제 1 수납 케이스(250)의 내부 수납 공간에 구성되어 외부에서 조작에 의해 구동되어 송신기와 수신기간의 주기적인 통신 점검을 실행하는 트랙 스위치(280)와, 상기 트랙 스위치(280)의 외부 조작을 위해 상기 제 1 수납 케이스(250)의 표면에 구성되는 트랙 스위치 조작홀(290)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 체결부(270)는 집게 형태로 일측에서 인위적인 조작에 의해 OPEN되고 조작을 멈추면 CLOSE되어 상기 전력 케이블(100)의 원하는 부위에 자유롭게 탈부착할 수 있다.
따라서 상기 체결부(270)를 클립 형태로 제작하여 원하는 전력 케이블(100)의 위치에 전원을 OFF하거나 전력 케이블(100)을 절단하지 않고 간편하게 설치할 수 있다.
한편, 상기 제 1, 제 2 수납 케이스(250, 260)는 상하로 결합되고, 상기 체결부(270) 사이로 전력 케이블(100)이 지나가게 되면서 상기 전력 케이블(100)이 상기 제 1, 제 2 수납 케이스(250, 260)의 측면으로 돌출되지 않는다.
여기서, 상기 전력설비는 저압 및 고압 배전반이나 분전반, 모터 제어반, 태양광 인버터(전력변환장치), 태양광 접속반, ESS 등은 금속 함체상의 본체 내부에 각종 전기적 제어수단 및 이들을 서로 연결하는 전력 케이블 및 상기 제어수단을 콘트롤하기 위한 스위치 및 계측기 등이 형성된 콘트롤 패널이 내장되어 구성된다. 한편, 상기 분전반은 가정용 전기 분전함을 포함한다.
상기 바이메탈(230)은 아크 발생에 의하여 상기 전력 케이블(100)의 온도가 기준온도에 도달시 ON 되어 상기 무선 통신부(220)에 배터리(210)의 전원을 공급하여 상기 무선 통신부(220)를 통해 아크 발생에 따른 감지 신호를 무선으로 전송하도록 한다.
상기 바이메탈(230)은 상기 전력 케이블(100)의 온도가 기준온도 이하에서 OFF 상태를 유지하여 상기 배터리(210)의 전원이 무선 통신부(220)로 공급되는 것을 차단하고, 기준 온도 이상에서 ON되어 상기 배터리(210)의 전원을 상기 무선 통신부(220)에 공급한다.
한편, 상기 바이메탈(230)은 일표면에 완충고무(231)가 부착되어 있다. 상기 완충고무(231)는 상기 바이메탈(230)의 손상 방지 및 접촉 밀도를 높이기 위해 몰딩 구조로 구성된다.
또한, 상기 제 1 수납 케이스(250)에는 상기 무선 통신부(220)의 송신을 위해 안테나(도시되지 않음)가 부착되어 있다.
상기 발광부(240)는 LED로 구성되고 관리자나 고객이 전력설비의 점검시 아크가 발생하였을 때 점등하여 외부에서 아크 발생을 보다 쉽게 인지할 수 있다.
상기 아크 감지 전송 장치(200)는 하나의 분전반에 다수개가 설치되고, 상기 하나의 분전반은 건물에 따라 다수의 분전반이 설치됨에 따라 상기 각 분전반에는 고유의 ID(도시되지 않음)가 부여되어 있다. 따라서 상기 ID에 따라 아크가 발생한 정확한 지점을 파악하여 보다 신속하게 고장 수리나 화재를 진화할 수 있다.
상기 아크 감지 전송 장치(200)는 상기 전력 케이블(100)에 집게 형태로 결합 즉, 상기 아크 감지 전송 장치(200)는 상기 전력 케이블(100)의 결선부에 결합되어 아크 발생에 따른 온도를 감지하여 반응하도록 구성한다.
상기 전력설비내에서 각 아크 감지 전송 장치(200)는 서로 미약전파를 활용하여 통신하고, 상기 아크 감지 전송 장치(200)는 상기 전력 케이블(100)의 아크발생시 발생부로부터 5㎝ 내외까지 아크 발생에 따른 온도를 감지하여 반응한다.
상기 배터리(210)는 미약전파 사용에 따른 저전력 실현이 가능하여 코인 배터리를 사용함으로써 사이즈를 소형화할 수 있다.
상기 무선 통신부(220)는 본 발명의 실시예에서는 UHF 대역의 자가망 통신을 사용하고 있다. 한편, 상기 무선 통신부(220)는 UHF 대역의 자가망 통신을 포함하여 셀룰러 네트워크(예컨대, GSM(Global System for Mobile Communications), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution), GPRS(General Packet Radio Service), CDMA(Code Division Multiple Access), 시분할(Time Division)-CDMA(TD-CDMA), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), LTE(Long Term Evolution), 또는 다른 셀룰러 네트워크), 근거리 통신망(LAN) 등을 포함한 다양한 유형의 무선 네트워크 및 RS232, RS485, D-PLC 등 다양한 유선 네트워크를 사용할 수도 있다.
예를 들어, 상기 무선 통신부(220)가 근거리 통신망인 경우, 근거리 통신망은 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE(Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 중 어느 하나일 수 있다.
다른 예로서, 네트워크 데이터 액세스 요소(들)가 GSM 네트워크의 일부인 경우, 네트워크 데이터 액세스 요소(들)는 BTS(base transceiver station), BSC(Base Station Controller), MSC(Mobile Switching Center), SGSN(Serving GPRS Support Node)등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 네트워크 데이터 액세스 요소(들)가 LAN의 일부인 경우, 네트워크 데이터 액세스 요소는 하나 이상의 네트워크 스위치, 라우터, 허브, 모뎀 등을 포함할 수 있다.
상기 무선 통신부(220)는 아크발생에 따른 저항열을 감지하여 화재 징후 이상 신호를 미약전파로 송신하는 N개의 아크 감지 송신기와 상기 아크 감지 송신기와 N:1로 통신을 수행하며 화재 징후 감지 신호 발생시 이를 수신하여 외부로 전달하는 아크 감지 수신기를 포함하여 이루어진다.
상기 아크 감지 수신기는 내부에 온도, 습도, 조도 및 연기를 감지하는 센서를 내장하고 정기적으로 출력한다. 한편, 상기 아크 감지 수신기는 냄새도 감지할 수 있다.
상기 바이메탈(230)은 열팽창계수 즉, 온도의 변화에 따라 팽창·수축하는 정도가 다른 두 종류의 얇은 금속을 포개어 붙여서 만든 것으로, 온도가 높아지면 열팽창계수가 큰 쪽이 더 많이 팽창하면서 반대쪽으로 휜다. 그리고 다시 온도가 내려가면 원래 상태로 돌아온다.
한편, 팽창이 잘 되지 않는 금속으로 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금이 사용되며, 팽창이 잘되는 금속은 니켈·망간·철의 합금, 니켈·몰리브덴·철의 합금, 니켈·망간·구리(Cu)의 합금 중에서 어느 하나를 사용한다.
상기 바이메탈(230)은 온도에 따라 휘는 성질을 이용하여 스위치를 닫거나 여는 장치를 구성할 수 있고, 상기 바이메탈(230) 자체를 스위치로 사용하여 회로를 조절할 수도 있다.
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 바이메탈(230)의 성질을 이용하여 상기 전력 케이블(100)에서 아크에 의해 발생되는 온도가 기준보다 높게 상승할 때 스위치 동작을 하도록 함으로써 화재 등을 미연에 방지함과 더불어 기기를 보호할 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 전력 케이블 200 : 아크 감지 전송 장치
210 : 배터리 220 : 무선 통신부
230 : 바이메탈 240 : 발광부
250 : 제 1 수납 케이스 260 : 제 2 수납 케이스
270 : 체결부 280 : 트랙 스위치
290 : 트랙 스위치 조작홀

Claims (12)

  1. 전력설비의 전력 케이블에 체결되고 아크 발생에 따라 발생하는 상기 전력 케이블 주변의 저항열을 감지하여 무선 통신을 통해 외부로 전송하는 아크 감지 전송 장치이고,
    전원을 공급하는 배터리와,
    상기 배터리로부터 전원을 공급받아 동작하고 상기 아크 발생에 따른 전력 케이블의 저항열 정보를 무선 통신을 통해 외부로 전달하는 무선 통신부와,
    상기 전력 케이블에서 아크 발생에 따른 전력 케이블의 저항열을 감지하여 기계적으로 온 또는 오프되어 상기 배터리와 무선 통신부를 선택적으로 연결하는 바이메탈과,
    상기 바이메탈이 동작하여 상기 무선 통신부를 통해 아크 정보를 송부되면 점등하여 발광하는 발광부와,
    상기 발광부, 무선 통신부 및 배터리를 수납하는 제 1 수납 케이스와,
    상기 제 1 수납 케이스와 체결되고 상기 바이메탈을 수납하는 제 2 수납 케이스와,
    상기 제 2 수납 케이스의 측면에 구성되어 상기 전력 케이블에 체결되는 체결부와,
    상기 제 1 수납 케이스의 내부 수납 공간에 구성되어 외부에서 조작에 의해 구동되어 송신기와 수신기간의 주기적인 통신 점검을 실행하는 트랙 스위치와,
    상기 트랙 스위치의 외부 조작을 위해 상기 제 1 수납 케이스의 표면에 구성되는 트랙 스위치 조작홀을 포함하여 구성되고,
    상기 바이메탈은 상기 전력 케이블의 저항열을 감지하여 온도가 기준온도 이하에서 OFF 상태를 유지하여 상기 배터리와 무선 통신부를 차단하고, 기준 온도 이상에서 ON되어 상기 배터리와 무선 통신부를 연결하며,
    상기 무선 통신부는 이웃하는 무선 통신부와 서로 미약전파를 활용하여 통신하고,
    상기 무선 통신부는 아크발생에 따른 저항열을 감지하여 화재 징후 이상 신호를 미약전파로 송신하는 N개의 아크 감지 송신기와 상기 아크 감지 송신기와 N:1로 통신을 수행하며 화재 징후 감지 신호 발생시 이를 수신하여 외부로 전달하는 아크 감지 수신기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 바이메탈은 일표면에 완충고무가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전력설비는 고유의 ID가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 체결부는 클립 형태로 상기 전력 케이블에 체결되는 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 체결부는 집게 형태로 상기 전력 케이블에 체결되는 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 바이메탈은 상기 전력 케이블의 아크발생시 발생부의로부터 5㎝ 내외까지 아크 발생에 따른 저항열을 감지하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 수납 케이스에는 상기 무선 통신부의 송신을 위해 안테나가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전력설비는 수배전반, 태양광 인버터, 태양광 접속반, 분전반, 모터 제어반, ESS, 가정용 전기 분전함 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 아크 감지 수신기는 내부에 온도, 습도, 조도 및 연기를 감지하는 센서를 내장하고 정기적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 아크 감지 전송 장치.
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