KR102287661B1

KR102287661B1 - 화재진압 기능이 구비된 수배전반

Info

Publication number: KR102287661B1
Application number: KR1020200062076A
Authority: KR
Inventors: 김병진
Original assignee: (주)수호전력
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-08-10

Abstract

본 발명은 화재진압 기능이 구비된 수배전반에 관한 것으로서, 수배전반 내부에서 과부하 또는 내부 합선으로 인한 화재 발생시 신속한 초기 진화가 이루어질 수 있도록 하여 건물 전체로 화재가 확산되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 수배전반 외함본체(10)의 상부에는 소화 약제(S)가 보관되는 약제 보관부(20)가 일체로 구성되고; 상기 약제 보관부(20) 하부에는 소화 약제(S)의 공급을 제어하는 개폐밸브(21)가 다수의 개소에 일정 간격을 이루어 구비되며; 상기 외함본체(10) 내부에는 화염 감지를 위한 화염감지센서(30) 및 온도 감지를 위한 온도감지센서(40)가 각각 구성되고; 상기 화염감지센서(30) 및 온도감지센서(40)의 감지신호에 따라 개페밸브(21)의 개폐를 제어하는 제어부(50)가 일측에 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

화재진압 기능이 구비된 수배전반{SWITCHGEAR WITH FIRE SUPPRESSION FUNCTION}

본 발명은 수배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 시설인 수배전반에서 과부하 또는 내부 합선 등의 원인으로 화재가 발생되었을 때 이를 초기에 신속하게 진압이 가능하도록 하여 화재 확산을 방지하기 위한 화재진압 기능이 구비된 수배전반에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩이나 공장 등의 자가용 전기설비에서는 수요전력량이 많기 때문에 110V 또는 220V의 저압의 일반용 전기설비와 같이 전력회사로부터 그대로 사용할 수 있는 전기를 공급받는 것은 불가능하다.

따라서 일반적인 자가용 전기설비에서는 변전소의 배전선으로부터 3,300V 또는 6,600V의 고압을 수전하여 다시 상용전압으로 변압하여야 한다.

특히, 대규모 빌딩의 자가용 전기설비에서는 22.9kV의 특별고압을 수전하여 다시 상용전압으로 변압하지 않으면 안 되는데, 이러한 것을 가능하게 하는 장치가 바로 수배전반이다.

이러한 수배전반은 분전반, MCC반(Motor Control Center Panel), 저압반, 고압반, 변압기반, 및 특고압반 등을 포함한다.

이러한 수배전반은 변전소로부터 공급되는 고압, 특별고압을 공급받기 위한 수전설비와, 변전소로부터 수전된 고압, 특별고압을 상용전압으로 강압하기 위한 변전설비, 강압된 전기를 빌딩 내 각부의 전기기기나 조명등으로 공급하기 위한 배전설비로 형성되어 빌딩 내로 안전하고 효율적으로 전기를 공급하게 된다.

이와 같은 수배전반은 그 내부에 변압기, 차단기, 콘덴서 등 22.9KV, 6.6KV, 3.3KV, 440V, 380/220V 등 국내 공인된 정격 전압이 상시 인가되고 있으며, 무부하 손실 또는 부하 손실에 의한 발열, 차단기 작동 시 소호에 의한 발열, 콘덴서 등 전하 축적에 의한 발열, 전기기기 동작 시 고유 저항에 의한 발열 등 상시 주위 온도 대비 10~30도의 온도가 상승된다. 즉, 이러한 수배전반의 가장 큰 사고 위험성은 전압 변환 등을 처리하는 전력기기로부터 발생되는 열로 인한 온도 상승 및 전력 기기의 문제로 인해 발생하는 불꽃 등으로 인한 화재 위험성을 들 수 있다. 더욱이, 전체 화재의 약 38%는 전기화재에 의한 것이며, 이 중 약 28%는 수배전반에서 내부 합선이나 과열로 인해 발생되고 있는 것으로 알려져 있다.

이처럼 화재의 발생 빈도가 높은 수배전반은 각종의 전기부품과 배선이 서로 복잡하게 얽혀 있고, 한 장소에 여러 개의 수배전반들이 서로 연결되어 있기 때문에 하나의 수배전반에 화재가 발생되어 초기진화에 실패하면 대형화재로 이어져 막대한 재산피해를 입을 수밖에 없었다.

이와 같은 수배전반의 화재 발생은 수배전반의 동작 정지로 인한 전력 중단이 발생될 수 있고, 수배전반이 설치된 건물이 화재 위험성을 내포하므로, 수배전반의 내부 온도 제어 및 화재 발생 감지 기술이 매우 중요하다.

대한민국 특허등록 제2071184호(2020.01.21.등록) 대한민국 특허등록 제2092037호(2020.03.17.등록)

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 수배전반 내부에서 다양한 원인으로 인해 화재가 발생되었을 때 이를 초기에 신속하게 진압할 수 있는 시스템을 구축하여 대형 화재로의 확산을 방지토록 하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 수배전반 외함본체의 상부에는 소화 약제가 보관되는 약제 보관부가 일체로 구성되고; 상기 약제 보관부 하부에는 약제의 공급을 제어하는 개폐밸브가 다수의 개소에 일정 간격을 이루어 구비되며; 상기 외함본체 내부에는 화염 감지를 위한 화염감지센서 및 온도 감지를 위한 온도감지센서가 각각 구성되고; 상기 화염감지센서 및 온도감지센서의 감지신호에 따라 개폐밸브의 개폐를 제어하는 제어부가 일측에 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 약제 보관부에 보관되는 소화 약제는 미립자 형태를 이루되, 이산화규소, 산화지르콘, 산화나트륨, 산화칼슘, 벤토나이트, 질화붕소의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 수배전반은, 내부에서 과부하 또는 내부 합선으로 인한 화재 발생시 신속한 초기 진화가 이루어질 수 있게 되어 건물 전체로 화재가 확산되는 것을 방지하는 효과를 나타낸다.

특히, 액상의 소화 약제가 아닌 미립자 형태의 소화 약제 투하가 이루어지게 되어 전기 설비의 누전 발생을 방지하는 가운데 보다 효율적인 화재 진압이 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화재 방지형 수배전반 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 수배전반 내부 단면 구조도.
도 3은 도 2의 A부 확대도.
도 4는 본 발명의 수배전반 블럭 구성도.
도 5는 본 발명 수배전반의 화재 진압 동작 상태도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수배전반 내부 단면 구조도.
도 7은 도 6의 B부 확대도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 화재진압 기능이 구비된 수배전반의 구성을 도 1 내지 도 4를 통해 살펴보면 다음과 같다.

본 실시 예에서의 수배전반은, 외함본체(10)의 상부에 소화 약제(S)가 보관되는 약제 보관부(20)가 일체로 구성되고, 상기 약제 보관부(20) 하부에는 소화 약제(S)의 공급을 제어하는 개폐밸브(21)가 다수의 개소에 일정 간격을 이루어 구비되며, 상기 외함본체(10) 내부에는 화염 감지를 위한 화염감지센서(30) 및 온도 감지를 위한 온도감지센서(40)가 각각 구성되고, 상기 화염감지센서(30) 및 온도감지센서(40)의 감지신호에 따라 개폐밸브(21)의 개폐를 제어하는 제어부(50)가 일측에 구성된다.

상기 약제 보관부(20)에 보관되는 소화 약제(S)는 화학적 변질 발생 및 전기적 누전 발생을 방지할 수 있도록 액상이 아닌 미립자 형태를 이루게 되는데, 구체적인 성분으로는 방제 효과가 뛰어난 이산화규소, 산화지르코늄, 산화나트륨, 산화칼슘, 벤토나이트, 질화붕소의 혼합 조성을 이루게 되며, 필요에 따라서는 약제 분말의 방습 및 변질을 방지하기 위한 테프론 분말 및 유리섬유가 추가로 첨가됨이 바람직하다.

즉 이때에는 산화 규소 60~80중량%, 산화지르코늄 5~20중량%, 산화나트륨 5~10중량%, 산화칼슘 1~10중량 %, 점토를 주성분으로 하는 벤토나이트 1~5중량%, 전기 절연성이 뛰어난 질화붕소 1~5중량%, 내화학성의 특성을 갖는 테프론 분말 1~3중량%, 유리섬유 1~2중량%의 비율로 혼합이 이루어질 수 있다.

도면 중 미설명 부호 11은 외함본체(10)의 전면에 개폐 가능하게 구성된 전면도어를 나타낸다.

이와 같은 구성을 이루는 본 발명 화재진압 기능이 구비된 수배전반의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

본 발명에서의 수배전반은 내부에서 합선 또는 과열 등과 같은 전기적 요인으로 인해 화재가 발생되었을 때는 물을 이용한 화재 진압에 한계가 있기 때문에 산화규소(Si0₂)를 주원료로 하는 소화 약제(S)를 이용한 화재 진압이 이루어질 수 있게 된다.

특히, 오동작 방지를 위해 화염감지센서(30) 또는 온도감지센서(40)중 한쪽에서만 감지신호가 발생되었을 때는 동작이 이루어지지 않게 되며, 동시에 감지 신호가 발생되었을 때에만 동작이 이루어질 수 있게 된다.

즉, 화염감지센서(30)에 의한 화염감지 및 온도감지센서(40)를 통한 일정 온도 이상의 발열이 동시에 감지되면, 제어부(50)의 제어 신호에 의해 개폐밸브(21)의 개방이 이루어지게 된다.

이러한 개폐밸브(21)의 개방 동작에 의해 약제 보관부(20)에 보관되는 소화 약제(S)가 도 5에서와 같이 외함본체(10) 내부로 신속하게 공급이 이루어지게 되고, 외함본체(10) 내부에 채워진 소화 약제(S)의 작용에 의해 신속한 화재 진압이 이루어질 수 있게 된다.

특히, 소화 약제(S)에는 이산화규소 외에도 내식성이 크고 열팽창율이 적은 산화지르콘, 산소 반응성이 뛰어난 산화나트륨, 수분 흡수율이 뛰어난 산화칼슘, 점토 성분의 유리질 광물질인 벤토나이트 및 전기 절연성이 뛰어난 질화붕소가 혼합되어 있기 때문에 전기적인 합선 현상을 최소화 하는 효과적인 방제 기능을 수행하게 된다.

또한, 테프론 분말은 흡습 기능을 통한 약제 분말의 건조상태를 안정적으로 유지시킬 수 있으며, 유리섬유는 이산화규소의 경화 및 변질을 방지하여 화재 진압 효과를 극대화할 수 있게 된다.

따라서 본 발명의 수배전반은, 내부에서 과부하 또는 내부 합선으로 인한 화재 발생시 신속한 초기 진화가 이루어질 수 있게 되어 건물 전체로 화재가 확산되는 것을 방지하는 효과를 나타낸다.

특히, 미립자 형태의 약제 투하가 이루어지게 되어 보다 효율적인 화재 진압이 이루어질 수 있는 이점을 나타낸다.

한편, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타낸 것으로서, 약제 보관부(20)의 저부에는 석면재로 이루어지는 절연층(60)과, 화재 발생시 제어부(50)의 제어 신호에 의해 개폐밸브(21)의 개방과 동시에 순간적인 냉각작용이 이루어질 수 있도록 냉각층(70)이 각각 구성된다.

이때, 상기 냉각층(70)에는 냉각펌프(미도시) 구동에 의해 저온의 냉각수가 순환되면서 열교환이 이루어지는 냉각파이프(71)가 일정 간격으로 구성되고, 상기 냉각파이프(71) 상호간에는 탄성스프링(72)에 의한 탄성 지지가 이루어지는 것을 확인할 수 있다.

또한, 냉각층(70)에는 외부 충격으로부터 냉각파이프(71)의 보호 및 열전도율 향상을 위한 우레탄 분말과 알루미늄 분말이 혼합된 충진제(73)가 충진됨이 바람직하다.

이와 같은 구성을 이루게 되면, 절연층(60)의 구성으로 인해 약제 보관부(20)의 보호 기능이 강화될 수 있게 된다.

또한, 냉각층(70)에서는 냉각수 순환 및 알루미늄 분말 충진제(73)에 따른 열교환 효과를 이용하여 외함본체(10)에 대한 화재 진화 효율을 향상시킬 수 있게 되며, 이와 함께 탄성스프링(72) 및 우레탄 분말을 포함한 충진제(73)의 완충 작용으로 인해 지진 등과 같은 외부 진동에 따른 냉각파이프(71)의 파손 발생이 방지될 수 있게 된다.

따라서, 본 실시 예에서의 수배전반은 약제 보관부(20)가 절연층(60)에 의한 절연 기능이 강화됨과 함께, 화제 발생시는 제어부(50)의 동작에 의해 신속한 냉각수 순환이 이루어지면서 냉각층(70)에 의한 냉각 작용이 이루어질 수 있게 되어 보다 신속한 화재 진화가 이루어질 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고 상기에서 몇 가지 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 수배전반 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 실시 예에서는 개폐밸브의 개폐 동작이 제어부에 의해 이루어지는 것으로 설명이 이루어졌으나, 필요에 따라서는 개폐밸브의 동작이 수동으로 이루어질 수도 있게 된다.

또한, 별도의 고압 분사노즐을 추가로 구성하여 공기 분출을 이용한 화제 진압효율을 향상시킬 수 있게 된다.

따라서 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 외함본체 11 : 전면도어
20 : 약제 보관부 21 : 개폐밸브
30 : 화염감지센서 40 : 온도감지센서
50 : 제어부 S : 소화 약제

Claims

수배전반 외함본체(10)의 상부에는 이산화규소를 주재료로 하는 미립자 형태의 소화 약제(S)가 보관되는 약제 보관부(20)가 일체로 구성되고;
상기 약제 보관부(20) 하부에는 소화 약제(S)의 공급을 제어하는 개폐밸브(21)가 다수의 개소에 일정 간격을 이루어 구비되며;
상기 외함본체(10) 내부에는 화염 감지를 위한 화염감지센서(30) 및 온도 감지를 위한 온도감지센서(40)가 각각 구성되고;
상기 화염감지센서(30) 및 온도감지센서(40)의 감지신호에 따라 개페밸브(21)의 개폐를 제어하는 제어부(50)가 일측에 구성되며,
상기 약제 보관부(20)의 저부에는 석면재로 이루어지는 절연층(60)과, 화재 발생시 냉각이 이루어질 수 있도록 냉각층(70)이 각각 구성되되, 상기 냉각층(70)에는 냉각수가 순환되는 냉각파이프(71)가 일정 간격으로 구성되고, 상기 냉각파이프(71) 상호간에는 탄성스프링(72)에 의한 탄성 지지가 이루어지고
상기 냉각층(70)에는 냉각파이프(71)의 보호 및 열전도율 향상을 위한 충진재(73)가 충진 구비되되, 상기 충진재(73)는 우레탄 분말과 알루미늄 분말이 혼합된 것을 특징으로 하는 화재진압 기능이 구비된 수배전반.
청구항 1에 있어서,
상기 약제 보관부(20)에 보관되는 소화 약제(S)는 이산화규소, 산화지르코늄, 산화나트륨, 산화칼슘, 벤토나이트, 질화붕소의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 화재진압 기능이 구비된 수배전반.
청구항 2에 있어서,
상기 소화 약제(S)에는 테프론 분말 및 유리섬유가 추가로 첨가된 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 화재진압 기능이 구비된 수배전반.
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