KR102552249B1 - 배전반의 압력가스 방출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 각종 구성품들을 수용하기 위한 공간을 가지며 전면 및 후면은 전면도어 및 후면도어가 설치된 함체, 상기 함체의 상면에 덮혀지는 상부덮개, 상기 상부덮개에 관통 형성되며 상기 함체의 내부 공간에 발생한 압력가스를 외부로 방출하는 방출구, 상기 방출구에 덮혀지며 일측은 상기 상부덮개에 힌지 결합된 상태에서 상기 힌지를 기점으로 회전하며 상기 방출구를 개방 및 폐쇄시키는 도어, 상기 함체의 내부 공간에 설치되며 상기 함체의 내부 공간에서 발생한 압력가스의 압력을 측정하는 압력측정센서, 상기 압력측정센서에서 측정된 압력데이터를 입력받아 기 입력되어 있는 압력데이터와 비교 판단하는 제어부, 상기 도어의 상단에 설치되어 있는 브라켓에 일단이 연결되는 와이어, 상기 와이어의 타단이 외경으로 수회 감겨지는 윈치드럼, 상기 윈치드럼에 설치되며 상기 제어부의 제어신호에 따라 전원공급부에서 공급되는 전류를 인가받아 상기 윈치드럼을 구동시켜 상기 와이어를 상기 윈치드럼에 감아주거나 풀어주도록 하는 모터로 구성한 도어 강제 개폐수단을 포함하여 상기 도어의 개방 및 폐쇄동작을 자동 제어하는 것을 특징으로 하는 배전반의 압력가스 방출장치를 제공한다.

Description

배전반의 압력가스 방출장치{Pressure Gas Emission System on the Switchboard}

본 발명의 배전반의 압력가스 방출장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 배전반 내부에서 아크가 발생하여 설정 압력 이상의 압력가스가 발생하면 방출도어를 자동 개방시켜 압력가스를 방출하도록 한 후, 설정 압력 이하로 떨어지면 방출 도어를 자동 폐쇄시키도록 한 배전반의 압력가스 방출장치에 관한 것이다.

일반적으로 수배전반은 산업용 전력을 사용자에게 안전하게 공급해주는 전기용 설비이다. 수배전반은 지하철 등의 대형 직류 고속 차단기 및 고압, 특고압 기기들을 철제 외함 등에 안전하게 수납 처리한 제품이다.

이러한 수배전반은 내부에 차단기, 단로기 등의 전력기기와 제어회로 및 모선이 함께 설치되므로 전력 계통에서 아크(Arc) 또는 섬락(Flash-Over) 등과 같은 사고가 발생되는 경우에 내부에서 고온/고압의 가스 또는 증기가 발생된다. 이러한 고온/고압의 가스 또는 증기는 배전반 내부를 파괴하거나 그 내부의 기기 및 회로를 파손시키는 문제를 일으킨다.

이에, 종래의 수배전반에서는 아크 등의 발생에 따른 고온 및 고압의 가스 또는 증기를 외부로 방출하기 위한 방출부가 구성되며, 방출부는 사용자의 안전을 고려하여 배전반의 상부면에 배치된다.

이러한 배전반의 압력 방출구 구조는 아크 압력 공기가 방출될 수 있도록 방출구가 관통되어 형성된 배전반 플레이트가 장착되고, 당해 배전반 플레이트에 회동 가능하도록 힌지 결합되어 방출구를 개폐하는 방압구 커버가 장착된다.

이와 같이 형성된 방압구 커버가 방출구를 닫은 상태가 유지되도록 방출구 커버에 힌지결합부로 결합된다. 이와같이 통상적으로 종래의 방압구 커버는 다수개의 경첩에 의해 배전반 플레이트에 힌지 결합된다.

기존의 방압구 커버를 좀더 상세하게 살펴보면, 방압구 덮개 부위에 스틸 재질의 커버 플레이트로부터 일체로 상향으로 절곡된 절곡 플레이트를 체결볼트로 결합시켜 고정하는 형태로 구성된다.

이렇게 구성된 방압구 커버는 절곡 플레이트와 방출구의 돌출된 고정축에서 힌지 회전하는 힌지축이 형성되므로 내부의 에너지 과압이 발생되는 경우 커버가 열리면서 압력을 해방시켜 준다.

방압구 커버는 방압구 덮개 부위에 볼트로 체결되어 힌지결합하므로 내아크시 에너지 압력에 의하여 힌지부가 180도 회전하여 커버 플레이트가 열리는 구조를 가진다.

상기와 같이 구성된 배전반에서 차단기 인입출 및 사고시 발생된 아크에 의해 압력가스가 발생되면 압력가스의 힘에 의해 방출구 커버를 밀어 올리게 되고, 그 힘에 의해 방압구 커버가 경첩을 중심으로 한 힌지부에서 회동하여 방출구가 열리게 된다. 이와 같이 열린 방출구를 통해 압력가스가 외부로 방출되는 것이다.

그러나 종래 배전반의 방압구 커버는 압력가스를 방출하기 위해 방출구를 개방시키고 나면 다시 방출구를 자동 폐쇄시키지 못하고 개방된 상태를 유지하게 됨으로서 우천시 빗물 등이 배전반 내부로 유입될 수 있는 문제점이 있다.

또한 방압구 커버가 개방되기 위해서는 방압구 커버를 밀어올릴 수 있을 정도의 압력이 발생하여야만 하는 데, 배전반내의 사고시 발생한 가스 또는 증기가 방압구 커버를 밀어올릴 정도로 강한 압력이 아니더라도 배전반 내부를 파괴하거나 그 내부의 기기 및 회로를 파손시킬 수 있어 방압구 커버를 인위적으로 개방시킬 필요가 있다.

문헌 1: 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-2022-0136696 호

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 배전반 내부 공간에서 아크가 발생하여 설정 압력 이상의 압력가스가 발생하면 도어를를 자동 개방시켜 방출구를 통해 압력가스를 함체 외부로 방출하도록 하고, 설정 압력 이하로 떨어지면 방출 도어를 자동 폐쇄시키도록 한 배전반의 압력가스 방출장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배전반의 압력가스 방출장치에 있어서, 내부에 각종 구성품들을 수용하기 위한 공간을 가지며 전면 및 후면은 전면도어 및 후면도어가 설치된 함체, 상기 함체의 상면에 덮혀지는 상부덮개, 상기 상부덮개에 관통 형성되며 상기 함체의 내부 공간에 발생한 압력가스를 외부로 방출하는 방출구, 상기 방출구에 덮혀지며 일측은 상기 상부덮개에 힌지 결합된 상태에서 상기 힌지를 기점으로 회전하며 상기 방출구를 개방 및 폐쇄시키는 도어, 상기 함체의 내부 공간에 설치되며 상기 함체의 내부 공간에서 발생한 압력가스의 압력을 측정하는 압력측정센서, 상기 압력측정센서에서 측정된 압력데이터를 입력받아 기 입력되어 있는 압력데이터와 비교 판단하는 제어부, 상기 도어의 상단에 설치되어 있는 브라켓에 일단이 연결되는 와이어, 상기 와이어의 타단이 외경으로 수회 감겨지는 윈치드럼, 상기 윈치드럼에 설치되며 상기 제어부의 제어신호에 따라 전원공급부에서 공급되는 전류를 인가받아 상기 윈치드럼을 구동시켜 상기 와이어를 상기 윈치드럼에 감아주거나 풀어주도록 하는 모터로 구성한 도어 강제 개폐수단을 포함하여 상기 도어의 개방 및 폐쇄동작을 자동 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 배전반 내부 공간에서 아크가 발생하여 설정 압력 이상의 압력가스가 발생하면 도어를를 자동 개방시켜 방출구를 통해 압력가스를 함체 외부로 방출하도록 하여 배전반 내부의 기기 및 회로가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한 함체 내부 공간에서 발생한 압력가스가 설정 압력 이하로 떨어지면 방출 도어를 자동 폐쇄시키도록 하여 우천시 빗물 등이 방출구를 통해 함체의 내부 공간으로 침투하는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 압력가스 방출장치가 설치되어 있는 배전반의 전체 구조를 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 압력가스 방출장치의 구성을 발췌하여 도시한 도면.
도 3은 도 2의 평면도.
도 4는 도어 강제 개폐수단의 구조를 도시한 도면.
도 5는 압력가스 방출장치에서 방출구가 개방된 상태를 도시한 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 두 개의 실시 예를 대표하여 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 압력가스 방출장치가 설치되어 있는 배전반의 전체 구조를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에서 압력가스 방출장치의 구성을 발췌하여 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 평면도이며, 도 4는 도어 강제 개폐수단의 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 압력가스 방출장치에서 방출구가 개방된 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 배전반은 내부에 각종 구성품들을 수용하기 위한 공간(12)을 가지며 전면 및 후면은 전면도어(14) 및 후면도어(16)가 설치된 함체(10)로 외형을 구성한다.

상기 함체(10)의 내부 공간(12)에는 차단기실, 저압기기실, 모선실 및 케이블실등이 구획 형성된다.

상기 함체(10)의 상면에는 상부덮개(20)가 덮혀지며, 상기 상부덮개(20)에는 본 발명에서 제안하는 압력가스 방출장치가 설치된다.

상기 압력가스 방출장치는 배전반의 함체(10) 내부에 설치되는 각종 전력기기와 제어회로 및 모선 등의 건력 계통에서 아크(Arc) 또는 섬락(Flash-Over) 등과 같은 사고로 인해 함체 내부 공간에서 고온/고압의 가스 또는 증기(이하 압력가스라 함)가 발생할 때. 이를 함체 외부로 신속하게 방출시켜 배전반 내부의 기기 및 회로를 파손시키는 것을 방지하기 위해 사용되는 장치로서, 크게 방출구(30) 및 도어(40) 그리고 상기 도어 강제 개폐수단(50)을 포함하여 구성한다.

상기 방출구(30)는 상기 상부덮개(20) 에 관통 형성되며 함체(10) 내부 공간(12)에서 발생한 압력가스를 함체 외부로 방출시키게 된다.

상기 도어(40)는 상기 방출구(30)에 덮혀진 상태에서 일측은 상기 상부덮개(20)에 힌지(42) 결합되며 상기 함체(10)의 내부 공간(12)에서 압력가스가 발생하면 이때의 압력으로 상기 힌지(42)를 중심으로 들려지며 방출구(30)를 개방시켜 압력가스를 함체(10) 외부로 방출될 수 있도록 한다.

상기 도어 강제 개폐수단(50)은 제어부(70)에 설정된 압력 데이터 이상의 압력값이 감지되면 모터(52)로 전원을 인가하여 도어(40)를 강제적으로 개방시키도록 하며, 또한 압력이 해제되면 도어(40)를 자중으로 자동 폐쇄시킬 목적으로 제공되는 수단이다.

상기 도어 강제 개폐수단(50)은 압력측정센서(60), 제어부(70) 및 구동부(56)로 나뉘어 구성한다.

상기 압력측정센서(60)는 함체(10)의 내부 공간(12)에 설치되며 함체(10) 내부에서 아크(Arc) 또는 섬락(Flash-Over) 등과 같은 사고로 인해 함체 내부 공간에서 압력이 발생하면 이때의 압력 데이터를 검출하여 제어부로 전송한다.

상기 제어부(70)는 상기 압력측정센서(60)에서 검출된 압력데이터를 기 입력되어 있는 압력데이터와 비교 판단한 후, 설정된 압력데이터에 도달하였는지를 판단한다. 상기 제어부(70)에서 설정 압력이상의 압력데이터가 발생하면 전원공급부(80)를 통해 구동부(56)로 전류를 인가하게 된다.

상기 구동부(56)는 상기 제어부(70)의 제어신호로 인가된 전류를 통해 구동하며 도어를 자동 개방 및 폐쇄시키는 수단이다.

상기 구동부(56)는 모터(52), 상기 모터(52)의 동력으로 회전하는 윈치드럼(54), 상기 윈치드럼(54)에 일단이 감겨지며 타단은 상기 도어(40)의 상면에 설치되어 있는 브라켓(44)에 결합되는 와이어(58)로 구성한다.

상기 구동부(56)는 제어부(70)의 제어동작으로 전원공급부에서 전류가 공급되면 모터(52)는 구동하며 윈치드럼(54)을 회전시키게 되고, 이 과정에서 와이어(58)는 윈치드럼(54)에 감겨지며 브라켓(44)을 잡아 당기게 됨으로서 브라켓(44)이 설치되어 있는 도어(40)는 힌지(42)를 기점으로 회전하며 들려지게 된다. 상기 도어(40)의 회전으로 방출구(30)가 개방되면 함체(10) 내부 공간(12)에서 발생한 압력가스는 상기 개방된 방출구(30)를 통해 함체(10) 외부로 방출되도록 하여 배전반 내부의 기기 및 회로가 압력가스에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.

이때 도어(40)의 개방각도는 45°이하가 되도록 함이 바람직하며, 이를 위해 도어(40)의 개방각도가 45°에 근접하면 모터(52)로 인가되는 전원을 차단하여 윈치드럼(54)의 구동을 정지시켜 와이어(58)의 당김을 해지함으로서 도어(40)의 개방각도를 45°이하로 유지시키게 된다.

이러한 도어(40)의 개방각도를 45°이하로 제한하는 것은 윈치드럼(54)의 구동에 의한 와이어(58)의 당김에 따라 도어(40)가 들려지며 개방되는 구조임에 따라, 만일 45°이상의 각도로 도어(40)가 개방되면 바람이나 기타 외력 등에 의해 도어(40)가 완전히 반대편으로 젖혀져 버려, 이후에 도어(40)의 폐쇄동작이 불가능해질 수 있는 것을 방지하기 위함이며, 더불어 도어(40)의 폐쇄동작시 윈치드럼(54)의 구동으로 와이어(58)가 풀려지는 과정에서 도어(40)가 자중에 의해 보다 간편하게 방출구(30)를 폐쇄시킬 수 있도록 하기 위함이다.

상기 방출구(30)를 통해 함체(10) 내부 공간(12)의 압력가스가 빠져나가게 되면 압력측정센서(60)는 낮아진 압력 데이터를 검출한 후, 제어부(70)로 신호를 전송하고, 상기 제어부(70)는 모터(52)로 전원을 인가하여 윈치드럼(54)을 반대방향으로 회전시켜 윈치드럼(54)에 감겨져 있는 와이어를 풀어주게 된다.

상기 와이어(58)의 풀림 동작에 따라 상기 와이어(58)에 브라켓(44)으로 연결되어 있는 도어(40)는 자중으로 힌지(42)를 중심으로 회전하며 방출구(30)를 덮어 자동 폐쇄시키게 되며, 이를 통해 우천시 빗물 등이 방출구(30)를 통해 함체(10)의 내부 공간(12)으로 침투하는 것을 방지한다.

10: 함체 12: 내부공간
20: 상부덮개 30: 방출구
40: 도어 42: 힌지
50: 도어 강제개폐수단 52: 모터
54: 윈치드럼 56: 구동부
58: 와이어 60: 압력측정센서
70: 제어부 80: 전원공급부

Claims (1)

1. 배전반의 압력가스 방출장치에 있어서,
   내부에 각종 구성품들을 수용하기 위한 공간(12)을 가지며 전면 및 후면은 전면도어 및 후면도어(14, 16)가 설치된 함체(10);
   상기 함체(10)의 상면에 덮혀지는 상부덮개(20);
   상기 상부덮개(20)에 관통 형성되며 상기 함체(10)의 내부 공간(12)에 발생한 압력가스를 외부로 방출하는 방출구(30);
   상기 방출구(30)에 덮혀지며 일측은 상기 상부덮개(20)에 힌지(42) 결합된 상태에서 상기 힌지(42)를 기점으로 회전하며 상기 방출구(30)를 개방 및 폐쇄시키는 도어(40);
   상기 함체(10)의 내부 공간(12)에 설치되며 상기 함체(10)의 내부 공간(12)에서 발생한 압력가스의 압력을 측정하는 압력측정센서(60);
   상기 압력측정센서(60)에서 측정된 압력데이터를 입력받아 기 입력되어 있는 압력데이터와 비교 판단하는 제어부(70);
   상기 도어(40)의 상단에 설치되어 있는 브라켓(44)에 일단이 연결되는 와이어(58);
   상기 와이어(58)의 타단이 외경으로 수회 감겨지는 윈치드럼(54);
   상기 윈치드럼(54)에 설치되며 상기 제어부(70)에 설정된 압력 이상의 압력가스가 발생하면 상기 제어부(70)의 신호에 따라 전원공급부(80)를 통해 전류를 인가받아 상기 윈치드럼(54)을 구동시켜 상기 와이어(58)를 상기 윈치드럼(54)에 감아주거나 풀어주도록 하여 상기 도어(40)에 덮혀진 상기 방출구(30)를 자동 개방 및 폐쇄시키는 모터(52)로 구성한 도어 강제 개폐수단(50)을 포함하며;
   상기 모터(52)의 구동에 의한 상기 도어(40)의 개방각도가 45°에 근접하면 상기 모터(52)로 인가되는 전원을 차단하여 상기 윈치드럼(54)의 구동을 정지시켜 상기 와이어(58)의 당김을 해지함으로서 도어(40)의 개방각도를 45°이하로 유지시키도록 하며;
   상기 함체(10)의 내부 공간(12)에 발생한 압력가스가 배출되고 나면 상기 모터(52)의 구동으로 상기 윈치드럼(54)에 감겨져 있는 상기 와이어(58)를 풀어 상기 개방 동작한 도어(40)가 자중에 의해 상기 방출구(30)를 덮어 폐쇄시키도록 함을 특징으로 하는 배전반의 압력가스 방출장치.
   

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