KR102605217B1 - 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터 - Google Patents

태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터 Download PDF

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김철호
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Abstract

본 발명은 접속반 일측에 구비되어 적어도 일부분이 외부로 노출되며, 상기 접속반의 결함이나 이상상황 검출 시 해당 신호를 수신하기 위한 제어부가 포함되는 커넥팅 스테이션 및 일측에는 복수의 태양광 모듈 어레이 스트링이 연결되고, 타측은 상기 커넥팅 스테이션과 결합되어 상기 태양광 모듈 어레이에서 생성된 직류전원(DC)을 상기 커넥팅 스테이션을 통해 접속반으로 전달하기 위한 송전경로를 제공하는 분리블록 어셈블리를 포함하며, 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션은 이격거리가 조절되는 분리구동수단에 의해 결합 또는 결합 해제되며, 상기 송전경로는 분리블록 어셈블리에서 메인커버와 외부 플레이트에 의해 형성되는 소정 공간에 구비되어 복수의 태양광 모듈 어레이 스트링이 연결되는 블록 단자대와, 일측이 블록 단자대의 각 단자와 대응되도록 고정되는 복수의 스프링 터미널과, 복수의 스프링 터미널과 대응되도록 커넥팅 스테이션에 구비되어 복수의 스프링 터미널의 타측과 접하는 스테이션 단자대를 포함하며, 상기 분리구동수단은 상기 제어부를 통해 접속반의 결함이나 이상상황 검출 신호를 수신할 경우, 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션 사이를 이격시켜 복수의 스프링 터미널이 스테이션 단자대와 접촉 해제될 수 있도록 함으로써 직류전원(DC)의 송전경로가 물리적으로 동시 차단된다. 이에 의하면, 태양광 모듈과 접속반 연결 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.

Description

태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터{ Safe separating connector for photovoltaic power system }
본 발명은 태양광 모듈과 접속함을 연결하며, 위급 상황 시 연결상태가 물리적으로 분리 될 수 있도록 하는 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터에 관한 것이다.
일반적으로 태양광발전시스템은 기본 발전 소자인 태양전지(solar cell)를 복수개 직렬 연결하여 발전 전압을 높이고, 이를 복수개 병렬 연결하여 대전류를 형성한 뒤 상용 가능한 교류전원으로 변환하여 공급하도록 구성된다.
도 1 은 태양광발전시스템의 개략적인 구성을 보이기 위한 도면으로, 복수개의 태양전지를 직렬 연결하여 구성되는 태양광 모듈(photovoltaic module, 20)은 접속반(40)과 연결되어 생성된 직류전원(DC)을 전달하며, 상기 접속반(40)은 복수의 태양광 모듈(20)에서 전달되는 직류전원(DC)을 취합하여 대전류를 형성한다.
상기와 같이 형성된 대전류는 인버터(60)로 전달되며, 상기 인버터(60)에서는 직류전원(DC)을 교류전원(AC)으로 변환하여 수배전반(80)으로 전달한다.
상기 수배전반(80)은 상기와 같이 전달되는 교류전원(AC)을 수전을 전력계통(70)으로 공급하거나, 수용가(90)로 제공하여 상용전원으로 활용될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 모니터링 시스템(50)은 상기 인버터(60)와 통신선을 통해 연결되어 태양광 발전 현황을 표시하고, 발전 상태를 감시한다.
한편, 상기 태양광 모듈(20)과 접속반(40)의 연결은 태양광 모듈(40)의 양극(+) 및 음극(-) 스트링을 접속반(40) 내부의 양극(+) 단자와 음극(-)단자에 직접 결선하여 설치된다.
하지만, 상기와 같은 결선의 경우 현장에서는 태양광 모듈(20)을 통해 전력이 공급되고 있는 상태의 활선을 결선하게 되며, 접속반(40) 내부의 좁은 공간에서 복수의 스트링을 연결하고, 이미 연결된 스트링이 접속반(40) 내부의 부스바(BUS-Bar)에 인가된 상태로 작업이 이루어짐에 따라 감전 사고의 위험이 높은 문제점을 가진다.
한편, 도 2 는 태양광발전시스템을 구성하는 접속반의 화재에 따른 전소 상태를 보인 사진으로, 외부 환경에 노출되는 접속반(40)은 빗물 등의 수분이 유입되는 경우나, 입/출력단자 또는 PCB 표면 트래킹현상 등에 의해 아크, 지락과 같은 접속반(40) 내부 이상발생 시 화재로 이어질 수 있다.
그리고, 상기와 같은 화재가 인버터(60)와 계통 연계부의 추가 피해로 이어지지 않도록 상기 접속반(40) 내부에는 배선용 차단기(Molded Case Circuit Breaker, MCCB), 퓨즈(Fuse), 릴레이(Relay) 등을 이용하여 이상 검출 및 전류 차단 기능의 동작이 이루어지고 있다.
즉, 종래 기술에 따른 태양광발전 시스템에서 사고 발생을 예방하기 위한 기술은 이상 검출을 바탕으로 접속반(40)과 인버터(60) 사이의 선로 연결을 차단하여 인버터(60)와 계통 연계부의 보호를 주목적으로 구성된다.
하지만, 접속반(40) 내부의 이상 검출을 위한 구성간 인입경로나 연결부에 문제가 발생할 경우 인버터(60)와 계통 연계부의 차단 기능은 정상적으로 작동하더라도 접속반(40)은 보호되지 못하여 도 2에 도시된 바와 같이 외부(a) 및 내부(b)가 전소되는 경우가 태양광발전 시스템의 화재상황 대다수를 차지하고 있는 실정이다.
한편, 상기와 같은 문제점이 발생됨에 따라 국내 일부 지역자치단체에서는 태양광설비의 설치와 관리 등에 관한 기준 고시 등을 통해 태양광설비의 화재 방지에 대한 행동 지침을 규정한 바 있다.
일 예로 부산광역시 고시 제2021-253호에는 “ 제14조(태양광설비의 화재 방지) ① 인버터 및 접속함 인근에는 전기화재용 소화기 및 안전장비(절연장갑, 케이블 절단기 등)를 비치한다.
② 화재 시 신속하게 태양광 모듈을 분리할 수 있도록 접속함 인입전(前)케이블 (-)회로에 절단 지점을 사전에 표시한다.”와 같은 내용이 게시된다.
즉, 상기 고시에서는 태양광설비의 화재 방지를 위하여 인버터 및 접속함 인근에 절연장갑 및 케이블 절단기 등의 안정장비를 비치한 상태에서 화재 시 태양광 모듈을 물리적으로 분리할 수 있도록 접속함 인입전(前) 케이블 (-)회로에 절단 지점을 표시함으로써 관리자 등이 케이블을 절단할 수 있도록 안내한다.
하지만, 화재 상황 발생 시 작업자나 관리자가 불이 붙은 설비 주변에서 케이블 (-)회로에 표시된 절단 위치를 확인하기에 어려움이 있을 뿐 아니라, 이를 확인한다고 하더라도 표시된 위치를 안정적으로 절단하는 것은 쉽지 않다.
게다가, 잘못 절단하는 상황이 발생하게 될 경우 인명사고가 발생될 수 있으므로 보다 안전하게 태양광 모듈과 접속함 사이의 연결을 해제할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
KR 10-1558847 B1 KR 10-1911066 B1
" 태양광 접속함의 트래킹에 의한 전기화재 위험성 연구 ", 전기안전연구원, 박강묵, 김동욱, 이기연, 김재현, 박진영, 대한전기학회 하계학술대회 논문집, 2015.07.15 ~ 2015.07.17 " 부산광역시 태양광 설비의 설치와 관리 등에 관한 기준 고시", 부산광역시 고시 제2021-253호, 2021.06.30.
본 발명의 목적은 태양광 모듈과 접속반의 연결 시 안전사고 발생 위험을 줄일 수 있는 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 태양광 모듈과 접속반의 연결이 용이하며, 이상 검출 시 태양광 모듈과 접속반의 연결이 물리적으로 차단될 수 있도록 하는 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양광 모듈과 접속반의 물리적 차단 여부가 접속반 외부에서 육안으로 용이하게 인지될 수 있도록 하는 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터는 접속반 일측에 구비되어 적어도 일부분이 외부로 노출되며, 상기 접속반의 결함이나 이상상황 검출 시 해당 신호를 수신하기 위한 제어부가 포함되는 커넥팅 스테이션 및 일측에는 복수의 태양광 모듈 어레이 스트링이 연결되고, 타측은 상기 커넥팅 스테이션과 결합되어 상기 태양광 모듈 어레이에서 생성된 직류전원(DC)을 상기 커넥팅 스테이션을 통해 접속반으로 전달하기 위한 송전경로를 제공하는 분리블록 어셈블리를 포함하며, 상기 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션은 이격거리가 조절되는 분리구동수단에 의해 결합 또는 결합 해제되며, 상기 송전경로는 상기 분리블록 어셈블리에서 메인커버와 외부 플레이트에 의해 형성되는 소정 공간에 구비되어 상기 복수의 태양광 모듈 어레이 스트링이 연결되는 블록 단자대와, 일측이 상기 블록 단자대의 각 단자와 대응되도록 고정되는 복수의 스프링 터미널과, 상기 복수의 스프링 터미널과 대응되도록 상기 커넥팅 스테이션에 구비되어 상기 복수의 스프링 터미널의 타측과 접하는 스테이션 단자대를 포함하며, 상기 분리구동수단은 상기 제어부를 통해 접속반의 결함이나 이상상황 검출 신호를 수신할 경우, 상기 분리블록 어셈블리와 상기 커넥팅 스테이션 사이를 이격시켜 상기 복수의 스프링 터미널이 상기 스테이션 단자대와 접촉 해제될 수 있도록 함으로써 직류전원(DC)의 송전경로가 물리적으로 동시 차단되는 것을 특징으로 한다.
상기 분리구동수단에는 상기 커넥팅 스테이션에 구비되어 회전력을 생성하는 작동모터와, 상기 작동모터와 결합되어 동기 회전하는 리니어 스크류 및 상기 분리블록 어셈블리에 고정되며, 상기 리니어 스크류와 결합되어 상기 리니어 스크류의 나선을 따라 이동하는 리니어 가이드가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 커넥팅 스테이션에는 상기 리니어 가이드의 이동에 의해 상기 분리블록 어셈블리가 이동할 경우 이동 경로를 가이드 하기 위한 가이드 샤프트가 더 구비되고, 상기 분리블록 어셈블리에는 상기 가이드 샤프트와 대응되는 위치에 고정 설치되어 상기 가이드 샤프트를 수용하는 가이드 슬리브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 가이드 샤프트에는 상기 제어부로 상기 작동모터의 구동 제어를 위한 제어신호를 송신하는 리미트 스위치가 구비되며, 상기 리미트 스위치는 상기 가이드 샤프트가 상기 리니어 가이드에 수용되면서 가압되어 작동되는 것을 특징으로 한다.
상기 리미트 스위치는 상기 작동모터로 동작 신호를 전달하여 상기 리니어 스크류를 역방향 회전시킴으로써 상기 분리블록 어셈블리가 상기 커넥팅 스테이션과 결합될 수 있도록 하는 제1리미트 스위치와, 상기 작동모터로 동작 중지 신호를 전달하여 상기 리니어 스크류의 회전을 정지 시킴으로써 상기 분리블록 어셈블리의 인입 위치를 제한하는 제2리미트 스위치를 포함하며, 상기 제1,2리미트 스위치는 상기 분리블록 어셈블리와 커넹팅 스테이션이 분리된 상태에서 결합될 때 구동되는 것을 특징으로 한다.
상기 커넥팅 스테이션의 일측에는 상기 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션의 연결을 수동 해제 시키기 위한 분리버튼과, 상기 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션의 연결 해제 상태를 사용자가 육안 식별할 수 있도록 하는 인디케이터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터는 접속반 함체의 외부에서 태양광 모듈과 접속반을 연결하도록 구성된다.
따라서, 접속반 함체 내부의 좁은 공간에서 복수의 스트링을 연결하지 않아도 되므로 태양광 모듈과 함체의 연결 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 분리버튼을 이용하여 사용자가 필요 시 태양광 모듈과 접속반의 연결상태를 물리적으로 차단시킨 상태에서 스트링 연결이 이루어질 수 있으므로 감전 사고를 미연에 방지할 수 있는 이점을 가진다.
게다가, 함체 일측에 인디케이터를 구비하여 물리적 차단 시 사용자가 육안으로 용이하게 식별할 수 있도록 함으로써 현장 사용자가 태양광 모듈과 접속반의 연결 상태를 보다 용이하게 인지할 수 있는 이점을 가진다.
뿐만 아니라, 결함 발생 상황을 인지하여 결함에 따른 유지 보수를 완료한 이후에는 접속반 외부에서 태양광 모듈과 접속반의 재연결이 이루어질 수 있으므로 유지 보수가 보다 용이하게 이루어질 수 있는 이점을 가진다.
도 1 은 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성을 보이기 위한 도면.
도 2 는 태양광 발전 시스템을 구성하는 접속반이 화재로 인해 전소된 상태를 보인 사진.
도 3 은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터가 적용된 접속반의 일 실시 예를 보인 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 일 실시 예를 보인 도면.
도 5 는 도 4 에 도시된 분리블록 어셈블리의 상세 구성을 보이기 위한 분해사시도.
도 6 은 도 5 에 도시된 메인커버의 상세 구조를 설명하기 위한 도면.
도 7 은 도 5 에 도시된 외부플레이트와 스프링 터미널의 결합 구조를 설명하기 위한 도면.
도 8 은 도 4 에 도시된 커넥팅 스테이션의 상세 구성을 보이기 위한 분해사시도.
도 9 는 도 4 에 도시된 커넥팅 스테이션의 결합구조를 보이기 위한 도면.
도 10 은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 작동설명을 위한 제어계통도.
도 11 은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 물리적 분리동작을 설명하기 위한 도면.
도 12 는 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 다른 실시 예를 보인 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다.
각 도면을 통한 실시 예의 설명에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 설명을 간략히 하거나 생략하였으며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “구비”,“결합” 또는 “형성”된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비되거나 결합될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “구비”,“결합”또는 “형성”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 이하 설명되는 실시 예들은 본 발명의 목적, 구성 및 효과를 본 발명이 속하는 기술분야에 속하는 통상의 기술자들에게 알려주기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
본 발명은 태양광 발전 시스템을 구성하는 접속반에 설치되어 이상 상황 발생 시 안전사고를 방지하기 위해 운용될 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터가 적용된 접속반의 일 실시 예를 보인 도면으로, 케이블 덕트(24)를 따라 공급되는 케이블(22)은 본 발명에 따른 안전분리 커넥터(100)와 상기 접속반(40) 외부에서 연결된다.
이를 위해 상기 안전분리 커넥터(100)는 상기 접속반(40) 함체(42)에 설치되어 외부로 노출되며, 노출된 안전분리 커넥터(100)의 일측에는 상기 케이블(22)이 연결되는 케이블 그랜드(220)가 마련된다.
즉, 작업자는 상기 접속반(40)의 외부에서 상기 케이블 그랜드(220)를 이용하여 태양광 모듈(20)과 접속반(40)을 케이블(22)로 연결할 수 있으며, 이로 인해 좁은 공간에서 이루어지던 양극 및 스트링 연결 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 안전분리 커넥터(100)의 일측에는 분리버튼(462)이 더 구비되며, 상기 분리버튼(462)의 조작을 통해 작업자는 상기 접속반(40)과 상기 케이블(22)의 연결을 차단시킨 상태에서 케이블(22) 연결 작업을 수행할 수 있다.
그리고, 상기 케이블(22)과 접속반(40)의 연결 상태는 상기 안전분리 커넥터(100) 일측에 구비되는 인디케이터(450)에 의해 표시될 수 있다.
일 예로, 상기 인디케이터(450)는 상기 함체(42)의 일측에 구비되어 점등 색상을 달리하여 현재 연결 상태를 작업자가 외부에서 직관적으로 확인할 수 있도록 하며, 이를 위해 복수의 엘이디(LED)를 포함하도록 구성될 수 있다.
한편, 도 4 에는 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되고, 도 5 에는 도 4 에 도시된 분리블록 어셈블리의 상세 구성을 보이기 위한 분해사시도가 도시된다.
그리고, 도 6 에는 도 5 에 도시된 메인커버의 상세 구조를 설명하기 위한 도면이 도시되며, 도 7 에는 도 5 에 도시된 외부플레이트와 스프링 터미널의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이 도시된다.
이들 도면을 참조하여 상기 분리블록 어셈블리(200)를 먼저 살펴보면, 상기 분리블록 어셈블리(200)는 사각 상자 형상으로 형성되되 후측이 개구되며, 하측에서 상측으로 갈수록 단면적이 줄어드는 메인커버(210)와, 상기 메인커버(210)의 개구된 후측을 차폐하여 내부에 소정 공간이 형성되도록 하는 외부 플레이트(260)에 의해 외관이 형성된다.
그리고, 상기 메인커버(210)의 하면에는 전술한 케이블 그랜드(220)의 설치를 위한 복수의 그랜드 장착홀(216)이 형성되며, 음극(-)과 양극(+)의 구분 연결을 위해 하면에 수직을 이루도록 격벽(214)이 더 마련된다.
즉, 상기 격벽(214)은 음극(-)과 양극(+)의 합선을 방지하기 위한 구조물로 설치되며, 후측 일 부분을 절개함으로써 아래에서 설명할 가이드 샤프트(474)를 수용하기 위한 가이드 슬리브(274)가 위치되는 공간이 확보될 수 있다.
그리고, 상기 외부 플레이트(260)의 체결을 위한 브라켓(212)은 상기 메인커버(210)의 후측 모서리에 대응되어 설치된다.
또한, 상기 메인커버(210)의 상면은 수평으로부터 하측으로 기울기“θ°”를 가지도록 형성되어 상기 커넥팅 스테이션(400)과 결합될 때 보다 용이하게 결합될 수 있다.
한편, 상기와 같이 메인커버(210)와 외부 플레이트(260)에 의해 형성되는 내부공간에는 블록 단자대(240)가 구비된다.
상기 블록 단자대(240)는 상기 케이블 그랜드(220)를 통해 전송되는 직류전원(DC) 전원의 송전경로를 형성하기 위한 것으로 상기 케이블 그랜드(220)와 상기 내부공간에서 각 단자별 개별 스트링으로 연결될 수 있다.
그리고, 본 실시 예에서는 스트링의 연결이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 블록 단자대(240)에 압착단자(242)가 더 구비된다.
상기 압착단자(242)는 스트링을 각각의 단자에 나사 결합하는 불편함을 해소하기 위해 고안된 것으로, 각 단자에 고정 설치되는 오링부(242a)와 상기 오링부(242a)에서 절곡되어 스트링이 삽입되는 전선삽입부(242b)로 형성된다.
즉, 상기 압착단자(242)는 상기 블록 단자대(240)의 각 단자에 오링부(242a)를 고정시킨 상태에서 단자로부터 이격된 위치에서 스트링을 삽입한 이후 압착 등의 방식으로 고정시킬 수 있으므로 보다 용이하게 스트링 연결 작업이 이루어질 수 있다.
한편, 상기 블록 단자대(240)에는 상기 커넥팅 스테이션(400)으로 직류전원(DC)의 송전경로를 연장시키기 위한 복수의 스프링 터미널(290)이 더 구비된다.
즉, 상기 복수의 스프링 터미널(290)은 일측이 상기 블록 단자대(240)에 고정되며, 타측은 상기 외부플레이트(260)를 통과하여 외부로 노출되어 상기 커넥팅 스테이션(400)에 구비되는 스테이션 단자대(440)에 선택적으로 연결된다.
이를 위해 상기 스프링 터미널(290)은 포고핀(pogo-pin)이 적용될 수 있다.
상기 포고핀은 스프링을 포함하는 바(bar) 형태의 가변커넥터로 본 발명에서는 상기 분리블록 어셈블리(200)와 커넥팅 스테이션(400) 사이의 이격 거리에 따라 길이 가변되면서 직류전원(DC)의 송전선로가 연결 또는 연결 해제 될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 외부 플레이트(260)에는 복수의 스프링 터미널(290)이 관통되는 터미널 관통홀(262)이 대응되도록 형성되며, 상기 터미널 관통홀(262)에 대응되어 상기 블록 단자대(240)가 설치된다.
상기와 같이 블록 단자대(240)가 설치된 상태에서 상기 터미널 관통홀(262) 및 블록 단자대(240)를 관통하도록 스프링 터미널 가이드(280)가 더 구비되어 상기 스프링 터미널(290)의 설치 위치 고정 및 길이 가변이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 복수의 스프링 터미널(290)의 길이 가변은 상기 커넥팅 스테이션(400)으로부터 상기 분리블록 어셈블리(200)의 이격거리가 가변되면서 이루어지며, 이는 상기 커넥팅 스테이션(400)에 구비되는 작동모터(470)와 리니어 스크류(472)에 의해 구현된다.
상세히, 상기 외부 플레이트(260)에는 상기 리니어 스크류(472)와 대응되는 스크류 관통홀(266)이 마련되며, 상기 스크류 관통홀(266)에는 리니어 가이드(272)가 설치된다.
상기 리니어 가이드(272)는 상기 리니어 스크류(472)의 일부분이 수용될 수 있도록 대응되는 형상의 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부의 내부에는 나선이 형성되어 상기 리니어 스크류(472)와 결합될 수 있다.
따라서, 상기와 같이 리니어 스크류(472)와 결합되는 리니어 가이드(272)는 상기 리니어 스크류(472)의 회전 방향에 따라 전/후 방향으로 소정 거리 이동될 수 있다.
즉, 상기 분리블록 어셈블리(200)는 상기 커넥팅 스테이션(400)과 리니어 가이드(272) 및 리니어 스크류(472)로 연결되어 슬라이딩 직선이동이 이루어지며, 직선이동 거리에 따라 복수의 스프링 터미널(290)이 커넥팅 스테이션(400)에 구비되는 스테이션 단자대(440)와 동시에 연결 또는 연결해제 된다.
한편, 상기와 같은 직선이동이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 상기 외부 플레이트(260)에는 상기 스크류 관통홀(266)의 상측과 하측에 가이드 관통홀(264)이 더 형성된다. 그리고, 상기 가이드 관통홀(264)에는 상기 커넥팅 스테이션(400)에 구비되는 가이드 샤프트(474)가 수용되는 가이드 슬리브(274)가 더 마련된다.
즉, 상기 가이드 슬리브(274)는 상기 리니어 가이드(272)가 리니어 스크류(472)에 의해 전후 방향으로 슬라이딩 이동할 때, 상기 가이드 샤프트(474)와 함께 이동 경로를 가이드 하면서 분리블록 어셈블리(200)를 안정적으로 지지한다.
그리고, 본 실시 예에서 상기 가이드 샤프트(474)와 가이드 슬리브(274)가 리니어 스크류(472)의 상측과 하측에 위치되는 것으로 설명되었으나, 리니어 스크류(472)를 사이에 두고 좌우 방향은 물론 방사상에 배치되어 이동경로를 안내하고, 지지강도를 보강할 수 있다.
한편, 상기 분리블록 어셈블리(200)와 연결되는 커넥팅 스테이션(400)은 상기 함체(42)의 일측에 설치되어 상기 분리블록 어셈블리(200)의 장착공간을 제공한다.
상세히, 도 8 에는 도 4 에 도시된 커넥팅 스테이션의 상세 구성을 보이기 위한 분해사시도가 도시되고, 도 9 에는 도 4 에 도시된 커넥팅 스테이션의 결합구조를 보이기 위한 도면이 도시된다.
그리고, 도 10 에는 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 작동설명을 위한 제어계통도가 도시되며, 도 11 에는 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 물리적 분리동작을 설명하기 위한 도면이 도시된다.
이들 도면을 참조하면, 상기 커넥팅 스테이션(400)은 상기 함체(42)의 외부에 설치되는 프레임 슈라우드(410)와 상기 함체(42)의 내측에 설치되는 내부 플레이트(420)에 의해 상기 분리블록 어셈블리(200)의 수용공간을 제공한다.
상기 프레임 슈라우드(410)는 하측보다 상측이 상대적으로 더 길게 돌출 형성되며, 상면이 전술한 메인커버(210)의 상면과 마찬가지로 기울기“θ°”만큼 하측으로 경사지게 형성된다.
따라서, 상기 분리블록 어셈블리(200)가 결합된 상태에서도 프레임 슈라우드(410)와 메인커버(210)의 접촉면을 따라 내부로 빗물이나 오염물질 유입이 방지될 수 있으며, 상기 프레임 슈라우드(410)의 내측으로 슈라우드 개스킷(432)이 더 구비되고, 외측은 상기 함체(42)에 용접에 의해 차폐될 수 있다.
한편, 상기 함체(42)에는 상기 프레임 슈라우드(410)와 대응되는 위치에 스테이션 수용부(42a)가 형성되고, 상기 스테이션 수용부(42a)는 상기 내부 플레이트(420)에 의해 차폐된다.
즉, 상기 내부 플레이트(420)는 상기 스테이션 수용부(42a) 보다 큰 면적을 가지도록 형성되어 상기 함체(42)의 내부에서 상기 스테이션 수용부(42a)를 차폐하도록 설치된다.
그리고, 상기와 같이 설치된 내부 플레이트(420)에 상기 프레임 슈라우드(410)의 단부가 삽입되어 고정 및 체결되며, 이를 위해 상기 내부 플레이트(420)에는 프레임 슈라우드(410)의 삽입홀(도면부호 부여되지 않음)이 더 형성될 수 있다.
또한, 상기 내부 플레이트(420)와 함체(42) 사이에는 플레이트 개스킷(434)이 더 구비되어 외부로부터 수분이나 오염물질 유입이 차단될 수 있으며, 상기 프레임 슈라우드(410)의 설치 위치 외측으로 복수의 함체 슬릿(42c)이 더 형성되고, 상기 함체 슬릿(42c)에 대응하여 전술한 인디케이터(450)가 설치된다.
한편, 상기 내부 플레이트(420)에는 상기 스프링 터미널(290)의 선택적인 접속이 이루어질 수 있도록 복수의 스프링 터미널(290)과 대응되는 크기의 터미널 수용홀(426)이 형성되며, 상기 터미널 수용홀(426)의 형성 위치에 대응하여 스테이션 단자대(440)가 설치된다.
즉, 상기 복수의 스프링 터미널(290)은 상기 터미널 수용홀(426)을 통해 스테이션 단자대(440)에 마련된 접속단자(442)와 접촉되어 직류전원(DC) 송전경로를 형성할 수 있다.
그리고, 상기와 같은 직류전원(DC) 송전경로는 전술한 바와 같이 분리구동수단에 의해 선택적으로 연결 또는 연결해제 된다.
상세히, 상기 분리구동수단에는 상기 내부 플레이트(420)에 고정되어 회전력을 제공하기 위한 작동모터(470)와, 상기 작동모터(470)의 모터회전축(471)과 결합되어 동기 회전하는 리니어 스크류(472) 및 상기 분리블록 어셈블리(200)의 외부 플레이트(260)에 고정되며, 상기 리니어 스크류(472)와 결합되어 상기 리니어 스크류(472)의 나선을 따라 이동하는 리니어 가이드(272)가 포함된다.
즉, 상기 분리구동수단은 상기 분리블록 어셈블리(200)가 상기 커넥팅 스테이션(400)과의 이격거리가 가변될 수 있도록 하여 상기 복수의 스프링 터미널(290)이 상기 스테이션 단자대(440)에 가압 접촉되거나, 접촉 해제될 수 있도록 함으로써 직류전원(DC)의 송전경로가 물리적으로 동시 차단 또는 동시 연결될 수 있도록 한다.
한편, 상기와 같은 기능을 위해 상기 내부 플레이트(420)에는 상기 리니어 스크류(472)와 상기 모터회전축(471)이 결합될 수 있도록 스크류 설치홀(422)이 더 형성되며, 상기 스크류 설치홀(422)의 상측 및 하측에는 전술한 가이드 샤프트(474)가 더 구비된다.
또한, 상기 내부 플레이트(420)에는 상기 함체 슬릿(42c)과 대응되는 위치에 플레이트 슬릿(424)이 더 형성되어 상기 인디케이터(450)가 상기 플레이트 슬릿(424)에 대응되도록 설치된 상태에서 외부로 노출될 수 있다.
그리고, 상기 함체(42)에는 전술한 분리버튼(462)의 설치를 위한 버튼홀(42b)이 더 마련되며, 상기 분리버튼(462)은 버튼 보호 가드(464)에 끼움 장착된 상태에서 상기 버튼홀(42b)을 통해 후단이 함체(42) 내측에 위치된 상태에서 고정링(466)에 의해 고정된다.
또한, 상기 버튼홀(42b)의 후측으로 상기 분리 버튼(462)과 함체(42) 사이의 경계면을 차폐하기 위한 버튼홀 개스킷(438)이 더 구비되어 버튼홀(42b)을 통한 수분 및 오염물질의 유입이 차단될 수 있다.
한편, 도 9b에는 도 9a의 A-A 영역을 따라 절개한 도면이 도시되며, 이를 참조하면 상기 내부 플레이트(420)의 후측으로 상기 작동모터(470)가 설치되어 상기 모터회전축(471)에 상기 리니어 스크류(472)가 회전 가능하게 연결된다.
이를 위해 상기 모터회전축(471)에는 키홈(미도시)이 형성되고, 상기 리니어 스크류(472)은 키를 이용하여 상기 모터회전축(471)에 고정되어 동기 회전할 수 있다.
그리고, 상기와 같이 연결된 리니어 스크류(472)의 상측 및 하측에는 전술한 가이드 샤프트(474)가 상기 내부 플레이트(420)의 전측에 위치되도록 설치되며, 상측 또는 하측에 위치되는 가이드 샤프트(474) 중 어느 하나에는 리미트 스위치가 더 마련된다.
본 실시 예에서 상기 리미트 스위치는 상기 리니어 스크류(472)의 상측에 위치되는 가이드 샤프트(474)에 구비되며, 상기 분리블록 어셈블리(200)를 기준으로 상대적으로 전측위 위치되는 제1리미트 스위치(473)와 후측에 위치되는 제2리미트 스위치(475)로 구분된다.
상세히, 상기 제1리미트 스위치(473)는 상기 작동모터(470)에 동작 신호를 전달하여 상기 리니어 스크류(472)가 함체(42) 내측으로 인입되도록 회전시킨다.
그리고, 상기 제2리미트 스위치(475)는 상기 작동모터(470)에 동작 중지 신호를 전달하여 상기 리니어 스크류(472)의 회전이 멈추도록 함으로써 상기 리니어 스크류(472)의 인입 위치를 제한한다.
한편, 상기와 같은 리미트 스위치의 제어신호 생성은 상기 분리블록 어셈블리(200)와 커넥팅 스테이션(400)이 분리된 상태에서 생성된다.
일 예로, 본 발명에 따른 안전분리 커넥터(100)의 점검이나, 태양광 모듈(20) 케이블(22)의 연결 등을 위해 상기 분리블록 어셈블리(200)와 커넥팅 스테이션(400)이 서로 이격되어 물리적 연결이 해제된 상태에서 다시 분리블록 어셈블리(200)와 커넥팅 스테이션(400)을 연결하게 될 경우 작업자는 상기 분리블록 어셈블리(200)를 상기 커넥팅 스테이션(400)을 향해 밀어넣게 된다.
상기와 같이 분리블록 어셈블리(200)가 커넥팅 스테이션(400)으로 삽입되면, 상기 가이드 슬리브(274)에 의해 상기 제1리미트 스위치(473)가 가압되면서 상기 작동모터(470)에 동작 신호가 전달되고, 상기 작동모터(470)는 상기 분리블록 어셈블리(200)를 인입시키는 방향으로 회전하게 된다.
그리고, 상기와 같은 회전이 계속되어 상기 제2리미트 스위치(475)가 가이드 슬리브(274)에 의해 가압되면, 상기 작동모터(470)에 동작 중지 신호가 전달되고, 상기 작동모터(470)의 회전이 정지되면서 상기 분리블록 어셈블리(200)의 인입 위치가 제한되면서 정위치 결합이 완료된다.
상기와 같이 분리블록 어셈블리(200)와 커넥팅 스테이션(400)의 정위 치 결합이 완료되면, 상기 스프링 터미널(290)의 단부가 상기 스테이션 단자대(440)의 접속단자(442)를 가압하면서 접하게 되고, 이로 인해 상기 태양광 모듈(20)에서 생성되는 전기가 상기 분리블록 단자대(240)와 스프링 터미널(290) 및 스테이션 단자대(440)로 이어지는 직류전원(DC) 송전경로를 통해 안정적으로 공급될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 안전분리 커넥터(100)는 상기 제어부(600)를 통해 접속함(40) 내부의 이상검출 신호를 수신하거나, 상기 분리버튼(462)을 누름 조작 하는 경우 상기 분리블록 어셈블리(200)가 상기 커넥팅 스테이션(400)으로부터 밀려나면서 물리적 차단이 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 안전분리 커넥터(100)는 상기 제어부(600)에 분리버튼(462)의 조작 신호나 접속반(40)을 통한 화재신호를 포함하는 이상감지 신호가 수신될 경우 상기 작동모터(470)를 구동시키기 위한 모터드라이버(476)에 제어신호가 전달되어 작동모터(470)가 정방향으로 회전하게 된다.
따라서, 상기 작동모터(470)의 정방향 회전에 의해 상기 분리블록 어셈블리(200)와 커넥팅 스테이션(400) 사이의 이격 거리가 증가하게 되고, 이로 인해 상기 복수의 스프링 터미널(290)이 상기 스테이션 단자대(440)로 부터 동시에 이격되어 상기 송전경로가 물리적으로 차단된다.
한편, 도 12 는 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터의 다른 실시 예를 보인 도면으로, 상기 분리블록 어셈블리(200)는 도시된 바와 같이 케이블 그랜드(220)가 전방에 위치되는 형태로 구성되어 커넥팅 스테이션(400)과 결합될 수 있다.
그리고, 상기 인디케이터(450)는 상기 커넥팅 스테이션(400)의 상측에 위치될 수 있으며, 송전경로가 안정적으로 유지되고 있는 상황에서는 소등 상태를 유지하다가 상기 분리블록 어셈블리(200)가 커넥팅 스테이션(400)으로부터 이격되어 물리적 차단이 이루어지는 상황에서만 점등되는 형태로도 구성될 수 있다.
100.......... 안전분리 커넥터 200.......... 분리블록 어셈블리
210.......... 메인커버 220.......... 케이블 그랜드
240.......... 블록 단자대 260.......... 외부 플레이트
290.......... 스프링 터미널 400.......... 커넥팅 스테이션
410.......... 프레임 슈라우드 420.......... 내부 플레이트
440.......... 스테이션 단자대 470.......... 작동모터
600.......... 제어부

Claims (6)

  1. 접속반 일측에 구비되어 적어도 일부분이 외부로 노출되며, 상기 접속반의 결함이나 이상상황 검출 시 해당 신호를 수신하기 위한 제어부가 포함되는 커넥팅 스테이션; 및
    일측에는 복수의 태양광 모듈 어레이 스트링이 연결되고, 타측은 상기 커넥팅 스테이션과 결합되어 상기 태양광 모듈 어레이에서 생성된 직류전원(DC)을 상기 커넥팅 스테이션을 통해 접속반으로 전달하기 위한 송전경로를 제공하는 분리블록 어셈블리;를 포함하며,
    상기 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션은 이격거리가 조절되는 분리구동수단에 의해 결합 또는 결합 해제되며,
    상기 송전경로는,
    상기 분리블록 어셈블리에서 메인커버와 외부 플레이트에 의해 형성되는 소정 공간에 구비되어 상기 복수의 태양광 모듈 어레이 스트링이 연결되는 블록 단자대와,
    일측이 상기 블록 단자대의 각 단자와 대응되도록 고정되는 복수의 스프링 터미널과,
    상기 복수의 스프링 터미널과 대응되도록 상기 커넥팅 스테이션에 구비되어 상기 복수의 스프링 터미널의 타측과 접하는 스테이션 단자대;를 포함하며,
    상기 분리구동수단은,
    상기 제어부를 통해 접속반의 결함이나 이상상황 검출 신호를 수신할 경우, 상기 분리블록 어셈블리와 상기 커넥팅 스테이션 사이를 이격시켜 상기 복수의 스프링 터미널이 상기 스테이션 단자대와 접촉 해제될 수 있도록 함으로써 직류전원(DC)의 송전경로가 물리적으로 동시 차단되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 안전분리 커넥터.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 분리구동수단에는,
    상기 커넥팅 스테이션에 구비되어 회전력을 생성하는 작동모터와,
    상기 작동모터와 결합되어 동기 회전하는 리니어 스크류 및
    상기 분리블록 어셈블리에 고정되며, 상기 리니어 스크류와 결합되어 상기 리니어 스크류의 나선을 따라 이동하는 리니어 가이드가 포함되며,
    상기 커넥팅 스테이션에는 상기 리니어 가이드의 이동에 의해 상기 분리블록 어셈블리가 이동할 경우 이동 경로를 가이드 하기 위한 가이드 샤프트가 더 구비되고,
    상기 분리블록 어셈블리에는 상기 가이드 샤프트와 대응되는 위치에 고정 설치되어 상기 가이드 샤프트를 수용하는 가이드 슬리브가 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 안전 분리 커넥터.
  3. 삭제
  4. 제2 항에 있어서, 상기 가이드 샤프트에는,
    상기 제어부로 상기 작동모터의 구동 제어를 위한 제어신호를 송신하는 리미트 스위치가 구비되며,
    상기 리미트 스위치는 상기 가이드 샤프트가 상기 리니어 가이드에 수용되면서 가압되어 작동되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 안전 분리 커넥터.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 리미트 스위치는,
    상기 작동모터로 동작 신호를 전달하여 상기 리니어 스크류를 역방향 회전시킴으로써 상기 분리블록 어셈블리가 상기 커넥팅 스테이션과 결합될 수 있도록 하는 제1리미트 스위치와,
    상기 작동모터로 동작 중지 신호를 전달하여 상기 리니어 스크류의 회전을 정지 시킴으로써 상기 분리블록 어셈블리의 인입 위치를 제한하는 제2리미트 스위치를 포함하며,
    상기 제1,2리미트 스위치는 상기 분리블록 어셈블리와 커넹팅 스테이션이 분리된 상태에서 결합될 때 구동되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 안전 분리 커넥터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥팅 스테이션의 일측에는 상기 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션의 연결을 수동 해제 시키기 위한 분리버튼과,
    상기 분리블록 어셈블리와 커넥팅 스테이션의 연결 해제 상태를 사용자가 육안 식별할 수 있도록 하는 인디케이터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템용 안전 분리 커넥터.
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