KR102665641B1 - 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반) - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전반 내부 구성들의 온도변화와 절연열화로 인한 이상 온도를 모니터링하고, 배전반 내부의 온도분포에 따라 과열이 발생한 영역을 집중하여 빠르게 냉각시킬 수 있는 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반은, 외함; 복수 개의 듀얼 타입 센서; 하이브리드 안테나; 모니터링 장치; 및 냉각장치를 포함하고, 상기 냉각장치는, 상기 외함의 외측면의 상하부 양측에 설치되는 복수 개의 급기유닛을 포함하며, 상기 모니터링 장치는, 상기 복수 개의 듀얼 타입 센서를 통해 감지되는 온도 정보에 기초하여 상기 외함 내부의 온도매트릭스를 생성하고, 생성된 온도매트릭스에 기초하여 상대적으로 온도가 높은 부분과 근접된 위치의 상기 급기유닛을 통해 외기가 유입되도록 제어되며, 선택되지 않은 다른 급기유닛을 통해 상기 외함 내부의 공기가 외부로 배출되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반){Switchgear (High voltage panel, Low voltage panel, Motor control panel, Distribution panel) Equipped with Temperature and Insulation Abnormality Monitoring and Cooling Control Devices}

본 발명은 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도센서를 이용하여 배전반의 온도를 모니터링하고, 온도분포에 따라 최적의 방향으로 외기를 공급하여 배전반 내부의 열을 효과적으로 방출시키며, 절연이상을 모니터링하여 부분방전에 의한 화재 등의 사고를 방지하는, 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)에 관한 것이다.

일반적으로 고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반을 포함하는 배전반을 이루는 전력설비에서의 전력 사고는 과열에 의한 설비의 폭발과 절연열화로 인한 화재가 대부분을 차지하고, 따라서 근래에는 배전반의 내부의 온도를 감시하여 온도변화에 따른 과열이나 절연열화 등을 감시하여 전력 사고 등을 미연에 방지하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다.

상기와 같은 목적의 종래 기술로는 등록특허공보 제1033096호의 안전장치와 각도 조절용 환풍기 및 그를 포함하는 냉각 효율 개선 배전반(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.

상기 특허문헌은, 배전반 외부에 구비되어 블레이드를 보호하고, 복수 개의 조밀한 바람구멍이 형성된 커버가 복수 개 구비되며, 상기 복수 개의 커버의 바람구멍이 교대로 배치되도록 설치되는 커버부; 배전반 도어에 설치되어 블레이드와 커버부 사이에 구비되고, 흡기는 하부, 배기는 상부를 향해 특정 각도 기울어지도록 형성되어 상기 블레이드를 특정 각도 기울어지도록 하는 각도 조절용 브래킷; 및 상기 배전반 및 블레이드에 연결되고, 적어도 하나의 배전반 도어 오픈 시 상기 블레이드의 회전을 위한 전력을 차단하는 리미트 스위치를 포함하는 안전 회로를 포함하고, 상기 환풍기는 제1 및 제2 환풍기로 구성되고, 상기 제1 환풍기는 상기 배전반의 일측 하부에 설치되고, 제1 블레이드가 하부를 향하며, 상기 제1 블레이드가 상기 배전반 내부를 향해 회전하도록 설치되어 흡기 기능을 수행하고, 상기 제2 환풍기는 상기 배전반의 타측 상부에서 제2 블레이드가 상기 배전반 내부에 구비되도록 뒤집혀 설치되고, 상기 제2 블레이드가 하부를 향하며, 상기 제2 블레이드가 상기 배전반 외부를 향해 회전하도록 설치되어 배기 기능을 수행하는 것으로 이루어진다.

그러나 상기 특허문헌은 블레이드의 각도가 조절된 상태에서 흡배기 방향이 고정된 상태로 운전되므로 배전반 내부에서 과열이 발생한 전력기기의 효과적인 냉각이 이루어지지 못하는 문제가 있다.

따라서 외함부의 내부 온도를 모니터링하고, 온도분포에 따라 외기가 공급 및 배출되는 방향을 조절하여 과열된 전력기기를 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 구조가 개선된 배전반의 개발이 요구된다.

KR 10-1033096 B1 (2011. 04. 27.) KR 10-2022-0145065 A (2022. 10. 28.) KR 10-2022-0137440 A (2022. 10. 12.) KR 10-2020-0013408 A (2020. 02. 07.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 과열 및 절연열화 감지가 가능한 배전반이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배전반 내부 구성들의 온도변화와 절연열화로 인한 이상 온도를 모니터링하고, 배전반 내부의 온도분포에 따라 과열이 발생한 영역을 집중하여 빠르게 냉각시킬 수 있는 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)은, 소정 크기를 가지는 사각 박스 모양의 외함; 상기 외함의 내부에 설치되어 온도와 부분방전 신호를 검출하고, 검출된 신호를 무선으로 전송하는 복수 개의 듀얼 타입 센서; 상기 외함의 일측에 설치되면서 상기 듀얼 타입 센서에서 전송되는 신호를 무선으로 수신하는 하이브리드 안테나; 상기 하이브리드 안테나에서 수신된 온도 신호와 부분방전 신호를 수신하여 과열 및 절연이상 여부를 판단하는 모니터링 장치; 및 상기 모니터링 장치의 제어에 의해 상기 외함의 내부로 외기를 공급하여 냉각하는 냉각장치를 포함하고, 상기 냉각장치는, 상기 외함의 외측면의 상하부 양측에 설치되는 복수 개의 급기유닛을 포함하며, 상기 모니터링 장치는, 상기 복수 개의 듀얼 타입 센서를 통해 감지되는 온도 정보에 기초하여 상기 외함 내부의 온도매트릭스를 생성하고, 생성된 온도매트릭스에 기초하여 상대적으로 온도가 높은 부분과 근접된 위치의 상기 급기유닛을 통해 외기가 유입되도록 제어되며, 선택되지 않은 다른 급기유닛을 통해 상기 외함 내부의 공기가 외부로 배출되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 급기유닛이 상기 외함의 전후면 또는 좌우측면에 서로 대향하여 설치되고, 상기 온도매트릭스는 상기 급기유닛을 기준으로 상기 외함의 내부 공간이 전후 방향, 상하 방향 및 좌우 방향으로 8개의 구역으로 분할되어 설정되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 하이브리드 안테나가 800㎒ ~ 1.1㎓범위의 주파수 대역을 수신하도록 구성되고, 상기 모니터링 장치는 상기 하이브리드 안테나로부터 수신되는 주파수 대역을 소정 시간 주기로 스위칭하여 온도 신호와 부분방전 신호가 교대로 수신되도록 제어되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 듀얼 타입 센서가 상기 외함 내부의 온도를 측정하는 온도측정부; 및 상기 외함 내부의 부분방전 전자파 신호를 검출하는 부분방전신호 검출부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 배전반의 전후면 또는 좌우측면의 상하부에 급기유닛이 설치되고, 배전반 내부 공간이 전후 방향, 상하 방향 및 좌우 방향으로 8개 영역으로 구분되어 온도매트릭스가 형성되므로 과열이 발생하는 영역 쪽으로 외기를 공급하여 빠르고 효과적으로 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 듀얼 타입 센서와 하이브리드 안테나를 통해 측정된 온도신호와 검출된 부분방전 신호가 모니터링 장치를 통해 온도신호와 부분방전신호가 교대로 스위칭되어 수신되므로 온도신호와 부분방전 신호를 따로 수신하기 위해 복수 개의 안테나를 설치할 필요가 없는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)의 예를 보인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 듀얼 타입 센서의 에를 보인 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 안테나의 예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 모니터링 장치의 예를 보인 구성도
도 7은 본 발명에 따른 외함의 내부 온도매트릭스가 구분되는 예를 보인 도면.
도 8은 본 발명에 따른 냉각장치의 예를 보인 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 냉각장치가 동작되는 예를 보인 도면.
도 10(a, b, c, d, e)은 본 발명에 따른 하이브리드 안테나의 구조를 선정하기 위해 설계된 안테나의 예를 보인 도면.
도 11 내지 도 15는 도 10에 따른 각 안테나별 리턴로스의 특성을 나타낸 그래프.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 배전반 내부 구성들의 온도변화와 절연열화로 인한 이상 온도를 모니터링하고, 배전반 내부의 온도분포에 따라 과열이 발생한 영역을 집중하여 빠르게 냉각시킬 수 있는 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 외함(10), 듀얼 타입 센서(20), 하이브리드 안테나(30), 모니터링 장치(40) 및 냉각장치(50)를 포함한다.

외함(10)은 사각 박스모양으로 형성되어 내부에 배전반을 위한 다양한 장치들을 외력으로부터 보호하는 구성이다.

이러한 외함(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 일측면에 개폐 가능한 도어(도면부호 없음)가 설치되고, 이러한 도어의 내부에는 후술되는 듀얼 타입 센서(20)가 1개 이상 설치되고, 일측에는 후술되는 하이브리드 안테나(30)와 모니터링장치(40)가 각각 설치된다.

듀얼 타입 센서(20)는 외함(10)의 내부에 설치되어 외함(10)의 내부 온도와 부분방전신호를 동시에 검출하는 구성이다.

이러한 듀얼 타입 센서(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 소정 폭과 길이를 가지는 직사각형 판 모양의 베이스부(21)와, 상기 베이스부(21)의 일단 부분에 설치되어 온도를 측정하는 온도측정부(22)와, 상기 베이스부(21)의 타단 부분에 설치되어 부분방전 전자파 신호를 검출하는 부분방전신호 검출부(23)와, 상기 온도측정부(22)의 일측에 위치되면서 측정된 온도 신호를 하이브리드 안테나(30) 쪽으로 전송하는 제1 안테나부(24)와, 상기 부분방전신호 검출부(23)의 일측에 위치되면서 검출된 부분방전신호를 하이브리드 안테나(30) 쪽으로 전송하는 제2 안테나부(25) 및 상기 온도측정부(220와 상기 부분방전신호 검출부(23)에 전원을 인가하는 전원공급부(26)를 포함한다.

이때 듀얼 타입 센서(20)는 2 ~ 5㎜ 두께로 얇은 유연한 박판 구조로 이루어진 다음, 접착제 또는 양면테이프 등을 통해 외함(10)의 내측에 부착되도록 구성될 수 있고, 또 다르게는 베이스부(21)의 일측에 영구자석(도시하지 않음)이 설치된 다음, 자력에 의해 외함(10)에 부착되도록 구성될 수 있다.

또한, 제1 안테나부(24)는 온도측정부(22)에서 측정된 온도 신호 800 ~ 950㎒ 대역의 UHF(Ultra High Frequency) 신호로 전송하도록 구성되고, 제2 안테나부(25)는 부분방전신호 검출부(23)에서 검출된 부분방전 신호를 1 ~ 1.1㎓ 대역의 UHF(Ultra High Frequency) 신호로 전송하도록 구성될 수 있다.

이에 더해 전원공급부(26)는 열, 전자파 및 진동 중에서 선택된 어느 하나의 에너지를 이용하여 전기를 생성하는 에너지 하베스팅(Energy harvesting) 타입으로 구성될 수 있는데, 이 경우 전원공급부(26)에는 MUC(도시하지 않음), 커패시터(도시하지 않음) 및 정류회로(도시하지 않음) 등의 구성이 더 포함될 수 있다.

하이브리드 안테나(30)는 외함(10)의 일측에 설치되어 듀얼 타입 센서(20)에서 측정되거나 검출되어 전송되는 온도 신호 및 부분방전 신호를 수신하여 후술되는 모니터링 장치(40)로 전달하는 구성이다.

이러한 하이브리드 안테나(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 안테나하우징(31)과, 상기 안테나하우징(31)의 내부에 설치되는 소정 크기의 안테나블록(32)을 포함한다.

이때 안테나블록(32)은 온도측정부(22)에서 전달되는 온도 신호와 부분방전신호 검출부(23)에서 전달되는 부분방전 신호를 동시에 수신할 수 있도록 800㎒ ~ 1.1㎓ 대역의 주파수 신호를 수신할 수 있도록 구성된다.

이를 위해 안테나블록(32)은 도 5에 도시된 바와 같이 소정 길이를 가지는 직사각형 판 모양의 베이스판(32A)과, 상기 베이스판(32A)의 길이(L)를 따라 소정 길이를 가지도록 형성되는 소정 간격(G)의 절개부(도면부호 없음)를 통해 형성되는 소정 길이의 돌출부(32B)와, 상기 베이스판(32A)의 가운데 부분에 위치되어 상하 방향의 상기 돌출부(32B)를 연결하는 소정 폭(W2)의 연결부(32C) 및 상기 연결부(32C)를 기준으로 좌우측에 위치되면서 상하 방향으로 형성되는 돌출부(32B)가 서로 소정 간격 이격되도록 공간을 형성하는 소정 크기의 공간부(32D)를 포함한다.

그리고 절개부의 일단은 베이스판(32A)의 가상의 중심점(CP)을 통과하는 상하 대칭을 이루는 2개의 대각선과 접하도록 형성되고, 돌출부(32B)의 일단은 가상의 중심점(CP)을 통과하는 좌우 대칭을 이루는 2개의 대각선과 접하도록 형성되며, 이를 통해 공간부(32D)는 자연스럽게 돌출부(32B) 사이에서 제2 각도(A2) 범위로 형성되게 된다.

이때 상하 대칭을 이루는 2개의 대각선 간의 제1 사잇각(A1)은 40 ~ 45°이고, 좌우 대칭을 이루는 2개의 대각선 간의 제2 사잇각(A2)은 55 ~ 60°로 형성될 수 있으며, 또한, 상하 방향에 위치되는 돌출부(32B)와 절개부는 서로 엇갈리도록 형성되고, 좌우의 돌출부(32B)와 절개부는 가상의 중심점(CP)을 기준으로 180° 회전된 모양으로 형성되게 된다.

또한, 연결부(32C)는 1 ~ 3㎜의 폭을 가지도록 형성될 수 있는데, 이는 연결부(32C)가 쉽게 단락되지 않으면서도 각 돌출부(32B)를 통해 수신되는 신호의 지연 손실을 방지하기 위함이다.

상기와 같은 구성의 하이브리드 안테나(30)를 통해 800㎒ ~ 1.1㎓ 대역의 주파수 신호가 수신된 다음, 후술되는 모니터링 장치(40) 쪽으로 전달되게 된다.

모니터링 장치(40)는 하이브리드 안테나(30)를 통해 수신되는 온도 신호와 부분방전 신호를 이용하여 외함(10) 내부의 상태 즉, 과열이나 절연이상 여부를 판단하고, 필요에 따라 작업자에게 적절한 조치를 안내하는 구성이다.

이러한 모니터링 장치(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 하이브리드 안테나(30)와 케이블을 통해 유선으로 연결되어 신호를 전달받으면서 소정 시간 간격을 두고 수신되는 신호의 주파수 대역을 전환(스위칭)하는 신호스위칭부(41)와, 상기 신호스위칭부(41)를 통해 800 ~ 950㎒ 대역으로 수신되는 온도 신호의 노이즈를 제거한 다음 증폭시키는 온도 신호 처리부(42)와, 상기 신호스위칭부(41)를 통해 1 ~ 1.1㎓ 대역으로 수신되는 부분방전 신호의 노이즈를 제거한 다음 증폭시키는 부분방전 신호 처리부(43)와, 상기 온도 신호 처리부(42) 및 상기 부분방전 신호 처리부(43)에서 전달되는 온도 신호 및 부분방전 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환부(44)와, 상기 A/D변환부(44)를 통해 변환된 디지털신호로 유무선 통신을 통해 클라우드서버 또는 스마트기기로 전달하는 통신부(45) 및 상기 A/D변환부(44)를 통해 변환된 디지털신호를 기준으로 온도 및 절연이상 상태를 디스플레이를 통해 출력하는 표시부(46)를 포함한다.

또한, 모니터링 장치(40)는 신호스위칭부(41)의 스위칭 주기(간격)를 설정할 수 있도록 구성되고, 또한 설정된 값 이상의 온도 또는 부분방전 신호가 수신될 경우에는 설정된 시간 동안 신호의 스위칭을 중단하고, 이상이 감지된 신호를 설정된 시간동안 연속하여 수신하여 과열 또는 부분방전 등의 절연상태 이상여부가 판단되도록 제어될 수 있다.

이때 이상이 감지된 신호가 연속하여 설정된 값 이상의 신호로 수신될 경우에는 해당 신호에 따른 과열 또는 부분방전 발생이 통신부(45)와 표시부(46)를 통해 동시에 안내되고, 해당 모니터링 장치(40)로부터 경고등 또는 알람이 발생하도록 제어될 수 있다.

또한, 이상이 감지된 신호가 연속하여 설정된 값 이상의 신호로 수신되지 않고, 설정된 값 이하의 신호로 수신될 경우에는 온도 및 부분방전 신호의 오감지 등으로 판단된 다음, 신호스위칭부(41)를 통해 신호가 다시 스위칭되어 수신되도록 제어되게 된다.

여기서 신호스위칭부(41)는 신호를 1 ~ 2초 간격으로 스위칭하도록 설정될 수 있는데, 이는 신호스위칭부(41)를 통해 1 ~ 2초 간격의 시간차가 발생하더라도 온도 및 부분방전 발생 여부를 실시간으로 모니터링하는 데에 사용자가 체감할 수 있을 정도의 시간차를 느끼지 못하고, 따라서 실질적으로 연속적으로 실시간 모니터링하는 것과 같은 수준의 모니터링 정보를 제공할 수 있다는 점에서 기인된다.

또한, 이상 신호를 연속으로 감지하는 시간은 5 ~ 10초로 설정될 수 있고, 이에 더해 이상 신호를 연속으로 감지하는 동안 이상 신호가 연속되지 않더라도 2 ~ 5회의 이상 신호가 수신될 경우에는 해당 신호에 따른 과열 또는 절연상태 이상이 발생한 것으로 판단되어 안내되도록 구성될 수 있는데, 이는 외함(10) 내부에서 과열이나 화재가 발생할 경우 듀얼 타입 센서(20)와 열원간의 거리 및 열기의 이동 등으로 인해 과열 신호가 연속적으로 수신되지 못할 수 있고, 또한 부분방전 신호는 불규칙적으로 발생할 수 있다는 점에서 기인된다.

상기와 같은 모니터링 장치(40)의 구성을 통해 하나의 하이브리드 안테나(30)를 통해 전달되는 온도와 부분방전 신호가 정확하게 구분되어 수신되게 되고, 이와 동시에 이상 신호 발생시 해당 이상 발생 여부를 더욱 정확하게 진단하여 안내할 수 있게 된다.

냉각장치(50)는 외함(10)의 내부로 외기를 공급하고, 내부 공기를 외부로 배출시켜 외함(10) 내부에 설치된 전력기기를 냉각시키고, 이를 통해 전력기기의 과열을 방지하는 구성이다.

이러한 냉각장치(50)는 도 7에 도시된 바와 같이 전후 방향 또는 좌우측면 방향 상하부에 각각 한 쌍씩 즉, 총 8개의 급기유닛(51, 52, 53, 54)이 설치되고, 이러한 급기유닛(51, 52, 53, 54)은 전후 방향 또는 좌우측면 방향으로 서로 마주하여 대향되도록 설치되어 외부 공기를 내부로 공급할 수 있도록 배치되게 된다.

상기와 같이 구성되는 급기유닛(51, 52, 53, 54)은 모니터링 장치(40)를 통해 선택적으로 전원이 인가되면, 외함(10)의 내부로 외기를 공급하게 되고, 전원이 공급되지 않은 상태에서는 외함(10)의 내부 공기가 외부로 배출되는 통로로 이용되게 된다.

위에서는 급기유닛(51, 52, 53, 54)에 전원이 인가되면 외함(10)의 내부로 외부 공기를 공급하고, 전원이 차단되면 다른 급기유닛을 통해 외함(10) 내부로 공급된 외기(공기)가 전력기기를 냉각시킨 다음, 외부로 자연 배기되도록 구성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 더욱 바람직하게는 급기유닛(51, 52, 53, 54)이 양방향으로 공기의 송풍이 가능하도록 2개의 송풍팬으로 구성될 수 있고, 이를 통해 2개의 송풍팬 중에서 선택된 어느 하나의 송풍팬이 동작되게 되면서 외함(10)의 내부로 외기를 공급하거나, 또는 외함(10) 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있게 된다.

따라서 모니터링 장치(40)의 제어에 의해 외함(10)의 내부로 외기가 공급되는 방향과 외함(10) 내부에서 외부로 공기가 배출되는 방향이 선택되어 급기유닛(51, 52, 53, 54)의 동작이 제어되는 것으로, 외함(10) 내부에서 공기가 흐르는 기류의 방향을 변경하는 것이 가능하게 된다.

또한, 모니터링 장치(40)는 외함(10)의 내부 공간을 급기유닛(51, 52, 53, 54)의 위치를 기준으로 전후 방향, 상하 방향 및 좌우 방향으로 구획하여 총 8개의 분할된 구역으로 온도매트릭스가 생성되도록 구성되고, 이렇게 구획된 총 8개의 구역에 맞추어 듀얼 타입 센서(20)가 각각 설치되게 되며, 이를 통해 듀얼 타입 센서(20)에서 각각 검출되는 온도 신호를 통해 온도매트릭스가 실시간으로 반영되어 모니터링되게 된다.

한편, 냉각장치(50)에는 급기유닛(51, 52, 53, 54)에 더하여 외함(10)의 내부에서 주로 열을 방출하는 구성인 부스바를 냉각시키는 상, 하부보조팬(55, 56)이 더 설치될 수 있는데, 이러한 상, 하부보조팬(55, 56)은 도 8에 도시된 바와 같이 부스바(1)를 기준으로 상하측에 소정 간격 이격되어 설치되면서 부스바(1)의 아래에서 위쪽으로 공기가 흐르도록 배치되게 된다.

그리고 상, 하부보조팬(55, 56)의 사이에는 부스바(1)의 양측으로 소정 간격 이격되어 상하로 소정 길이를 가지는 한 쌍의 에어가이드(57, 58)가 설치되고, 이러한 상, 하부보조팬(55, 56)과 에어가이드(57, 58)를 통해 외함(10)의 내부 공기가 부스바(1) 쪽으로 유입되어 부스바(1)의 표면을 냉각시킨 다음, 모니터링 장치(40)에 의해 선택된 급기유닛(51, 52, 53, 54)을 통해 외부로 배출되게 된다.

이때 에어가이드(57, 58)는 상, 하부보조팬(55, 56)의 동작에 의해 부스바(1)를 경유하여 하부에서 상부로 수직으로 흐르는 기류에 의해 자연스럽게 주변 공기가 부스바(1) 쪽으로 유입되도록 사각 틀 모양의 프레임에 수평 방향으로 소정 길이를 가지면서 부스바(1) 쪽으로 상향 경사지게 배치되는 가이드판(도면부호 없음)이 상하 방향으로 복수 개 배치된 구조로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 상, 하부보조팬(55, 56)과 에어가이드(57, 58)의 구성을 통해 외함(10)의 하부에 설치된 급기유닛(53, 54)을 통해 외기가 내부로 유입되고, 상부에 설치된 또 다른 급기유닛(51, 52)을 통해 외함(10) 내부의 공기가 외부로 배출되도록 설정된 상태에서, 부스바(1)의 온도가 설정된 온도 이상으로 상승된 것으로 감지되는 경우에는 도 9에 도시된 바와 같이 상, 하부보조팬(55, 56)이 더 가동되어 하측 급기유닛(53, 54)을 통해 유입된 외기가 부스바(1)를 경유하여 상부 쪽으로 흐르도록 제어되게 되며, 이에 의해 부스바(1)가 외부에서 유입된 공기에 의해 설정된 온도 이하로 빠르게 냉각되게 된다.

한편, 본 출원인은 듀얼 타입 센서(20)를 통해 측정되어 전달되는 2개의 서로 다른 주파수 대역의 신호 즉, 온도 신호와 부분방전 신호를 동시에 수신할 수 있는 하이브리드 안테나(30)의 구조를 선정하기 위해 도 10에 도시된 바와 같이 다이폴형(Dipole, a), 팻-다이폴형(Fat-dipole, b), 로그주기형(Log-periodic, c), 나선형(Spiral, d) 및 로그나선형(Log-spiral, e)의 안테나를 각각 설계하였고, 이렇게 각각 설계된 안테나의 주파수 특성(리턴로스)을 시험하였다.

그 결과 다이폴형(Dipole, a)은 도 11에 도시된 바와 같이 2.7㎓ 대역에서 수신감도가 -20dB 이상으로 가장 높고, 유효 수신범위는 대략 2.6 ~ 2.8㎓은 것으로 나타났다.

그리고 팻-다이폴형(Fat-dipole, b)은 도 12에 도시된 바와 같이 1.7㎓ 대역에서 수신감도가 -2.5dB 이상으로 가장 높고, 유효 수신범위는 대략 1.6~1.7㎓인 것으로 나타났다.

또한, 로그주기형(Log-periodic, c)은 도 13에 도시된 바와 같이 800~900㎒ 대역에서 수신감도가 -9db 이상, 2.4㎓ 대역에서 수신감도가 -11db 이상이 되는 것으로 각각 나타났고, 유효 수신범위는 800~1.4㎓, 2.2~2.3㎓인 것으로 나타났다.

이에 더해 나선형(Spiral, d)은 도 14에 도시된 바와 같이 1.1㎓ 대역에서 수신감도가 -13dB 이상, 2.4㎓ 대역에서 수신감도가 -17dB이상, 2.75㎓ 대역에서 수신감도가 -20db이 되는 것으로 각각 나타났고, 유효 수신범위는 1~1.1㎓, 2.3~2.4㎓ 및 2.7~2.75㎓인 것으로 나타났다.

그리고 로그나선형(Log-spiral, e)은 도 15에 도시된 바와 같이 2㎓ 대역에서 수신감도가 -1.5dB, 2.5㎓ 대역에서 수신감도가 -2.5dB 이상인 것으로 각각 나타났고, 유효 수신범위는 2~2.1㎓ 및 2.5~2.6㎓인 것으로 나타났다. 여기서 수신감도(리턴로스)는 -값이 클수록 수신감도가 높은 것을 의미한다.

위와 같이 서로 다른 형태로 각각 설계된 안테나의 수신감도를 측정한 결과, 특정 주파수 대역에서 주파수 감도가 높은 안테나 형태는 -20dB 이상의 다이폴형(Dipole, a)과 -13 ~ -20dB의 나선형(Spiral, d)인 것으로 확인되었다.

그러나 본 발명의 하이브리드 안테나(30)는 듀얼 타입센서(20)를 통해 서로의 간섭이 발생하지 않는 주파수 대역대의 온도 신호와 부분방전 신호가 각각 수신될 필요가 있는데, 위 다이폴형(Dipole, a)과 나선형(Spiral, d)은 유효 수신범위가 좁아 주파수 간섭이 발생할 수 있으므로 적합하지 않은 문제가 있다.

이에 따라 수신감도가 높으면서 유효 수신범위가 넓은 안테나가 선정될 필요가 있는데, 이에 적합한 안테나 유형은 800~1.4㎓의 넓은 유효 수신범위를 갖는 로그주기형(Log-periodic, c)인 것으로 확인되다.

이에 따라 본 발명의 하이브리드 안테나(30)는 로그주기형(Log-periodic, c)으로 설계된 다음, 800~1.4㎓의 넓은 유효 수신범위 내에서 온도 신호는 800 ~ 950㎒ 대역의 주파수를 이용하여 전송되고, 부분방전 신호는 1 ~ 1.1㎓ 대역의 주파수를 이용하여 전송되도록 설계되는 것에 의해 2개의 서로 다른 주파수 대역의 신호를 상호 간섭 없이 수신하는 것이 가능하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 배전반의 전후면 또는 좌우측면의 상하부에 급기유닛이 설치되고, 배전반 내부 공간이 전후 방향, 상하 방향 및 좌우 방향으로 8개 영역으로 구분되어 온도매트릭스가 형성되므로 과열이 발생하는 영역 쪽으로 외기가 직접 공급되어 빠르고 효과적으로 냉각되게 된다.

또한, 듀얼 타입 센서와 하이브리드 안테나를 통해 측정된 온도신호와 검출된 부분방전 신호가 모니터링 장치를 통해 온도신호와 부분방전신호가 교대로 스위칭되어 수신되므로 온도신호와 부분방전 신호를 따로 수신하기 위해 복수 개의 안테나를 설치할 필요가 없게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

10: 외함 20: 듀얼 타입 센서
21: 베이스부 22: 온도측정부
23: 부분방전신호 검출부 24: 제1 안테나부
25: 제2 안테나부 26: 전원공급부
30: 하이브리드 안테나 31: 안테나하우징
32: 안테나블록 32A: 베이스판
32B: 돌출부 32C: 연결부
32D: 공간부 40: 모니터링 장치
41: 신호스위칭부 42: 온도 신호 처리부
43: 부분방전 신호 처리부 44: A/D변환부
45: 통신부 46: 표시부
50: 냉각장치 51, 52, 53, 54: 급기유닛
55: 상부보조팬 56: 하부보조팬
57, 58: 에어가이드 A1: 제1 사잇각
A2: 제2 사잇각 CP: 가상의 중심점
G: 절개부의 간격 L: 베이스판의 길이
W1: 베이스판의 폭 W2: 연결부의 폭

Claims (4)

1. 소정 크기를 가지는 사각 박스 모양의 외함(10);
   상기 외함(10)의 내부에 설치되어 온도와 부분방전 신호를 검출하고, 검출된 신호를 무선으로 전송하는 복수 개의 듀얼 타입 센서(20);
   상기 외함(10)의 일측에 설치되면서 상기 듀얼 타입 센서(20)에서 전송되는 신호를 무선으로 수신하는 하이브리드 안테나(30);
   상기 하이브리드 안테나(30)에서 수신된 온도 신호와 부분방전 신호를 수신하여 과열 및 절연이상 여부를 판단하는 모니터링 장치(40); 및
   상기 모니터링 장치(40)의 제어에 의해 상기 외함(10)의 내부로 외기를 공급하여 냉각하는 냉각장치(50);
   를 포함하고,
   상기 냉각장치(50)는,
   상기 외함(10)의 외측면의 상하부 양측에 설치되는 복수 개의 급기유닛을 포함하고,
   상기 모니터링 장치(40)는,
   상기 복수 개의 듀얼 타입 센서(20)를 통해 감지되는 온도 정보에 기초하여 상기 외함(10) 내부의 온도매트릭스를 생성하고, 생성된 온도매트릭스에 기초하여 상대적으로 온도가 높은 부분과 근접된 위치의 상기 급기유닛을 통해 외기가 유입되도록 제어되며, 선택되지 않은 다른 급기유닛을 통해 상기 외함(10) 내부의 공기가 외부로 배출되도록 제어되며,
   상기 급기유닛은,
   상기 외함(10)의 전후면 또는 좌우측면에 서로 대향하여 설치되고,
   상기 온도매트릭스는,
   상기 급기유닛을 기준으로 상기 외함(10)의 내부 공간이 전후 방향, 상하 방향 및 좌우 방향으로 8개의 구역으로 분할되어 설정되는 것을 특징으로 하는 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하이브리드 안테나(30)는,
   800㎒ ~ 1.1㎓범위의 주파수 대역을 수신하도록 구성되고,
   상기 모니터링 장치(40)는,
   상기 하이브리드 안테나(30)로부터 수신되는 주파수 대역을 소정 시간 주기로 스위칭하여 온도 신호와 부분방전 신호가 교대로 수신되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 듀얼 타입 센서(20)는,
   상기 외함(10) 내부의 온도를 측정하는 온도측정부(22); 및
   상기 외함(10) 내부의 부분방전 전자파 신호를 검출하는 부분방전신호 검출부(23);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 및 절연이상 모니터링 및 냉각 제어장치가 구비된 배전반.

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