KR20010108623A - 절연체손상, 열화 및 오염으로 인한 전기화재예방을위하여 부분방전을 활용하는 방법 및 이를 수행하기 위한시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구 등의 절연체 손상, 열화, 오염 등로 인한 누설 전류에 의해 발생할 수 있는 손상 및 화재를 방지하는데 사용할 수 있도록 절연 손상이나 절연 파괴시 발생하는 부분방전(Partial discharges)를 검출, 변환, 처리하여 부하회로를 감시 혹은 차단함으로써 전기기기의 보호 및 전기화재를 방지할 수 있는 방법으로써 전선, 전기설비, 전기기계 및 전기기구, 콘센트 및 멀티탭의 입력단, 차단기, 누전화재경보기 등에 적용할 수 있다. 본 발명의 구성은 신호검출부를 통하여 전원에 포함된 부분방전을 검출하는 단계; 검출된 부분방전에서 저주파 신호 및 개폐서지 등의 잡음을 제거하는 단계; 그리고, 상기 부분방전의 값이 설정치 이상이 되면 회로를 차단시키기 위한 신호를 출력하는 단계로 이루어져 있다.

Description

절연체 손상, 열화 및 오염으로 인한 전기화재예방을 위하여 부분방전을 활용하는 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템{method for preventing electric fire by partial discharges from degradation and deterioration of insulation and the system performing the same}

본 발명은 절연체 손상 및 열화에 의한 전기화재를 부분방전을 활용하여 예방하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 전기기계 및 기구, 콘센트, 멀티탭 입력단, 차단기, 누전화재경보기 등에 적용할 수 있으며 전기기계, 전기기구 및 배선에서 절연물의 절연체 손상, 열화, 오염 등으로 인한 누설 전류에 의해 발생할 수 있는전기기기 손상 및 전기화재를 방지하는데 사용할 수 있도록 절연체 손상이나 절연 파괴 시 발생하는 부분 방전을 검출, 변환, 처리하여 회로를 감시 혹은 차단함으로써 전기기기의 보호 및 전기화재를 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 배선용 차단기는 과전류나 단락전류를 바이메탈이나 코일을 통하여 검출하여 지연, 순시 차단 동작을 하는 기능이 있고, 누전차단기는 변류기(CT;current transformer)를 통하여 부하전류의 입출력차에 의하여 누전 전류를 검출하여 차단동작을 하는 기능이 있다.

그러나, 종래의 배선용 차단기 및 누전 차단기는 과전류, 단락 전류 및 누전시에 동작하여 이에 의한 부하기기의 고장 및 인체 감전을 보호할 수 있는 구조이나, 전기 기기 및 전선의 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 열화 및 오염에 의한 누설 전류는 부하 전류와 구분이 되지 않으므로 차단기가 정상일지라도 누설 전류를 검출하여 전기회로를 차단할 수 없기 때문에 이에 의한 전기 화재 등의 재해를 방지하기 위해 적용할 수 없다.

따라서 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 열화 및 오염에 의한 누설전류를 검출하여 전기적인 원인에 의한 화재를 예방할 수 있는 장치의 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 절연체 열화 및 오염 등에 의한 절연파괴 시 발생하는 부분방전을 누설전류의 새로운 검출 신호로써채택, 적용하여 회로를 감시 혹은 차단함으로써 절연체 손상 및 열화 등에 의한 전기화재를 방지하기 위하여 부분방전을 활용하여 예방하는 방법 및 이를 수행하기 위한 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 절연체 손상 및 열화에 의한 전기화재를 부분방전을 이용하여 예방하기 위한 시스템을 보여주기 위한 블럭도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 신호검출부 110 : 누전감지부

120 : 트립부 130 : 부분방전검출부

140 : 필터부 150 : 신호변환부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 절연체 손상, 열화 및 오염에 의한 전기화재를 부분방전을 이용하여 예방하기 위한 방법은

신호검출기로 부분방전을 검출하는 단계;

검출된 부분방전에서 저주파 영역 부분 및 외부 잡음을 제거하는 단계; 그리고,

상기 부분방전 신호의 값이 설정치 이상이 되면 경보신호 또는 회로를 차단시키기 위한 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

또한, 절연체 손상, 열화 및 오염으로 인한 전기화재를 부분방전을 활용하여 예방하기 위한 시스템은 회로의 누설전류를 감지하기 위한 신호검출기 및 회로를 차단시키는 트립신호를 인가하는 트립부를 포함하는 누설전류 감지 시스템에 있어서,

신호검출부에 접속되어 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 열화 및 오염 등에 의해 누전시 발생하는 부분방전을 감지하기 위한 부분방전검출부;

부분방전검출부의 출력측에 접속되어 검출된 부분방전 중에서 저주파 영역에 해당하는 주파수 영역 부분 및 잡음을 제거하여 잡음, 회로 개폐 서지 등에 대한본 발명품의 오동작을 방지하기 위한 필터부; 및

필터부의 출력측에는 비연속적인 외부의 잡음, 회로 개폐 서지 등에 대한 회로의 오동작을 방지하고, 부분방전의 값이 설정치 이상일 경우에 상기 트립부에 전기회로를 차단시키기 위한 신호를 출력시키기 위한 신호 변환부를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중 도 1은 본 발명에 따른 절연체 손상 및 열화에 의한 전기화재를 부분방전을 활용하여 예방하기 위한 시스템을 보여주기 위한 블럭도이다.

본 발명은 절연체의 손상이나 절연체 열화에 의해 발생하는 전기화재를 근원적으로 예방할 수 있는 방법으로 전기 회로의 절연체 사이에서 발생하는 부분방전을 검출, 변환, 처리하여 회로를 감시 혹은 차단함으로써 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 보호 및 전기화재를 방지할 수 있는 회로를 제공한다.

이를 위하여 도 1에서 보는 바와 같이, 회로의 누전을 감지하기 위한 신호검출부(100)의 출력단에 접속된 누전감지부(110)가 트립부(120)에 접속된다. 트립부(120)는 누전감지부(110)를 통하여 누설전류를 검출하여 누전전류가 발생하면 회로를 차단시키는 동작을 한다. 신호검출부(100)에는 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 열화 및 오염 등에 의해 절연 파괴시 발생하는 부분방전을 감지하기 위한 부분방전검출부(130)가 접속된다. 부분방전검출부(130)의 출력측에는 부분방전 중에서 저주파 영역에 해당하는 주파수 영역 부분 및 잡음을 제거하는 필터부(140)가 접속된다. 필터부(140)의 출력측에는부분방전만을 활용 가능한 신호로 변환하며, 비연속적인 외부의 잡음, 회로 개폐 서지 등에 대한 회로의 오동작을 막기 위한 신호변환부(150)가 접속된다. 신호변환부(150)의 출력측은 트립부(120)에 접속된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 신호변환부(150)의 출력단에 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 열화 및 오염 등에 의해 절연 파괴시에 부분방전신호가 발생하면 이를 경보하기 위한 경보장치(도시 안됨)가 접속될 수 있다. 경보장치는 절연 파괴시에 따른 부분방전신호가 발생하면 이를 사용자에게 경보함으로서 화재를 미연에 방지하는 역할을 수행하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 시스템의 동작은 다음과 같다.

전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 피복 절연체나 단자간 절연체가 손상, 열화 및 오염되는 경우 방전이 발생하며, 이때 발생한 방전을 부분방전이라 하고 이 부분방전이 전원전압에 혼입되게 된다. 이때, 신호검출부(100)와 접속된 부분방전검출부(130)는 절연체의 절연파괴 시 발생하는 부분방전을 검출하여 필터부(140)에 전달하고, 필터부(140)에서는 부분방전 중에서 저주파 영역에 해당하는 주파수 영역 부분 및 외부 저주파 잡음을 제거하여 신호변환부(150)에 전달한다. 신호변환부(150)는 부분방전 만을 활용 가능한 신호로 변환하고, 비연속적인 외부잡음, 회로 개폐 서지 등에 대한 회로의 오동작을 막아 부분방전에만 동작하여 트립부(120)에 신호를 출력하여 회로를 차단시키는 동작을 한다.

즉, 신호검출부(100)와 연결된 부분방전검출부(130)는 전원에 포함된 고주파 영역의 부분방전을 검출하고, 필터부(140)는 정류기 및 필터를 통하여 (+)임펄스형태의 방전 파형으로 정류 및 추출하고, 완전히 제거되지 않은 저주파 잡음을 오프셋(offset)회로를 통하여 클램핑(clamping)시켜 제거시킨다. 신호변환부(150)에서는 필터부(140)에서 출력된 폭이 좁은 부분방전을 타이머 등을 사용하여 활용 가능한 폭을 갖는 신호 형태로 변환하기 위하여 비연속적인 외부의 잡음, 회로 개폐 서지 등을 R-C충방전 회로 등을 통하여 제거하고, 변환된 신호의 값이 설정치 이상이 되면 트립부(120)에 신호를 인가하여 트립부(120)에서 발생된 트립 신호에 의하여 회로가 차단되도록 동작되는 것이다.

또한, 신호변환부(150)의 출력단에 경보장치가 연결되는 경우에는 신호변환부(150)는 필터부(140)에서 출력된 폭이 좁은 부분방전을 타이머 등을 사용하여 활용 가능한 폭을 갖는 신호 형태로 변환하기 위하여 비연속적인 외부의 잡음, 회로 개폐 서지 등을 R-C충방전 회로 등을 통하여 제거하고, 부분방전이 감지 되면 경보장치에 신호를 출력하여 사용자에게 경보하도록 함으로서 누설전류에 의하여 발생하는 전기적인 위험 상황에 대처할 수 있도록 한다.

따라서, 전기화재를 사전에 감지하여 해당 선로를 차단할 수 있으므로 화재 발생으로 인한 막대한 재산상의 손실 및 인명 피해를 방지할 수 있으며, 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구, 콘센트 및 멀티탭 입력단, 누전화재경보기, 차단기 등에 적용할 경우 제품 자체의 안정성이 확보되기 때문에 국내외적 경쟁력이 크게 향상된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기화재방지 시스템은 회로의 절연이 파괴될 경우 발생하는 부분방전을 검출하고, 검출된 부분방전의 값이 설정치 이상이 되면 회로를 차단시키는 트립 신호를 인가하도록 구성되어 누설 전류에 의한 전기화재 예방 및 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 보호 효과가 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.

Claims (7)

1. 통전(Voltage applied)하의 전선, 전기설비, 전기 기계 및 기구 등의 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 열화 및 오염에 의해 누설전류와 함께 발생되는 부분방전을 검출하고, 상기 부분방전을 신호화하여 부하측 전기회로의 누설전류를 감시 또는 차단하기 위한 전기화재 예방 방법
2. ⅰ)신호검출부를 통하여 전원에 포함된 부분방전을 검출하는 단계;

   ⅱ)상기 단계에서 검출된 부분방전에서 저주파 영역 부분 및 잡음을 제거하는 단계; 그리고,

   ⅲ)상기 부분방전의 값이 설정치 이상이 되면 회로를 차단시키기 위한 신호를 출력하는 단계를 포함하는 절연체 손상, 열화 및 오염으로 인한 전기화재를 부분방전을 활용하여 예방하기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 ⅱ단계는 정류기 및 밴드 패스 필터를 통하여 (+)임펄스 형태의 방전 파형으로 정류 및 추출하는 단계; 및 제거되지 않은 저주파 잡음을 오프셋 회로를 통하여 클램핑시켜 제거시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연체 손상, 열화 및 오염에 의한 전기화재를 부분방전을 활용하여 예방하기 위한 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 ⅲ단계는 상기 단계에서 검출된 부분방전을 타이머 등을 사용하여 이용 가능한 폭을 갖는 신호 형태로 변환하고 잡음, 회로 개폐 서지 등을 R-C충방전회로 등을 통하여 제거하는 단계; 및 부분방전의 값이 설정치 이상이 되면 회로를 트립시키는 트립회로에 신호를 인가하는 단계를 포함하는 절연체 손상, 열화 및 오염에 의한 전기화재를 부분방전을 활용하여 예방하기 위한 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 ⅲ단계는 상기 단계에서 검출된 부분방전을 타이머 등을 사용하여 이용 가능한 폭을 갖는 신호 형태로 변환하고 잡음, 회로 개폐 서지 등을 R-C충방전회로 등을 통하여 제거하는 단계; 및 상기 단계에서 부분방전이 감지 되면 사용자에게 이를 경보해 주기 위한 신호를 인가하는 단계를 포함하는 절연체 손상, 열화 및 오염에 의한 전기화재를 부분방전을 활용하여 예방하기 위한 방법.
6. 신호검출부(100)에서 검출된 신호에 의하여 회로의 누전을 감지하기 위한 누전감지부(110) 및 회로를 차단시키는 트립신호를 인가하는 트립부(120)를 포함하는 누전감지 시스템에 있어서,

   상기 신호검출부(100)에 접속되어 전선, 전기설비, 전기기계 및 기구의 피복 절연체나 단자간 절연체의 손상, 열화 및 오염 등에 의해 절연 파괴 시 발생하는 부분 방전을 감지하기 위한 부분방전검출부(130);

   상기 부분방전검출부(130)의 출력측에 접속되어 검출된 부분방전 중에서 저주파 영역에 해당하는 주파수 영역 부분 및 잡음을 제거하기 위한 필터부(140); 및

   상기 필터부(140)의 출력측에는 잡음, 회로 개폐 서지 등에 대한 회로의 오동작을 방지하고, 부분방전의 값이 설정치 이상일 경우에 상기 트립부(120)에 전기회로를 차단시키기 위한 신호를 출력시키기 위한 신호 변환부(150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연체 손상, 열화 및 오염에 의한 부분방전을 활용한 전기화재예방 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 신호변환부(150)의 출력단에는 절연 파괴시에 부분방전이 발생하면 이를 경보하기 위한 경보장치가 접속되는 것을 특징으로 하는 절연체 손상, 열화 및 오염에 의한 부분방전을 활용한 전기화재예방 시스템.