KR200415021Y1 - 통전 상태의 도체 접촉식 저압선로용 온도센서 - Google Patents

Abstract

본 고안은 저압선로(교류에서 저압은 600V이하, 직류에서 저압은 750V이하를 말함)에 통전(通電)상태에서 이상 유무를 온도로 검출하여 판단할 수 있도록 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압전로용 온도센서에 관한 것이다.

이러한 본 고안은 종류가 다른 두 개의 금속도체를 단락하는 한편 용접하여 폐회로를 만들고, 이를 전도율이 높은 재질로 제작되는 케이스의 내부에 위치시킨 후 케이스 내부에 절연물질을 투입 압축시켜 고형화시키며, 상기 케이스의 외측에 접합부를 형성시켜 통전상태의 도체에 결합시킴으로서 이루어지는 것으로, 통전상태의 도체 온도를 체크하여 이상 상태를 조기에 발견하는 한편 이상이 발생하면 즉각적인 후속조처가 가능한 것이다.

온도감지, 센서, 열전대, 기전력

Description

통전 상태의 도체 접촉식 저압선로용 온도센서{Temperature sensor for conductor contact type low voltage of conducting state}

도 1은 본 고안의 센서 기전력 측정상태 설명도

도 2는 본 고안의 금속도체 평면도

도 3은 본 고안의 금속도체로 폐회로를 구성한 상태 평면도

도 4는 본 고안의 금속도체 연결부에 용접을 한 상태의 평면도

도 5는 본 고안의 센서 분해 단면도

도 6은 본 고안의 센서 조립상태 단면도

도 7은 본 고안의 센서 클램프 연결상태 평면도

도 8은 본 고안의 설치상태 단면도

도 9는 본 고안의 설치상태 평면도

도 10내지 도 12는 본 고안의 다른 실시예 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1,2 : 금속도체 10 : 센서

11 : 케이스 12 : 열전대

13 : 절연물질 15,15a-15c : 접합부

20 : 도체 30 : 측정장치

본 고안은 저압선로(교류에서 저압은 600V이하, 직류에서 저압은 750V이하를 말함)에 통전(通電)상태에서 이상 유무를 온도로 검출하여 판단할 수 있도록 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압전로용 온도센서에 관한 것이다.

전력시설이 대형화되고 복잡화됨에 따라 예측하지 못했던 여러 가지 전기적 트러블이 발생하게 되고 이로 인하여 전력시설을 안전하게 운용하기 위한 현장 점검을 더욱 필요로 하게 되는 한편 안전하게 운용하기 위한 전단계로서의 전력운용 진단기술은 날로 발전하고 있는 실정이다.

특히 전력 계통의 보호계전기 시스템은 전력계통의 규모가 방대해지고 복잡화됨에 따라 전력공급의 신뢰도와 안전성 확보를 위하여 아나로그형 계전기 시스템에서 디지털형 계전기 시스템으로 급속하고 빠른 속도로 발전하고 있다.

이러한 보호계전기 시스템 기술은 광범위한 첨단기술이 종합된 고도의 전문기술이기 때문에 일부 전문가를 제외한 많은 사람에게는 이해하기 조차 어려울 만큼 신호체계는 고도의 성장을 한 것이 사실이나, 그에 반해 고,저압 검출기 부분은 단순하리만큼 대표적인 검출기에 의해 이상 유무를 판단하게 되는데, 상기 검출기의 하나는 전압검출(PT)이고 다른 하나는 전류검출(CT)라 할 수 있으며, 이러한 검출기를 사용하고 있는 이유는 통전이 되고 있는 상태를 검출해야 하므로 다른 방법으로는 구조적 또는 방법론 적인 어려움이 따르는 한편 전압의 범위가 광범위하기 때문이다

그러나 상기된 검출기를 이용하여 전력계통의 이상 유무를 확인하고, 사고가 발생하기 전에 이상 징후에 의한 사전조처를 취하거나 이상이 발생하였을 때 즉각적인 조처에 의해 선로를 보호하는 데 미흡함이 있으며, 이는 점차 복잡화되어 가는 전력체계와 디지털형 계전기의 사용으로 이상 유무를 확인하는 데 어려움이 겪고 있는 것이었다.

본 고안은 통전 상태에서의 전선 온도 또는 다른 도체의 온도상승이 전류제곱에 비례하므로 저압선로의 상태를 온도 변화를 검출하여 판단할 수 있도록 통전(通電)상태의 도체에 접촉하여 온도를 정확히 검출할 수 있도록 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압전로용 온도센서를 제공하고자 하는 것이다.

이러한 본 고안은 종류가 다른 두 개의 금속도체를 단락하는 한편 용접하여 폐회로를 만들고, 이를 전도율이 높은 재질로 제작되는 케이스의 내부에 위치시킨 후 케이스 내부에 절연물질을 투입 압축시켜 고형화시키며, 상기 케이스의 외측에 접합부를 형성시켜 통전상태의 도체에 결합시킴으로서 이루어지는 것으로, 통전상태의 도체 온도를 체크하여 이상 상태를 조기에 발견하는 한편 이상이 발생하면 즉각적인 후속조처가 가능하도록 하는 것이다.

본 고안은 통전상태의 도체 온도를 감지하는 온도센서를 제공하는 것으로, 통전상태에서 도체의 온도변화를 체크하면 이상상태가 발생하는 것을 빠르게 확인 할 수 있어, 예방과 사후 조처가 가능한 것이다.

이러한 본 고안은 통전상태의 도체에 체결되어 도체의 온도변화를 감지하기 위하여 제벡 효과를 이용한 열기전력을 체크하여 온도변화를 감지하도록 하고, 감지된 온도가 정상 통전시의 온도에서 이상적으로 벗어날 때 이를 관리자에게 통보하여 이상현상이 발생하고 있음을 인식시킴으로서 사고가 발생되기 전에 원인을 찾아 사전 예방할 수 있도록 하는 한편 온도가 급격히 상승하여 전로에 이상이 발생한 경우 보호장치를 트립시켜 후단의 장치를 보호할 수 있도록 하는 것이다.

본 고안의 온도센서를 첨부 도면에 의거 설명한다.

본 고안의 온도센서(10)는 케이스(11)와, 케이스 내부에 위치하는 열전대(12)와, 케이스 내부를 채워주는 절연물질(13)과, 상기 케이스(11)를 통전 상태의 도체(20)에 결합시키는 접합부(15)를 형성시킴으로서 구성된다.

열전대(12)는 두 종류의 금속으로 이루어진 금속도체(1)(2)의 선단 피복을 일정길이 만큼 벗긴 후 선단을 단락(短絡)하여 폐회로를 만들고, 단락시킨 부위는 아세틸렌 또는 알곤 용접(16)을 하여 단단히 고정시키도록 한다.

상기 열전대(12)는 두 종류의 금속도체(1)(2) 양 끝을 단락(短絡)하여 폐회로를 만들고 접속점 사이에 온도차가 생기면 회로에 전류가 흐르는 제벡효과를 원리로 하고 있으며, 이때 전류를 발생시키는 기전력을 열기전력이라 하고, 그 값은 양 끝의 온도차에 의해 결정되며, 두 종류의 금속도체(1)(2)는 구리와 콘스탄탄, 크로멜과 알루멜, 백금과 백금로듐 등이 있고, 이를 이용하여 측정 가능한 온도 범위는 －200℃ ∼＋2000℃이다.

이러한 열전대(12)가 준비되면 상기 열전대(12)가 내부에 위치하는 케이스(11)를 준비하되 상기 케이스(11)는 전도율이 높은 동 또는 스텐레스 스틸을 사용하여 제작하는 한편 주로 원형 파이프를 사용하여 제작하되 그 굵기와 길이는 다양하게 할 수 있다.

여기서 케이스(11)에는 한 몸체로 접합부(15)를 형성시키거나 케이스(11)의 외측에 별도의 접합부(15a-15c)를 용접 고정시킨 후 상기 접합부(15)(15a-5c)를 통전상태의 도체(20) 즉 부스바로 불리는 도체(20)에 결합시킬 수 있도록 하고, 접합부(15)(15a-15c)는 도체(20)와 볼트(21) 등을 이용하여 단단히 결합될 수 있도록 한다.

케이스(11)의 내부 중앙에 열전대(12)를 위치시켜 고정시키도록 하고, 상기 케이스(11)에는 절연물질(13)을 채우도록 하며, 상기 절연물질(13)은 마그네샤(모래)가 된다.

이때 케이스(11)는 바이브레이터 피더에 고정시켜 진동이 되게 하고, 이 같이 진동이 진행되는 케이스(11)에는 절연물질 투입기를 이용하여 절연물질(13)이 투입되게 하여 케이스(11)의 내부에 열전대(12)가 위치한 상태에서 절연물질(13)이 밀도 있게 다져지면서 채워지게 된다.

케이스(11)의 내부에 절연물질(13)을 채우되 진동을 가하며 채우고 나면 성형 압축기를 이용하여 2-5톤의 압력으로 압축을 하여 절연물질(13)을 압착시킴으로서 절연물질(13)이 하나의 재질로 고형화 되게 한다.

그리고 케이스(11)의 외측은 절연재(14)로 마감처리를 하고, 케이스(11)의 외측으로 노출되는 금속도체(1)(2)는 피복을 씌운 상태로 길게 처리하여 선단에 클램프(4)(5)를 결합하며, 상기 피복이 씌워진 금속도체(1)(2)에는 금속망(3)을 씌우고, 상기 금속망(3)의 선단은 클램프(6)를 결합시켜 어스선으로 사용한다.

이 같이 완성된 센서(10)는 도체(20)의 일측에 접합부(15)를 이용하여 볼트(21)로 단단히 조여주므로서 통전상태의 도체(20)와 센서(10)의 접합부(15)사이에 저항이 발생되지 않도록 하고, 상기 센서(10)의 클램프(4)(5)는 열전대(12)의 기전력을 측정하는 측정장치(30)에 연결하는 한편 클램프(6)는 어스단자에 결합시켜 주도록 한다.

상기 도체(20)에는 전류가 흐르고 있는 상태이므로 전력계통에 이상이 발생하지 않은 경우 도체(20)에는 열이 발생하게 되고, 도체(20)에서 발생된 열은 센서(10)로 전달되어 케이스(11) 내부에 위치한 열전대(12)에서 이를 감지하여 기전력을 발생시키게 되며, 상기 열전대(12)에서 발생시킨 기전력은 클램프(4)(5)에 결합된 측정장치(30)에서 측정하여 온도로 표시할 수 있도록 한다.

따라서 전력계통에 이상이 발생하지 않은 상태에서도 도체(20)를 흐르는 전류로 인하여 도체(20)의 온도가 상승하고 이는 열전대(12)에서 기전력의 흐름으로 검출하여 온도를 외부에 표시하게 되는 것으로, 이때의 온도를 정상온도로 표시하게 한다.

그러나 도체(20)의 온도가 상승하면 전력계통에 이상이 발생한 상태이므로 이때에는 이상 발생을 표시하는 한편 과도하게 온도가 상승하면 전력계통 상에 설치된 보호 계전기를 트립시켜 전기 전자 장치를 이상전류로부터 보호할 수 있도록 한다.

즉 도체(20)의 온도가 상승한다는 것은 전력계통에 이상이 발생한 상태를 의미하게 되는 것으로, 본 고안에서는 도체(20)의 온도가 절연물질(13)의 내부에 위치한 열전대(12)로 전달되어 열전대(12)의 기전력이 증가하게 되는 것을 체크하여 적정온도 이상의 온도가 상승되는 것이 감지되면 이상 징후로 표시하여 조기에 이상 발생 요인을 제거하여 장치에 이상이 발생하는 것을 방지하고, 도체(20)의 온도가 과도하게 상승하면 이상 상태의 조기 표시보다는 보호 계전기를 트립시켜 후단에 설치되 고가의 장치가 과전류의 흐름으로부터 보호될 수 있도록 한다.

본 고안의 열전대(12)는 케이스(11)의 내부에 놓여져 압착되어 고형화 된 절연물질(13)의 내부에 위치하게 되므로, 도체(20)에서 발생되는 열은 접합부(15)와 케이스(11) 및 절연물질(13)을 통하여 열전대(12)에 전달되어 열전대(12)가 도체(20)를 흐르는 전류의 영향을 받지 않으면서 도체(20)의 온도 변화만을 전달받아 기전력을 변화시킴으로서 도체(20)의 온도표시가 가능한 것이다.

본 고안은 도체 전류가 공급되고 있는 통전상태에서 도체의 온도를 체크할 수 있도록 하는 것으로, 전력계통에 이상이 발생하였을 경우 이를 사전에 온도변화로 체크하여 표시하거나 과도한 이상 발생시 급격하게 상승되는 온도 변화를 체크하여 보호 계전기를 트립시킴으로서 장치를 보호하게 되는 것이다.

그리고 본 고안은 눈에 띄지 않는 전력계통의 이상을 온도 변화로 검출할 수 있어 한 눈에 이상상태의 파악이나 조처가 가능하고 사전에 이상을 감지하여 조기 에 조처를 취함으로서 전력 공급이 차단되거나 과도한 전류의 흐름으로 후단의 장치에 이상이 발생하는 경우를 없애게 된다.

Claims (5)

1. 종류가 다른 두 개의 금속도체(1)(2)를 단락시키는 한편 용접(16)하여 폐회로를 갖는 열전대(12)를 구비하고, 상기 열전대(12)가 내부 중앙에 위치하여 고정되고 금속도체(1)(2)는 외부로 인출되게 하며 전도율이 높은 금속으로 제작되는 케이스(11)를 구비하며, 상기 케이스(11)의 내부에 채워지고 압축에 의하여 고형화가 이루어지는 절연물질(13)을 구비하고, 상기 케이스(11)의 외측의 형성되고 통전이 되는 도체(20)에 케이스(11)를 고정시키는 접합부(15)를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압선로용 온도센서.
2. 제1항에 있어서, 케이스(11)의 내부 중앙에 위치하는 열전대(12)는 종류가 다른 두 개의 금속도체(1)(2)를 단락시켜 이루어지고, 케이스(11)의 외측으로 인출되는 금속도체(1)(2)는 피복을 씌우며, 상기 피복이 씌워진 금속도체(1)(2)의 외측에는 어스단자와 연결되는 금속망(3)을 씌워주는 것을 특징으로 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압선로용 온도센서.
3. 제1항에 있어서, 열전대(12)의 금속도체(1)(2)는 열전대(12)의 기전력을 감지하여 온도로 표시하는 측정장치(30)를 연결하는 것을 특징으로 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압선로용 온도센서.
4. 제1항에 있어서, 케이스(11)에 채워지는 절연물질(13)은 진동을 가하며 채워지게 하고, 상기 케이스(11) 내부에 채워진 절연물질(13)은 2-5톤의 압력으로 압착시켜 고형화시키는 것을 특징으로 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압선로용 온도센서.
5. 제1항에 있어서, 케이스(11)의 외측에는 케이스(11)와 일체로 접합부(15)를 형성시키거나, 케이스(11)에 접합부(15a-15c)를 고정시켜 통전상태의 도체(20)에 결합시키는 것을 특징으로 하는 통전 상태의 도체 접촉식 저압선로용 온도센서.

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