KR200460411Y1 - 누전 케이블 탐지기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 접속점을 해체하지 않으면서도, 간단하고 정확도 높게 누전 케이블을 탐지할 수 있는 누전 케이블 탐지기에 관한 것이다.
본 고안에 따른 누전 케이블 탐지기는 제1 단자가 케이블의 전원 입력 단자 측에 접속되고, 제2 단자가 누전 회선 측에 접속되며, 상기 제2 단자를 통해 충전되는 콘덴서에 의해 트리거되는 제1 사이리스터, 및 상기 제1 사이리스터에 의해 턴-온되어 펄스 전류 또는 펄스 전압의 출력 신호를 발생하는 제2 사이리스터를 구비하는 발신기; 및 상기 제2 사이리스터로부터 출력 신호가 수신되면, 출력수단을 통해 누전 탐지 신호를 발생하는 수신기를 포함하고, 상기 수신기는 자기 유도를 통해 상기 펄스 전류를 수신하는 인덕터, 정전 유도를 통해 상기 펄스 전압을 수신하는 안테나, 상기 출력수단을 작동시키는 집적회로부, 및 상기 인덕터 또는 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 증폭하고, 상기 집적회로부에 트리거 펄스를 공급하는 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하며, 상기 집적회로부는 상기 트리거 펄스가 입력되면 상기 누전 탐지 신호를 발생한다.

Description

누전 케이블 탐지기{CABLE FAULT DETECTOR}

본 고안은 케이블에 누전 지점이 발생한 경우, 이를 탐지하기 위한 누전 케이블 탐지기에 관한 것이다.

현재, 케이블 등의 누전 회선을 탐지하는 방법으로는 절연 측정기를 이용하는 방법이 가장 일반적으로 널리 사용되고 있다.

구체적으로, 절연 측정기를 이용하는 방법은 절연 저항을 측정하는 기구인 메거(Megger)를 이용하여 급전을 중지하고, 접속점을 해체하여 접지 간 절연 저항을 측정하는 방법으로, 접속점을 해체해야 하는 문제점이 있다.

이에 반해, 전류 측정이 가능한 누설 전류계를 이용하는 방법은 케이블의 접속점을 해체하지 않아도 되는 장점이 있으나, 측정 가능한 단위가 10mA 단위의 작은 전류이고, 주변의 자계 간섭이나 전기기기의 특성에 따라 용량성 누설 전류가 포함되는 경우, 누설 전류와의 구분이 어려워 누설 전류 검출에 있어 신뢰성이 없다. 또한, 이 방법의 경우, 누전 차단기를 무시하고 직결 급전하는 상태에서 측정이 이루어지므로, 누설 전류가 큰 경우에는 매우 위험하다.

한편, 케이블 탐지기를 이용하는 방법은 케이블에 약정된 주파수의 교류를 흘리고, 송신기/수신기를 이용하여 케이블 주변으로 방사되는 자계를 탐지하는 것으로 사용이 간편한 장점이 있다.

하지만, 케이블 탐지기 자체가 매우 고가일 뿐만 아니라, 높은 주파수의 교류를 적용하기 때문에, 주변 장애물의 간섭이나, 탐지할 케이블의 곡선 부분, 전기기기에서 대지 간으로 접속되는 콘덴서, 또는 분포 용량에 의한 신호 전류의 누설로 인해 누전 회선의 구분이 어렵고, 경우에 따라 절연 불량의 저항값보다 용량값에 의한 임피던스가 더 낮을 수 있어, 전기기기가 접속된 실내의 배선에는 적용이 적합하지 않으며, 주로 야외에 깊게 매설된 케이블에만 한정 적용되고 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 접속점을 해체하지 않으면서도, 간단하고 정확도 높게 누전 케이블을 탐지할 수 있는 누전 케이블 탐지기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 누전 케이블 탐지기는 제1 단자가 케이블의 전원 입력 단자 측에 접속되고, 제2 단자가 누전 회선 측에 접속되며, 상기 제2 단자를 통해 충전되는 콘덴서에 의해 트리거되는 제1 사이리스터, 및 상기 제1 사이리스터에 의해 턴-온되어 펄스 전류 또는 펄스 전압의 출력 신호를 발생하는 제2 사이리스터를 구비하는 발신기; 및 상기 제2 사이리스터로부터 출력 신호가 수신되면, 출력수단을 통해 누전 탐지 신호를 발생하는 수신기를 포함하고, 상기 수신기는 자기 유도를 통해 상기 펄스 전류를 수신하는 인덕터, 정전 유도를 통해 상기 펄스 전압을 수신하는 안테나, 상기 출력수단을 작동시키는 집적회로부, 및 상기 인덕터 또는 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 증폭하고, 상기 집적회로부에 트리거 펄스를 공급하는 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하며, 상기 집적회로부는 상기 트리거 펄스가 입력되면 상기 누전 탐지 신호를 발생한다.

상기 제1 사이리스터는 다이액(DIAC) 소자이고, 상기 제2 사이리스터는 트라이액(TRIAC) 소자이다.

상기 출력수단은 버저를 포함한다.

상기 수신기는 배터리 및 전원 스위치를 더 구비한다.

본 고안에 따르면, 접속점을 해체하지 않고 누전 탐지를 원하는 케이블에 발신기를 접속하여, 누전이 발생한 경우 맥류 형태의 배 전압 신호를 발생하고, 이를 수신기로 수신하여 음향 또는 표시 형태로 누전임을 출력할 수 있다.

즉, 본 고안에서는 다이액과 트라이액을 포함하는 간단한 구조로 누전 시 배 전압 신호를 발생하는 발신기를 구성하고, 발신기의 출력을 수신하여 이를 출력하는 수신기를 구성함으로써, 구성이 간단하면서도 정확하게 누전 케이블의 탐지가 가능하다.

도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 누전 케이블 탐지기의 장착을 도식화한 도면,
도 2는 발신기의 구성을 나타내는 도면, 및
도 3은 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.

상기 목적 외에 본 고안의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 고안의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 누전 케이블 탐지기의 장착을 도식화한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 고안의 누전 케이블 탐지기는 특정 케이블을 선별하여 누전을 탐지하는 장치로서, 발신기(100)와 수신기(200)로 구성되며, 발신기(100)가 누전 차단기(10)에 병렬로 접속되고, 수신기(200)는 발신기(100)를 통해 누전을 검출한다.

구체적으로, 발신기(100)는 일측단(T1)이 전원 입력 단자(H) 측인 누전 차단기(10)의 입력단에, 타측단(T2)이 누전이 예상되는 부하 측인 누전 차단기(10)의 출력단에 접속되며, 이때 누전 차단기(10)는 전원이 오프(OFF)된다.

즉, 발신기(100)의 장착으로 인해 입력 단자(H), 발신기(100), 누전 회선, 누전 지점, 접지, 한전의 변압기 접지, 변압기, 입력 단자(H)로 연결되는 직렬 회로가 구성됨으로써, 전류가 흐르게 된다.

발신기(100)의 양측단(T1, T2)은 탈착이 용이하도록 집게 형태 등으로 형성될 수 있다.

수신기(200)는 발신기(100) 발생된 펄스 전류를 자기 유도를 통해 유도 수신하거나, 발신기(100)에서 발생된 펄스 전압을 정전 유도를 통해 수신하여, 누전 탐지 신호를 발생시킴으로써 누전 여부를 알리게 된다.

이하에서는, 도 2 및 도 3을 통해 발신기(100)와 수신기(200)의 구성 및 동작에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 발신기(100)의 구성, 도 3은 수신기(200)의 구성을 각각 나타내는 도면이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 발신기(100)는 제2 단자(T2)를 통해 제3 콘덴서(C3)가 충전되고, 다이오드(D)를 통해 제1 콘덴서(C1)가 충전된다.

제3 콘덴서(C3)에 충전된 전압은 제1 사이리스터(Thyristor)(101)의 트리거(Trigger)에 사용되어, 제2 사이리스터(102)를 턴-온(Turn-on)시킨다.

여기서, 제1 사이리스터(101)는 2극 쌍방향 사이리스터로서, 다이액(DIAC)을 사용하여 구성 가능하고, 제2 사이리스터(102)는 3극 쌍방향 사이리스터로서, 트라이액(TRIAC)을 사용하여 구성 가능하다.

제2 사이리스터(102)는 턴-온 시, 다이오드(D)를 통해 충전된 제1 콘덴서(C1)의 충전 전압과, 제1 단자(T1)를 통해 인가되는 입력 전압이 합해져 2배의 전압을 출력하게 된다.

한편, 제2 사이리스터(102)가 턴-온되어, 제1 콘덴서(C1)에 충전된 전압이 출력된 이후, 제1 단자(T1)에 의해 다시 제1 콘덴서(C1)가 만충전되면, 제2 사이리스터(102)를 통하는 전류는 규격 전류 이하가 되어, 제2 사이리스터(102)가 턴-오프(Turn-off)되는 과정이 반복된다.

제2 사이리스터(102)는 반 파장에도 수회 이상 온/오프가 반복되는데, 온 시간은 제1 콘덴서(C1)와 제1 저항(R1)의 시정수에 따라 제어되고, 주기는 제1 사이리스터(101)의 트리거 펄스에 따라 제어된다.

이때, 제1 사이리스터(101)의 트리거 동작 및 주기는 제3 콘덴서(C3)의 충전 전압을 이용한 제2 저항(R2)과 제2 콘덴서(C2)의 시정수에 의해 결정된다.

누전, 즉 절연 불량이 발생하는 경우, 전류는 절연 불량으로 인한 접지 저항, 제3 콘덴서(C3), 다이오드(D), 제1 저항(R1) 및 제1 콘덴서(C1), 제1 단자(T1), 전원 입력 단자(H)의 루트로 흐르고, 이로 인해 제3 콘덴서(C3)가 충전된다.

반면, 절연에 불량이 발생하지 않아 케이블이 정상 상태인 경우, 접지 저항이 발생하지 않기 때문에, 제3 콘덴서(C3)의 충전 루트가 도통되지 않아, 제1 및 제2 사이리스터(101, 102)가 동작하지 않게 된다.

즉, 발신기(100)는 발신기(100)가 접속된 케이블에 누전이 발생한 경우에만 제2 사이리스터(102)의 턴-온 및 턴-오프가 반복되고, 누전이 발생하지 않은 정상적인 상태에서는 동작이 이루어지지 않게 된다.

발신기(100)의 제1 단자(T1)에는 PTC, 폴리머 소자 등의 보호 소자(103)를 직렬 연결하여, 과전류 또는 여타 전압으로부터 발신기(100) 회로를 보호하도록 할 수 있다.

한편, 제2 사이리스터(102)의 스위칭 동작에 의한 출력 신호는 절연 불량으로 인한 접지 저항이 작은 경우에는 전류의 형태로 나타나고, 접지 저항이 큰 경우에는 대지간의 전압 형태로 나타나게 된다.

다음으로, 도 3을 참조하면, 수신기(200)는 발신기(100)에서 발생된 신호를 수신하기 위해, 자기 유도 구성 및 정전 유도 구성을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 수신기(200)는 자기 유도를 위한 인덕터(L)와 정전 유도를 위한 안테나(203)를 포함한다.

인덕터(L)는 코일 형태로 형성되어, 발신기(100)의 제2 사이리스터(102)를 통해 펄스 전류 형태의 출력이 발생하는 경우, 자기 유도를 통해 이를 수신하고, 안테나(203)는 표면이 넓은 전극 형태로 형성되어, 발신기(100)의 제2 사이리스터(102)를 통해 펄스 전압 형태의 출력이 발생하는 경우, 정전 유도를 통해 이를 수신한다.

제1 및 제2 트랜지스터(TR1, TR2)는 증폭기로서, 인덕터(L) 또는 안테나(203)를 통해 수신된 신호를 증폭하여, 집적회로부(IC)에 트리거 펄스를 공급하게 된다.

집적회로부(IC)는 출력수단(204)을 작동하기 위한 일종의 타이머 기능을 수행하며, 트리거 펄스가 입력되면 제9 저항(R9) 및 제7 콘덴서(C7)의 시정수에 따라 출력수단(204)을 통해 누전 탐지 신호를 발생한다. 이때, 출력수단(204)은 버저(Buzzer)로 형성되어 신호음을 출력할 수도 있고, LED 등의 간단한 표시 수단으로 형성되어 누전 시 발광 등의 형태로 표시되도록 할 수도 있다.

즉, 본 고안에 따르면, 발신기(100)를 통해 출력 신호가 발생하면, 수신기(200)에서 이 신호를 수신하여 누전 탐지 신호를 발생시킴으로써, 누전 상태를 외부로 출력하여 알리게 된다.

도 3에서, 제4 콘덴서(C4)는 저역 필터링을 수행하고, 제4 저항(R4)은 부궤환형 바이어스 저항이며, 제5 저항(R5) 및 제5 콘덴서(C5)는 자기 바이어스 및 바이패스 기능을 수행한다.

또한, 제6 저항(R6) 및 제8 저항(R8)은 각각 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)의 부하 저항이고, 제6 콘덴서(C6)는 제2 트랜지스터(TR2)로의 직류 전압 유입을 차단하는 결합 콘덴서이다.

한편, 수신기(200)는 휴대가 용이하도록 전원부(202)를 배터리로 구성할 수 있고, 수신기(200) 동작을 온/오프하기 위한 전원 스위치(201)를 포함할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 고안의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 실용신안등록 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 누전 차단기 100 : 발신기
101 : 제1 사이리스터 102 : 제2 사이리스터
103 : 보호 소자 200 : 수신기
201 : 전원 스위치 202 : 전원부
203 : 안테나 204 : 출력수단

Claims (4)

1. 제1 단자가 케이블의 전원 입력 단자 측에 접속되고, 제2 단자가 누전 회선 측에 접속되며, 상기 제2 단자를 통해 충전되는 콘덴서에 의해 트리거되는 제1 사이리스터, 및 상기 제1 사이리스터에 의해 턴-온되어 펄스 전류 또는 펄스 전압의 출력 신호를 발생하는 제2 사이리스터를 구비하는 발신기; 및
   상기 제2 사이리스터로부터 출력 신호가 수신되면, 출력수단을 통해 누전 탐지 신호를 발생하는 수신기
   를 포함하고,
   상기 수신기는 자기 유도를 통해 상기 펄스 전류를 수신하는 인덕터, 정전 유도를 통해 상기 펄스 전압을 수신하는 안테나, 상기 출력수단을 작동시키는 집적회로부, 및 상기 인덕터 또는 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 증폭하고, 상기 집적회로부에 트리거 펄스를 공급하는 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하며,
   상기 집적회로부는 상기 트리거 펄스가 입력되면 상기 누전 탐지 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 누전 케이블 탐지기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 사이리스터는 다이액(DIAC) 소자이고, 상기 제2 사이리스터는 트라이액(TRIAC) 소자인 것을 특징으로 하는 누전 케이블 탐지기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 출력수단은 버저를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 케이블 탐지기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 수신기는,
   배터리 및 전원 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 누전 케이블 탐지기.

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