KR20080067602A - 수배전반 내부설비 고장진단 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빌딩이나 공장 등과 같이 사용전력이 많은 곳에 설치되는 수배전반 내부 전력기기들의 이상유무와 폭발 및 화재와 같은 사고를 발생시키는 고장요소를 감지, 사고를 예방, 사고의 파급을 차단하는 수배전반 내부설비 고장진단 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수배전반 내부에 설치되는 진상용 콘덴서의 이상유무를 감시하기 위하여 진상용 콘덴서 이상시 발생하는 배부름 현상을 감지할 수 있는 센서 벨트(Sensor Belt)를 진상용 콘덴서 외함에 부착하여 배부름 현상 발생시 센서 벨트의 팽창으로 발생하는 센서용 커플러(Coupler)의 감지동작과 사고의 진전으로 콘덴서의 폭발과 같은 수배전반 내부 화재시 발생하는 연기와 열을 감지하기 위하여 수배전반 상판에 설치되어지는 연기감지기와 온도센서에서 출력되는 전기적 신호를 수배전반 전면부에 설치되어지는 고장진단장치의 디지털입력 포트(Digital Input Port)로 전송한 후, 진상용 콘덴서 이상으로 판단되면 경보발생 및 전자개폐기(Magnet Switch)를 동작시켜 콘덴서를 계통에서 분리시키고, 화재로 판단되면 내부에 설치되어지는 자동소화장치를 동작시켜 수배전반 및 건물의 화재를 방지하고자 하는 수배전반 내부설비 고장진단 시스템에 관한 것이다.

상기 목적을 위해서 본 발명은, 고압의 수배전 설비 또는 개개의 부하의 역률개선을 위하여 설치되는 진상용 콘덴서 이상시 발생하는 배부름 현상을 감지하는 센서 벨트; 화재시 발생하는 연기를 감지하기 위하여 수배전반 상판에 설치되어져 연기를 감지하는 연기감지기; 화재시 발생하는 열을 감지하기 위하여 수배전반 상 판에 설치되어져 열을 감지하는 온도센서; 상기 센서 벨트, 연기감지기, 온도센서로부터 출력되어지는 전기적 신호를 입력받아 이상여부 판단 후 필요한 조치를 취하게 되는 고장진단장치; 고장진단장치로부터 제어명령을 수신하여 진상용 콘덴서를 계통에서 분리시키는 전자개폐기; 고장진단장치로부터 화재진압 명령을 수신하여 가스계 소화약제(HCFC BLAND A)를 분사하여 화재를 진압하는 자동소화장치; 로 구성되는 것이 특징이다.

진상용 콘덴서, 배부름 현상, 센서 벨트, 연기감지기, 온도센서, 고장진단장치, 디지털입력 포트, 전자개폐기, 가스계 소화약제, 자동소화장치

Description

수배전반 내부설비 고장진단 시스템 {FAULT DIAGNOSIS SYSTEM FOR SWITCHBOARD EQUIPMENT}

본 발명은 빌딩이나 공장 등과 같이 사용전력이 많은 곳에 설치되는 수배전반 내부 전력기기들의 이상유무와 폭발 및 화재와 같은 사고를 발생시키는 고장요소를 감지, 사고를 예방, 사고의 파급을 차단하는 수배전반 내부설비 고장진단 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수배전반 내부에 설치되는 진상용 콘덴서의 이상유무를 감시하기 위하여 진상용 콘덴서 이상시 발생하는 배부름 현상을 감지할 수 있는 센서 벨트(Sensor Belt)를 진상용 콘덴서 외함에 부착하여 배부름 현상 발생시 센서 벨트의 팽창으로 발생하는 센서용 커플러(Coupler)의 감지동작과 사고의 진전으로 콘덴서의 폭발과 같은 수배전반 내부 화재시 발생하는 연기와 열을 감지하기 위하여 수배전반 상판에 설치되어지는 연기감지기와 온도센서에서 출력되는 전기적 신호를 수배전반 전면부에 설치되어지는 고장진단장치의 디지털입력 포트(Digital Input Port)로 전송한 후, 진상용 콘덴서 이상으로 판단되면 경보발생 및 전자개폐기(Magnet Switch)를 동작시켜 콘덴서를 계통에서 분리시키고, 화재로 판단되면 내부에 설치되어지는 자동소화장치를 동작시켜 수배전반 및 건물의 화재를 방지하고자 하는 수배전반 내부설비 고장진단 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 수배전반은 한국전력공사로부터 전력을 공급받아 각 부하로 전력을 분배하는 설비로서, 광범위한 전력 수용가에서 요구하는 전력을 공급하기 위하여 특고압의 전력을 저압으로 변환하여 수용가 설비에 공급하는 수배전 계통에 설치되어 사용된다. 수배전반 내부에는 통상 개폐기, 피뢰기, 전력용 퓨우즈, 계기용변성기, 계량기, 변압기, 차단기, 계측장치, 진상용 콘덴서, 전자식 개폐기와 같은 전력기기들로 구성되어 있다. 이러한 수배전반 내부설비는 한국전력공사 전력계 통상의 사고, 써지(Surge)와 같은 외부적인 요인과 과부하, 기기의 노후화 등과 같은 내부적인 요인에 의해 열화가 발생되거나 절연파괴와 같은 이상이 발생될 수 있으며, 이는 전기공급이 중단되거나 화재와 같은 사고로 파급되기도 한다.

특히, 진상용 콘덴서는 고압의 수배전 설비 또는 개개의 부하의 역률개선을 위해 사용하는 전력기기로써 진상 전류가 흐르도록 하여 역률을 개선시킬 수가 있으므로 전압 변동율이나 전력 손실을 크게 감소시킬 수 있는 특징이 있다. 이러한 진상용 콘덴서에 사용되고 있는 절연재료는 탈습처리가 되어 있고 또 완전 밀폐구조이기 때문에 그 특성은 장기간에 걸쳐 안정되어 있다. 그러나 사용 중에는 항상 높은 스트레스(Stress)하에 운전되고 있는데다가 과전압이나 열적 스트레스, 사용환경과 같은 외부요인으로 절연파괴에 이르는 경우가 발생한다.

일반적으로, 진상용 콘덴서의 현장 이상진단 방법은 단선, 단락과 같은 내부 이상유무를 측정하기 위한 정전용량 측정시험, 유전체, 절연물의 오손 열화와 같은 변화경향에서 이상유무를 측정하기 위한 손실측정 시험, 절연저항 시험, 가스성분 과 양에서 열화원인과 정도를 추정할 수 있는 유중 용존가스 분석시험이 있으나 활선상태에서는 진단이 곤란하여 반드시 정전상태에서만 측정을 해야만 하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 현장에서는 근무자들의 육안검사를 통하여 진상용 콘덴서 이상시 통상적으로 나타나는 배부름 현상 유무를 점검하고 있는 실정이다.

그러나, 수배전반의 밀폐구조, 내부공간의 협소함, 위험성으로 인하여 현장 근무자들의 육안검사를 통한 이상유무 점검은 크게 실효성을 갖지 못하여 콘덴서의 배부름 현상 여부를 감지하는 기구적인 감지장치나 콘덴서의 폭발을 방지하는 보호장치, 콘덴서를 감지센서가 부착된 케이스통에 넣어 감시하는 방법 등이 제안되고 있으나 실용화에 많은 문제점을 가지고 있어 현장에서는 사용을 하지 않고 있다.

종래기술의 문헌정보

[문헌1] 등록특허 10-0821643 진상용 커패시터의 감시장치, 원격 상태 감시시스템 및 그 제어방법

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 보다 상세하게는 수배전반 내부에 설치되는 진상용 콘덴서의 이상유무를 감시하기 위하여 진상용 콘덴서 이상시 발생하는 배부름 현상을 감지할 수 있는 센서 벨트를 진상용 콘덴서 외함에 부착하여 배부름 현상 발생시 센서 벨트의 팽창으로 발생하는 센서용 커플러의 감지동작과 사고의 진전으로 콘덴서의 폭발과 같은 수배전반 내부 화재시 발생하는 연기와 열을 감지하기 위하여 수배전반 상판에 설치되어지는 연기감지기와 온도센서에서 출력되는 전기적 신호를 수배전반 전면부에 설치되어지는 고장진단장치의 디지털입력 포트로 전송한 후, 진상용 콘덴서 이상으로 판단되면 경보발생 및 전자개폐기를 동작시켜 콘덴서를 계통에서 분리시키고, 화재로 판단되면 내부에 설치되어지는 자동소화장치를 동작시켜 수배전반 및 건물의 화재를 방지하고자 하는 수배전반 내부설비 고장진단 시스템을 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 위해서 본 발명은, 고압의 수배전 설비 또는 개개의 부하의 역률개선을 위하여 설치되는 진상용 콘덴서 이상시 발생하는 배부름 현상을 감지하는 센서 벨트; 화재시 발생하는 연기를 감지하기 위하여 수배전반 상판에 설치되어져 연기를 감지하는 연기감지기; 화재시 발생하는 열을 감지하기 위하여 수배전반 상판에 설치되어져 열을 감지하는 온도센서; 상기 센서 벨트, 연기감지기, 온도센서로부터 출력되어지는 전기적 신호를 입력받아 이상여부 판단 후 필요한 조치를 취하게 되는 고장진단장치; 고장진단장치로부터 제어명령을 수신하여 진상용 콘덴서를 계통에서 분리시키는 전자개폐기; 고장진단 장치로부터 화재진압 명령을 수신하여 가스계 소화약제(HCFC BLAND A)를 분사하여 화재를 진압하는 자동소화장치; 로 구성되는 것에 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 고압의 수배전 설비 또는 개개의 부하의 역률개선을 위하여 설치되는 진상용 콘덴서의 이상유무를 감시하기 위하여 진상용 콘덴서 이상시 발생하는 배부름 현상을 감지할 수 있는 센서 벨트를 진상용 콘덴서 외함에 부착하 여 배부름 현상 발생시 센서 벨트의 팽창으로 발생하는 센서용 커플러의 감지동작과 사고의 진전으로 콘덴서의 폭발과 같은 수배전반 내부 화재시 발생하는 연기와 열을 감지하기 위하여 수배전반 상판에 설치되어지는 연기감지기와 온도센서에서 출력되는 전기적 신호를 수배전반 전면부에 설치되어지는 고장진단장치의 디지털입력 포트로 전송한 후, 진상용 콘덴서 이상으로 판단되면 경보발생 및 전자개폐기를 동작시켜 콘덴서를 계통에서 분리시키고, 화재로 판단되면 내부에 설치되어지는 자동소화장치를 동작시켜 수배전반 및 건물의 화재를 방지함으로써 안정적인 전력설비 운용을 가능하게 하고 귀중한 물적, 인적재산의 손실을 방지할 수 있게 하는 효과가 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 수변전설비 계통 및 내부설비를 보여주는 단선결선 도면으로, 수배전반 내부에는 통상 개폐기(10), 피뢰기(11), 전력용 퓨우즈(12), 계기용 변성기(13), 계량기(14), 변압기(15), 차단기(16), 계측장치(17), 진상용 콘덴서(18)와 같은 전력기기들이 설치되어진다.

한편, 도 2는 본 발명에 배부름 현상 감지용 센서 벨트(30)가 부착되어진 진상용 콘덴서(18), 화재시 발생하는 연기를 감지하기 위한 연기감지기(20)와 열을 감지하기 위한 온도센서(23), 상기 감지장치들로부터 전기적 신호를 입력받는 고장진단장치(21), 고장진단장치(21)로부터 제어명령을 입력받아 진상용 콘덴서(18)를 계통에서 분리시키는 역할을 하는 전자개폐기(19)와 화재진압 명령을 입력받아 가 스계 소화약제를 분사하여 화재를 진압하는 자동소화장치(22)가 설치되어진 수배전반의 내부 구성 원리를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된, 수배전반 내부설비 고장진단 시스템의 기능을 구체적으로 살펴보면, 진상용 콘덴서(18)의 이상으로 인하여 콘덴서 외함에 배부름 현상이 발생하게 되면 콘덴서 외함 주위를 둘러싸고 있는 센서 벨트(30)가 팽창을 하기 시작하여 센서 벨트(30)가 정상위치 홈(31)에서 경보위치 홈(32)까지 팽창하면 고장진단장치(21)의 콘덴서이상 경보용 디지털입력 포트로 전기적 신호가 전송되어 고장진단장치(21)는 현장 경보를 동작시켜 근무자에게 위험을 경고하고, 센서 벨트(30)가 위험위치 홈(33)까지 팽창하면 고장진단장치(21)의 콘덴서이상 위험용 디지털입력 포트로 전기적 신호가 전송되어 고장진단장치(21)는 전자개폐기(19) 제어용 출력접점을 동작시켜 이상이 발생한 진상용 콘덴서(18)를 계통에서 분리시키게 된다.

또한, 사고가 진전되어 진상용 콘덴서(18)의 폭발과 같은 수배전반 내부에 화재가 발생하면 수배전반 상판에 설치되어 있는 연기감지기(20)와 온도센서(23)가 동작을 하여 이상신호를 고장진단장치(21)의 연기감지 및 온도감지 디지털입력 포트로 전송하게 된다.

이때, 이상신호를 감지한 고장진단장치(21)는 화재 진압용 출력접점을 동작시켜 자동소화장치(22)의 가스계 소화약제를 분사시켜 화재를 진압하고, 경보를 발생하여 근무자에게 위험을 경고하게 된다.

한편, 자동소화장치(22)는 방사거리가 3∼5 m이기 때문에 효과적인 화재진압을 위하여 수배전반 후면 상단부에 설치하고, 화재진압 후 내부설비를 재사용하는 데 지장을 주지 않기 위해 가스계 소화약제(HCFC BLAND A)를 내부 충전물로 사용한다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 진상용 콘덴서(18) 배부름 현상 감지용 센서벨트(30)를 보여주는 도면으로, 정상위치 홈(31), 경보위치 홈(32), 위험위치 홈(33)을 단계적으로 감지할 수 있는 위치감지용 홀과 센서용 커플러(34)로 구성되어진다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 진상용 콘덴서(18) 배부름 현상 감지용 센서벨트(30), 연기감지기(20), 온도센서(23), 고장진단장치(21), 전자개폐기(19), 자동소화장치(22)로 구성되어진 수배전반 내부설비 고장진단 시스템의 구성도를 보여주는 도면이다.

이하, 상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 수배전반 내부설비 고장진단 시스템을 통해 이루어지는 진상용 콘덴서(18)의 이상감지, 화재시 발생되는 연기와 열 감지, 고장진단장치(21)의 경보발생 및 전자개폐기(19) 제어, 자동소화장치(22)의 동작에 관한 전체적인 흐름을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 5에 도시된 바와 같이, 정상운전 중인 수배전반에 진상용 콘덴서(18) 배부름 현상이 발생하면 센서 벨트(30)의 팽창으로 인하여 콘덴서 이상이 감지되고(ST100), 또한 사고의 진전으로 화재발생시 연기와 열이 발생하게 되면 연기감지기(20)와 온도센서(23)의 동작이 이루어지게 된다(ST110).

다음으로, 센서 벨트(30), 연기감지기(20), 온도센서(23)로부터 발생되어진 전기적인 이상신호는 수배전반 정면에 설치된 고장진단장치(21)의 디지털입력 포트 로 입력되어져 진상용 콘덴서(18)의 이상 또는 수배전반 내부의 화재 여부를 판단하게 된다(ST120).

다음으로, 진상용 콘덴서(18)의 배부름 현상으로 판단되어져 센서용 커플러(34)가 경보위치 홈(32)이면 현장 경보를 동작하고, 위험위치 홈(33)이면 전자개폐기(19)를 동작시키는 출력을 내보내어 이상이 발생한 진상용 콘덴서(18)를 계통에서 분리하는 동작을 수행하게 된다(ST130).

또한, 수배전반 내부의 화재로 판단되어지면 수배전반 후면 상단부에 설치되어진 자동소화장치(22)를 동작시키는 출력을 내보내어 화재를 진압하는 동작을 수행하게 된다(ST140).

이때, 발생되어진 경보로 인하여 현장 근무자는 현장으로 즉각 출동하여 상황을 면밀히 파악하여 안정적인 전력설비 운용을 가능하게 하고 귀중한 물적, 인적재산의 손실을 방지할 수 있게 한다.

이상 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정된 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래의 수변전설비 계통을 보여주는 단선결선 도면,

도 2는 본 발명에 따른 수배전반 내부설비 고장진단시스템이 설치된 수배전반의 구성을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 진상용 콘덴서의 배부름 현상 감지용 센서 벨트를 나타낸 구조도,

도 4은 본 발명에 따른 수배전반 내부설비 고장진단 시스템을 나타낸 구성도,

도 5은 본 발명의 동작을 설명하는 흐름도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 개폐기 11 : 피뢰기

12 : 전력용 퓨우즈 13 : 계기용변성기

14 : 계량기 15 : 변압기

16 : 차단기 17 : 계측장치

18 : 진상용 콘덴서 19 : 전자개폐기

20 : 연기감지기 21 : 고장진단장치

22 : 자동소화장치 23 : 온도센서

30 : 센서 벨트 31 : 정상위치 홈

32 : 경보위치 홈 33 : 위험위치 홈

34 : 센서용 커플러

Claims (1)

1. 빌딩이나 공장 등과 같이 사용전력이 많은 곳에 설치되는 수배전반에 있어서,

   수배전 설비 또는 개개의 부하의 역률개선을 위하여 설치되는 진상용 콘덴서(18) 이상시 발생하는 배부름 현상을 감지하는 센서 벨트(30)가 설치되어지는 것을 특징으로 하는 수배전반 내부설비 고장진단 시스템.

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