KR20080107604A

KR20080107604A - 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기

Info

Publication number: KR20080107604A
Application number: KR1020070055561A
Authority: KR
Inventors: 임채현
Original assignee: 대진전기 (주)
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2008-12-11
Also published as: KR100890837B1

Abstract

본 발명은 저압기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker)에서 낙뢰 등에 의해 유입되는 서지 전압을 제거함으로써 ACB 자체 제어회로의 오동작을 방지하고 출력 라인에 접속된 여타 기기를 낙뢰로부터 보할 수 있도록 한 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 3상 교류 전원의 각 상(R, S, T) 및 접지단자(N)에 각각 접속되고, 상기 3상 교류 전원의 각 상 및 접지단자(N)에 각각 접속되고, 낙뢰 등에 의해 유입되는 서지 전압을 흡수하여 제거하는 복수의 서지 제거모듈과; 복수의 서지 제거모듈의 파손 여부를 검출하는 복수의 검출기와; 복수의 검출기의 출력 신호를 분석하여 서지 제거모듈의 파손 여부를 판단하고, 그 판단 결과 서지 제거모듈의 파손일 경우 이를 경고해주기 위한 경고 제어신호를 발생하는 모듈 파손 검출 및 제어기와; 모듈 파손 검출 및 제어기에서 발생하는 경고 제어신호에 따라 서지 제거모듈의 파손을 외부에 경고해주는 경고부를 구비한다.

저압기중차단기, 서지 업소버, 낙뢰, 안전회로, 서지 억제소자

Description

낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기{Air circuit breaker installed at a lightning safety circuit}

도 1은 본 발명에 따른 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기의 구성도로서, ACB의 서지 전압을 흡수하기 위한 서지 제거모듈이 전력 라인에 결선된 것을 보인 도면이다.

도 2는 도 1의 서지 제거모듈의 실시 예를 보인 회로도.

도 3은 인쇄회로기판(PCB)에서 낙뢰 안전회로의 패턴을 보인 구조도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20, 30, 40, 50 : 제1 내지 제4 서지 제거모듈

21, 31, 41, 51 : 서지 억제소자(TNR)

D1 ~ D4 : 검출기(다이오드) 60 : 모듈 파손 검출 및 제어기

70 : 경고부

본 발명은 3상(R, S, T) 저압기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저압기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker)에서 낙뢰 등에 의해 유입되는 서지 전압을 제거함으로써 ACB 자체 제어회로의 오동작을 방지하고 출력 라인에 접속된 여타 기기를 낙뢰로부터 보할 수 있도록 한 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기에 관한 것이다.

일반적으로, 산업건물, 주거용 건물 및 공공건물에 설치되는 수배전반 내에는 전원 공급을 제어하는 저압기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker)가 구비되어 있다. 이러한 저압기중차단기는 전력 선로에 연결되어 있으며, 낙뢰 등이 발생한 경우에는 상기 전력 선로를 타고 서지 전압이 유입되어 ACB 자체의 컨트롤러나 ACB 출력에 연결되는 여타 기기를 파손하게 되며, 또한 접점의 수명을 단축함은 물론 노이즈로 작용하여 기기의 오동작 원인이 되었다.

따라서 종래에는 상기와 같이 낙뢰 등으로 발생하는 서지 전압으로 인한 제반 문제점을 해결하기 위해서 기계적인 서지 업소버를 ACB의 외부나 배전반에 별도로 장착하여 낙뢰 등으로 인해 전력 선로를 타고 유입되는 서지 전압을 제거하였다.

그러나 이러한 종래의 방법은 서지 업소버의 추가적인 장착에 따른 번거로움과 불편함이 따르고, 별도의 서지 업소버 장착에 따른 추가 비용이 발생하는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 저압기중차단기에서 발생하는 제반 문제점 을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 저압기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker)에서 낙뢰 등에 의해 유입되는 서지 전압을 제거함으로써 ACB 자체 제어회로의 오동작을 방지하고 출력 라인에 접속된 여타 기기를 낙뢰로부터 보할 수 있도록 한 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 전기적인 서지 제거를 위한 서지 억제소자(TNR소자)의 파손(쇼트)시에 TNR소자의 개별 보호용 퓨즈 라인에 TNR소자의 파손을 검출하는 회로를 부가하여, TNR소자의 파손 여부를 검출하고, 그 TNR소자의 파손이 검출될 경우 이를 경고해주어 사용자가 외부에서 용이하게 TNR소자의 파손 여부를 인지할 수 있도록 한 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 "낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기"는,

주 스위치를 이용하여 접점의 개폐를 통해 부하 측에 3상(R, S, T) 교류 전원을 공급하거나 차단하는 저압기중차단기에 있어서,

상기 3상 교류 전원의 각 상 및 접지단자(N)에 각각 접속되고, 낙뢰에 의해 유입되는 서지 전압을 흡수하여 제거하는 복수의 서지 제거모듈과;

상기 복수의 서지 제거모듈의 파손 여부를 검출하는 복수의 검출기와;

상기 복수의 검출기의 출력 신호를 분석하여 서지 제거모듈의 파손 여부를 판단하고, 그 판단 결과 서지 제거모듈의 파손일 경우 이를 경고해주기 위한 경고 제어신호를 발생하는 모듈 파손 검출 및 제어기와;

상기 모듈 파손 검출 및 제어기에서 발생하는 경고 제어신호에 따라 서지 제거모듈의 파손을 외부에 경고해주는 경고부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 복수의 서지 제거모듈은 상기 각 상 및 접지 단자의 전원 입력 라인에 각각 게재되고, 상기 낙뢰로 인해 발생한 서지 전압을 흡수하기 위한 서지 억제소자(TNR소자)와, 상기 서지 억제소자와 직렬 접속되어 상기 서지 억제소자를 보호하기 위한 퓨즈로 구성되며,

상기 복수의 검출기는 상기 서지 억제소자와 퓨즈 사이에 게재되어 상기 서지 억제소자의 파손 여부를 검출하는 다이오드로 각각 구성되며,

상기 경고부는 서지 제거모듈의 파손 상태를 시, 청각으로 경고해주는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따르면, 낙뢰 등에 의해 유입되는 서지 전압을 제거함으로써 ACB 자체 제어회로의 오동작을 방지하고 출력 라인에 접속된 여타 기기를 낙뢰로부터 보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 전기적인 서지 제거를 위한 서지 억제소자(TNR소자)의 파손 여부를 검출하고, 그 TNR소자의 파손이 검출될 경우 이를 경고해주어 사용자가 외부에서 용이하게 TNR소자의 파손 여부를 인지할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적 인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기의 구성도로서, ACB의 서지 전압을 흡수하기 위한 서지 제거모듈이 전력 라인에 결선 된 것을 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 서지 제거모듈의 실시 예를 보인 회로도이다.

여기서 참조부호 10은 전원 측 접점(접점A)과 부하 측 접점(접점B)의 개폐를 통해 상기 부하 측에 3상(R, S, T) 교류 전원을 공급하거나 차단하는 저압기중차단기에 구비된 주 스위치(SW1)를 나타내고, 참조부호 20, 30, 40, 50은 상기 3상 교류 전원의 각 상 및 접지단자(N)에 각각 접속되고, 낙뢰 등에 의해 전력 선로를 통해 유입된 서지 전압을 흡수하여 제거하는 제1 내지 제4 서지 제거모듈을 나타낸다.

제1 서지 제거모듈(20)은 상기 R상의 전원 입력 라인에 접속되고, 상기 낙뢰로 인해 유입된 서지 전압을 흡수하기 위한 서지 억제소자(TNR소자)(21)와, 상기 서지 억제소자(21)와 직렬 접속되어 상기 서지 억제소자(21)를 보호하기 위한 퓨즈(22)로 구성된다.

제2 서지 제거모듈(30)은 상기 S상의 전원 입력 라인에 접속되고, 상기 낙뢰로 인해 유입된 서지 전압을 흡수하기 위한 서지 억제소자(TNR소자)(31)와, 상기 서지 억제소자(31)와 직렬 접속되어 상기 서지 억제소자(31)를 보호하기 위한 퓨즈(32)로 구성된다.

제3 서지 제거모듈(40)은 상기 T상의 전원 입력 라인에 접속되고, 상기 낙뢰 로 인해 유입된 서지 전압을 흡수하기 위한 서지 억제소자(TNR소자)(41)와, 상기 서지 억제소자(41)와 직렬 접속되어 상기 서지 억제소자(41)를 보호하기 위한 퓨즈(42)로 구성된다.

제4 서지 제거모듈(50)은 상기 접지 단자(N)의 전원 입력 라인에 접속되고, 상기 낙뢰로 인해 유입된 서지 전압을 흡수하기 위한 서지 억제소자(TNR소자)(51)와, 상기 서지 억제소자(51)와 직렬 접속되어 상기 서지 억제소자(51)를 보호하기 위한 퓨즈(52)로 구성된다.

참조부호 D1 ~ D4는 상기 제1 내지 제4 서지 제거모듈(20)(30)(40)(50)의 파손 여부를 검출하는 검출기로서, 다이오드를 나타낸다.

참조부호 60은 상기 제1 내지 제4 검출기(D1 ~ D4)의 출력 신호를 분석하여 제1 내지 제4 서지 제거모듈(20)(30)(40)(50)의 파손 여부를 판단하고, 그 판단 결과 서지 제거모듈의 파손일 경우 이를 경고해주기 위한 경고 제어신호를 발생하는 모듈 파손 검출 및 제어기를 나타내고, 참조부호 70은 상기 모듈 파손 검출 및 제어기(60)에서 발생하는 경고 제어신호에 따라 서지 제거모듈의 파손을 외부에 경고해주는 경고부를 나타낸다. 여기서 경고부(70)는 서지 제거모듈의 파손 상태를 시,청각으로 경고해주는 것이 바람직하다.

여기서 제1 내지 제4 서지 제거 모듈(20)(30)(40)(50)과 검출기(D1 ~ D4)와 모듈 파손 검출 및 제어기(60) 및 경고부(70)를 통합하여 낙뢰 안전회로라고 명명할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기 는, 주 스위치 SW1(10)이 닫힌 상태에서(접점A와 접점B), 낙뢰 등이 발생한 경우 전원 라인을 타고 낙뢰에 의한 서지 전압이 유입된다.

3상(R, S, T) 및 접지단자(N)에 각각 접속된 제1 내지 제4 서지 제거모듈(20)(30)(40)(50)은 상기와 같이 주 스위치(SW1)(10)를 통해 유입된 낙뢰에 의한 서지 전압을 내부에 각각 구현된 서지 억제소자(21)(31)로 흐르게 하여 낙뢰에 의해 유입된 서지 전압을 제거하게 된다. 여기서 본 발명은 서지 전압이 낙뢰 등으로 인해서만 발생한다고 기재하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니고 어떠한 이유로든 전력 선로를 통해 유입된 모든 서지 전압을 제거하게 되는 것이다. 이로써 서지 전압이 제거되며, 전기적인 방식에 의한 서지 전압 제거이므로 기존 기계적인 서지 업소버에 의한 서지 전압 제거 방식에 비해 안정적으로 서지 전압을 제거할 수 있게 된다.

이때 각 서지 억제소자(21)(31)(41)(51)를 도 2와 같이 Y결선으로 하여 접지라인 N상을 기준으로 각 선간에 분포되는 잔여 서지 전압을 흡수하여 대지로 방출시킴으로써, 주 스위치(10)를 통해 출력 라인으로 방출되는 서지 전압의 효과적인 제거가 이루어진다. 또한, 저압기중차단기가 투입된 상태에서 입력 라인으로 유입되는 불특정의 서지 전압도 상기 서지 억제소자(21)(31)(41)(51)에서 통상 흡수 및 제거되므로, ACB의 외부에 별도로 서지 업소버를 설치할 필요가 없게 되는 것이다.

아울러 각 서지 억제소자(21)(31)(41)(51)에는 직렬로 각각 퓨즈(22)(32)(42)(52)를 부가하여 상기 서지 억제소자(21)(31)(41)(51)의 파손을 방지하게 된다.

한편, 주지한 바와 같이 퓨즈(22)(32)(42)(52)를 통해 각 서지 억제소자(21)(31)(41)(51)의 파손을 보호하였는데도 불구하고, 고압 및 대전류에 의해 서지 억제소자가 파손될 수도 있다.

따라서 본 발명에서는 각 서지 제거모듈(20)(30)(40)(50)이 서지 전압의 제거 기능을 수행하는 중에 파손되었을 때 이를 검출하기 위해서 각 서지 제거모듈 내에 구비된 서지 억제소자와 퓨즈의 사이에 직렬로 다이오드를 이용한 검출기(D1 ~ D4)를 구비시켜, 각 서지 억제 모듈의 파손 여부를 검출하게 된다.

여기서 각 검출기(D1 ~ D4)는 접속된 해당 서지 억제 모듈이 정상적인 경우에는 로우신호를 발생하게 되고, 접속된 해당 서지 억제 모듈이 파손될 경우에는 하이신호를 발생하는 방법으로 각 서지 억제 모듈의 파손 여부를 검출하여 그 검출 신호(R-1, S-1, T-1, N-1)를 모듈 파손 검출 및 제어기(60)게 된다. 여기서 로우신호와 하이신호는 신호를 판별하기 위한 하나의 실시 예에 불과하며, 상기와 같은 검출 방식을 반대로 구현하는 것도 당업자라면 자명하다 할 것이다.

모듈 파손 검출 및 제어기(60)는 상기 검출 신호를 분석하여 복수의 서지 억제 모듈 중 어느 서지 억제 모듈이 파손되었는지를 판단하게 되고, 그 판단 결과 어느 특정의 서지 억제모듈이 파손된 경우에는 이를 외부에 경고해주기 위한 경고 제어신호를 발생하여 경고부(70)에 제공한다.

경고부(70)는 제공되는 경고 제어신호에 대응하여 버저를 이용하여 경고음을 발생하거나, 발광다이오드(LED) 또는 디스플레이(LCD)를 이용하여 시각적으로 서지 억제 모듈이 파손되었음을 외부에 알리게 된다. 여기서 경고부(70)는 각 서지 제거 모듈의 파손 여부를 구분하여 경고해주는 것이 바람직하다.

따라서 사용자는 직접 각 서지 억제 소자의 파손 상태를 확인하지 않아도, 상기 경고부(70)의 경고 신호만을 가지고 용이하게 서지 제거 모듈의 파손 여부를 알 수 있게 된다.

한편, 주지한 바와 같이 대용량의 서지 전류를 흡수하기 위한 목적으로 독립적인 서지 억제소자(TNR소자)를 여러 개 병렬로 연결할 때 과도한 서지 전류에 의해 독립적인 일부의 TNR이 파괴, 쇼트되는 현상이 발생할 시 전체의 낙뢰 안전회로의 기능이 마비되는 것을 방지하고 일부의 기능이 유지되게 하기 위해서 본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 개별적으로 굵기가 조절된 퓨즈 목적의 인쇄회로 패턴(81 ~ 84)을 독립적인 TNR에 연결함으로써, 일부 TNR이 파손되었을 때 그에 연결된 굵기가 조절된 회로 패턴(81 ~ 84)만 끊어짐으로써 다른 TNR은 정상동작을 수행하도록 구현하였다. 이때 파손되어 쇼트된 TNR을 통하여 L1, L2의 전원 전압이 걸리게 되는데, 이 전압을 연결된 검출기(D1 ~ D4)를 통하여 검출하고, 그 검출신호를 주지한 바와 같이 모듈 파손 검출 제어기(60)로 보내게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 낙뢰 등으로 인해 전력 선로로 유입된 서지 전압을 전기적으로 흡수함으로써, 기존 물리적인 서지 업소버를 장착하는 데 따른 부담을 줄일 수 있으며, 서지 전압으로 인한 ACB 자체 컨트롤러와 ACB 출력에 연결되는 여타 기기를 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전기적인 서지 전압 제거를 위한 서지 억제소자(TNR소자)의 파손 여부를 검출하고, 그 TNR소자의 파손이 검출될 경우 이를 경고해주어 사용자가 외부에서 용이하게 TNR소자의 파손 여부를 인지할 수 있도록 도모해주는 효과도 있다.

Claims

주 스위치를 이용하여 접점의 개폐를 통해 부하 측에 3상(R, S, T) 교류 전원을 공급하거나 차단하는 저압기중차단기에 있어서,

상기 3상 교류 전원의 각 상 및 접지단자(N)에 각각 접속되고, 낙뢰에 의해 유입되는 서지 전압을 흡수하여 제거하는 복수의 서지 제거모듈과;

상기 복수의 서지 제거모듈의 파손 여부를 검출하는 복수의 검출기와;

상기 복수의 검출기의 출력 신호를 분석하여 서지 제거모듈의 파손 여부를 판단하고, 그 판단 결과 서지 제거모듈의 파손일 경우 이를 경고해주기 위한 경고 제어신호를 발생하는 모듈 파손 검출 및 제어기와;

상기 모듈 파손 검출 및 제어기에서 발생하는 경고 제어신호에 따라 서지 제거모듈의 파손을 외부에 경고해주는 경고부를 포함하는 것을 특징으로 하는 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기.
제1항에 있어서, 상기 복수의 서지 제거모듈은,

상기 각 상 및 접지 단자의 전원 입력 라인에 연결되고, 상기 낙뢰로 인해 유입된 서지 전압을 흡수하기 위한 복수의 서지 억제소자(TNR소자)와, 상기 복수의 서지 억제소자와 직렬 접속되어 상기 복수의 서지 억제소자를 보호하기 위한 복수의 퓨즈를 각각 구비한 것을 특징으로 하는 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단 기.
제2항에 있어서, 상기 복수의 서지 억제소자는 Y결선으로 접속되어 3상 각 선간에 분포되는 서지 전압을 흡수하며, 상기 복수의 퓨즈는 상기 복수의 서지 억제소자 중 임의의 서지 억제소자만 파손된 경우 그에 접속된 퓨즈만 단절되어 다른 서지 억제소자의 기능을 유지시켜주는 것을 특징으로 하는 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기.
제1항에 있어서, 상기 복수의 검출기는 상기 서지 억제모듈의 파손 여부를 검출하는 다이오드로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기.
제1항에 있어서, 상기 경고부는 상기 서지 제거모듈의 파손 상태를 시각 및 청각적으로 경고해주는 것을 특징으로 하는 낙뢰 안전회로가 내장된 저압기중차단기.