KR20090010822U

KR20090010822U - 자동 상평형장치

Info

Publication number: KR20090010822U
Application number: KR2020080005208U
Authority: KR
Inventors: 인성철
Original assignee: 하이파워테크(주)
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2009-10-26

Abstract

본 고안은 분전반 부스바(R,S,T상)에 접속된 단상부하의 상을 자동으로 변경할 수 있도록 한 자동 상평형장치에 관한 것으로서, 특히 메인부스바(R/S/T)의 상에 흐르고 있는 전류를 검출하기 위한 변류코일이 형성된 변류기(11-13)와, 상기 변류기(11-13)를 통한 각 상의 전류를 감시하는 전류감지부(10)가 포함되며 이후 3상 불평형률 판단 및 불평형률 지속시간을 내부 메모리에서 독출된 데이터와 비교하여 상부하 배분결정을 알리며 자동선택 여부에 따라 해당 상평형장치의 R/S/T상 어느 하나를 도통 제어·출력하는 상평형제어부(40)와, 일측에 단상부하용 분기차단기에 연결되며 상측에 R/S/T/N상이 메인부스바에 전기적으로 접속된 상태에서 상기 상평형제어부(40)의 출력신호로 내부 무접점개폐수단의 도통에 의해 각 상별 변경 통전이 실시되는 상평형개폐기(20)로 구성된 것을 그 특징으로 하며, 계절별, 시간대별 부하운전 변경시 불평형에 따른 메인차단기 트립사고를 사전에 예방할 수 있음은 물론 수동 상부하 절체작업이 필요없는 효과가 있다.

분전반, 상평형장치

Description

자동 상평형장치{Automatic phase balance device}

본 고안은 상불평형을 자동으로 해소할 수 있는 상평형장치에 관한 것으로서, 특히 분전반 부스바(R,S,T상)에 접속된 단상부하의 상을 자동으로 변경할 수 있도록 한 자동 상평형장치에 관한 것이다.

통상 분전반 내부로 3상 메인차단기를 중심으로 각 상별 메인부스바(R,S,T,N상)와, 이 메인부스바와 전기적으로 연결하기 위한 보조부스바가 설치되며 상기 보조부스바와 접속하는 각 분기차단기가 순차적으로 배열된 구성인 바, 메인차단기에서 출력한 3상전원이 분기차단기에서 R/S/T상으로 분리되어 부하로 공급된다.

이러한 구성에서 상불평형이 발생하게 되면 3상전원을 공급하는 중성선에 불평형전류가 흐르게 되어 중성선의 전위가 상승하게 되고, 그에따라 선로의 제어기기에 오동작의 영향을 미칠 우려가 있어 메인차단기로 차단시키게 된다.

상불평형의 주요원인은 단상부하에서 기인하는데, 이 단상부하는 계절별, 시간대별 등에 따라 차등적으로 작동되며(예 : 냉·난방기기 사용부하, 컴퓨터 및 프린터 작동부하) 이에따른 상별 부하변경이 필수적이다.

최근 기술의 발달에 힘입어 3상불평형을 자동으로 해소하기 위한 여러 가지 제안들이 출시되었는 바, 3상 평형전압 제어방식(불평형부하가 걸렸을때 보상용 무효전력분을 연결하여 전압불평형을 완화), 분기커넥터를 이용하여 상변경을 편리하게 할 수 있도록 한 조립식 분배전반(출원번호 10-2005-0066025호) 등이 있다.

그러나 상기 3상 평형전압 제어방식은 전압을 제어하기 위한 리액터 등 설비용량이 대형인 분야(전기철도)에 주로 적용되는 분야이며, 또한 조립식 분배전반의 분기커넥터는 유지관리자가 수시로 부하변동 사항을 감안하여 수작업으로 직접 체결해야 하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 사항을 감안하여 특히, 그 주대상을 건물 및 각 공장 등에 주로 설치되는 분전반에 적용한 것으로, 메인부스바에서 단상부하로 공급되는 R/S/T상 공급전류를 상시 감시하되 불평형이 일정시간 지속될 경우 자동으로 상변경이 이루어지도록 함으로써 유지관리가 편리한 자동 상평형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 상평형장치의 가동동작 및 상전류감지에 따른 각종 전력감시 등을 외부에서 상시 모니터링 할 수 있도록 하여 건물내 다수개 분전반을 일괄·운영할 수 있도록 한 자동 상평형장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 공지의 분전반에 있어서, 메인부스바(R/S/T)의 상에 흐르고 있는 전류를 검출하기 위한 변류코일이 형성된 변류기와, 상기 변류기를 통한 각 상의 전류를 감시하는 전류감지부가 포함되며 이후 3상 불평형률 판단 및 불평형률 지속시간을 내부 메모리에서 독출된 데이터와 비교하여 상부하 배분결정을 알리며 자동선택 여부에 따라 해당 상평형장치의 R/S/T상 어느 하나를 도통 제어·출력하는 상평형제어부와, 일측에 단상부하용 분기차단기에 연결되며 상측에 R/S/T/N상이 메인부스바에 전기적으로 접속된 상태에서 상기 상평형제어부의 출력신호로 내부 무접점개폐수단의 도통에 의해 각 상별 변경 통전이 실시되는 상평형개폐기가 포함되어 구성된 특징이 있다.

계절별, 시간대별 부하운전 변경시 불평형에 따른 메인차단기 트립사고를 사전에 예방할 수 있음은 물론 수동 상부하 절체작업이 필요없는 효과가 있다.

또한, 외부컴퓨터 서버와 연계 운영하여 건물내 분전반 운영이 가능하다.

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이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안이 적용된 자동 상평형장치의 설치 예시도, 도 2는 도 1의 상평형개폐기 내부 제어회로도, 도 3은 본 고안이 적용된 다수개 자동 상평형장치 설치 예시도, 도 4는 도 3의 개폐에 따른 도통 개념도, 도 5는 자동 상평형장치 동작 제어흐름도이다.

분전반 내부에 설치되는 메인차단기와, 이 메인차단기와 전기적으로 연결되는 메인부스바 등은 통상적인 구성임으로 이에대한 세세한 설명은 피한다.

본 고안은 크게 상간 전류를 감지하는 감지부, 상평형개폐기를 총괄 제어하는 상평형제어부, 제어 출력수단인 상평형개폐기로 나뉠 수 있는 바, 먼저 감지부는 도 1에 도시된 바와 같이 메인부스바(R/S/T)에 관통·접속하는 한편, 그 내부 변류코일에 의한 전류치를 감지하는 변류기(11-13)로부터 센싱된 데이터를 측정 상평형제어부(40)의 입력단으로 인가한다.

부호 20의 상평형개폐기는 좌측 혹은 우측(미도시) 어느 하나로 단상부하용 분기차단기에 연결되는데, 이때 단상부하 접속부(30)는 고정볼트 등으로 고정되며 또한 도 1에 도시된 바와 같이 상측 변류기(11-13)를 관통한 R/S/T/N상이 메인부스바에 전기적으로 견고히 체결될 수 있도록 접속단자(21)가 일측에 부설된 형태이다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상평형개폐기(20) 내부로 각 상별로 통전이 가능하도록 도통부(23)가 설치되며 이 도통부(23)는 무접점개폐수단에 의해 턴"온"(23-1),턴"오프"(23-2)가 실시된다. 여기서, 도통부(23)의 동작에 따라 점등되는 LED(22)를 상평형개폐기 외부 전면에 부설함으로써 육안으로 현재 상부하(R-N,S-N,T-N) 접속상태를 알 수 있도록 함이 그 동작상 바람직하다.

한편, 상기 무접점개폐수단 회로는 도 2에 도시된 바와 같이 각 상을 통과하는 변류기(11-13)의 후단에 상평형제어부의 제어출력신호로 동작하는 스위치(S1- S3)와, 상기 스위치의 동작으로 게이트 역할을 실시하는 광커플러(P1-P3)와, 상기 광커플러에 의해 단상부하에 공급되는 전력을 무접점으로 턴온/턴오프 동작시키는 트라이액(T1,T2,T3)소자가 구비된다. 여기서, 트라이액 어느 하나가 통전이 될 경우 다른 트라액 2개소는 자동으로 비도통이 이루어지는 인터록회로가 필연적이다.

부호 40의 상평형제어부는 예컨대, 각 입출력단(C1-C3, O1-O3)을 통해 상기 전류감지부(10)와 상평형개폐기(20) 출력신호를 제어하며, 내부 동작 프로그램 메모리로부터 기 저장된 데이터를 이용하여 상불평형률 연산·판단 및 결정하는 일종의 마이크로컴퓨터 기능을 갖춘 구성부로서, 통신망을 통해 외부의 제어서버와 연계하여 다수의 분전반을 다른 장소에서도 관리할 수도 있게 한다. 한편, 상평형개폐기가 도3에 도시된 바와 같이, 다수개 설치될 경우에는 상평형제어부 입출력단 개소가 다르게 될 수 밖에 없는 구성이며 내부 프로그램 역시 변경될 수 밖에 없다. 이상의 예는 본 고안의 일 실시예에 불과하며 본 고안의 그 구성요지 범위내에서 얼마든지 변경 및 개조가 가능하다.

상기와 구성된 본 고안의 작용 및 효과를 도 5의 내부 흐름도를 근거로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 분전반에 설치된 수개의 상부하개폐기(20) 숫자 및 소요 전류치 등이 미연에 파악된 상태에서 상전류 감지데이터에 따른 상불평률판단, 불평형률 지속시간, 상부하 알림 및 배분 동작이 미연에 프로그램된다.

예로써, 도 4에 도시된 바와 같이 1번개폐기(R-N), 2번(S-N), 3번(T-N), 4번(R-N) 등으로 설정되어 운영중일 경우 2번개폐기를 제외한 1,3,4번에 단상부하가 인가될 경우 1번이나 4번의 어느 하나 R상부하를 S상부하로 변경 "온"하는 배분결정 동작을 프로그램하는 것이다.

이와같이 프로그램 된 상태에서 상간의 전류를 변류기(11-13)를 통해 지속적으로 측정 감시하되(S1), 이 측정된 데이터를 이용하여 불평형률을 판단한다(S2). 불평형률 판단시 상기 불평형률의 일정시간을 누적(S3)하는 바, 일시적일 경우(상간의 불평형이 부하 단속이 심할 경우를 감안) 곧바로 불평형률이 해제되며 그렇지 않을 경우 상부하 배분 필요를 결정(S4)하여 경보로 외부에 알리거나 혹은 자동(S5)으로 선택된 경우에 있어 해당 상평행개폐기(20) 개소의 상부하 변경을 실시한다(S6-S11).

상부하 회로 변경동작은 다음과 같다. 즉, 메인차단기와 메인부스바를 통한 상용전원의 R/S/T상에 3상 전원이 공급된 상태에서 상평형제어부(40)의 출력신호로 스위치(S1-S3)를 온시키면 광카플러(P1- P3)의 발광소자인 다이오드 애노드와 캐소드가 직렬로 연결되어 발광을 한다. 이때, 광카플러(P1-P3)와 이것과 역방향 접속된 광카플러(P1-P3)는 이들이 상호 역방향으로 연결되어 있어 쌍방향성 다이리스터인 트라이액(T1-T3)이 제각기 트리거되고, 턴온되면 도통부(23)를 통해 선택된 단상부하에 전류가 흐르게 되는 것이다.

도 1은 본 고안이 적용된 자동 상평형장치의 설치 예시도,

도 2는 도 1의 상평형개폐기 내부 제어회로도,

도 3은 본 고안이 적용된 다수개 자동 상평형장치 설치 예시도,

도 4는 도 3의 개폐에 따른 도통 개념도,

도 5는 자동 상평형장치 동작 제어흐름도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 전류감지부, 11-13 : 변류기,

20 : 상평형개폐기, 21 : 접속단자,

22 : LED, 23-1 : 통전표시"온"

30 : 단상부하접속부, 23-2 : 비통전표시 "오프"

40 : 상평형제어부,

Claims

3상 메인차단기를 중심으로 각 상별 메인부스바(R,S,T,N상)을 설치하며, 이 메인부스바를 통해 각 분기차단기에 단상부하가 공급될 수 있도록 순차적으로 배열한 공지의 분전반에 있어서,

상기 메인부스바(R/S/T)의 상에 흐르고 있는 전류를 검출하기 위한 변류코일이 형성된 변류기(11-13)와, 상기 변류기(11-13)를 통한 각 상의 전류를 감시하는 전류감지부(10)가 포함되며 이후 3상 불평형률 판단 및 불평형률 지속시간을 내부 메모리에서 독출된 데이터와 비교하여 상부하 배분결정을 알리며 자동선택 여부에 따라 해당 상평형장치의 R/S/T상 어느 하나를 도통 제어·출력하는 상평형제어부(40)와, 일측에 단상부하용 분기차단기에 연결되며 상측에 R/S/T/N상이 메인부스바에 전기적으로 접속된 상태에서 상기 상평형제어부(40)의 출력신호로 내부 무접점개폐수단의 도통에 의해 각 상별 변경 통전이 실시되는 상평형개폐기(20)로 구성된 것을 특징으로 한 자동 상평형장치.
제1항에 있어서, 상기 상평형제어부(40)는 그 내부로 각종 전류, 전력 및 상변경정보 등 분전반 관리에 필요한 정보를 통신망을 통해 송수신하여, 통신망을 통해 다수의 분전반 현재 상황을 유저가 관리할 수 있도록 외부 컴퓨터서버와 연결 구성된 것을 특징으로 한 자동 상평형장치.
제1항에 있어서, 상기 상평형개폐기는(20)는 각 상별로 턴온/오프 되는 트라이액(T1,T2,T3)소자가 구비되되, 이 트라이액 도통동작을 스위치(S1,S2,S3) 전원출력으로 온/오프되도록 광커플러(P1,P2,P3)가 설치되도록 한 것을 특징으로 한 자동 상평형장치.