KR20110001943A

KR20110001943A - 아크 플래시 검출기

Info

Publication number: KR20110001943A
Application number: KR1020100061741A
Authority: KR
Inventors: 조지 윌리엄 로스코
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-01-06
Also published as: CN101938108A; JP5143868B2; EP2270944A2; JP2011013215A; EP2270944A3; CN101938108B; US20100328824A1; US8223466B2; CA2707781A1; EP2270944B1

Abstract

아크 플래시 검출기(100)는 광 센서(120)와, 광 센서(120)와 연통되는 광 감쇠 필터(110)와, 광 감쇠 필터(110) 및 광 센서(120)를 지지하도록 배치된 하우징(140)과, 광 센서(120)와 연통되는 논리 회로(130)를 포함한다. 논리 회로(130)는 광 센서(120)의 출력을 수신하도록 배치되고, 광 센서(120)에 의해 수신된 광의 사전결정된 강도에 응답하여 출력 신호를 발생하도록 배치된다. 광 감쇠 필터(110)는 광 센서(120)에 의해 수신된 광의 강도를 감소시키도록 배치된다. 또한, 하우징(40)은 광 센서(120) 및 광 감쇠 필터(110)를 일정한 배향에 유지하도록 배치된다.

Description

아크 플래시 검출기{ARC FLASH DETECTION}

설명된 본 발명의 요지는 아크 플래시 검출 및 완화 기술에 관한 것이며, 특히 이러한 목적을 위한 검출 장치에 관한 것이다.

전력 회로 및 스위치기어는 절연체에 의해 분리되는 컨덕터들을 구비한다. 일부 영역에서 공기층이 이러한 절연체의 일부 또는 전부로서의 역할을 한다. 만약 컨덕터들이 서로 너무 가깝거나 또는 전압이 절연체 성질을 초과하였을 때, 컨덕터들 사이에서 아크가 발생할 수 있다. 컨덕터들 사이의 공기 또는 임의의 절연체(기체 또는 고체 절연체)는 이온화될 수 있으며, 절연체를 도전성을 띄게 하여 아크를 발생시킬 수 있다. 아크 온도는 20,000℃까지 도달하여, 컨덕터 및 주변 물질들을 기화시킬 수 있으며, 상당한 에너지를 발산한다.

아크 플래시는 상(phase)-상, 상-중립자, 또는 상-그라운드 사이의 아크작용 플래시(arcing flash)로 인한 급속한 에너지 발산의 결과이다. 아크 플래시는 높은 열, 강렬한 광, 기압파(pressure wave) 및 음파/충격파를 생성할 수 있다. 그러나, 아크 플래시 전류는 일반적으로 단락 전류보다 훨씬 더 낮으므로, 차단기가 아크 플래시 상태를 다루도록 선택되지 않는다면 회로 차단기는 지연되거나 트립핑되지 않는다. NEPA(National Environmental Policy Act), OSHA(Occupational Safety and Health Administration), 및 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)와 같은 에이전시 및 표준이 개인적인 보호복 및 장비를 통해 아크 플래시 문제를 통제하지만, 아크 플래시를 제거하기 위한 규정에 의해 확립된 디바이스는 존재하지 않는다.

전형적으로, 표준 퓨즈 및 회로 차단기는 아크 플래시에 충분히 신속하게 반응하지 않는다. 충분히 신속한 응답을 하는 만족스러운 메카니즘을 제공하기 위해서, 기계적 및/또는 전자-기계적 프로세스를 이용하는 전기 "쇠지랫대(crowbar)"와 같은 공통의 아크 플래시 완화 장치가 있다. 예를 들면, 전기 쇠지랫대는, 전기 회로를 의도적으로 단락시키고, 그에 따라 아크 플래시로부터 전기 에너지를 변환하는 보호 장치이다. 따라서, 발생된 의도적인 3상 합선 결함은 퓨즈 또는 회로 차단기를 트립핑시키고 그리고 전력을 차단시킴으로써 해결된다. 그러나, 이러한 의도적인 합선은 의도적인 합선으로부터 야기되는 상당한 전류의 레벨을 허용할 수 있다. 아크 완화 메카니즘과 상관없이, 정상적인 또는 예상되는 작동으로부터의 아크 플래시 이벤트 사이를 구별할 수 있는 아크 플래시 검출 장치에 대한 기술이 필요하다.

방사 센서는 다양한 전자기 스펙트럼 기간에서 방사의 존재를 검출하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 센서는 상대적으로 낮은 광 레벨에 민감한 경향이 있으며, 그래서 아크 플래시 이벤트와 관련된 방사를 검출하는데 이용될 때, 약 500 럭스(lux)(손전등) 내지 약 2,000 럭스(통상적인 공간 라이팅)로부터 약 80,000 럭스(직접 태양광)까지 강도가 다양한 태양광, 손전등, 실내 광 등과 같은 소위 "방해 광(nuisance light)"이라고 하는 비-아크 플래시 방사를 검출하는 경향이 있다.

럭스(lux)는 거리 미터 측정에 비례하는 소망의 측정수단이다. 센서로부터 광 소스를 더 멀리하면, 보다 상상한 강도가 완화된다. 또한, 절박한 광이 연장된 거리를 벗어나 매 미터마다 입방체의 용적에 충돌되는 것으로 가정되면, 광의 강도는 거의 제곱근까지 떨어진다. 대기 및 차폐물은 이러한 추정을 변경시킨다. 손전등과 같은 몇몇 광 소스는 상대적으로 신속하게 소멸되는 반면에, 태양광은 거리에 따라 거의 변화가 없다. 센서에서 측정된 광의 값으로서 럭스를 이용함으로써, 센서 출력을 조정하고 입증하기 위한 광 거리(예를 들면, 럭스 미터)를 사용할 수 있다.

또한, 최상의 센서는 아크 플래시 이벤트를 발생시키는 레벨 이하에서 잘 포화된다. 예를 들면, 전형적인 아크 플래시 이벤트로부터 3~4피트에서 100,000 정도의 광속을 갖는 가시 스펙트럼에서 방사를 발생하는 반면에, 최상의 점 광 센서는 700 럭스 또는 그 이하에서 포화된다. 따라서, 아크 플래시 이벤트에 의해 발생된 방해 광과 방사 사이를 구별하는 동시에 필요한 범위로 감광도를 유지할 수 있는 방사 센서가 필요하다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 아크 플래시 검출기는 광 센서와, 광 센서와 연통되는 광 감쇠 필터와, 광 감쇠 필터 및 광 센서를 지지하도록 배치된 하우징과, 광 센서와 연통되는 논리 회로를 포함한다. 논리 회로는 광 센서의 출력을 수신하도록 배치되며, 광 센서에 의해 수신된 광의 사전결정된 강도에 응답하는 출력 신호를 발생하도록 배치된다. 광 감쇠 필터는 광 센서에 의해 수신된 광의 강도를 감소시키도록 배치된다. 또한, 하우징은 광 센서 및 광 감쇠 필터를 일정한 배향으로 유지하도록 배치된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전력 기구 보호 시스템은 캐비넷과, 캐비넷내의 회로 차단기와, 아크 플래시 검출기를 포함한다. 회로 차단기는 캐비넷내에 위치된다. 회로 차단기는 라인 컨덕터에 접속하도록 배치된 라인 단자와 부하 컨덕터에 접속하도록 배치된 부하 단자를 포함하며, 또한 회로 차단기는 라인 및 부하 단자중 하나에 연결된 제 1 접점과, 제 1 및 제 2 접점을 서로 결합되게 그리고 서로 분리되게 선택적으로 위치시키도록 제 1 및 제 2 접점중 적어도 하나에 연결된 작동 메카니즘과, 작동 메카니즘에 연결된 트립 장치로서, 트립될 때 트립 장치는 작동 메카니즘이 제 1 및 제 2 접점을 분리시키는, 상기 트립 장치를 포함한다. 아크 플래시 검출기는 트립 장치와 연통되며, 아크 플래시 이벤트에 응답하여 트립 장치를 작동시키도록 배치되어 있다. 아크 플래시 검출기는 광 센서 및 광 감쇠 필터를 포함하며, 광 감쇠 필터는 광 센서에 의해 수신된 광의 강도를 감소시키도록 배치된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 전력 기구 보호 시스템은 광 센서에 연결된 논리 회로와, 광 센서를 커버하는 광 감쇠 필터를 포함하며, 주위 광은 광 센서에 도달하기 전에 사전결정된 퍼센테이지로 감쇠되며, 논리 회로는 프로세서에 의해 판독 및 실행될 때 논리 회로가 방법을 실행하게 하는 컴퓨터 실행가능한 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 연결된 프로세서를 포함한다. 방법은 광 센서의 출력 신호를 모니터링하는 단계와, 광 센서의 출력 신호가 사전결정된 레벨을 초과한다면 아크 플래시 이벤트 신호를 발생하는 단계를 포함한다.

도 1은 개시된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기의 개략도,
도 2는 개시된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기의 개략도,
도 3은 개시된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기의 개략도,
도 4는 개시된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기의 개략도,
도 5는 개시된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기가 사용될 수 있는 폐쇄된 기구 캐비넷의 개략도,
도 6은 내부의 회로 차단기와 같은 기구를 개략적으로 도시하기 위해서 도어가 개방되어 있는 도 5의 기구 캐비넷의 개략도,
도 7은 개시된 아크 플래시 검출기를 포함하는 전력 기구 보호 시스템의 개략도,
도 8은 차단기가 트립핑된 도 7의 전력 기구 보호 시스템의 개략도,
도 9는 개시된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기를 포함하는 전력 기구 보호 시스템의 개략도,
도 10은 차단기가 트립핑된 도 9의 전력 기구 보호 시스템의 개략도.

이들 및 다른 장점 및 특징은 첨부 도면과 관련하여 취한 하기의 설명으로부터 보다 명료해질 것이다.

특히 본 발명의 요지는 명세서를 제외한 특허청구범위에 명료하게 기재되어 있다. 본 발명의 상기 및 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 취한 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 명료해질 것이다.

상세한 설명은 도면을 참조하여 예의 방식으로 장점 및 특징과 함께 본 발명의 예를 설명한다.

도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 개시된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기(100)는 광 감쇠 필터(110), 광 센서(120), 및 논리 회로(130)를 포함한다. 주위 광은 사전결정된 퍼센테이지로 대기 광을 감쇠시키는 광 감쇠 필터(110)에 들어간다. 감쇠된 주위 광은 광 감쇠 필터(110)로부터 광 센서(120)까지 이동한다. 감쇠된 주위 광이 광 센서(120)를 포화시키기에 충분한 강도이라면, 광 센서(120)는 출력 신호를 논리 회로(130)로 보낸다. 논리 회로(130)는 광 센서(120)의 출력 신호를 평가하고, 아크 플래시 이벤트가 발생된 것으로 결정된다면 그 자체의 출력 신호를 발생한다. 다음에, 논리 회로(130)의 출력 신호는 아크 플래시를 정지시키고, 조작자에게 알리고 및/또는 다른 행동을 취할 수 있도록 다른 장치에 의해 사용된다. 예를 들면, 광 센서는 이 센서에 연결된 전력 서플라이를 통해 전력이 공급될 수 있다. 또한, 전력 서플라이는 상기 전력 서플라이에 전압을 공급하는 라인 전압과 연통될 수 있다(예를 들면 라인 전압은 또한 아크 플래시가 발생되는 회로 차단기(들)로 공급될 수 있다). 또한, 논리 회로는 라인 전압(예를 들면 전력 서플라이 또는 추가 전력 서플라이를 통해서)과 연통될 수 있으며, 아크가 존재한다면, 논리 회로는 아크 플래시 이벤트가 존재하는 것으로 결정하는 프로세서(간략화를 위해 도시하지 않음)로 신호를 전달한다. 프로세서는 모든 다른 적당한 센서에 의해 제공된 전류, 소리, 압력, 열 또는 다른 파라메터와 같은 아크 플래시를 또한 표시할 수 있는 다른 특성을 보여주는 AND 피연산함수를 가질 수 있다. 그러나, 논리 회로가 간략함을 위해서 도시된 바와 같이 회로 디자인 뿐만 아니라 상기 프로세서와 조합되어 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 광 감쇠 필터(110)는 광 센서(120)를 가격하는 광속 또는 럭스(lux)의 단위로 측정된 주위 광의 강도를 사전결정된 또는 소망의 퍼센테이지로 감소시킨다. 이러한 감쇠는 검출기(100)가 방해 광과 아크 플래시 이벤트를 구별할 수 있게 한다. 예를 들면 태양광 그리고 보다 최근의 특정 회로 차단기(예를 들면, 개방 벤팅)와 같은 2개의 공기된 공급원은 광 여과가 충분하지 않을 정도로 밝을 수 있다. 또한, 아크 플래시는 개방 벤팅 회로 차단기로부터 나온 광과 비교할 때 보다 넓은 범위의 광을 갖는 경향이 있고, 그에 따라 필터링이 성공적일 수 있다. 퍼센테이지와 관련하여, 사전결정된 또는 소망의 퍼센테이지는 사전결정된 레벨을 초과하는 광만이 광 센서에 도달할 수 있도록 선택된다. 사전결정된 레벨의 광은 광 센서(200)의 포화를 실행하는데 필요한 광의 양에 기초한 것이다. 따라서, 700 럭스의 포화점을 갖는 광 센서(120)에 있어서, 사전결정된 퍼센테이지는 아크 플래시 이벤트 동안에 광 감쇠 필터(110)를 통해 적어도 700 럭스가 통과되게 허용해야 한다. 이러한 결정에 있어서, 최소 아크 플래시 광 출력 레벨은 모든 아크 플래시 이벤트가 광 센서(120)를 포화시키는 것을 보장하도록 사용될 수 있다. 직접적인 태양광이 80,000 럭스 정도로 강할 수 있는 반면에, 바람직하지 않게 전형적인 사용 환경에서 검출기를 가격할 것이며, 약 50,000 럭스와 같이 보다 낮은 최소 강도가 실시예에서의 방해 광의 검출을 제거하면서 모든 아크 플래시를 검출하기에 충분하다. 다른 실시예에서, 약 10,000 럭스의 최소 강도가 효과적이다.

실시예에서 감쇠의 사전결정된 퍼센테이지는 사용된 광 센서와 검출될 최소 광 강도에 따라서 약 30% 내지 약 99.9999% 사이이다. 일 실시예에 있어서, 감쇠의 사전결정된 퍼센테이지는 주위 광의 약 0.4% 내지 약 10%가 광 센서(120)를 가격하게 허용하는 약 90.0% 내지 약 99.6%이다. 따라서, 100,000 럭스를 발생하는 아크 플래시(10)에 있어서, 단지 약 400 럭스 내지 약 10,000 럭스만이 광 센서(120)를 가격한다. 다른 실시예에 있어서, 사전결정된 퍼센테이지는 주위 광의 약 1% 내지 약 4%가 광 센서(120)를 가격하게 허용하는 약 96.0% 내지 약 99.%이다. 따라서, 100,000 럭스를 발생하는 아크 플래시 이벤트(10)에 있어서, 단지 약 1,000 럭스 내지 약 4,000 럭스만이 광 센서(120)를 가격한다.

광 감쇠 필터(110)용의 적당한 재료는 실시예에서 용접 가리개 재료이다. 용접 가리개는 표 1에 나타낸 바와 같이 감쇠의 범위에서 다양할 수 있다. 표 1에서, 감쇠는 가리개를 통과하게 허용된 광의 퍼센테이지를 나타내는 투과율로 나타냈다.

용접 가리개 등급대 투과율
가리개	최대(%)	타입(%)	최소(%)
3.0	22.9	13.9	8.7
4.0	8.51	5.18	3.24
5.0	3.16	1.93	1.2
6.0	1.18	0.72	0.45
7.0	0.44	0.27	0.17
8.0	0.162	0.1	0.062
9.0	0.06	0.037	0.023
10	0.0229	0.0139	0.0087
11	0.0085	0.0052	0.0033
12	0.0032	0.0019	0.0012
13	0.00118	0.00072	0.00045
14	0.00044	0.00027	0.00017

몇몇 실시예에 있어서, 가리개 5 재료는 유효한 반면에, 다른 실시예에서, 가리개 4 및 가리개 6 재료가 유효하다.

도 1에 도시된 개략적인 예에 있어서, 제 1 경로(111)는 광 감쇠 필터(110) 및 광 센서(120)를 연결한다. 제 1 경로(111)는 모든 적당한 광 전달 매체이며, 광 감쇠 필터(110)로부터의 감쇠된 주위 광은 상기 매체에 의해 예를 들면 유체, 진공, 또는 유리나 플라스틱 같은 광 전도 고체와 같은 광 센서(120)로 이동될 수 있다.

추가로, 도 1의 개략적인 예에서 제 2 경로(121)는 광 센서(120)를 논리 회로(130)에 연결한다. 대표적인 광 센서(120)는 전기 출력 신호를 발생하기 때문에, 실시예에서 제 2 경로(121)는 전형적으로 전기 컨덕터이다. 실시예의 영역내에서, 광 센서(120)는 상이한 형태의 출력 신호를 생성하고, 제 2 경로(121)는 출력 신호를 운반하기 위한 적당한 매체이다. 예를 들면, 광 센서(120)는 유체 또는 고체에 의해 운반된 초음파 신호, 둘러싼 공간에 의해 운반된 무선주파수 신호, 또는 심지어 링크장치 등에 의해 운반된 기계적인 신호를 발생한다.

제 3 경로(131)는 논리 회로(130)로부터 유도되는 바와 같이 도 1의 개략적인 예에 도시되어 있으며, 논리 회로(130)의 출력 신호를 운반한다. 실시예에서 논리 회로(130)의 출력 신호가 전기 신호인 경우, 제 3 경로(131)는 컨덕터이다. 본 발명의 영역내에서, 다른 형태의 신호는 광, 무선주파수 또는 다른 전자기 방사 또는 소리와 같은 논리 회로(130)에 의해 발생되며, 제 3 경로(131)는 발생된 신호 타입에 대해서 적당한 매체일 것이다. 예를 들면, 논리 회로(130)의 출력 신호가 무선주파수 신호이라면, 제 3 경로(131)는 논리 회로(130)와, 무선주파수 신호를 전파시키기에 적당한 출력 신호의 타겟 사이에 놓여 있는 것이라면 어느 것이라도 상관없다.

실시예에 있어서, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 하우징(140)은 사전결정된 또는 소망의 공간/거리 및/또는 일정한 배향에서 광 센서(120)의 정면에 광 감쇠 필터(110)를 보지한다. 또한, 논리 회로(130)는 광 센서(120)에 가장 가까운 하우징(140)내에 보지되며, 와이어와 같은 제 3 경로(131)는 광 감쇠 필터(110)가 보지되는 단부에 대향된 단부에서 하우징(140)을 빠져나간다. 실시예들은 광 감쇠 필터(110)와 광 센서(120) 사이에서 직접 접촉을 이용할 수 있을 지라도, 제 1 경로(111)는 공기 또는 다른 가스가 배기 및/또는 충전될 수 있는 기껏해야 작은 갭이다. 또한, 제 1 경로(111)는 광 감쇠 필터(110)와, 광 센서(120) 또는 광 도파관 사이에 가해진 광 투과 접착제이다. 제 2 경로(121)는 다른 적당한 접속이 이용될 수 있을 지라도, 납땜 조인트 또는 와이어와 같은 전기 접속이다.

도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이, 논리 회로(130)는 하우징(140)내에 수용될 필요가 없다. 하우징(140)은 도 2의 실시예에서와 같이 광 감쇠 필터(110) 및 광 센서(120)를 보유할 수 있지만, 전기 컨덕터와 같은 제 2 경로(121)는 광 센서(120)를 논리 회로(130)에 연결하도록 하우징을 빠져나간다. 논리 회로(130)는 그 자체의 하우징내에, 또는 특정 적용을 위해 필요한 기구의 다른 조각내에 위치될 수 있다. 전기 컨덕터와 같은 제 3 경로(131)는, 논리 회로(130)를 제조될 때 논리 회로의 출력 신호에 응답하게 될 장치에 연결한다.

도 4는 또한 광 센서(120)가 하우징(140)으로부터 제거될 수 있는 것을 개략적으로 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(140)은 광 감쇠 필터(100)를 보지하고, 제 1 경로(111)는 광 감쇠 필터(110) 및 광 센서(120)를 연결하도록 하우징(140)을 빠져나간다. 이러한 예에 있어서, 제 1 경로(111)는 광 감쇠 필터(110)로부터 광 센서(120)까지 감쇠된 주위 광을 운반하는 광섬유 케이블과 같은 광 전달 매체이다. 광 센서(120), 제 2 경로(121) 및 논리 회로(130)는 그 자체의 하우징에 수용될 수 있거나, 광 센서(120) 및 논리 회로(130)는 각각 그 자체의 하우징을 가질 수 있거나, 부품의 기능이 실질적으로 영향을 받지 않는 한에서는 다른 장치가 사용될 수 있다.

도 5는 폐쇄된 기구 캐비넷(50)을 개략적으로 도시한 것이며, 설명된 실시예에 따른 아크 플래시 검출기(100)는 상기 캐비넷 내에 사용될 수 있다. 라인 컨덕터(151)는 캐비넷에 들어가고, 부하 컨덕터(152)는 캐비넷을 빠져나간다. 도 6에 도시된 바와 같이, 회로 차단기(150)는 각 라인/부하 컨덕터 쌍(151, 152)을 위한 기구 캐비넷(50)내에 있으며, 적어도 하나의 아크 플래시 검출기(100)는 와이어 또는 다른 전기 컨덕터와 같은 각 제 3 경로(131)를 거쳐서 회로 차단기(150)에 연결되어 있다. 캐비넷(50)내의 아크 플래시(10)의 이벤트시에, 적어도 하나의 아크 플래시 검출기(100)는 적당한 회로 차단기(150)를 트립시키도록 제 3 경로(131)에 의해 운반된 출력 신호를 생성한다. 이것은 캐비넷내의 전류를 정지시키고, 아크를 종료시킨다.

도 7 및 도 8은 설명된 바와 같은 실시예에 따른 아크 플래시 검출기(100)를 포함하는 전력 기구 보호 시스템(200)의 개략도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 라인 컨덕터(151)는 회로 차단기(150)의 라인 접점(153)에 연결되고, 부하 컨덕터(152)는 회로 차단기(150)의 부하 접점(154)에 연결된다. 정상 작동시에, 가동 접촉 아암(155)은 라인 접점(153)과 부하 접점(154)을 연결시켜서 라인 컨덕터(151)로부터 부하 컨덕터(152)까지 전류 흐름을 허용한다. 작동 메카니즘(156)은 가동 접촉 아암(155)에 연결되고, 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이 전류 흐름을 차단하도록 작동될 때 라인 및 부하 접점(153, 154)으로부터 가동 접촉 아암(155)을 멀리 이동시킨다. 작동 메카니즘(156)은 작동가능한 접속부(158)를 통해서 트립 장치(157)에 응답한다. 실시예에 있어서, 트립 장치(157)는 전기기계 트립 장치이며, 작동가능한 접속부(158)는 트립 장치(157)와 작동 메카니즘(156) 사이의 기계적 접속부이다. 다른 트립 장치(157) 및 작동가능한 접속부(158)는 실시예의 영역내에서 고려된다.

트립 장치(157)는 아크 플래시 검출기(100)의 논리 회로(130)로부터 제 3 경로(131)를 수신한다. 아크 플래시(10)의 이벤트시에, 충분한 광이 광 감쇠 필터(110)를 관통하고, 제 1 경로(111)를 통해 광 센서(120)로 이동되고, 광 센서(120)는 출력 신호를 발생한다. 제 2 경로(121)는 광 센서(120)의 출력 신호를 논리 회로(130)로 운반한다. 아크 플래시(10)가 발생된 것으로 결정될 때, 논리 회로(130)는 제 3 경로(131)를 거처서 트립 장치(157)로 출력 신호를 전송한다. 예를 들면, 실시예에서 논리 회로(130)는 트립 장치(157)가 작동가능한 접속부(158)를 거쳐서 작동 메카니즘(156)을 작동되게 하는 트립 신호를 발생하여, 가동 접점 아암(156)을 이동시켜 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이 회로 차단기(155)를 통한 전류 흐름을 정지시킨다.

실시예에 있어서, 도 7 및 도 8의 개략적인 예에 도시된 바와 같이, 논리 회로(130)는 각 라인/부하 정보 제공 장치(133, 135)로부터 제 4 및/또는 제 5 경로(132, 134)를 거쳐서 라인 정보 및/또는 부하 정보를 수신한다. 예를 들면, 라인/부하 정보는 각 컨덕터(151, 152)를 통해서 이동하는 전류의 크기 또는 진폭을 표시할 수 있으며, 라인/부하 정보 제공 장치(133, 135)는 전류 센서이다. 선택적으로, 라인/부하 정보는 전압을 나타내며, 라인/부하 정보 제공 장치(133, 135)는 전압 센서이다. 추가 타입의 정보는 실시예의 특정 적용을 위해 요구되는 바와 같이 적절한 장치에 의해 제공될 수 있다. 논리 회로(130)는 아크 플래시 이벤트가 실제로 발생되었는가를 결정할 때 라인/부하 정보를 이용한다. 라인 및 부하 정보 양자는 도 7 및 도 8에서 논리 회로(130)에 제공된 바와 같이 나타나는 반면에, 단지 하나만이 실시예의 영역내에서 이용될 수 있다. 추가로, 라인 정보는 부하 정보보다 상이한 특성을 나타낸다. 예를 들면, 라인 정보는 라인 전압을 나타내는 반면에, 부하 정보는 부하 전류 강도를 나타내며, 또는 그 반대도 가능하다.

전력 기구 보호 시스템(200)은 도 7 및 도 8에서 회로 차단기(150) 외측에 아크 플래시 검출기(100)를 구비하는 것으로 도시되어 있는 반면에, 실시예는 도 9 및 도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이 회로 차단기(150) 내측에 아크 플래시 검출기를 이용한다. 위치 그리고 아마도 실제 사이즈를 제외하고, 도 7 및 도 8에 도시된 실시예와 도 9 및 도 10에 도시된 실시예 사이에는 부품 및 기능에 관해서는 차이가 없다. 도 9 및 도 10의 실시예에서 아크 플래시 검출기(100)는 회로 차단기(150)내에서 아크 플래시(10)에 반응하는 반면에, 도 7 및 도 8의 실시예에서 아크 플래시 검출기(100)는 회로 차단기(150) 외측의 또는 회로 차단기(150)내로부터 연장되는 아크 플래시(10)에 응답한다.

실시예에서 논리 회로(130)는 아크 플래시(10)가 발생되었는가를 결정하는 방법을 실행한다. 예를 들면, 논리 회로는 컴퓨터 실행가능한 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 연결된 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행가능한 코드는, 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 광 센서에의 접속을 모니터링하고, 광 센서의 출력 신호를 사전결정된 값과 비교하고, 광 센서의 출력 신호가 사전결정된 값을 초과한다면 아크 플래시 이벤트 신호를 전송하는 방법을 프로세서가 실행하게 한다. 실시예에서, 이 방법은 라인 정보를 사전결정된 값과 비교하고 및/또는 부하 정보를 사전결정된 값과 비교하는 것을 더 포함한다. 라인 및/또는 부하 정보가 각 사전결정된 값과 비교되는 실시예에 있어서, 아크 플래시 이벤트 신호를 전송하는 것은 단지 라인 및/또는 부하 정보가 또한 각 사전결정된 값을 초과하는 경우에만 실행된다.

도시된 흐름도는 단지 일 예이다. 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 설명된 흐름도 또는 단계(또는 작동)에 대한 많은 변경이 이뤄질 수 있다. 예를 들면, 단계들은 상이한 순서로 실행될 수 있거나, 단계들은 추가, 삭제 또는 변경될 수 있다. 이들 모든 변경은 특허청구범위의 일부로서 고려된다.

따라서, 상술한 바와 같이, 본 발명의 몇몇 실시형태 및 실시예는 쉽게 이해되며, 종래의 시스템보다 많은 장점을 제공한다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 아크 플래시 검출기는 광 센서와, 광 센서와 연통되는 광 감쇠 필터와, 광 감쇠 필터 및 광 센서를 지지하도록 배치된 하우징과, 광 센서와 연통되는 논리 회로를 포함한다. 논리 회로는 광 센서의 출력을 수신하도록 배치되며, 광 센서에 의해 수신된 광의 사전결정된 강도에 응답하는 출력 신호를 발생하도록 배치된다. 광 감쇠 필터는 광 센서에 의해 수신된 광의 강도를 감소시키도록 배치된다. 또한, 하우징은 광 센서 및 광 감쇠 필터가 일정한 배향으로 유지되도록 배치된다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 전력 기구 보호 시스템은 캐비넷과, 캐비넷내의 회로 차단기와, 아크 플래시 검출기를 포함한다. 회로 차단기는 캐비넷내에 위치되어 있다. 회로 차단기는 라인 컨덕터에 접속하도록 배치된 라인 단자와, 부하 컨덕터에 접속하도록 배치된 부하 단자를 포함하며, 또한 회로 차단기는 라인 및 부하 단자중 하나에 연결된 제 1 접점과, 제 1 및 제 2 접점을 서로 결합되게 그리고 서로 분리되게 선택적으로 위치시키도록 제 1 및 제 2 접점중 적어도 하나에 연결된 작동 메카니즘과, 작동 메카니즘에 연결된 트립 장치로서, 트립될 때 트립 장치는 작동 메카니즘이 제 1 및 제 2 접점을 분리시키는, 상기 트립 장치를 포함한다. 아크 플래시 검출기는 광 센서 및 광 감쇠 필터를 포함하며, 광 감쇠 필터는 광 센서에 의해 수신된 광의 강도를 감소시키도록 배치된다.

추가로, 발명의 임의의 또는 모든 실시형태는 목적 코드, 소스 코드 또는 실행가능한 코드와 같은 컴퓨터 코드를 저장, 판독 및 실행하도록 배치된 컴퓨터 프로세서 하드웨어 및 컴퓨터 소프트웨어 및/또는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있는 제어기와 같은 이러한 프로세스를 실시하기 위한 컴퓨터-실행 프로세스 또는 방법 및 장치를 포함한다. 목적 코드, 소스 코드 또는 실행가능한 코드와 같은 컴퓨터 코드를 포함하는 컴퓨터 소프트웨어 응용 또는 프로그램 제품을 포함하는 실시예는 유형의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 저장 장치상에 컴퓨터 소프트웨어 응용 또는 프로그램 제품을 갖고 있으며, 상기 컴퓨터 판독가능한 매체의 예로는 자기 매체(플로피 디스켓, 하드 디스크 드라이브, 테이프 등등), 광학 매체(콤팩트 디스크, DVD : digital versatile/video discs), 자기 광학 디스크 등등), RAM(random access memory), ROM(read only memory), 플래시 ROM, EPROM(erasable programmable read only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read only memory), 또는 컴퓨터 프로그램 코드가 저장될 수 있고 그리고 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에 저장될 수 있고 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 모든 다른 컴퓨터 판독가능한 저장 매체가 있다. 컴퓨터가 컴퓨터 프로그램 코드를 실행할 때, 컴퓨터는 본 발명을 실행하기 위한 장치이며, 범용 마이크로프로세서에 있어서, 특정 논리 회로는 컴퓨터 코드 세그먼트로 마이크로프로세서의 구성에 의해 형성된다. 예를 들면, 컴퓨터 소프트웨어로서 실시되고 프로세서에서 실행될 때 상술한 방법은 방법을 단계들을 실행하기 위해 각 수단을 형성한다. 실행가능한 지시의 기계적인 효과는 아크 플래시 이벤트가 발생된 것의 결정에 응답하여, 회로 차단기를 트립시키고, 알람을 개시하고 및/또는 다른 작용을 취한다.

컴퓨터 프로그램 코드는 모든 프로그래밍 언어로 인코드화된 소프트웨어 형태와 같은 컴퓨터 프로세서에 의해 실행가능한 컴퓨터 지시로 기록된다. 적당한 프로그래밍 언어의 예는 어셈블리 언어, VHDL(Verilog Hardware Description Language), Very High Speed IC Hardware Description Language(VHSIC HDL), FORTRAN(Formula Translation), C, C++, C#, Java, ALGOL(Algorithmic Language), BASIC(Beginner All-Purpose Symbolic Instruction Code), APL(A Programming Language), ActiveX, HTML (HyperText Markup Language), XML(eXtensible Markup Language), 이들중 하나 또는 그 이상의 모든 조합 또는 파생물을 포함하지만, 이것으로 제한되지 않는다.

본 발명은 최상의 모드를 포함하는 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 다양한 변경들이 이루어질 수 있으며 동등물들이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 요소를 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 기본적인 범주로부터 벗어나지 않은 채 본 발명의 내용에 대한 특정한 상황 또는 재료를 적응시키도록 다수의 변화가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명이 본 발명을 실행하기 위해 고려된 최상의 또는 유일한 모드로서 개시된 특정한 실시예로 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 포함되는 모든 실시예들을 포함할 것이다. 또한, 도면과 설명에서, 본 발명의 예시적인 실시예가 개시되며, 특정한 용어가 사용되었을 수 있지만 이들은 특별히 언급되지 않는 한 오직 일반적이고 설명적인 차원에서 사용된 것이며 제한을 위한 것이 아니므로, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다. 또한, 제 1, 제 2 등의 용어의 사용은 어떠한 순서 또는 중요도를 지칭하는 것이 아니며, 오히려 제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하는 데에 사용된다. 또한, 단수 용어의 사용이 개수의 제한을 나타내지는 않으며, 지칭된 아이템이 적어도 하나 존재함을 나타내는 것이다.

10 : 아크 플래시 50 : 폐쇄된 기구 캐비넷
100 : 아크 플래시 검출기 110 : 광 감쇠 필터
111 : 연통 경로 120 : 광 센서
121 : 연통 경로 130 : 논리 회로
131 : 연통 경로 132 : 연통 경로
133 : 라인 정보 제공 장치 134 : 연통 경로
135 : 부하 정보 제공 장치 140 : 하우징
150 : 회로 차단기 151 : 라인 컨덕터
152 : 부하 컨덕터 153 : 라인 접점
154 : 부하 접점 155 : 접촉 아암
156 : 작동 메카니즘 157 : 트립 장치
158 : 작동가능한 접속부 200 : 전력 기구 보호 시스템

Claims

아크 플래시 검출기(100)에 있어서,
광 센서(120)와,
상기 광 센서(120)와 연통되고, 상기 광 센서(120)에 의해 수신된 광의 강도를 감소시키도록 배치된 광 감쇠 필터(110)와,
상기 광 감쇠 필터(110) 및 상기 광 센서(120)를 지지하도록 배치되고, 또한 상기 광 센서(120) 및 상기 광 감쇠 필터(110)를 일정한 배향으로 유지하도록 배치된 하우징(140)과,
상기 광 센서(120)와 연통되고, 상기 광 센서(120)의 출력을 수신하도록 배치되고, 상기 광 센서(120)에 의해 수신된 광의 사전결정된 강도에 응답하여 출력 신호(131)를 발생하도록 배치된 논리 회로(130)를 포함하는
아크 플래시 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광 센서(120)는 포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 광 대 전압 장치(light-to-voltage device)인
아크 플래시 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광 감쇠 필터(110)를 사전결정된 거리에서 상기 광 센서(120)에 고정하도록 배치된, 상기 광 센서(120)와 상기 광 감쇠 필터(110) 사이의 접착제 층을 더 포함하는
아크 플래시 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광 센서(120)와 상기 광 감쇠 필터(110) 사이의 광 도파관을 더 포함하며, 상기 광 도파관은 상기 광 감쇠 필터(110)로부터 상기 광 센서(120)의 감지 표면까지 감쇠된 광을 안내하도록 배치되어 있는
아크 플래시 검출기.
제 4 항에 있어서,
상기 광 도파관은 광섬유 케이블, 반투명 접착제, 투명 접착제 또는 광 렌즈인
아크 플래시 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광 감쇠 필터(110)는 약 0.4% 내지 약 8.5%의 범위에서 이 필터를 통과하는 광을 감쇠시키는
아크 플래시 검출기.
제 6 항에 있어서,
상기 광 감쇠 필터(110)는 약 1.2% 내지 약 3.2%의 범위에서 이 필터를 통과하는 광을 감쇠시키는
아크 플래시 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 광 감쇠 필터는 3 내지 6의 등급 범위의 용접 가리개 재료를 포함하는
아크 플래시 검출기.
제 1 항에 있어서,
상기 논리 회로(130)는 라인 전류를 나타내는 라인 전류 신호를 수신하도록 배치되며, 또한 아크 플래시 이벤트가 발생된 것을 결정하기 위해 라인 전류 신호를 사용하도록 배치되어 있는
아크 플래시 검출기.