KR20120086973A - 중성선 대체기능이 구비된 모터 제어반/자동제어반 및 중성선 대체방법 - Google Patents

Abstract

3상 4선식 전력을 이용하는 모터제어반/자동제어반에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지하기 위한 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반 및 중성선 대체방법이 개시된다.
개시된 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반은, 차단기의 전단에 구비되고, 3상 4선식(R, S, T, N) 방식으로 공급되는 전력의 결상을 감지하고, 상기 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단하고 상기 중성선을 대체하여 중성선 단선으로 인해 컨트롤 라인이 동작하지 않아 부하의 기능이 마비되는 것을 방지하는 중성선 대체장치를 포함하되, 상기 중성선 대체장치를, 공급되는 전력의 결상을 감지하는 결상 감지기와; 결상 감지기에 의해 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단을 하고, 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하는 제어기와; 상기 공급 전력의 중성선을 대체하여 단상 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기로 구현한다.

Description

중성선 대체기능이 구비된 모터 제어반/자동제어반 및 중성선 대체방법{motor controlling board and auto controlling board with neutral line replacement and method thereof}

본 발명은 중성선 대체기능이 구비된 모터 제어반(MCC)/자동제어반 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3상 4선식 전력을 이용하는 모터 제어반에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지하기 위한 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반 및 중성선 대체 방법에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩이나 공장 또는 아파트 등에 마련된 전기실에는 전력회사가 공급하는 고압 또는 특 고압 전기를 수전하여 각 수용가의 부하로 배전하는 폐쇄형 수배전반이 설치되어 있다. 폐쇄형 수배전반은 전력계통의 통전수순 및 전압에 따라 특고압반, 변압기반, 저압반, 모터제어반(MCC반, 전동기제어반), 자동제어반, 분전반으로 구분되고, 특고압반은 통상적으로 고압수전반(LBS)과, 계기용 변압변류기반(MOF반), 계기용 변압기반(PT반), 특고압차단기반(VCB반) 등으로 구성된다.

여기서 모터제어반(MCC반) 및 자동제어반은, 중형 및 대형 기동장치 및 보호 장치의 집합체이며, 건축물 내 전원공급을 체계적으로 구성하고 있는 전기 설비로서 합리적이고 체계적인 전원분배장치로서의 역할을 할 수 있어야 하며, 각종 부하설비 장애시 파급을 방지하기 위하여 평상시 철저한 유지 관리가 필요하다.

이러한 종래의 모터제어반 및 자동제어반은 옥내소화전 주 펌프 모터, 옥내 소화전 보조 펌프, 옥외 소화전 주 펌프, 옥외 소화전 보조 펌프, 스프링클러 주 펌프, 스프링클러 보조 펌프, 냉동기반 히터, 샤워장 온수 히터의 전동기(모터)에 연결되어, 전원 공급과 차단 동작을 하게 된다.

이러한 모터 제어반/자동제어반의 배전 계통은, 3상 4선식 배전 계통으로서, Y결선, 델타 결선, 와이 델타결선 등의 방법으로 중성선(N)과 전력선(A상, B상, C상)을 결합하여 전력을 공급해주게 된다. 여기서 연결시 하나의 전력선과 다른 전력선을 연결하면 380V가 되고, 하나의 전력선(예를 들어, A상)과 중성선(N)을 연결하면 220V가 되어, 부하에 전력을 공급해주게 된다.

여기서 중성선(N)은, 다상 다선식 선로에서 각상의 한쪽의 선로를 공통(common)으로 한 선로를 의미한다. 원칙적으로 3상을 사용하려면 전선이 6가닥이 필요하다. 하지만, 단상 2선식 선로의 위상을 120°씩 틀어서 한쪽 선을 모두 공통으로 하면 4가닥으로 줄어들고, 공통으로 한곳의 전위는 벡터적 합에 의하여 제로(0)가 된다. 이러한 제로전위(영전위)가 바로 기준전위가 되고 이른바 N상 즉, 중성선이 된다.

이런 상태에서 중성선은 원칙적으로 대지 전위인 영 전위를 가져야 하나 실제로 현장에서 각상의 위상이 정확히 120°가 나오지 않을 때는 약간의 전압을 가질 수도 있다. 이때 중성선 전위의 상승을 막기 위해 대지 전위 선인 접지 선에 중성선을 공통연결하면 각상의 위상이 약간 차이가 나게 되어도 대지와 닿아있기 때문에 영 전위를 유지하게 된다.

3상 4선식을 채택하고 있는 우리나라의 배전 계통의 특징상 단상부하와 3상부하가 혼합되어 중성선에는 불평형 전류가 흐르게 되고, 최근에는 컴퓨터, LED 등 조명장치, 복사기 등 사무기기, 무정전전원공급장치(UPS) 등과 같은 비선형 부하장치의 증가로 인하여 중성선에는 더 많은 영상 고조파가 흐르게 되었다.

여기서 고조파(Harmonics)란 기본 주파수의 2배, 3배, 4배와 같이 정수배에 해당하는 주파수를 말하며, 왜곡파 또는 왜형파라고 하며, 특히 여러 차수의 고주파 중에서 3, 6, 9 등과 같이 고주파 차수가 3의 배수에 해당하는 고주파 성분을 영상 고조파라고 한다.

영상 고조파는 각 3상의 위상이 동상의 값을 가지므로 단상전원 3개가 병렬로 연결된 것과 같이 중성선에 중첩되어 최대 3배의 영상 고조파가 흐르게 된다.

이와 같이 중성선에 과다한 영상 고조파가 흐르게 되면 중성선 도체의 과열 등으로 인해 붓싱 부분이 단선되거나 중성선이 단선된다.

여기서 중성선이 단선되면 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 사고가 발생하게 된다.

그러나 종래의 3상 4선식 모터제어반/자동제어반에서는 이러한 중성선에 대해서, 중성선의 이상 여부를 확인하거나 중성선의 이상시 중성선을 대체해주는 한 보호 기술이 적용되지 않아, 중성선의 단선시 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 사고가 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 3상 4선식 모터제어반/자동제어반에서 발생하는 제반 문제점들을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하려는 과제는, 3상 4선식 모터제어반/자동제어반에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지하기 위한 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반 및 중성선 대체방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 신속 정확하게 중성선의 단선을 검출할 수 있도록 한 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반 및 중성선 대체방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 중성선 단선이 검출되면 경고를 하여, 후속 조치가 이루어질 수 있도록 한 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반 및 중성선 대체방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 중성선 단선에 대한 경고 후 일정 시간이 경과 한 후에도 관리자가 후속 조치를 취하지 않으면 자동으로 공급 전력을 차단하여 장시간 중성선 단선으로 인해 발생하는 사고를 미리 방지할 수 있도록 한 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반 및 중성선 대체방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반"은,

부하인 모터, 차단기(MCCB), 마그네틱 스위치, 전자 과부하 릴레이, 현장 조작반, 원격 조작반, 모터 제어 센터로 이루어진 모터제어반/자동제어반에 있어서,

상기 차단기의 전단에 구비되고, 3상 4선식(R, S, T, N) 방식으로 공급되는 전력의 결상을 감지하고, 상기 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단하고 상기 중성선을 대체하여 중성선 단선으로 인해 컨트롤 라인이 동작하지 않아 부하의 기능이 마비되는 것을 방지하는 중성선 대체장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 중성선 대체장치는,

상기 공급되는 전력의 결상을 감지하는 결상 감지기와;

상기 결상 감지기에 의해 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단을 하고, 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하는 제어기와;

상기 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 공급 전력의 중성선을 대체하여 단상 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기를 포함한다.

상기 결상 감지기는,

R, S, T상의 위상신호를 감지하는 위상 감지기와;

상기 위상 감지기에서 감지한 R, S, T 상 중 어느 하나의 상의 레벨이 하이레벨로 일정시간 이상동안 지속하면 결상으로 판단하는 결상 판단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 중성선 보호기는,

3상(R, S, T)의 연결을 위한 스위치와;

상기 3상과 대체용 중성선(N)을 연결하여 단상 전압의 평형을 유지하기 위한 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 중성선 대체장치는,

상기 제어기에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 중성선 단선을 경보하는 경보 발생기와;

상기 경보 발생기에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기에 전달하는 경보해제 신호 입력부를 더 포함하고,

상기 제어기는,

상기 경보 발생기를 통해 중성선 단선에 대한 경보 후 일정 시간이 경과 한 시점에서도 경보 해제 요청이 발생하지 않으면 자동으로 공급 전력의 차단을 위한 제어신호를 차단기에 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "모터제어반/자동제어반의 중성선 대체방법"은,

중성선 대체장치에 구비된 제어기에서 모터제어반 및/또는 자동제어반에 공급되는 전력중 중성선 단선시 중성선을 대체하는 방법에 있어서,

3상 4선 식을 통해 전력이 공급되면 공급 전력의 결상을 감지하여 중성선 단선 여부를 판단하는 단계와;

상기 판단결과 중성선 단선일 경우, 중성선 보호기를 동작하여 단선된 중성선을 대체하는 단계와;

상기 중성선 대체 후 중성선 단선에 대한 경보를 발생하는 단계와;

상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계와;

상기 경보 발생 후 일정 시간 이내에 경보 해제 요청이 발생하지 않으면 자동으로 모터제어반 및/또는 자동제어반에 공급되는 전력을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 3상 4선식 모터제어반/자동제어반에서 중성선(neutral line) 단선이 발생할 경우, 중성선을 신속하게 대체해줌으로써, 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 신속 정확하게 중성선의 단선을 검출하여 이를 경고해줄 수 있으므로, 관리자가 신속하게 후속 조치를 취할 수 있도록 도모해줌으로써, 중성선 단선으로 인해 발생할 수 있는 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 중성선 단선에 대한 경고 후 일정 시간이 경과 한 후에도 관리자가 후속 조치를 취하지 않으면 자동으로 공급 전력을 차단하여 장시간 중성선 단선으로 인해 발생하는 사고를 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반의 회로도.
도 2는 도 1의 중성선 대체장치의 일 실시 예 구성도.
도 3은 도 2의 결상 감지기의 일 실시 예 구성도.
도 4는 도 2의 중성선 보호기의 회로도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터제어반/자동제어반의 중성선 대체방법을 보인 흐름도.

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

도 1은 본 발명에 따른 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반의 구성을 보인 블록도로서, 부하인 모터(110), 차단기(MCCB)(101), 마그네틱 스위치(M.G)(102), 과부하일 경우 자동으로 릴레이를 차단하기 위한 전자 과부하 릴레이(EOCR: Electronic Overload Relays)(103), 현장 조작반(LOP)(104), 원격 조작반(CRT)(106) 및 모터 제어 센터(MCC: MOTOR CONTROL CENTER)(105) 및 중성선 대체장치(200)로 구성된다.

여기서 차단기(101), 마그네틱 스위치(102), 전자 과부하 릴레이(103), 현장 조작반(104), 원격 조작반(106) 및 모터 제어 센터(105)의 상세 구성 및 동작은, 일반적인 모터제어반/자동제어반의 구성 및 동작과 동일하므로, 이하 해당 부분의 구체적인 설명은 생략한다.

상기 중성선 대체장치(200)는 상기 차단기의 전단에 구비되고, 3상 4선식(R, S, T, N) 방식으로 공급되는 전력의 결상을 감지하고, 상기 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단하고 상기 중성선을 대체하여 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결된 부하의 기능이 마비되는 것을 방지하는 기능을 수행한다.

이러한 중성선 대체장치(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공급되는 전력의 결상을 감지하는 결상 감지기(210)와; 상기 결상 감지기(210)에 의해 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단을 하고, 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하는 제어기(220)와; 상기 제어기(220)에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 공급 전력의 중성선을 대체하여 단상 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기(230)를 포함한다.

여기서 제어기(220)는 제어 가능한 프로그램을 저장하고, 상기 저장한 프로그램에 따라 중성선 대체장치의 전체 동작을 제어할 수 있는 마이컴, 마이크로프로세서, 중앙처리장치, 마이크로컨트롤러 등으로 구현하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중성선 대체장치(200)는, 상기 제어기(220)에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 중성선 단선을 경보하는 경보 발생기(240)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중성선 대체장치(200)는, 상기 경보 발생기(240)에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기(220)에 전달하는 경보해제 신호 입력부(250)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 신호 입력부(250)는 주지한 바와 같이 경보해제 스위치를 구비한다.

또한, 상기 결상 감지기(210)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력되는 전력의 각상(R, S, T)의 위상신호를 감지하는 위상 감지기(211)와; 상기 위상 감지기(211)에서 감지한 R, S, T 상 중 어느 하나의 상의 레벨이 하이레벨로 일정시간 이상동안 지속하면 결상으로 판단하는 결상 판단기(212)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중성선 보호기(230)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 3상(R, S, T)의 연결을 위한 스위치(M1)와; 상기 3상과 대체용 중성선(N)을 연결하여 단상 전압의 평형을 유지하기 위한 코일(L1 ~ L3)을 포함한다.

또한, 상기 중성선 대체장치(200)는 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 경보 발생 후 일정 시간 이내에 경보 해제 요청이 발생하지 않으면 자동으로 부하에 공급되는 단상 전력을 차단하는 단상 전력 차단기를 더 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반에 대한 동작을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

한국전력으로부터 공급되는 전력(3P 4W 380V-220V)이 Y결선 방식을 통해 모터제어반으로 공급되면, 모터제어반/자동제어반은 공급되는 전력으로 각종 부하(모터, 엘리베이터, 배수펌프, 소화전, 기타 등등)를 구동시키게 된다.

이때 Y결선 방식으로 공급되는 전력에서 중성선이 단선되면 각상별로 공급되는 전압이 부하의 용량에 따라 다르게 되고, 이로 인해 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 사고가 발생한다.

이러한 사고를 미리 방지하기 위해서 본 발명에서는 중성선 대체장치(200)가 상시 모터제어반/자동제어반에 공급되는 전력선에서 중성선의 상태를 감지하고, 중성선의 단선이 감지되면 즉시 경보를 수행함과 동시에 다른 중성선으로 대체를 하여, 컨트롤 라인이 동작하지 못하는 문제를 해결하게 된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 모터제어반/자동제어반으로 전력이 공급되면, 결상 감지기(210)는 동작을 하여 결상을 감지하게 되고, 결상 감지 값을 제어기(220)에 전달한다.

예컨대, 결상 감지기(210)의 위상 감지기(211)는 실시간으로 입력되는 3상 전력의 R, S, T 상의 위상신호를 감지하게 되고, 결상 판단기(212)에서 상기 위상 감지기(211)에서 감지한 각상별 위상 신호중 어느 하나의 상의 레벨이 하이레벨로 결상을 판단하기 위해 미리 설정된 일정시간 이상동안 유지되는지를 확인하게 되고, 이 확인 결과 상기 어느 하나의 상이라도 하이레벨로 일정시간 이상동안 유지될 경우 결상으로 판단하고, 결상 검출 값을 제어기(220)에 전달하게 된다. 여기서 중성선이 단선될 경우 임의의 상 레벨이 하이레벨이 된다.

여기서 결상 검출 값은 결상이 검출될 경우 하이신호(5V)를 출력하고, 결상이 검출되지 않을 경우 결상 검출 값은 로우신호(0V)를 출력하게 된다.

제어기(220)는 상기 결상 감지기(210)로부터 제공되는 결상 검출 값을 내장된 제어 프로그램으로 분석하여, 중성선 단선이 아니라고 판단이 되면(로우신호가 입력된 경우) 중성선 보호기(230)를 동작하지 않게 되며, 이와는 달리 중성선 단선이라고 판단이 되면(하이신호가 입력된 경우) 중성선 보호기(230)를 동작시키게 된다.

중성선 보호기(230)는 내부적으로 중성 선을 구비하고, 상기 제어기(220)에 의해 동작 제어신호가 전달되면, 스위치(M1)가 동작을 하여 3상(R, S, T)을 연결하게 되고, 이후 대체용 중성선(N)과 각상별 코일(L1 ~ L3)을 연결하게 된다. 즉, 대체용 중성선(N)은 항상 존재한 상태에서 중성선 단선시 3상을 대체용 중성선에 연결하여 단선된 중성선을 대체하게 된다. 여기서 중성선 접속은 마그넷 스위치 등을 이용하면 쉽게 접속할 수 있다.

중성선 보호기(230)가 동작을 하여 단선된 중성선을 대체하면, 중성선 단선으로 인해 발생할 수 있는 전압 불평형을 이전과 같이 평형 상태로 유지할 수 있으며, 이로 인해 모터제어반/자동제어반에 공급되는 전력선 중 중성선이 단선되어도 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지하게 된다.

한편, 제어기(220)는 주지한 바와 같이 중성선의 단선으로 판단이 되면 즉시 경보 발생기(240)를 구동시키게 된다. 경보 발생기(240)는 구동을 하여 중성선 단선을 경보하게 되는 데, 본 발명에서는 시각적인 경보 및/또는 청각적인 경보 방법을 이용하여 경보를 하게 된다.

시각 또는 청각 경보가 발생한 상태에서 관리자가 이를 인식하면, 신속하게 후속 조치를 취하게 되고, 이로써 중성선의 단선으로 인해 발생할 수 있는 각종 사고를 방지하게 되는 것이다.

또한, 관리자는 필요에 따라 발생한 경보를 해제할 수 있다. 예컨대, 경보해제 신호 입력부(250)에 구비된 경보해제 스위치를 조작하면, 경보해제신호 입력부(250)에서 경보해제 신호를 발생하여 제어기(220)에 전달한다.

제어기(220)는 경보 해제신호가 전달되면, 경보 발생기(240)의 동작을 정지시켜, 경보를 해제하게 된다.

또 다른 방법으로서, 제어기(220)는 경보 발생기(240)를 통해 중성선 단선에 대한 경보를 수행함과 동시에 시간의 경과를 확인하고, 이후 미리 정해진 일정 시간이 경과 한 후에도 관리자에 의해 경보해제 신호가 입력되지 않으면, 모터제어반/자동제어반에 공급되는 전원을 자동으로 차단하게 된다.

이것은 기존 차단기(MCCB)(101)를 이용하여 공급 전력을 차단하는 방식과 연동하면, 별도의 장치를 설치하지 않고서도 용이하게 구현이 가능하다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "모터제어반/자동제어반의 중성선 대체방법"을 보인 흐름도로서, 3상 4선 식을 통해 전력이 공급되면, 상기 공급 전력의 결상을 감지하여 중성선 단선 여부를 판단하는 단계(S101 ~ S103)와; 상기 판단 결과 중성선의 단선으로 판단되면, 중성선 보호기를 동작하여 단선된 중성선을 대체하는 단계(S105 ~ S109)와; 상기 중성선 대체 후 중성선 단선에 대한 경보를 발생하는 단계(S111)와; 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계(S113 ~ S115)와; 상기 경보 발생 후 일정 시간 이내에 경보 해제 요청이 발생하지 않으면 자동으로 모터제어반 및/또는 자동제어반에 공급되는 전력을 차단하는 단계(S117 ~ S119)를 포함한다.

이에 도시된 바와 같이, 먼저 단계 S101에서 3상 4선식 방식을 통해 모터 제어반/자동제어반에 전력이 공급되면, 단계 S103에서 결상 감지기(210)가 결상 여부를 검출한다. 여기서 결상을 검출하는 방법은 전술한 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반의 동작과 동일한 방법으로 결상을 검출하기 때문에 중복기재를 회피하기 위해서 자세한 설명은 생략한다.

결상이 검출되면 중성선이 단선된 것으로 판단을 하고(S105), 중성선 보호기(230)를 구동시켜 단선된 중성선을 대체하게 된다(S107 ~ S109). 예컨대, 별도로 중성선을 구비하고, 전력 공급선 중 중성선(N)이 단선되면 상기 별도로 구비한 중성선으로 공급 전력선의 중성선을 대체하여, 중성선 단선으로부터 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지하게 되는 것이다.

아울러 중성선이 단선된 것으로 판단이 될 경우에는 경보 발생기(240)를 구동시켜 시청각으로 중성선 단선에 대한 경보를 발생하게 되며, 이후 관리자에 의해 발생한 경보의 해제가 요청되면 상기 경보 발생기(240)의 구동을 정지시켜, 발생한 경보를 해제하게 되는 것이다(S111 ~ S115).

또한, 본 발명은 단계 S117 ~ S119에서와 같이 중성 선의 단선을 경보 한 후, 시간의 경과를 확인하여, 미리 설정된 일정 시간이 경과 한 후에도 관리자에 의해 경보해제신호가 입력되지 않으면, 자동으로 모터제어반/자동제어반에 공급되는 전력을 차단하는 방법도 가능하다. 이때 모터제어반/자동제어반에 공급되는 전력의 차단은 기존 MCCB를 이용하여 전력을 차단하는 방법과 동일한 방식으로 수행할 수 있다.

이러한 본 발명에 따르면 모터제어반/자동제어반의 전력 공급선 중 중성선이 단선되면 자동으로 예비 중성선으로 자동 절체를 수행하여, 중성선 단선으로 인해 발생하는 상별 전압 불평형을 방지하여, 컨트롤 라인이 동작하지 않아 연결 부하(예를 들어, 배수펌프, 소화전, 엘리베이터, 기타 등등)의 기능이 마비되는 것을 방지하게 된다. 그리고 중성선 단선이 발생하면 바로 경보를 발생하여 관리자가 이를 인지하도록 하며, 이후 관리자가 후속 조치를 신속하게 취할 수 있도록 함으로써, 중성선 단선으로 인해 추후 발생할 수 있는 시스템 고장 등의 사고를 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 경보 발생 후 일정 시간이 경과 한 후에도 경보가 해제되지 않으면, 자동으로 모터제어반/자동제어반에 공급되는 전력을 차단하여, 중성선 단선으로 인해 발생할 수 있는 사고를 미리 방지하게 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.

200… 중성선 대체장치
210… 결상 감지기
220… 제어기
230… 중성선 보호기
240… 경보 발생기
250… 경보 해제신호 입력부

Claims (6)

1. 부하인 모터, 차단기(MCCB), 마그네틱 스위치, 전자 과부하 릴레이, 현장 조작반, 원격 조작반, 모터 제어 센터로 이루어진 모터제어반/자동제어반에 있어서,
   상기 차단기의 전단에 구비되고, 3상 4선식(R, S, T, N) 방식으로 공급되는 전력의 결상을 감지하고, 상기 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단하고 상기 중성선을 대체하여 중성선 단선으로 인해 컨트롤 라인이 동작하지 않아 부하의 기능이 마비되는 것을 방지하는 중성선 대체장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 중성선 대체장치는,
   상기 공급되는 전력의 결상을 감지하는 결상 감지기와;
   상기 결상 감지기에 의해 결상이 감지되면 중성선 단선으로 판단을 하고, 중성선 대체를 위한 제어신호를 발생하는 제어기와;
   상기 제어기에서 발생하는 제어신호에 따라 상기 공급 전력의 중성선을 대체하여 단상 전압의 평형을 유지하는 중성선 보호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 결상 감지기는,
   R, S, T상의 위상신호를 감지하는 위상 감지기와;
   상기 위상 감지기에서 감지한 R, S, T 상 중 어느 하나의 상의 레벨이 하이레벨로 일정시간 이상동안 지속하면 결상으로 판단하는 결상 판단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반.
   
4. 청구항 2에 있어서, 상기 중성선 보호기는,
   3상(R, S, T)의 연결을 위한 스위치와;
   상기 3상과 대체용 중성선(N)을 연결하여 단상 전압의 평형을 유지하기 위한 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반.
   
5. 청구항 2에 있어서, 상기 중성선 대체장치는,
   상기 제어기에 의해 출력되는 경보발생 제어신호에 따라 중성선 단선을 경보하는 경보 발생기와;
   상기 경보 발생기에 의해 경보가 발생한 후 관리자에 의해 경보해제를 위한 경보해제 스위치가 조작되면 경보해제 신호를 발생하여 상기 제어기에 전달하는 경보해제 신호 입력부를 더 포함하고,
   상기 제어기는,
   상기 경보 발생기를 통해 중성선 단선에 대한 경보 후 일정 시간이 경과 한 시점에서도 경보 해제 요청이 발생하지 않으면 자동으로 공급 전력의 차단을 위한 제어신호를 차단기에 발생하는 것을 특징으로 하는 중성선 대체기능이 구비된 모터제어반/자동제어반.
   
6. 중성선 대체장치에 구비된 제어기에서 모터제어반 및/또는 자동제어반에 공급되는 전력중 중성선 단선시 중성선을 대체하는 방법에 있어서,
   3상 4선 식을 통해 전력이 공급되면 공급 전력의 결상을 감지하여 중성선 단선 여부를 판단하는 단계와;
   상기 판단결과 중성선 단선일 경우, 중성선 보호기를 동작하여 단선된 중성선을 대체하는 단계와;
   상기 중성선 대체 후 중성선 단선에 대한 경보를 발생하는 단계와;
   상기 경보 발생 후 경보 해제 요청이 발생하면, 발생한 경보를 해제하는 단계와;
   상기 경보 발생 후 일정 시간 이내에 경보 해제 요청이 발생하지 않으면 자동으로 모터제어반 및/또는 자동제어반에 공급되는 전력을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터제어반/자동제어반의 중성선 대체방법.
   

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