KR20140023109A - 비가 오는 날 태양광 및 풍력 발전기의 인버터의 선로 차단장치 및 그 설치 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 및 풍력발전설비 인버터내(50)부에 비가오면 천둥과 번개의 낙뢰로 인한 피해를 예방할 수 있도록 인버터(50)의 입력과 출력선로를 개폐기에서 자동으로 차단되도록 하여 인버터(50)을 보호하기 위한 차단장치에 관한 것으로 빗물 받침대(10)에 흐르는 빗물은 상면 빗물감지 판(20)과 하면 빗물감지 판(20' )에 빗물 물줄기(60)로 흘러 떨어지면서 감지되는 신호 전류는 가변저항(12)을 거쳐서 릴레이(R1)의 전원을 공급하면 릴레이(R1)의 B접점은 타이머스위치(T1)코일에 공급되는 전원을 차단하므로 타이머스위치(T1)A접점은 릴레이(R2)와 타이머스위치(T2)(TS1)의 전원들을 차단하므로 타이머스위치설정시간에 따라서 1차와 2차로 나누어서 인버터의 입력선로 개폐기(MS1a)(MS1b)와 출력선로 개폐기(MS2)가 오프(차단)된다 그리고 비가 그친 후에는 다시 릴레이(R1)에 빗물을 감지하여 보내는 신호 전원이 차단됨으로 릴레이(R1)의 B접점은 타이머스위치(T1)코일에 전원을 다시 공급을 하므로 타이머스위치(T1)A접점은 릴레이(R2)와 타이머스위치(T2)(TS1)의 전원을 공급을 하여주므로 인버터의 입력선로 개폐기(MS1a)(MS1b)와 출력선로 개폐기(MS2)가 타이머스위치설정시간에 따라서 1차와 2차로 나누어서 온(투입)이 되도록 하여 다시 전기를 생산할 수 있는 낙뢰피해를 예방할 수 있도록 구성되는 개폐 차단장치에 관한 것이다
[색인어]
인버터입력과 출력 선로 차단 , 낙뢰피해예방 , 각종기기보호 , 불꽃방지 감소 , 금속 감지판

Description

비가 오는 날 태양광 및 풍력 발전기의 인버터의 선로 차단장치 및 그 설치 시공방법{omitted}

본 발명은 태양광 및 풍력발전설비 인버터내부에 비가오면 천둥과 번개의 낙뢰로 인한 피해를 예방할 수 있도록 인버터의 입력과 출력선로를 개폐기에서 자동으로 차단되도록 하여 인버터를 보호하기 위한 차단장치에 관한 것으로 비가오면 빗물의 감지신호에 따라 인버터의 입력과 출력선로의 개폐스위치가 자동으로 오프(차단)되어 낙뢰로 인한 피해를 사전에 예방할 수 있으며 다시 비가 그치면 차단된 인버터의 입력과 출력선로의 개폐스위치가 자동으로 온(투입)됨으로 다시 전기를 생산할 수 있어 낙뢰피해를 예방할 수 있도록 구성되는 개폐 차단장치에 관한 것이다

[해결하려는 과제]

본 발명은 태양광 및 풍력발전설비 인버터 내부에 비가오면 천둥과 번개의 낙뢰로 인한 피해(과전압 및 전류)가 전달되지 못하도록 인버터의 입력과 출력선로를 개폐기에서 자동으로 차단되도록 하여 인버터를 보호하기 위한 차단장치에 관한 것으로 비가오면 빗물받침대에 떨어지는 빗물은 빗물감지 판(20)(20' )에서 보내는 감지신호에 따라 인버터의 입력과 출력선로의 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와(MS2)가 자동으로 오프(차단)되어 인버터에 연결되어있는 선로들이 모두 차단됨으로 낙뢰로 인한 피해를 사전에 예방할 수 있으며 다시 비가 그치게 되면 차단되어있는 인버터의 입력과 출력선로의 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와(MS2)가 자동으로 온(투입)됨으로 다시 전기를 생산할 수 있다 또한 인버터의 입력 DC + - 선로에 사용되는 전자개폐기(MS1a)(MS1b)의 결선방법은 개폐기를 차단 할 때에 발생하는 (아크)불꽃의 길이를 최소로 끊어주고 감소시키면서 안전하게 차단할 수 있도록 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와(MS2)의 (오프)차단 및 (온)투입하는 방법을 타이머스위치의 설정 값에 따라서 동작하며 또 전자개폐기 1조의 주 접점과 접점들을 거쳐 직렬로 연결하여 안전 하게 온/오프가 되도록 실시되어 낙뢰피해를 예방할 수 있도록 구성되는 개폐 차단장치를 설치 제공하는데 그 목적이 있다

근래 와서는 태양광 및 풍력발전설비가 증가하고 있다

태양광 발전설비는 두 가지 종류로서 주택 보급용은 시설규모가 3킬로 와트 이하 설치로 그의 규모가 아주 적어서 보통 설치면적은 가로 5m 세로5m의 적은 공간에 태양전지모듈 판을 설치를 하고 있다 그러나 영업용태양광 발전설비는 설치용량이 10킬로 와트 이상설치가 가능함으로 영업장소마다 각각 설치면적이 다르다 그럼으로 영업장소에 어떤 사람은 30키로 와트 어떤 사람은 50키로 와트 또는 100킬로 와트 또는 500 ∼ 1,000킬로 와트 등 다양하게 설치를 하고 있음으로 태양광의 설치면적의 길이가 적개는 가로 약30m 세로30m 설치장소가 있는가 하면 또 설치용량이 큰 장소에는 길이가 100m 에서 수백m 이상으로 넓은 면적들을 차지하고 있다

그리고 이의 설치장소는 대부분 시골마을 산지에 설치가 대어 있는 장소로서 설치장소는 모두 전가가 흐를 수 있는 도체로서 천둥과 번개를 치면서 비가 오게 되면 낙뢰는 현장에 설치된 기에서 바로 발생하는 경우도 있고 또 현장을 떠나 외부 먼 곳에서 낙뢰가 발생을 하여도 현장에서는 외부와 연결되어있는 한전 측 전기 선로나 또는 인터넷의 전선 등 선로를 통하여 낙뢰가 인버터내부 전자회로에 들어가기 때문에 발전소의 관리인들은 각종 기기손상 등을 우려하여 태양광발전기 인버터에 전원이 공급되는 (쏠라)입력스위치와 인버터에서 출력하는 부레가스위치를 사람들이 손으로 일일이 차단을 하여주고 있는 불편함 들이 발생을 하고 있다

인버터에는 DC전원이 공급되는 입력에 4p (쏠라)부레가스위치를 부착 사용하는 이유는 스위치를 (오프)차단 할 때에 부레가스위치내부에서 (아크)불꽃이 발생하는 문제가 있어 인버터의 시스템의 회로 구조상 4p(쏠라)부레가스위치를 사용하여야 적합하기 때문에 사용을 하고 있다

그러므로 인버터에 DC전원이 공급되는 입력스위치를 사용하는 용도에는 4p(쏠라)부레가스위치가 과전류장치가 기본적으로 설치되어있으며 또 DC전원 - 와 + 전압을 동시 한번에 차단할 수 있어 사용에 적합하다 일반적으로 전자개폐기의 주 회선은 보통R,S,T, 3회선으로는4p(쏠라)부레가스위치를 대용으로 하여 사용하기에는 경제성과 회로 및 기타 (아크)불꽃방지 등 용도에 적합하지 안다) 평상시에 태양광발전소 인버터기기 및 선로에는 비가오면 낙뢰를 방지하기 위하여 인버터에 연결되어있는 입력과 출력 선로를 자동으로 차단할 수 있는 안전장치가 없어서 발전소 관리인들은 항상 기상청의 일기예보 발표에 귀를 기울여 일기예보 발표에 따라서 상시 근무를 하고 있다가 비가 오는 날 인버터의(4p(쏠라)부레가스위치)입력과 출력 측 부레가스위치를 수시로 오프 차단을 하고 있는 어려움이 있다 그리고 비가 오면 빗물에 의하여 인버터의 선로가 차단되도록 하는 낙뢰방지장치는 인버터에 부착되어있는 기존스위치와는 용도가 맞질 안아 사용을 할 수가 없으므로 별도신설로 회로구성을 하고 또 별도의 스위치를 설치 부착하여야 하는 문제가 있다

태양광발전소의 경우 관리인들은 일반적으로 기상청의 일기예보에 항상 귀를 기우려 비가 온다고 발표를 하면 인버터의 선로를 차단하기 위하여 대기를 하고 있지만 비는 언제 올는지 정확한 시간을 알 수 없어 시간낭비 등 어려움을 겪게 된다

더욱이 여름철에는 소낙비가 자주 내리고 있다 그리고 소낙비는 천둥번개를 만이 동반하며 쏟아지는 경우가 있다 그러므로 가장 큰 문제는 관리인이 현장에서 외출을 하는 경우와 또 깊은 밤 야간에는 사람들이 깊은 잠에 빠지게 됨으로 더욱이 어려움이 있게 된다

그래서 대부분 일기예보를 듣고 비가 온다고 발표를 하게 되면 낙뢰 사고를 미리 방지하기 위하여 사람들이 비가 오지 안아도 사전에 미리 수동으로 스위치를 오프 차단을 하고 다시 비가 그치게 되면 차단된 스위치를 온으로 투입시켜주어야 하는 어려움과 불편함 등이 있게 되며 더욱이 비가오기도전에 스위치를 차단하게 됨으로 전기의 발전생산량도 따라서 감소하는 문제가 있어 왔으므로 이를 살펴보면 다음과 같다

가) 비가 온다고 일기예보를 들어도 비는 어느 시간 어느 때에 올지 몰라서 발전소 관리인들은 긴장 속에서 항상 생활을 하고 있다

나) 여름철 소낙비가 오려고 갑작스럽게 하늘이 캄캄하게 먹구름이 끼게 되면 관리인들은 하던 일을 멈추고 수시때때로 스위치를 꺼주어야 하는 불편함이 있다

다) 수시때때로 스위치를 끄고 또 켜주어야 함으로 많은 시간을 낭비하고 있다

라) 일기예보에 따라서 비가오기도 전에 스위치를 먼저 꺼주어야 하며 또 켜주어야 장마철에는 수시로비가 내림으로 인하여 장시간 동안 스위치를 끄고 대기상태에 들어감으로 전기발전생산을 감소시키는 어려움을 주게 된다

마) 인버터의 선로스위치는 온/오프를 할 때에 그 동작순서에 따라서 1차 및 2차로 각각 동작을 시켜주어야 하기 때문에 교육을 받지 않는 일반인들이 스위치를 직접 다루기란 어려움이 있게 된다

바) 낙뢰는 비가 올 때 발전설비장소 외에도 한전선로와 연결된 전선 및 인터넷 및 기타 전선 등을 통해 타고 들어와 문제를 발생시키기도 한다

사) 낙뢰사고가 인버터에 발생하게 되면 수리비가 크게 들어 가면서 또 인버터를 수리하는 동안에는 전기를 발전할 수 가없어 손실이 이중으로 발생을 하게 된다

아) 인버터 수리는 일반인들은 다룰 수가 없고 전문 이가 직접 수리를 해야 함으로 수리를 해야 하는 시일이 만이 걸리는 만큼 따라서 전기생산도 계속하지 못하는 문제가 발생하게 된다

본 발명은 태양광 및 풍력발전설비 인버터 내부에 비가오면 천둥번개의 낙뢰로 인한 전압이 전달되지 못하도록 인버터의 입력과 출력선로를 개폐기에서 자동으로 차단되도록 하여 인버터를 보호하기 위한 차단장치에 관한 것으로 비가오면 빗물받침대에 떨어지는 빗물은 빗물감지판(20)(20' )에서 보내는 감지신호에 따라 인버터의 입력과 출력선로의 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와(MS2)가 자동으로 오프(차단)되어 인버터에 연결되어있는 선로들이 모두 차단됨으로 낙뢰로 인한 피해를 사전에 예방할 수 있으며 다시 비가 그치게 되면 차단되어있는 인버터의 입력과 출력선로의 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와(MS2)가 자동으로 온(투입)됨으로 다시 전기를 생산할 수 있다 또한 인버터의 입력 DC + - 선로에 사용되는 전자개폐기(MS1a)(MS1b)의 결선방법은 개폐기를 차단 할 때에 발생하는 (아크)불꽃의 길이를 최소로 끊어주고 감소시키면서 안전하게 차단할 수 있도록 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와(MS2)의 (오프)차단 및 (온)투입하는 방법을 타이머스위치의 설정 값에 따라서 동작하며 또 전자개폐기 1조의 주 접점과 접점들을 거쳐 직렬로 연결하여 안전하게 온/오프가 되도록 실시되어 낙뢰피해를 예방할 수 있도록 구성되는 개폐 차단장치를 설치 제공하는데 그 목적이 있다

본 발명에 있어서 빗물 받침대 내부에 떨어지는 빗물이 중앙 한곳에 모아져서 흐를 수 있도록 하고 빗물받침대에 흐르는 빗물은 빗물감지 판과 빗물감지 판 사이에 빗물을 물줄기로 낙차 하여 떨어지면서 감지되는 신호전류를 공급하는 방법을 특징으로 한다

비가오면 자동기능의 경우는 빗물감지 판에 감지되는 신호전류에 따라서 인버터의 입력과 출력선로의 개폐기가 차단되어 낙뢰 피해를 예방하도록 작동하고 비가 그치면 차단된 개폐기가 다시 투입작동 되어 전기를 발전할 수 있도록 구성되는 방법을 특징으로 한다

인버터의 입력과 출력선로의 개폐기의 (입)온/(절)오프를 하는 동작 순서의 방법은 타이머스위치의 설정시간에 따라서 1차와 2차로 동작이 각각 실시 하도록 하는 방법을 특징으로 한다

인버터의 DC선로 개폐기를 차단할 때에 불꽃(아크)의 길이를 감소시킬 수 있도록 전자개폐기1조의 주 접점과 접점들을 서로 직렬로 연결하는 결선방법; 및 상기 스위치의 조작방법은 수동 및 자동의 기능으로 자동의 기능은 비가오면 낙뢰 피해를 방지하도록 인버터의 입력 및 출력의 선로가 차단되도록 하는 방법을 특징으로 한다

이상에서 설명한 바와 같이 비가 오게 되면 인버터의 입력과 출력선로에 연결되어있는 회선들이 모두 자동으로 차단됨으로 낙뢰로 인한 피해를 사전에 예방하는 효과가 있다

전자개폐기를 차단 및 투입할 때 DC전압 및 전류 (아크)불꽃으로 인한 사고를 사전에 방지하도록 타이머스위치 동작으로 1차와 2차로 각각 따로따로 동작하도록 하였으며 또 전자개폐기의 접점단자는 여러 개를 거처 직렬로 서로 연결하여 사용하도록 함으로 인버터입력선로를 차단 할 때에 발생하기 쉬운 (아크)불꽃에 대한 어려움들을 해결하는 효과가 있다

비가오면 인버터의 선로 개폐기를 자동으로 차단하고 비가 그치면 자동으로 개폐기스위치가 투입됨으로 인건비절감 및 전력생산을 증가시키는 효과가 있다

빗물감지 판에 감지되는 신호는 빗물받침대에서 낙차로 떨어지는 빗물줄기를 이용함으로 비가 그친 후 쌓여있는 먼지에 빗물이 번져있는 물기와는 관계없이 비가 오고 또 그치는 신호를 정확하게 파악하여 전달할 수 있는 효과가 있다

도1은 빗물 받침대가 건축물의 측면에 부착한 상태를 나타낸 도 예이다
도2는 비가오면 자동으로 낙뢰피해를 예방 하도록 인버터의 입력과 출력선로의 전자개폐기 구성장치의 내부구성을 나타낸 회로도 이다
도3은 인버터의 입력과 출력선로의 전자개폐기를 차단할 때에 (아크)불꽃의 길이를 감소하도록 주 접점과 접점들을 직렬로 연결하여 사용하는 상태를 각각 나타낸 결선도의 예이다
도4는 인버터의 입력선로 전자개폐기를 차단할 때에 발생되는 (아크) 불꽃에 대하여 전자개폐기의 주 접점과 접점들을 직렬로 연결하여 사용 하는 방법으로 전자개폐기의 연결수량에 따라서 (아크) 불꽃의 길이가 감소되는 상태를 설명하기 위한 도로서
(가)는 인버터의 입력선로를 (오프) 차단 할 때 전자개폐기 주 접점을 1개만 사용하였을 때 (아크) 불꽃(6)이 발생하는 길이를 나타낸 상태를 설명한 예의 도이다
(나)는 인버터의 입력선로를 (오프) 차단 할 때 전자개폐기의 주 접점들을 3개를 직렬로 연결하여 사용 하였을 때 (아크) 불꽃의 길이가 1/3로 감소되는 상태를 설명한 예의 도이다
(다)는 인버터의 입력선로를 (오프) 차단 할 때 전자개폐기의 주 접점을 6개를 직렬로 연결하여 사용 하였을 때 (아크) 불꽃의 길이가 1/6로 크게 감소되는 상태를 설명한 예의 도이다
도5는 태양광발전의 햇빛감지용 자동 컨트롤 전원선로의 차단개폐기에 대한 도의 예이다
도6은 빗물 받침대에 빗물감지 판이 형성되고 건축물과 분리된 상태를 나타낸 도의 예이다
도7은 빗물 받침대의 내부에 빗물이 흘러서 빗물 감지판과 빗물 감지판 위를 빗물의 물줄기가 낙차하며 흘러 떨어지면서 신호를 감지하는 상태를 나타낸 도의 예이다
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 , 1' : 전기리드선 2 , 2' 2" : 전자개폐기접점 3 :부착 지지대 4, 4 : 볼트 5 : 쎌렉타 스위치 6 : (불꽃) 아크 7 , 7 : 전기배선 8 : 시험버튼스위치 9, 9: 구멍 10 : 빗물받침대 12 : 가변저항 20, 20: 빗물감지 판 30 : 받침대 50 : 인버터 60 : 물줄기 70 : 자동컨트롤 및 기타기기 R1 , R2 : 릴레이 PL2 , PL2 : 표시램프 T1 , T2 : 타임아 스위치 TS1 : 시간지연 타임아 스위치 MS1a , MS1b , MS2 , MS3 : 전자개폐기 100 : 도면의전선 표시번호 150 : 도면의전선 표시번호 300 : 도면의전선 표시번호 400 : 건축물

본 발명에 있어서는 비가 오는 날 천둥과 번개가치면 낙뢰로 인한 이상전압이 전기를 발전하고 있는 태양광 및 풍력발전설비의 인버터기기에 손상을 입히게 됨으로 이때에 인버터(50)의 입력과 출력선로에 연결 되어있는 선로들을 비가오면 자동으로 차단하고 또 비가 그치면 차단된 스위치가 다시 자동으로 투입 되도록 하여 낙뢰로 발생하기 쉬운 인버터의 피해를 예방하기 위한 선로차단장치 및 그 설치시공방법에 있어서 그 실시 예를 설명하여보면 다음과 같다

낙뢰피해를 방지하기 위한 빗물감지 스위치에 대한 설치 및 구조

먼저 비가 오게 되면 빗물을 감지하기 위하여 빗물받침대(10)의 구조는 지붕과 같은 모양으로 도6에서와 같이 하늘에서 비가오면 떨어지는 빗물들이 빗물받침대(10)내부에서 한곳에 모아 저서 만은 량으로 흐를 수 있도록 하기 위하여 경사면이 되도록 빗물받침대(10)는 정 중앙을 접어서 골이 깊어지도록 형성을 하고 빗물받침대(10)는 건축물(400)의 측면에 부착 할 수 있도록 부착지지대(3)을 형성하여준다 그리고 부착지지대(3)에는 건축물에 부착 고정부착 할 수 있도록 구멍(9)(9' )을 천공하여준다 다음 빗물받침대(10)의 역할은 빗물받침대(10)의 내부에 떨어지는 빗물을 모두 한곳에 모아서 흐르는 빗물을 감지하기 위하여 빗물받침대(10)처마끝 빗물이 외부 박으로 흘러 떨어지는 부위표면 상면에는 동판과 같이 전기가 흐를 수 있는 금속으로 빗물감지 판(20)을 먼저 상면에 부착형성하고 또 빗물받침대(10)끝에서 외부 박으로 흘러 떨어지는 부위에는 빗물을 다시 받아 감지할 수 있도록 하기 위하여 빗물받침대(10)의 하 면에는 전기가 흐르지 안는 절연체를 사용하여 받침대(30)을 먼저 부착형성을 한다 다음 부착된 받침대(30)의 일면에는 동판과 같이 전기가 흐를 수 있는 금속으로 된 빗물감지 판(20)을 하나 더 형성하여 부착을 하여준다 그리고 다음은 빗물받침대(10)에 부착된 빗물감지 판(20)(20' )에는 빗물에서 감지된 신호를 외부로 보낼 수 있도록 전선으로 리드 연결선(1)(1' )을 각각 연결을 하여준다 다음 이와 같이 조립하여 형성된 빗물받침대(10)는 도1에서와 같이 건축물(400)의 측면에 부착지지대(3)의 구멍을 이용하여 건축물(400)에 볼트(4)(4' )을 이용하여 단단하게 부착을 하여주면 비가오면 빗물을 감지할 수 있는 빗물받침대(10)가 건물(400)에 부착을 하게 된다

낙뢰를 방지를 하기 위한 인버터의 입력과 출력선로를 차단하기 위한 선로회로구성 및 전기컨트롤 페널의 구조

비가 오게 되면 천둥과 번개로 인한 낙뢰가 보통발생을 하게 됨으로 낙뢰피해를 예방 하기 위한 인버터(50)의 입력과 출력의 선로를 차단하기 위하여 전기의 회로 및 컨트롤 패널의 구조는 도2의 전기배선회로와 같이 빗물감지 판(20)(20' )에 연결되어있는 빗물감지 판(20)의 전선(1)은 다운 트랜스를 거처서 AC24V이하 전압으로 출력을 하고 있는 전원측선(1)에 연결을 하고 또 다른 빗물감지 판(20' )한쪽 전선(1' )은 가변저항(12)과 연결을 하여주고 가변저항(12)의 전선은 릴레이(R1)의 한쪽코일(1' )과 접촉을 하여준다 다음 릴레이(R1)의 반대편 코일은 트랜스에서 출력하는 전선(1' )과 서로 연결을 하여준다 (여기서 릴레이(R1)와 빗물감지 판(20)(20' )에 공급되는 전압은 다운트랜스를 거쳐서 AC24V이하의 전압을 사용하며 릴레이(R1)외에 공급되는 다른 전기 부품들의 모든 전원은 AC220V등 각종 다양한 전압으로도 사용할 수 있으며 가변저항(12)의 기능은 빗물감지 판(20)(20' )에 흐르는 전압이 AC24V이하로 릴레이의 코일과 설치 거리가 멀어지게 되면 전선의 거리도 따라서 길어져 저항이 값이 달라지게 된다 또 빗물물줄기(60)기의 굵기도 따라서 릴레이의 동작여부도 달라지게 됨으로 이때 가변저항을 통하여 강 중 약 등 적합한 저항 접속에 맞추어 조정하여주면 전선의 거리 및 빗물 물줄기(60)의 굵기에 따라 맞추어 편리하게 사용할 수 있다) 다음 빗물감지 판(20)(20' )의 양쪽 전선(1)(1' )에는 비가오지 안아도 손으로 살짝 눌러서 빗물이 흘러 떨어짐과 같이 동작시험을 하여볼 수 있도록 버튼스위치(8)와 서로 연결을 하여 준다 다음은 릴레이(R1)의 B접점(R1)한쪽 면은 전원을 공급받기 위하여 표시번호(100)에 연결을 하여주고 릴레이(R1)의 반대편 B접점(R1)면은 타이머스위치(T1)의 코일 한쪽 면과 결선을 하여주고 타임아 스위치(T1)의 반대편 코일은 표시번호(300)에 직접연결을 하여준다 다음 타이머 스위치(T1)의 A접점(T1)의 일면은 전원선(100)에 연결을 하고 타이머스위치(T1)의 반대편 A접점(T1)은 릴레이(R2)의 한쪽코일과 연결을 하여주고 릴레이(R2)의 반대편 코일은 표시번호(300)에 연결을 하여 준다 다음은 자동과 수동으로 사용을 하기 위하여 셀랙타 스위치(5)의 전원 측은 전원을 공급받을 수 있도록 표시번호(100)에 연결을 하여준다 그리고 셀랙타 스위치(5)의 (자동)단자에는 릴레이(R2)의 A접점(R2)과 또 시간을 지연시키는 타임아 스위치(TS1)의 A접점(TS1)과 연결을 하여준다 다음 릴레이(R2)의 반대편 A접점(R2)과 릴레이(R2)의 또 다른 A접점(R2a)은 표시번호(150)에 각각 연결을 하여준다 그리고 릴레이(R2)의 반대편 A접점(R2a)과 또 시간을 지연시키는 타이머 스위치(TS1)의 반대편 A접점(TS1)은 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 한쪽코일에 각각 연결을 하여준다 다음 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 반대편 코일은 표시번호(300)에 직접 각각 연결을 하여준다 그리고 셀랙타 스위치(5)의 (수동)단자는 표시번호(150)에 직접 연결을 하여준다 다음 표시램프(PL1)는 항상 점등되어 있는 상시 표시등으로서 이의 전원 공급은 표시번호(100)과 (300)에 각각 연결을 하여준다 다음 표시램프(PL2)와 타임아 스위치(T2)와 전자개폐기(MS3)의 전원공급은 표시번호(150)와 또 표시번호(300)에 바로 각각 연결을 하여 준다 다음 타임아 스위치(T2)의 A접점(T2)의 한쪽 면은 표시번호(150)에 연결을 하여주고 타임아 스위치(T2)의 반대편 A접점(T2)에는 시간을 지연시키는 타이머스위치(TS1)코일과 또 전자개폐기(MS2)의 코일을 각각 연결을 하여주고 이의 (TS1)와 (MS2)반대편 코일은 전원을 공급받을 수 있도록 표시번호(300)에 각각 서로 연결을 하여준다 그리고 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와(MS2)의 매 인의 접점들은 도 3에서와 같이 태양광발전에서 인버터(50)에 입력으로 공급되는 전원선로의 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와 또 인버터(50)을 거쳐서 한전으로 출력을 하는 선로는 전자개폐기(MS2)매인 접점에 연결을 하여주어 비가오면 인버터(50)의 입력과 출력선로가 모두 자동으로 차단하고 다시 투입을 될 수 있도록 각각 연결하여 주며 또 전자개폐기(MS3)의 메인 접점은 도4에서와 같이 햇볕의 이동방향에 따라서 움직이는 태양전지모듈 자동컨트롤기기(70)에 공급되는 전원선로가 거쳐나갈 수 있도록 연결을 하여주어서 비가오면 자동으로 전자개폐기(MS3)가 차단을 하고 비가 그치면 다시 자동으로 투입될 수 있도록 하여준다 여기서 빗물감지 판(20)과 (20' )에서 릴레이(R1)에 공급되는 전압은 도2에서와 같이 다운 트랜스를 거쳐서 AC24V이하 전압으로 릴레이(R1)을 사용하고 있는 조작방법은 한가지로 한정 되어있는 것은 아니며 이의 방법 외에 지하수물탱크에 급수 및 배수펌프의 조작컨트롤로 사용하고 있는 후로드 스위치를 사용하여 빗물감지 판(20)(20' )에서 보내지는 신호를 공급 받아 동일하게 릴레이(R1)나 또는 타임아 스위치(T1)에 전압을 공급 할 수도 있다

이와 같은 방법으로 빗물 받침대(10)을 설치하고 또 각종스위치를 부착 하고 각각 전기배선 및 결선을 하여주면 비가 오는 날 태양광발전기의 전원스위치를 차단하는 장치 및 그 설치시공 방법이 완성되게 된다

비가오면 빗물에 의하여 동작되는 회로구성 및 동작

비가오면 빗물받침대(10)에서 흐르는 빗물의 신호에 의하여 차단되도록 인버터(50)의 입력과 출력선로에 설치부착 된 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2)가 자동의 경우 일반타임아 스위치(T2)및 시간을 지연시키는 타임아 스위치(TS1)의 설정에 따라 동작되는 과정들의 스위치의 온/오프 동작방법은 셀랙타 스위치(5)에 따라 수동과 자동으로 사용할 수가 있다 수동의 경우는 빗물과는 무관하여 모든 스위치가 바로 온 동작으로 사용을 할 수가 있으며 자동의 경우는 비가오면 빗물을 감지하여 보내오는 신호에 의하여 자동으로 스위치가 (오프) 차단되게 된다

그럼으로 비가오면 자동의 경우만 스위치가 차단을 하게 됨으로 자동에 대하여 그 실시 예를 설명 하여보면 다음과 같다

자동기능의 경우 하늘에서 비가 오게 되면 빗방울은 빗물받침대(10) 내부에 떨어지게 된다 이때 건축물(400)에 부착되어있는 빗물받침대(10)의 구조는 빗물받침대(10)내부에 흐르는 빗물이 외부 박으로 흘러 떨어지는 부위가 더 낮도록 약간의 경사 면을 가지고 있으며 또 중간지점에는 깊은 골이 파여있어서 빗물받침대(10)의 내부에 떨어져 흐르는 빗물은 한곳에 만은 양으로 중앙에 모여서 경사면을 타고 흘러가다가 빗물받침대(10)의 끝 상면에 부착 형성되어 있는 빗물감지 판(20)과 또 하 면에 부착 형성되어 있는 빗물감지 판(20' )의 표면을 물줄기(60)로 스치면서 외부 박으로 흘러 떨어져 낙차를 하면서 밑으로 떨어지게 됨으로 도7에서와 같이 이때에 물줄기(60)로 흘러 떨어지는 빗물은 상면에 있는 빗물감지 판(20)과 하 면에 있는 빗물감지 판(20' )의 금속 표면을 도7에서와 같이 흐르는 빗물줄기(60)가 흘러 떨어지면서 서로연결을 하여줌으로 이때 흘러 지나가는 물줄기(60)속에는 전류가 발생하여 스위치의 역할을 하여 전원이 죽어있는 릴레이(R1)의 코일에 전원을 온으로 공급 하여줌으로 이때 릴레이(R1)의 전원이 순간적으로 깜박 하고 살게 되면 릴레이(R1)의 B접점(R1)을 통하여 전원을 공급하고 있는 타임아 스위치(T1)의 코일에 전원이 순간적으로 오프 차단을 하게 됨으로 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)을 통하여 전원을 공급받고 있는 릴레이(R2)의 전원코일도 따라서 순간적으로 깜박하며 오프 동작을 하게 된다 이때 릴레이(R2)의 A접점(R2)을 통하여 전원을 공급하고 있는 동작 표시램프(PL2)와 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와 타임아 스위치(T2)와 시간지연 타임아 스위치(TS1)와 전자개폐기(MS2)와 (MS3)의 전원은 모두다 자동으로 오프 차단을 하게 된다

하지만 릴레이(R2)의 A접점(R2)을 통하여 공급되는 전원은 오프 차단을 하게 되지만 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 전원이 공급되고 있는 방법은 시간지연 타임아 스위치(TS1)의 A접점(TS1)은 셀랙타 스위치(5)의 자동단자를 통하여 이중으로 전원을 공급 하고 있기 때문에 시간지연 타임아 스위치(TS1)코일에 전원이 오프 차단되어도 시간지연 타임아 스위치(TS1)의 설정시간 약2초 후에 전자개폐기(MS1a) (MS1b)가 오프 차단을 하게 된다

그럼으로 모든 기기의 스위치가 한꺼번에 동일하게 다 차단을 하는 것은 아니며 비가오면 빗물에 의하여 1차에 동작표시램프(PL2)와 타임아 스위치(T2)와 시간지연 타임아 스위치(TS1)와 한전으로 출력을 하는 전자개폐기(MS2)와 태양광자동컨트롤용 전자개폐기(MS3)가 먼저 1차로 오프 차단을 한 다음에 또 2차에는 시간지연 타임아 스위치(TS1)의 설정시간 에 따라서 약2초 후에는 시간지연 타임아 스위치(TS1)의 A접점(TS1)이 동작을 하고 원위치 하여 제자리로 돌아오게 되면 전자개폐기(MS1a) (MS1b)에 공급을 하고 있는 코일전원을 이때 오프 차단을 하여 주게 된다 (시간지연 타임아 스위치(TS1)의 동작 기능은 코일에 전원을 공급하여주면 A접점(TS1)의 동작은 빨리 하게 된다 하지만 이와 반대로 온으로 동작하고 있는 상태에서 코일에 공급되고 있는 전원을 완전히 오프 차단을 하여도 타임아 설정시간에 따라서 A접점(TS1)은 더 늦게 오프 차단되는 기능을 가지고 있다 그럼으로 인버터(50)의 스위치를 오프 차단할 때에 1차와 2차로 나누어서 부하용량을 줄여서 안전하게 오프 차단을 하도록 사용하였다)

이와 같이 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와(MS2)의 오프 차단시간을 1차와 또 2차로 각각 나누어서 오프 차단을 하는 이유는 다음과 같다 인버터(50)에는 입력과 출력을 하는 기능이 있음으로 태양광발전에서 발전된 DC전압은 인버터(50)에 전원을 공급할 때에 DC전압으로서 흐르는 전류가 크고 또 인버터(50)의 DC전원 부레 카 스위치를 오프 차단할 때에 오프 차단하는 부레 카 스위치 내부접점부위에서 (아크)불꽃(6)이 과도하게 발생을 하는 경향이 있기 때문에 화재방지 등 안전성을 고려하기 위하여 인버터(50)에서 한전으로 출력하는 전자개폐기(MS2)와 시간지연 타임아 스위치(TS1)가 먼저 1차에 오프 차단을 하고 난 다음에 또 태양광에서 전기를 발전하여 인버터(50)의 입력으로 공급하고 있는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)는 시간지연 타임아 스위치(TS1)의 설정시간 A접점(TS1)의 동작에 따라서 약2초 후에 2차로 오프 차단을 하도록 하였다

(종래의 인버터(50)의 입력공급에 사용하고 있는 차단스위치의 구조를 살펴보면 인버터(50)용량 20킬로 와트 이하에서는 3P부레가스위치를 사용하여 3P접점 중에 2P접점은 서로 길게 직렬로 연결을 하여 + 측 선로를 차단하도록 사용하고 있으며 또 남음 1P접점은 - 측 선로를 연결하여 사용을 하고 있다 그리고 인버터(50)용량 30킬로 와트 이상에서는 4P부레가스위치를 차단기로 사용하여 4P접점 중에 3P접점은 서로 길게 직렬로 연결을 하여 + 측 선로를 차단하도록 사용하고 있으며 또 남음 1P접점은 - 측 선로를 연결하여 사용을 하여서 인버터(50)의 입력선로를 차단할 때에 아크 불꽃(6)을 감소하며 사용을 하고 있다 부레가스위치 1대의 접점부위는 4P이하로서 1대 이상을 동시에 함께 (온으로) 투입을 하고 또 (오프) 차단을 하며 사용을 하고 있다

그러므로 본 발명에 있어서는 이와 같은 문제를 해결하면서 낙뢰피해를 예방하기 위하여 신설로 회로 구성을 하고 또 전자개폐기(MS1a)(MS1b)(MS2)을 신설로 부착을 하여 비가오면 빗물감지 판(20)(20' )에서 감지되는 신호에 따라서 (차단)오프 할 수 있도록 별도의 전자개폐기 및 각종스위치를 설치 사용하였다 또 비가 그친 다음에 차단된 전자개폐기(MS1a)(MS1b)(MS2)가 다시 인버터(50)에 입력과 출력을 공급하기 위해 온으로 투입되는 방법은 다음과 같다 먼저 인버터(50)의 전원을 공급하고 있는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 타임아 스위치(T2)가 1차로 먼저 온으로 동작을 한 다음 타임아 스위치(T2)의 설정시간 약2초 후에 타임아 스위치(T2)의 A접점(T2)이 온으로 동작을 하여 전자개폐기(MS2)에 전원을 공급하여주면 인버터(50)의 출력이 온으로 공급되게 된다

이와 같은 방법으로 인버터(50)의 입력과 출력의 선로를 오프 차단한 전자개폐기((MS1a) (MS1b)(MS2)와 또 태양광자동컨트롤기기(70)의 전자개폐기(MS3)등 스위치가 다시 자동으로 온으로 투입이 되려면 빗물받침대(10)에는 흐르는 빗물이 없어야 자동으로 투입을 하게 된다

그리고 모든 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와 (MS2)(MS3)가 다시 자동에서 온으로 투입이 되려면 이때 타임아 스위치(T1)에 먼저 전압이 꾸준하게 공급된 상태로 유지를 하여준 다음에 타임아 스위치(T1)에 설정하여놓은 그 시간타임이 초과 되어야만 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)이 온으로 동작을 하여서 릴레이(R2)의 전압을 공급하여 주어서 릴레이(R2)의 A접점(R2)을 통하여 전자개폐기의 (MS1a) (MS1b)와 (MS2)(MS3)등 모든 코일에 전원을 다시 공급을 하여 주어야 온으로 동작을 할 수 가있게 된다 그럼으로 비가 그친 후에 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)가 자동으로 온으로 투입되는 동작 방법들을 설명하여 보면 다음과 같다

하늘에서 내리는 비는 항상 고르고 일정한 양으로 내리는 것은 아니다 즉 같은 시간 중에서도 빗줄기는 굵게 내리기도 하고 또 가량비가 내리기도 하고 비가 잠깐 내리다가 그치기도 하고 잠깐 그친 비는 다시 또 내리기도 한다 그럼으로 비는 항상 일정한 양으로 고르게 내리지를 안기 때문에 빗물받침대(10)에 떨어져 흐르는 빗물양도 고르지 못함으로 빗물감지 판(20)(20' )에서 감지하는 신호도 일정하지를 못함으로 빗물을 감지하여 릴레이(R1)이를 온으로 동작하도록 보내지는 신호도 따라서 일정하지를 못하게 된다

이와 같은 경우 릴레이(R1)에 공급되는 전압은 순간적으로 1∼2초 동안 공급을 하거나 또는 덜 덜 덜 하며 떨림 현상이 생기게 되어 불안전한 상태가 되게 된다 그럼으로 이와 같은 불안정한 상태를 방지하기 위하여 릴레이(R1)이가 순간적 온으로 동작을 하게 되면 릴레이(R1)의 B접점(R1)은 타임아 스위치(T1)의 전원을 순간적으로 오프 차단을 하게 됨으로 이때 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)도 순간적으로 동작을 하여 릴레이(R2)의 전압을 오프 차단을 하게 됨으로 이때 릴레이(R2)의 A접점(R2)을 통하여 전원을 공급받고 있는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)의 코일도 모두 오프 차단하게 된다

이와 같이 오프 차단된 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)가 다시 정상적으로 동작하여 온으로 투입되려면 타임아 스위치(T1)에 설정하여놓은 타임시간까지 타임아 스위치(T1)의 코일에 정상적인 전압이 계속 공급이 된 다음에야 타임아 스위치(T1)에 맞추어 놓은 30분 또는 60분등 타임설정 시간에 따라서 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)이 온으로 동작을 하여 주어야 주 전원인 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)가 모두 온으로 동작을 하도록 되어있어서 타임아 스위치(T1)의 코일에 안정된 전압이 공급되려면 비가 그쳐주어서 릴레이(R1)의 코일에 전압이 걸리지 안아야 한다 그럼으로 비가 오는 경우에는 큰비가 내리거나 또는 적은 비가 내려도 수분(빗물)감지 판(20)(20' )에서 감지하여 보내주는 신호가 있기 때문에 릴레이(R1)에는 전압이 가끔씩 공급이 되어 수시로 순간순간 자주 릴레이(R1)가 온으로 동작을 하게 됨으로 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)도 따라서 수시로 순간순간 자주 온으로 동작을 할 수 있기 때문에 이와 같은 문제를 방지하고 또 해결하기 위하여 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)의 코일에 공급되는 전압은 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)을 통하여 전원을 제차 공급하도록 하였다 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)이란 비가 오게 되면 수분(빗물)감지 판(20)(20' )에서 보내지는 신호는 릴레이(R1)의 B접점(R1)을 통하여 타임아 스위치(T1)에 전원을 순간순간 자주공급을 하게 되지만 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)에 전원을 공급하는 방법은 타임아 스위치(T1)에 맞추어놓은 설정시간 30분 또는 60분등 그 설정시간이 지나야만 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)이 온으로 동작을 하여서 릴레이(R2)코일에 전원을 공급하여주어야만 릴레이(R2)가 살아서 릴레이(R2)의 A접점(R2)을 통하여 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)의 코일에 전원을 공급하여 주게 됨으로 수분(빗물)감지 판(20)(20' )에서 감지하는 신호가 일정하지 못하고 온 또는 오프 상태에서 덜덜덜 하며 불안정한 떨림 현상이 생길 때에는 전자개폐기에 공급되는 전압은 무관하고 공급되질 안는다 그럼으로 비가 오는 동안에는 타임아 스위치(T1)의 코일에 전원을 공급하는 릴레이(R1)의 B접점(R1)이 타임아 스위치(T1)의 전원을 순간순간 자주 오프 차단을 하여주게 됨으로 타임아 스위치(T1)는 타임설정시간 때문에 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)이 온으로 동작을 하지 못함으로 따라서 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)들도 온으로 동작을 하지 못하게 된다

그러나 비가 그친 경우에는 이와 반대로 타임아 스위치(T1)의 코일에 공급되는 전압은 릴레이(R1)의 B접점(R1)을 통하여 일정하게 공급하게 됨으로 따라서 모든 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)에도 전압이 안전하게 온으로 공급이 되게 된다 그럼으로 보다 더 구체적으로 설명을 하여 보면 비가 그친 다음에는 빗물감지 판(20)(20' )에서는 빗물이 흐르지 안아 감지하는 신호가 없음으로 릴레이(R1)에 공급되는 전압은 없음으로 릴레이(R1)의 B접점(R1)은 타임아 스위치(T1)의 코일에 계속 전압을 온으로 공급하게 되면 이때 타임아 스위치(T1)는 타임 설정시간을 통과하게 됨으로 온으로 동작을 하여 타임아 스위치(T1)의 A접점(T1)은 릴레이(R2)의 코일에 전압을 공급하여 줌으로 이때 릴레이(R2)의 A접점(R2) (R2a)은 동작 표시램프(PL2)와 인버터(50) 입력 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 타임아 스위치(T2)와 전자개폐기(MS3)에 전압을 온으로 공급하여줌으로 1차 투입을 하게 한 다음 또 2차 온으로 투입하는 방법은 타임아 스위치(T2)의 설정시간타임 약 2초 후에 타임아 스위치(T2)의 A접점(T2)은 시간지연 타임아 스위치(TS1)와 인버터(50)의 출력 전자개폐기(MS2)코일에 전압을 온으로 공급하여주게 됨으로 인버터(50)의 입력과 출력이 각각 1차와 2차로 분리되어 온으로 각각 투입이 되게 된다 여기서 타임아 스위치(T2)의 기능은 도3과 같이 인버터(50)의 입력의 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와 또 출력의 전자개폐기 (MS2)가 각각 따로따로 분리하여 1차와 2차로 나누어서 투입되도록 하는 방법이다 인버터(50)의 전원을 온/오프 차단하는 스위치에 대하여 살펴보면 태양광에서 인버터(50)의 입력으로 공급되는 전원을 차단 할 때에 (아크)불꽃(6)이 경미하게 발생을 하는 경향이 있기 때문에 전원을 차단 할 때에는 순간적으로 발생하는 (아크)불꽃(6)을 감소시키도록 하기 위하여 전자개폐기(MS1a)(MS1b)의 접점들을 도3에서와 같이 1상당 따로따로 서로 분리시키고 또 모든 접점(2)(2' )(2" )들이 직렬로 거처서 서로 하나가 되도록 연결하여 사용하도록 함으로 전자개폐기(MS1a)(MS1b)가 오프 차단할 때에 발생되는 (아크)불꽃(6)을 크게 감소시키는 효과가 있게 된다

인버터의 선로를 차단할 때 (아크)불꽃이 발생할 때에 감소하는 장치의 회로구성에 대하여 비교를 하기 위한 설명의 예

이에 대하여 이해하기 쉽도록 DC전기 용접 기를 일 예로 들어서 설명을 하여보면 다음과 같다

전기용접 기는 화약성분이 첨가된 용접봉을 이용하여 용접을 할 때에 (아크)불꽃(6)이 발생함으로 이때 화약성분이 첨가된 금속 용접봉을 녹여서 용접을 할 수 가있게 된다

이와 같이 전기용접 기로 용접봉을 녹여서 용접을 할 때에 (아크)불꽃(6)이 발생하게 되는데 이때 용접봉을 꼽아서 사용하는 전선은 + 전원 측이며 반대편 전선은 - 전원 측선으로서 용접을 할 때에 +전원 측의 용접봉의 끝은 반드시 반대편 - 전원(어스)측선에 닿아야 (아크)불꽃(6)이 발생하여 용접봉이 녹게 됨으로 용접을 할 수 가있게 된다 이와 같이 용접을 할 때에 발생되는 (아크)불꽃(6)은 처음 용접을 시작 할 때에는 용접봉의 끝이 - 전원(어스)측선에 가까이 다가가도 (아크)불꽃(6)은 발생을 하지 안다가 용접봉 끝이 직접 - 전원 측선에 닫게 되면 이때부터 용접봉의 끝에서 발생하는 (아크)불꽃(6)은 - 전원 측과 약100MM이상 떨어진 간격에서도 (아크)불꽃(6)을 유지하면서 불꽃으로 타게 되는 전기용접 기의 과정과 같이 본 발명에 있어서 태양광발전에서도 인버터(50)의 입력으로 공급되는 전원선로의 스위치를 오프 차단할 때에 경미하게 (아크)불꽃(6)이 용접기와 같이 발생을 하게 된다 그리고 차단된 스위치를 온으로 다시 투입을 할 때에는 (아크)불꽃(6)이 용접기와같이 발생을 하지 안는다 하지만 온으로 투입된 차단스위치를 다시 오프 차단할 때에는 (아크)불꽃(6)이 용접기와 같이 유사하게 발생을 하게 되는 어려움이 발생하기 때문에 도3에서 사용을 하고 있는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)을 (오프)차단할 때에 (아크) 불꽃(6)을 감소(차단)하기 위하여 도4에서 일 예로 들어서 설명을 하여보면 다음과 같다

도4의 (가)의 경우는 전자개폐기(MS1a)(MS1b)에 있어서 입력 선로를 공급하고 있는 주 접점(2)에 있어서 1개를 사용하였을 경우에 (아크) 불꽃(6)이 아주 크게 발생하는 경우의 일 예를 설명한 도이며 도4의 (나)의 경우는 전자개폐기의 주 접점(2)(2' )(2" )들을 3개를 직렬로 전기배선(7)(7' )으로 각각 연결하여 사용하였을 경우에 (아크)불꽃(6)(6' )의 길이가 감소시키는 방법에 대하여 일 예를 설명한 도이며 도4의 (다)의 경우는 전자개폐기의 주 접점(2)(2' )(2" )((2' " )들을 6개를 직렬로 전기배선(7)(7' )으로 연결하여 사용하였을 경우에 아크 불꽃(6)(6' )이 발생하였을 때 크게 감소시키는 방법에 대하여 일 예를 설명한 도면이다

이와 같이 도4의 (가)에서는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 주 접점(2)들을 1개를 거쳐서 사용함으로 전자개폐기(MS1a) (MS1b)을 (오프)차단 할 때에 (아크)불꽃(6)의 넓이 길이가 넓고길게 발생을 하는 것을 볼 수 가있다 하지만 도4의 (나)에서는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 주 접점과 접점(2)(2' )(2" )들을 3개를 거쳐 직렬로 전기배선(7)(7' )으로 연결하여 사용함으로 전자개폐기(MS1a) (MS1b)을 오프 차단 할 때에 (아크)불꽃(6)(6' )의 넓이 길이들이 1/3로 짧게 감소 하는 것을 볼 수 가있다 하지만 도4의 (다)에서는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 주 접점과 접점(2)(2' )(2" )들을 6개를 거쳐 직렬로 전기배선(7)(7' )으로 연결하여 사용함으로 전자개폐기(MS1a)(MS1b)을 (오프) 차단 할 때에 (아크) 불꽃(6)(6' )의 넓이길이가 1/6로 더 더욱더 아주 짧게 감소 하는 것을 볼 수 가있다 그럼으로 이와 같이 발생되는 (아크)불꽃(6)(6' )길이를 줄이면서 안전하게 오프 차단 하기 위해서는 전자 개폐기(MS1a) (MS1b)에 있는 여러 개의 주 접점(2)(2' )(2" )들을 직렬로 서로 거처서 전기배선(7)(7' )으로 연결을 하여주게 되면 도4의 (다)에서와 같이 여러 개의 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 접점(2)(2' )(2" )(2' " )을 직렬로 거치게 됨으로 전자개폐기(MS1a) (MS1b)가 오프 차단을 할 때에 떨어지는 공간을 폭넓게 확보하여 벌려주면서 (아크)불꽃(6)(6' )이 발생할 때에 (아크)불꽃이 발생하는 그의 길이를 전자개폐기의 접점(2)(2' )(2" )(2' " )부위에서 부분적으로 짧아지도록 끊어가면서 차단을 시켜주게 됨으로 이때 (아크)불꽃(6)(6' )의 길이가 크게 감소하여 (아크)불꽃(6)이 거의 발생하지 안아 안전하게 차단을 할 수 있게 된다

일반적으로 전자개폐기의 주 접점부위에 (아크)불꽃이 크게 발생을 하게 되면 이때에 접점주위에 흑연이 끼게 됨으로 시간이 흐르면 화제의 주범이 될 수 있다 그럼으로 본 발명에 있어서는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 1대(1조)의 3개의 접점(2)(2' )(2" )들을 + 상과 - 상을 각각 따로따로 분리를 시켜 사용하며 또 전자개폐기 주 접점(2)(2' )(2" )여러 개를 직렬로 1상이 되도록 연결하여 사용 함으로 (아크)불꽃(6)이 감소하여 흑연이 거의 발생하지 안는다 또 흑연이 낀다 하여도 + 상과 - 상을 각각 분리를 시켜서 사용을 함으로 절연 파계로 인한 화재는 발생하지 안게 되는 장점이 있게 된다 그리고 여기서 인버터(50)의 입력선로 차단에 사용하는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 주 접점(2)들을 직렬로 여러 개를 연결하여 사용하는 방법은 1상의 선로에 전자개폐기(MS1a)의 1대(조)가 보유하고 있는 주 접점(2)(2' )(2" )은 3개로 한정되어있는 것은 아니며 인버터(50)의 용량에 따라서 입력선로 1상당 전자개폐기(MS1a)는 1대(1조)주 접점(2)(2' )(2" ) 3개 또는 2대(2조) 이상 주 접점(2)(2' )(2" )(2 '" ) 6개를 사용하며 전자개폐기(MS1a)의 접점연결 방법은 모두다 직렬로 여러 개를 전기배선(7)(7' )으로 각각 연결접속을 하여 사용할 수도 있다 이와 같은 경우 (아크)불꽃(6)이 크게 발생하는 개폐기스위치(MS1a) (MS1b)는 고급형 스위치를 사용하여야 하지만 고급형 스위치는 대부분 가격이 고가이다 그럼으로 이와 같은 방법으로 전자개폐기 접점(2)(2' )(2" )(2 '" )을 여러 개를 모아 직렬로 서로 연결을 하여 사용을 하게 되면 태양광에서 인버터(50)에 공급되는 전압은 낮으며 또 개폐기를 차단할 때에 전자개폐기(MS1a) (MS1b)의 접점(2)(2' )(2" )(3' " )을 도4의 (나) 또는 (다)와 같이 여러 개를 직렬로 거쳐서 차단을 하도록 함으로 경미하게 발생하는 아크 불꽃(6)에 대하여는 일반 전자개폐기를 사용하여도 (아크)불꽃(6)(6' )을 크게 감소 시킬 수 있어서 안전하게 사용하는 방법이 되게 된다

그리고 셀랙타 스위치(5)의 자동과 수동스위치에 대하여 그 효과에 설명을 하여보면 다음과 같다

자동스위치기능은 평상시에는 모든 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)에 전압이 공급되어 온으로 동작이 되어있다가 비가오면 수분(빗물)감지 판 (20)(20' )에서 감지하여 보내주는 신호로 인하여 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)가 오프 차단을 하게 된다 그러나 수동스위치의 기능은 빗물과는 무관함으로 비가와도 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)의 코일에 전원이 바로 온으로 공급을 하게 된다 그리고 버튼스위치(8)의 기능은 자동상태에서 버튼스위치(8)을 손가락으로 살짝 눌러주면 빗물 대신하여 온으로 동작을 하여볼 수 있어서 이때 릴레이(R1)코일이 순간적으로 온으로 동작을 함으로 릴레이(R1)의 B접점은 타임아 스위치(T1)의 코일에 공급하고 있는 전원을 오프 차단을 하고 또 타임아 스위치(T1)의 A접점은 릴레이(R2)전원을 오프 차단을 함으로 릴레이(R2)의 A접점을 순간적으로 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)에 공급되는 코일 전원들을 모두 오프 차단을 한 다음 타임아 스위치(R1)가 다시 설정하여 놓은 타임시간이 경과되면 이때 오프 차단되어있는 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)가 모두다 다시 온으로 투입이 되게 된다 수동의 기능은 관리자의 취향에 따라서 종래와 같이 비가와도 빗물과는 무관한 상태에서 바로 사용할 수 가있으며 또 추운 겨울철에 사용할 수 있도록 하는 기능으로 추운 겨울철에는 눈이오면 빗물받침대(10)위에 쌓여있는 눈이 녹으면서 얼음이 얼게 됨으로 겨울철에는 눈과 어름으로 인하여 수분(빗물)감지 판(20)(20' )에 감지되는 수분으로 인하여 인버터(50)의 입력과 출력선로인 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2)와 태양광자동컨트롤기기(MS3)가 차단될 수 있음으로 이를 방지하기 위하여 겨울철에는 수동으로 조작하여 놓으면 겨울철에는 눈이나 어름으로 인한 오 동작을 막을 수가 있다 또 겨울철에는 날씨의 기온이 영하 권으로 낮아져 낙뢰가 발생을 하지 안음으로 수동으로 사용을 하여도 특별하게 낙뢰로 인하여 어려움은 없게 되며 겨울을 지나고 늦은 봄, 여름, 초가을 철에는 비가자주 오게 됨으로 자동으로 다시 놓고 사용을 하면 수분(빗물)감지 판(20)(20' )에 빗물을 감지하여 인버터(50)에 연결되어있는 선로 스위치들이 자동으로 오프 차단이 됨으로 낙뢰 사고 발생으로 인한 어려움에서 벗어나 안전 하게 사용할 수 있으며 또 비가 그친 다음에는 자동으로 인버터(50)에 연결되어있는 선로들이 자연스럽게 온으로 투입이 되게 된다 본 발명의 도7에 있어서 빗물받침대(10)에서 떨어지는 빗물줄기(60)을 빗물감지 판(20)(20' )에서 감지하는 신호에 있어서는 빗물받침대(10) 내부에는 시간이 지나면 흙먼지가 쌓이게 되고 또 안개비가 내리거나 이슬과 서리가 내리는 경우와 또 흘러 지나가는 구름 속에서 몇 방울만 떨어지는 빗물과 함께 각종불순물이 쌓여있는 상태에서 불필요하게 일어나기 쉬운 오동작을 방지하기 위하여 본 발명에서는 빗물받침대(10)에서 낙차 하여 흘러 떨어지는 빗물줄기(60)을 수분(빗물)감지 판(20)(20' )에서 받아 감지하도록 하였다

빗물받침대(10)의 구조 및 설치방법은 한가지로 일정하게 한정되어있는 것은 아니다 태양광 발전 설비주변에 비가오면 기존의 건축물의 지붕 처마에서 흘러 떨어 지는 빗물을 활용하여 기존의 건축물의 처마 밑에도 빗물감지 판(20)(20' )을 설치하여 사용할 수 있는 방법도 있으며 빗물받침대(10)의 표면 위 빗물이 낙차 되는 부위 상면 좌우 수평 방향으로 나란하게 빗물감지 판(20)(20' )을 직접 설치를 할 수도 있으며 이의 방법 외에 여러 가지 다른 방법으로도 변형하여 사용할 수도 있다 그리고 시험버턴 스위치(8)의 기능은 자동의 경우 손가락으로 살짝 시험버튼스위치(8)을 눌러주면 빗물을 감지하여 온으로 동작한 상태와 같이 모든 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)가 순번적으로 오프 차단을 한 다음 다시 또 타임아 스위치(T1)(T2)(TS1)가 순번적으로 동작을 하면서 모든 전자개폐기(MS1a) (MS1b)와 (MS2) (MS3)가 순번 적으로 온으로 자동으로 투입이 되게 된다 이와 같이 비가 오는 날 빗물을 감지하여 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와 (MS2)(MS3)을 오프 차단 하는 방법은 태양광 전기발전설비 장소 외에도 풍력발전기에도 설치사용이 가능하며 발전설비주변에 있는 각종기기 보호에도 전자개폐기 스위치만 더 추가 시켜 부착하여주면 사용이 가능함으로 비가 오는 날 태양광 및 풍력 발전기의 전원스위치 차단장치 및 그 설치시공 방법에 있어서는 빗물 받침대(10)에서 빗물을 한곳에 받아 모아서 외부 박으로 떨어 지는 빗물의 물줄기(60)가 굵어지도록 모아서 낙차를 하도록 함으로 적은 량의 비가와도 빗물감지 판(20)과 하면 빗물감지 판(20' )에 흘러 낙차로 흘러 떨어지는 빗물 물줄기(60)로 전류를 감지하여 보내는 신호의 방법은 빗물감지 판(20)(20' )의 주변에 쌓여있는 먼지에 안개나 이슬과 같은 습기에 젖어도 동작을 하지 안는다 또 지나가는 구름에 몇 방울씩 떨어지는 빗물에서는 동작을 하지 안도록 함으로 계속 전기발전생산을 유지할 수 있도록 하였다 그럼으로 비가 확실하게 내리게 되면 이때에 인버터(50)등 각종기기의 전원스위치를 오프 차단하여 낙뢰로부터 각종기기를 보호할 수가 있다 또한 인버터(50)선로 차단 개폐기(MS1a)(MS1b)(MS2)장치는 기존에 태양광 및 풍력 발전소가 설치되어있는 장소에는 별도로 차단장치를 설치하여야 하지만 태양광 및 풍력발전소가 신설로 설치를 하는 장소의 경우는 인버터(50)기기를 제조할 때에 인버터(50)의 컨트롤패널에 낙뢰차단보호기기장치를 함께 넣어 제작을 하게 되면 원가절감과 미관에도 아름다우며 또 보다 간편하고 효과적으로 사용을 할 수 있는 방법이 되게 된다

낙뢰피해 예방장치가 주는 장점과 낙뢰에 대한문제점

이와 같이 비가오면 도2에서와 같이 빗물감지로 인하여 인버터(50)의 입력과 출력의 선로가 차단되도록 하는 시스템의 장치에 있어서는 인버터(50)기기를 제조 할 때에 조작하는 컨트롤패널내부에 함께 설치를 하면 인건비 및 기타 원가를 절감할 수 가 있으며 이의 방법 외에 별개의 시스템 컨트롤패널을 만들어서 각각 설치할 수 도 있다

낙뢰로부터 발생되는 사고는 가정에 사용하고 있는 전등이나 선풍기와 같은 기기는 정격전압 및 전류의 용량이 다소 크기 때문에 특별하게 큰 문제가 발생을 하지 않지만 정격 전압이 낮고 전류가 아주 낮은 전자부품의 기기들은 정격전압 및 전류에 아주 민감하고 예민하기 때문에 설치장소 주변에 규모가 아주 경미하고 작은 낙뢰가 발생을 하거나 또는 한전에서 들어오는 선로를 타고 경미한 낙뢰가 들어와도 낙뢰로 인한 기기파손들이 쉽게 접하게 되는 경향들이 종종 발생을 하게 된다 그리고 영업용 태양광발전설비는 그의 설치면적이 아주 넓고 설치장소 또한 철 구조물과 함께 모두다 전기가 흐를 수 있는 구조물로 되어있고 또 설치장소는 시골산간벽지 부근에 대부분 설치를 만이 하고 있어서 낙뢰사고에 쉽게 노출되어있는 실정이다

일반적으로 낙뢰 피해를 방지하려면 각종기기에 낙뢰를 차단하는 써 지 장치 등을 하여 기기를 보호 하기도 하지만 민감하게 발생한 낙뢰사고에서도 전자기기들이 파손되는 경우가 종종 발생하고 있다 또한 태양광발전설비 기기주변에는 피뢰침을 새우려면 영업용태양광 발전설비장소는 그 설치면적이 아주 넓은 면적을 차지하고 있으며 또 태양광을 설치하고 있는 장소주변에는 피뢰침을 새울 수 있는 마땅하고 높은 건물이 없어 피뢰침을 높이 새우려면 그의 설치비용이 아주 만이드는 문제가 있어 영세업자들에게는 아주 큰 부담을 안겨주고 있으며 피뢰침을 현장에 세운다 하여도 한전선로 및 인터넷전선들을 통하여 들어오는 낙뢰전압은 완전하게 차단할 수 없는 근본적인 어려운 문제들이 발생을 하고 있다

태양광발전설비는 전기를 발전하고 생산 할 때에 태양빛이 있어야 전기를 발전할 수 있지만 비가 오는 날에는 구름이 끼어있어서 태양빛이 없음으로 인버터(50)의 스위치를 오프 차단하는 일은 전기를 발전하는 생산량에는 큰 문제가 되질 안는다 하지만 비가 오는 날은 관리 차원에서 여러 가지 어려움들이 있다 일 예로 들어 설명을 하여본다면 태양광발전기가 설치되어있는 장소로서 규모가 크면은 관리인이 상주하여 현장관리를 할 수 있지만 태양광발전설비의 규모가 적은 영세업자는 일기예보를 기준으로 하여 기상청 일기예보에 천둥과 번개가 동반을 한다고 예보를 하면 업주가 영업장소에 차져가서 인버터(50)의 입력과 출력선로에 연결되어있는 4P와 3P 부레가스위치들을 손으로 잡고 오프 차단을 하여주고 또 비가 그치는 날이면 차단한 4P와 3P 부레가스위치들을 손으로 잡고 다시 온으로 켜주어야 하는 불편한 문제가 있어 음으로 이와 같이 비가오면 빗물로 인하여 인버터(50)의 스위치 외에 기타기기(70)가 자동으로 오프 차단하고 비가 그친 후에는 다시 자동으로 온으로 투입을 하게 됨으로 낙뢰를 방지 할 수 있도록 선로차단장치를 설치시공을 한 후 그 장점에 대하여 설명을 하여보면 다음과 같다

(일) 비가오면 인버터의 설로가 자동으로, 오프/온 됨으로 인건비를 크게 절감할 수 있다

(이) 비가 올 때면 항상 낙뢰 걱정으로 인한 불안함과 긴장감에서 벗어날 수 있다

(삼) 비가 오거나 비가 그치게 되면 인버터의 선로가 정확하게 오프/온, 됨으로 전기 발전 생산량을 증가시킬 수 있다

(사) 빗물받침대에서 빗물이 상면의 수분(빗물)감지 판(20)과 하 면에 설치되어있는 수분(빗물감지 판(20' )에 빗물의 물줄기(60)가 낙차를 하여 흘러 떨어 지도록 한 상태에서 감지된 신호를 보내도록 함으로 쌓여있는 먼지에 안개와 이슬 등 습기로 인한 오동작을 방지하는 효과가 있다

(오) 수분(빗물)감지 판(20)과 하 면에 설치되어있는 수분(빗물)감지 판(20' )에 어느 정도의 굵기의 빗물 물줄기(60)가 형성되어야만 신호를 보낼 수 있도록 함으로 잠시 잠깐 몇 초 동안 지나가며 떨어지는 빗방울에는 신호를 감지하지 안아 전력생산을 계속할 수 있다

(육) 수분(빗물)감지 판(20)과 하 면에 설치되어있는 수분(빗물감지 판(20' )에 감지되는 신호의 전류를 릴레이에 공급하는 도중 가변저항계를 거처 사용을 하도록 하므로 빗물받침대(10)의 수분(빗물감지 판(20)(20' )과 컨트롤기기(릴레이)와 전선거리간격에서 낮은 전압의 전류로 발생하는 저항 값을 조정함으로 하늘에서 떨어지는 비의 양에 따라서 릴레이가 동작할 수 있도록 편리하게 조절하며 사용할 수 있다

(칠) 빗물받침대에서 빗물이 상면의 수분(빗물)감지 판(20)과 하 면에 설치되어있는 빗물감지 판(20' )에 빗물줄기가 낙차로 떨어 지도록 한 상태에서 빗물줄기(60)가 형성될 때에 전류를 감지하여 감지된 신호를 보내도록 함으로 빗물받침대 상면의 빗물감지 판(20)과 하 면에 설치되어있는 수분(빗물감지 판(20' )의 주변에 먼지가 쌓여도 쌓여있는 먼지 속에 빗물이 스며들어가 물기에 젖어 있어도 신호가 발생하지 안는다

(팔) 낙뢰방지 차단장치는 자동 및 수동으로 나누어 각각 사용이 가능함으로 비가 오는 계절에는 자동으로 사용을 하고 겨울철에는 눈이 오고 얼음이 얼기 때문에 수동에 놓고 사용을 하게 되면 수동은 종래와 같은 동일한 방법이 되어 편리하게 사용을 할 수 있다

(구) 인버터에 발생하기 쉬운 낙뢰사고를 차단하게 됨으로 기기손상수리비와 또 수리하는 시간 등으로 인한 전기발전 감소 등을 사전에 차단할 수 있다

(십) 인버터의 입력과 출력의 선로를 차단할 때에 (1조)1대의 전자개폐기의 주 접점과 접점들을 직렬로 각각 연결하여 사용함으로 선로를 차단할 때 전류로 발생하는 (아크)불꽃의 길이가 짧아지도록 감소 시키면서 줄여서 안전하게 차단 및 투입을 할 수 있다

이와 같이 비가오면 천둥과 번개로 인하여 태양광발전소 및 풍력발전소의 인버터내부에 낙뢰피해를 예방을 하도록 함으로 인건비 절감과 전기 발전 생산량을 증가 시킬 수 있는 개폐기 차단장치 및 그 설치 시공방법을 제공하고자 한다

Claims (3)

1. 본 발명은 비가오면 천둥번개의 낙뢰로 인한 전압이 태양광 및 풍력발전설비 인버터 내(50)부에 전달되지 못하도록 인버터(50)의 입력과 출력선로를 개폐기에서 자동으로 차단되도록 하여 인버터(50)을 보호하기 위한 차단장치에 있어서는 빗물 받침대(10) 내부에 떨어지는 빗물은 한곳에 모아져서 흐를 수 있도록 중앙을 접어 경사면을 갖도록 하고 빗물 받침대(10)에 흐르는 빗물은 상면 빗물감지 판(20)과 하면 빗물감지 판(20' )에 빗물 물줄기(60)각 낙차 하여 흘러 떨어지도록 각각 설치형성 되어, 건축물에 부착되는 빗물받침대(10);
   상기 빗물감지 판(20)(20' )에 감지되는 전압은 AC24V 이하로 신호전류는 가변저항(12)을 거쳐 릴레이(R1)의 전원을 공급하고 릴레이(R1)의 b접점은 타임아 스위치(T1)코일에 공급되는 전원을 차단하고 타임아 스위 치(T1)a접점은 설정시간에 따라서 릴레이(R2)와 타임아 스위치(T2) (TS1)의 전원들을 차단하는 단계; 상기 타이머스위치의 설정시간에 따라서 인버터의 입력선로 전자개폐기(MS1a)(MS1b)와 출력선로 전자개폐기 (MS2)의 전원을 1차와 2차로 각각 오프(차단) 되도록 실시하여 낙뢰피해를 예방할 수 있도록 구성되는 개폐기의 차단장치;
   상기 비가 그치면 릴레이(R1)에 빗물을 감지하여 보내는 신호 전원이 차단되고 릴레이(R1)의 B접점은 타임아 스위치(T1)코일에 전원을 다시 공급하여 타임아 스위치(T1)A접점은 릴레이(R2)와 타임아 스위치(T2)(TS1)의 전원을 공급하여 인버터(50)의 입력선로 개폐기(MS1a)(MS1b)와 출력선로 개폐기(MS2)가 타임아 스위치설정시간에 따라서 1차와 2차로 각각 온(투입)이 실시되도록 하는 개폐기의 구동장치;
   상기 전자개폐기(MS1a)(MS1b)의 주 접점에 선로의 결선방법은 개폐기를 차단할 때에 (아크)불꽃의 길이를 감소시킬 수 있도록 각각 전자개폐기의 주 접점과 접점들을 서로 직렬로 연결하는 결선방법; 및 상기 스위치의 조작방법은 수동 및 자동의 기능으로 자동의 기능은 비가오면 낙뢰 피해를 방지하도록 인버터(50)의 입력 및 출력의 선로가 차단되도록 하는 개폐기의 구동장치 및 그 설치시공방법
2. 제1항에 있어서
   비가 오고 그치게 되면 자동으로 낙뢰피해를 예방하도록 인버터(50)의 입력과 출력선로에 전자개폐기를 설치하고 설치한 전자개폐기(MS1a)(MS1b)(MS2)는 타임아(T1)(T2)(TS1)스위치의 설정시간에 따라서 인버터(50)의 입력과 출력선로의 전자개폐기(MS1a) (MS1b)(MS2)가 각각 온/오프, 동작하여 낙뢰피해를 방지하도록 동작하는 방법을 특징으로 하는 전자개폐기
3. 제1항 또는 제2항에 있어서
   비가오면 낙뢰피해를 예방하도록 인버터의 + 및 - 입력선로에 설치한 전자개폐기(MS1a)(MS1b)가 온/오프, 동작을 할 때에 전자개폐기 주 접점에서 일어나는 (아크)불꽃의 길이를 감소시키며 안전하게 동작하도록 전자개폐기 1조의 주 접점과 접점들을 여러 개를 직렬로 연결하여 회로가 구성되며 비가오면 낙뢰피해를 예방하려고 인버터의 선로를 (오프)차단할 때에 (아크)불꽃의 길이를 감소되도록 회로가 구성되는 방법을 특징으로 하는 전자개폐기

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