KR20170011740A - 차단기를 제어하는 제어기를 구비한 수배전반 - Google Patents

Abstract

수배전반은 한전 측 전원공급선로의 사고 전류 발생시 전원 공급을 차단하는 제1차단기, 및 발전기 측 전원공급선로의 사고 전류 발생시 전원 공급을 차단하는 제2차단기를 구비하며, 또한 정전에 의해 한전 측 전원공급선로를 통한 전원 공급이 중단되는 경우 제1차단기가 턴오프되고 제2차단기가 턴온되도록 절체 제어하는 제어기를 구비한다. 제어기는 제2차단기의 턴온 제어 수행 후에 제1차단기의 턴오프 제어를 한다. 절체기가 생략되므로 수배전반의 경제성이 개선되고 크기가 간소화되며, 두 차단기간의 절체 동작 시의 순간적인 단전에 의한 후단 설비 충격이 방지된다.

Description

차단기를 제어하는 제어기를 구비한 수배전반 {Power Distributing Apparatus with a controller for controlling operation of ACBs}

본 발명은 공장이나 건물의 설비에 전력을 공급하기 위한 수배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 한전 측 전원과 발전기 측 전원을 공급 및 차단하는 차단기를 구비한 수배전반에 관한 것이다.

수배전반은 공장이나 건물 등에 있는 대용량의 전원 공급이 필요한 설비에 한전 측으로부터의 전원 공급을 단속하는 기능을 한다. 수배전반 후단의 설비는 지속적이고 안정적인 전원 공급을 필요로 하므로, 한전 측에서 공급되는 전원의 이상 발생시에 대비하여 통상적으로 공장이나 건물에는 별도의 발전기가 구비되어 있다. 수배전반은 한전 측 전원과 발전기 측 전원을 필요에 따라 선택하여 후단 설비에 공급하는 기능을 한다.

도 1 은 이러한 기능을 하는 종래의 수배전반을 개략적으로 도시한 것이다. 수배전반은 두 개의 차단기(10, 20 : 통상적으로 ACB 라 칭함), 및 하나의 절체기(30 : 통상적으로 ATS 라 칭함)를 구비하고 있다. 제1차단기(10)는 한전 측 전원공급선로에 연결되고 제2차단기(20)는 발전기 측 전원공급선로에 연결된다. 절체기(30)는 제1차단기(10)와 제2차단기(20) 중 어느 하나를 선택하는 스위칭 기능을 한다.

도 1 과 같이, 한전 측의 전원공급선로와 발전기 측의 전원공급선로는 모두 절체기(30)로 연결되어 있으며, 절체기(30)는 한전 측에서 공급되는 전류를 제1차단기(10) 측으로 공급하는 상태, 및 발전기 측에서 공급되는 전류를 제2차단기(20) 측으로 공급하는 상태 중 어느 하나를 선택하는 스위칭 동작을 함으로써, 후단 설비(40)에 한전 측으로부터의 전류를 공급할지 또는 발전기 측으로부터의 전류를 공급할지 여부를 선택한다.

이러한 구성의 수배전반은, 절체기(30)는 한전 측과 발전기 측 중 어느 하나를 선택하는 기능을 하고, 차단기(10, 20)는 선택된 전류에 대해 사고전류 발생시 차단하는 기능을 한다. 즉, 절체기(30)는 통상의 상태에서는 한전 측 전류가 제1차단기(10)에 공급되도록 스위칭한 상태를 유지하며, 한전 측에서 정전이 발생하면 후단 설비(40)에 대한 전원 공급을 유지하기 위하여 발전기 측 전류가 제2차단기(20)에 공급되도록 스위칭 상태를 변경하는 절체 동작을 수행한다.

차단기(10, 20)는 사고 전류 발생 시, 후단 설비(40)를 보호하기 위하여 전류의 공급을 차단하는 동작을 수행한다. 즉, 예컨대 낙뢰, 서지 등과 같은 어떤 원인으로 인해 전류치가 허용 수준을 넘어서도록 예기치 않게 증가하는 사고 전류가 발생하는 경우, 차단기(10, 20)는 전원공급선로를 차단함으로써 전류의 공급을 중단시킨다. 이때, 한전 측 전원이 공급되는 상태에서의 사고 전류는 제1차단기(10)에 의해서, 발전기 측 전원이 공급되는 상태에서의 사고 전류는 제2차단기(20)에 의해서 차단될 것이다.

그런데 이러한 종래의 수배전반은 다음과 같은 문제점이 있다.

상기와 같은 구조로 인해 종래의 수배전반은 절체기(30)와 두 개의 차단기(10, 20) 등의 세 개의 설비를 구비하여야 한다. 이로 인해 수배전반 제작시 경제성이 떨어지고 부피가 증가한다.

또한, 종래의 수배전반에서의 절체기(30)의 동작은 제1차단기(10) 측으로의 한전 측 전원공급이 먼저 차단된 후에 제2차단기(20) 측으로의 발전기 측 전원공급이 개시되므로, 필연적으로 절체기(30)의 스위칭 시간 동안 후단 설비(40)로 전원 공급이 되지 않는 경우가 발생한다. 스위칭 시간은 수 ms 내지 수십 ms 정도로 작지만 후단 설비(40)에는 순간적인 단전으로 인한 충격이 전달된다. 한전 측에서 정전 사고가 발생한 경우의 절체 동작 시에는 정전 감지 후 절체 동작이 수행될 수밖에 없으므로 이러한 순간 단전은 불가피하나, 예컨대 어떠한 이유로 인해 한전 측으로부터의 전원 공급을 인위적으로 차단하고 발전기로부터 전원을 공급하는 절체 동작을 수행하는 경우에는 순간 단전이 발생하지 않도록 조치를 할 여지가 있으나, 종래의 수배전반에서는 이러한 조치를 취할 수가 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 절체기와 차단기가 모두 설치됨에 따른 경제적 낭비와 수배전반 크기의 증가를 방지하고, 두 차단기간의 절체 동작 시의 순간적인 단전에 의한 후단 설비 충격을 방지하는 구조의 수배전반을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수배전반은, 한전 측 전원공급선로의 사고 전류 발생시 전원 공급을 차단하는 제1차단기; 발전기 측 전원공급선로의 사고 전류 발생시 전원 공급을 차단하는 제2차단기; 및 정전에 의해 한전 측 전원공급선로를 통한 전원 공급이 중단되는 경우, 상기 제1차단기가 턴오프되고 상기 제2차단기가 턴온되도록 상기 제1차단기와 상기 제2차단기의 절체 동작을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명의 수배전반은 한전 측으로부터 공급되는 전력의 위상과 발전기 측으로부터 공급되는 전력의 위상을 비교하는 위상차검출기를 더 포함한다. 이때 상기 제어기는 상기 위상차검출기에 의해 위상차가 소정 이내인 것으로 검출되는 경우에 상기 절체 동작을 제어한다.

상기 제어기는 상기 제2차단기의 턴온 제어 수행 후에 상기 제1차단기의 턴오프 제어를 한다.

상기 제어기는 작업자에 의해 선택적으로 설정되는 자동모드 및 수동모드를 포함하는 동작모드를 가질 수 있다. 상기 자동모드는 정전 발생시 상기 절체 동작을 수행하는 모드이고, 상기 수동모드는 작업자가 입력한 선택에 따라 상기 제1차단기 및 상기 제2차단기 중 어느 하나가 턴온되도록 제어하는 모드이다.

본 발명에 따르면, 절체기가 생략되므로 수배전반의 경제성이 개선되고 크기가 간소화된다. 또한, 두 차단기간의 절체 동작 시의 순간적인 단전에 의한 후단 설비 충격이 방지된다.

도 1 은 종래의 수배전반의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 수배전반의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 1 에 도시된 제1차단기(10)와 제2차단기(20)의 구성, 및 이들의 기능(사고 전류 발생시 전류를 차단하여 후단 설비(40)를 보호하는 기능)은 본 발명에서도 동일하다. 따라서, 이에 대한 중복적인 기술은 생략되고 동일한 참조부호를 사용하여 인용한다.

도 2 는 본 발명에 따른 수배전반의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 수배전반은 제1 및 제2차단기(10, 20), 위상차검출기(50), 및 제어기(60)를 포함하여 구성된다.

위상차검출기(50)는 제1 및 제2차단기(10, 20)로 공급되는 전류를 통해 한전 측으로부터 공급되는 전력의 위상과 발전기 측으로부터 공급되는 전력의 위상을 비교한다. 비교 결과는 제어기(60)에 제공된다.

제어기(60)는 정전에 의해 한전 측 전원공급선로를 통한 전원 공급이 중단되는 경우, 제1차단기(10)가 턴오프되고 제2차단기(20)가 턴온되도록 제1차단기(10)와 제2차단기(20)의 절체 동작을 제어한다.

이때 제어기(60)는, 위상차검출기(50)에 의해 위상차가 소정 이내인 것으로 검출되는 경우에 절체 동작을 제어한다. 절체되는 시점에서의 두 전류의 위상이 같은 경우에는 후단 설비(40)에 충격이 발생하지 않으나, 두 전류의 위상이 다른 경우에는 후단 설비(40)에 충격이 가해진다. 예컨대 두 전류의 위상차가 180°라면 한전 측으로부터 전류가 공급되다가 발전기 측으로부터 전류가 공급되는 순간에 후단 설비(40)에 가해지는 충격은 최대치가 될 것이며, 위상차가 180°보다 작을 경우에는 충격은 그보다 작을 것이다. 따라서, 위상차가 작을수록, 바람직하게는 위상차가 0인 경우 절체가 수행되도록 하는 것이 좋을 것이나, 발전기 전류의 위상을 위상 조절기를 이용하여 조절하더라도 완전히 동일하게 맞추는 것은 어려우므로, 소정의 허용 범위를 사전에 설정하여 두고 이 허용 범위 내의 위상차인 경우 절체가 수행되도록 한다. 후단 설비(40)의 위상차에 대한 내 충격성을 고려하여 허용되는 위상차의 범위는 적절하게 설정될 수 있다.

한편, 제어기(60)는 제2차단기(20)의 턴온 제어 수행 후에 제1차단기(10)의 턴오프 제어를 수행한다. 이에 의하면 후단 설비(40)로의 전류 공급이 절체 시점에서 중단되지 않는다.

한편, 본 발명에서는, 제어기(60)가 절체 동작을 수행하기 위한 동작 모드로서 자동모드와 수동모드의 두 가지가 존재하도록 구성되며, 예컨대 두 모드 중 어느 하나를 선택하도록 선택 스위치를 구비하는 방식으로 작업자에 의해 선택되어 설정될 수 있도록 구성된다. 여기에서 자동모드는 정전 발생시 절체 동작이 수행되도록 설정하는 모드이고, 수동모드는 작업자가 입력한 선택에 따라 제1차단기(10) 및 제2차단기(20) 중 어느 하나가 턴온되도록 제어하는 모드이다.

자동모드로 설정한 경우에는, 정전이 발생하면 제어기(60)는 전술한 바와 같은 제1차단기(10)의 턴오프 및 제2차단기(20)의 턴온 제어를 하여 후단 설비(40)로 발전기 측의 전류를 공급한다.

수동모드로 설정한 경우에는 제어기(60)는 자동 절체 동작을 수행하지 않으며, 작업자가 수동모두 하에서 별도로 한전 또는 발전기 중 어느 하나를 선택하면 제어기(60)는 선택된 측의 차단기(10 또는 20)가 턴온되고 다른 하나가 턴오프되도록 제어한다.

한전 측에서 갑작스런 정전이 발생하여 자동모드 하에서 절체 동작이 수행되는 경우에는 전술한 바와 같은 제어기(60)의 절체 동작에 의하더라도 후단 설비(40)로의 전류 공급의 일시적 중단은 불가피하다. 그러나, 예컨대 한전 측으로부터 특정 시점에 정전되는 것이 예고되어 있는 상황인 경우에는 동 시점 도래 직전에 미리 발전기 측으로 절환시켜놓을 수 있고, 또는 여타의 이유로 임시적으로 발전기 측의 전류가 공급되도록 인위적으로 조작할 필요가 있는 경우에는, 제어기(60)를 수동 모드로 설정한 이후에 작업자가 제2차단기(20)를 선택하는 입력을 함으로써 절체 중의 일시적 단전 없이 절체 동작이 수행될 수 있다.

나아가, 발전기 측의 전류 공급 중에 다시 한전 측으로부터 전류 공급이 재개되도록 반대 절체 동작을 수행하는 경우에도, 제어기(60)는 먼저 제1차단기(10)의 턴온 동작을 수행한 후에 제2차단기(20)의 턴오프 동작이 수행되도록 제어함으로써 역방향의 절체시에도 일시적 전류 공급의 중단이 없도록 제어한다. 본 발명의 특허청구범위는 이와 같은 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 한전 측 전원공급선로의 사고 전류 발생시 전원 공급을 차단하는 제1차단기;
   발전기 측 전원공급선로의 사고 전류 발생시 전원 공급을 차단하는 제2차단기; 및
   정전에 의해 한전 측 전원공급선로를 통한 전원 공급이 중단되는 경우, 상기 제1차단기가 턴오프되고 상기 제2차단기가 턴온되도록 상기 제1차단기와 상기 제2차단기의 절체 동작을 제어하는 제어기;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   한전 측으로부터 공급되는 전력의 위상과 발전기 측으로부터 공급되는 전력의 위상을 비교하는 위상차검출기;를 더 포함하며,
   상기 제어기는, 상기 위상차검출기에 의해 위상차가 소정 이내인 것으로 검출되는 경우에 상기 절체 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제어기는 상기 제2차단기의 턴온 제어 수행 후에 상기 제1차단기의 턴오프 제어를 하는 것을 특징으로 하는 수배전반.
   
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어기는 작업자에 의해 선택적으로 설정되는 자동모드 및 수동모드를 포함하는 동작모드를 가지며,
   상기 자동모드는 정전 발생시 상기 절체 동작을 수행하는 모드이고,
   상기 수동모드는 작업자가 입력한 선택에 따라 상기 제1차단기 및 상기 제2차단기 중 어느 하나가 턴온되도록 제어하는 모드인 것을 특징으로 하는 수배전반.

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