KR20170089586A - 역서지 방호 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 역서지 방호 장치는, 피보호기의 접지부에 연결되는 접속단자부가 일측에 형성된 케이스와, 상기 케이스내에 상기 케이스와는 절연상태로 배치되며 내부에 서지전압 인가시에 전계를 집중시켜 아크를 발생시키는 아크발생부가 설치된 복수의 아크유도형 접지봉과, 일단부가 상기 피보호기의 접지부가 연결된 접속단자부에 접속되고 타단부는 상기 복수의 아크유도형 접지봉의 리드단자부에 병렬접속된 제1접속 부스바와, 일단부가 상기 복수의 아크유도형 접지봉의 방전관에 병렬접속되며 타단부는 상기 케이스의 일측에 형성된 다른 접속단자부에 접속된 제2접속 부스바를 포함하여, 정상적인 계통 운전상태에서는 계통과 분리된 상태를 유지하다가, 서지 침입시 서지에너지를 방전시키는 아크유도형 접지봉이 지중에 매립되지 않고 건물내에서 분전반과 같은 피보호기에 근접하게 접속되고 상기 피보호기에 근접하게 배치된 케이스내에 적재되는 상태로 설치되어 설치가 간편하게 되면서도 효과적으로 서지에너지를 방전시킬 수가 있게 되며 외부로 노출되어 있으므로 점검이 편리하고 유지보수가 간편하게 되고 건물내의 피보호기를 안전하게 서지로부터 보호하는 것이 가능하게 된다.

Description

역서지 방호 장치{ A surge protection apparatus }

본 발명은 역서지 방호 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 지상 또는 건물내에 설치되는 피보호기기를 뇌전류 및 급격한 과전압에 의한 절연파괴 및 오작동되는 것을 방지할 수 있도록 상기 피보호기기와 인접하게 접지된 아크유도형 접지봉이 케이스내에 수납되어 아크유도형 접지봉의 건물내의 설치가 용이하게 되고 외부로 노출되어 있으므로 점검이 편리하고 내구수명이 연장되며 유지보수가 대단히 편리한 역서지 방호 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 피뢰기는 전력계통에 발생되는 과전압(개폐 및 뇌파전압)으로 부터 비자기회복절연(non-self restoring insuation) 특성을 갖는 발전기, 변압기, 리액터(reactor), 케이블, 분전반, 배전반 및 GIS 모선 등의 절연(絶緣)을 보호하는 설비로서, 정상적인 계통 운전상태에서는 계통과 분리된 상태를 유지하다가, 서지 침입시 서지에너지를 대지로 방전시키는 역할을 하도록 설치되어, 배전계통에 이상전압이 침입되면 피뢰기는 급준한 서지를 억제하기 위하여 신속하게 뇌전류를 대지로 방류하여야 한다.

그러나, 배전선로에 설치되는 피뢰기의 경우 주상에 설치되기 때문에 피뢰기 리드선의 길이, 피뢰기 접지저항 등의 제반여건은 피뢰기의 보호특성에 제약을 준다. 이러한 여러 제약중 뇌전류가 피뢰기의 리드선과 접지극을 통하여 방류되는 과정에서 서지전류에 의한 접지 임피던스의 증가로 대지전위가 상승하게되어 피뢰기의 보호범위를 축소시키고, 대전력 설비기기, 통신 및 약전류 계통, 건축설비 등의 피보호기기에 인가되는 전압이 커져 피뢰기의 설치 목적을 상실하게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 아크유도형 접지봉의 사용상태도 이다.

도시된 바와 같이, 지상에 설치되는 각종 전력 설비기기, 통신계통, 건축설비 등의 피보호기기를 천둥, 번개시 발생되는 뇌전류에 의한 이들의 절연파괴 및 이들의 오작동되는 것을 방지할 수 있도록 이들과 접지되는 동피막된 철심봉을 지중에 소정간격으로 매설시켰으며, 이와 같은 목적으로 매설되는 파이프형상의 철심봉은 가격이 저렴하며, 시공방법 및 보수유지가 용이하여 사후관리가 수월한 이점을 갖게되나, 이와 반면에, 전술한 파이프형상의 철심봉은 접지극 간의 이격거리가 협소하여 타 접지극으로의 역류되는 전압으로 인해 피뢰기를 포함한 배전계통, 전력기기 등이 절연파괴되거나, 또는 이들 기기의 오작동으로 인해 통신장애가 발생될 수 있는 문제점을 갖게되며, 또한, 대지표면 저항에 따른 지중방전이 상단 부터 발생하게되어 인명피해 등의 안전사고가 발생될 수 있는 문제점을 갖게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 한국 등록특허 제10-0339924호의 '아크 유도형 침부 접지봉'이라는 명칭의 발명이 출원되어 종래의 철심봉의 문제점을 해결하였으나, 상기 발명의 침부 접지봉도 역시 지중에 매설되어야 하므로, 분전반과 같은 많은 전자전기 설비들이 대형 건물내에 설치되어 있으므로 이러한 이러한 전자전기 설비들을 보호하기 위하여 지하공간을 찾기가 힘든 도시에서 지중에 상기 발명과 같은 아크 유도형 침부 접지봉을 매설하기에는 많은 문제점과 비용이 소요되게 되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허 제10-0339924호

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정상적인 계통 운전상태에서는 계통과 분리된 상태를 유지하다가, 뇌전류와 같은 급격한 과전압으로 인한 서지 침입시 서지에너지를 방전시키는 아크유도형 접지봉이 지중에 매립되지 않고 건물내에서 분전반과 같은 피보호기에 접속되고 상기 피보호기에 근접하게 배치된 케이스내에 병렬로 적재되는 상태로 설치되어 설치가 간편하게 되면서도 효과적으로 서지에너지를 방전시킬 수가 있게 되어 피보호기를 보호할 수가 있게 되며 외부로 노출되어 있으므로 점검이 편리하고 유지보수가 간편하게 되고 건물내의 피보호기를 안전하게 서지로부터 보호하는 것이 가능하게 되는 역서지 방호 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 피보호기의 접지부에 연결되는 접속단자부가 일측에 형성된 케이스와, 상기 케이스내에 상기 케이스와는 절연상태로 배치되며 내부에 서지전압 인가시에 전계를 집중시켜 아크를 발생시키는 아크발생부가 설치된 복수의 아크유도형 접지봉과, 일단부가 상기 피보호기의 접지부가 연결된 접속단자부에 접속되고 타단부는 상기 복수의 아크유도형 접지봉의 리드단자부에 병렬접속된 제1접속 부스바와, 일단부가 상기 복수의 아크유도형 접지봉의 방전관에 병렬접속되며 타단부는 상기 케이스의 일측에 형성된 다른 접속단자부에 접속된 제2접속 부스바를 포함하는 본 발명에 따른 역서지 방호 장치에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 역서지 방호 장치는, 피보호기의 접지부에 연결되는 접속단자부가 일측에 형성된 케이스와, 상기 케이스내에 상기 케이스와는 절연상태로 배치되며 내부에 서지전압 인가시에 전계를 집중시켜 아크를 발생시키는 아크발생부가 설치된 복수의 아크유도형 접지봉과, 일단부가 상기 피보호기의 접지부가 연결된 접속단자부에 접속되고 타단부는 상기 복수의 아크유도형 접지봉의 리드단자부에 병렬접속된 제1접속 부스바와, 일단부가 상기 복수의 아크유도형 접지봉의 방전관에 병렬접속되며 타단부는 상기 케이스의 일측에 형성된 다른 접속단자부에 접속된 제2접속 부스바를 포함하여, 정상적인 계통 운전상태에서는 계통과 분리된 상태를 유지하다가, 서지 침입시 서지에너지를 방전시키는 아크유도형 접지봉이 지중에 매립되지 않고 건물내에서 분전반과 같은 피보호기에 근접하게 접속되고 상기 피보호기에 근접하게 배치된 케이스내에 적재되는 상태로 설치되어 설치가 간편하게 되면서도 효과적으로 서지에너지를 방전시킬 수가 있게 되며 외부로 노출되어 있으므로 점검이 편리하고 유지보수가 간편하게 되고 건물내의 피보호기를 안전하게 서지로부터 보호하는 것이 가능하게 되는 우수한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 아크유도형 접지봉의 사용상태가 도시된 개략 단면도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 덮개가 벗겨진 역서지 방호 장치의 정면도
도 3은 도 2의 I-I선을 따라 취한 개략적인 종단면도
도 4는 도 2의 II-II선을 따라 취한 개략적인 종단면도
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 역서지 방호 장치가 피보호기에 접속된 상태가 도시된 개략적인 도면

본 발명의 제1실시예에 따른 역서지 방호 장치(A)는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 피보호기(P)의 접지선(P1)에 연결되는 접속단자부(11)가 일측에 형성된 케이스(1)와, 상기 케이스(1)내에 상기 케이스와는 절연상태로 배치되며 내부에 서지전압 인가시에 전계를 집중시켜 아크를 발생시키는 아크발생부가 설치된 복수의 아크유도형 접지봉(2)과, 일단부가 상기 피보호기의 접지선이 연결된 접속단자부(11)에 접속되고 타단부는 상기 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 리드단자부(21)에 병렬접속된 제1접속 부스바(3)와, 일단부가 상기 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 방전관에 병렬접속되며 타단부는 상기 케이스(1)의 일측에 형성된 다른 접속단자부(11)에 접속된 제2접속 부스바(4)를 포함한다.

상기 피보호기(P)는 건물내에 설치되는 여러 종류의 전기전자설비들이 있으나 본 실시예에서는 분전반으로 한다.

상기 케이스(1)는 통상적인 금속판이 절곡되어 내부에 아크유도형 접지봉(2)이 수납되도록 상자형으로 형성되며 일측면에는 접속단자부(11)가 형성되어 있다.

상기 접속단자부(11)는 상기 케이스(1)의 측면에 형성되어 있으나, 측면이 아닌 배면이나 정면에도 설치가 가능하며 본 실시예에서는 예시적으로 형성된 것을 도시한 것이며, 상기 접속단자부(11)는 도전성이 없는 절연판재로 형성된 절연판부(11a)와, 접지연결의 시키는 한 쌍의 접지단자(11b)로 구성되며, 상기 접지단자(11b)중에서 일측의 인입 접지단자(11b)는 피보호기의 접지선과 제1접속부스바(3)의 일단부가 접속되고, 다른 인출 접지단자(11b)는 제2접속 부스바(4)의 일단부와 접지인출선(5)이 접속되는 구조이다.

상기 아크유도형 접지봉(2)은 본 실시예에서는 5개가 사용되었으나 사용되는 아크유도형 접지봉(2)의 갯수는 그 서지에너지의 양에 따라서 증감변동이 되는 것은 당연하다고 할 것이다.

상기 아크유도형 접지봉(2)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 서지에너지가 최초로 유입되게 상단중앙에 돌출된 리드단자(21)와, 상기 리드단자(21)가 절연되게 에폭시 수지, 폴리에틸렌, 베이클라이트와 같은 절연재로 상기 리드단자(21)를 감싸는 절연링(22)과, 상기 리드단자(21)에 연결되며 아크발생부(23)가 일정간격으로 이격되게 설치된 접지봉(24)과, 상기 접지봉(24)의 일단부에 접속되며 상기 절연링(22)에 의하여 리드단자(21)와 절연상태의 방전관(25)을 포함하고, 상기 아크발생부(23)는 복수의 방전침(23a)과 침홀더(23b)로 구성되어 있다. 본 실시예에서 기술된 아크유도형 접지봉(2)은 일실시예로서 기술된 것으로서 예시적으로 기술된 것이며, 한국 등록특허 제10-0339924호의 침부 접지봉, 또는 변형된 다른 형태의 접지봉도 지중에 매설되지 않고 건물내에서 설치되고 피보호기(P)를 보호하기 위하여 과전압으로 인한 서지보호용으로 설치사용되는 경우에는 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

상기 아크유도형 접지봉(2)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 케이스(1)의 내측면에 절연판재인 절연고정판(27)이 배치고정되고 상기 절연고정판(27)상에 형성된 고정홈(27a)에 삽입고정되고, 상기 절연고정판(27)의 상부에는 고정판(28)이 고정되어 상기 아크유도형 접지봉(2)이 케이스(1)의 내측에 고정되게 된다. 또한, 도 4에 이점쇄선으로 도시된 바와 같이, 상기 아크유도형 접지봉(2)은 절연고정판(27)이 길이가 연장되고 고정홈(27a)상에 아크유도형 접지봉(2)이 배치되고 그 위에 고정판(28)이 고정되면 아크유도형 접지봉(2)을 연속적으로 배치하는 것이 가능하게 되므로 비보호기(P)를 과전압에서 효과적으로 보호할 수가 있게 되는 것이다.

상기 제1접속 부스바(3)는 일단부가 상기 피보호기(P)의 접지선(P1)이 연결된 접속단자부(11)의 인입 접지단자(11b)에 접속되고 타단부는 상기 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 각 리드단자부(21)에 접속나사에 의하여 병렬접속되어 있다.

상기 제1접속 부스바(3)는 상기 리드단자부(21)에 접속되는 금속대상의 제1부스바본체(31)와, 일단부는 상기 접지단자(11b)에 접속되고 타단부는 상기 제1부스바본체(31)에 접속되는 가요성 제1접속케이블(32)과, 상기 제1부스바본체(31)와 리드단자부(21)를 접속시키는 접속나사(33)를 포함한다.

상기 제2접속 부스바(4)는 일단부가 상기 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 각 방전관(25)의 상부에 접속나사에 의하여 병렬접속되고 타단부는 접속단자부(11)의 인출 접지단자(11b)에 접속되어 있다.

상기 제2접속 부스바(4)는 상기 방전관(25)의 상부에 접속되는 금속대상의 제2부스바본체(41)와, 일단부는 상기 접지단자(11b)에 접속되고 타단부는 상기 제2부스바본체(41)에 접속되는 가요성 제2접속케이블(42)과, 상기 제2부스바본체(41)와 방전관(25)과를 접속시키는 접속나사(43)를 포함한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 역서지 방호 장치(A)의 작동을 이하에 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 역서지 방호 장치(A)는, 건물(B)의 지하 1층의 내부에 설치된 분전반인 피보호기(P)의 접지선(P1)이 케이스(1)의 접속단자부(11)의 인입 접지단자(11b)에 접속되고, 다른 인출 접속단자(11b)에는 접지인출선(5)이 접속되어 있다. 인입 접지단자(11b)의 내측에는 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 리드단자부(21)에 병렬접속된 제1접속 부스바(3)가 접속되고, 인출 접지단자(11b)의 내측에는 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 방전관(25)에 병렬접속된 제2접속 부스바(4)가 접속되어 있다.

따라서, 피보호기(P)에 서지에너지가 발생되면, 서지에너지는 접지선을 타고 접속단자부(11)의 인입 접지단자(11b)로 인입되고 인입된 서지에너지는 제1접속 부스바(3)를 통하여 병렬접속된 복수의 아크유도형 접지봉(2)으로 인입되고, 인입된 서지에너지는 아크유도형 접지봉(2)의 아크발생부(23)에서 인입된 서지에너지가 대부분이 소실되고 방전관(25)을 통하여 인출되며 인출된 서지에너지는 제2접속 부스바(4)를 통하여 인출되고 인출 접지단자(11b)를 통하고 접지인출선(5)을 통하여 건물의 외부로 인출되게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 역서지 방호 장치(A)는, 정상적인 계통 운전상태에서는 계통과 분리된 상태를 유지하다가, 서지 침입시 서지에너지를 방전시키는 아크유도형 접지봉(2)이 지중에 매립되지 않고 케이스(1)내에 수납되어 케이스(1)의 접속단자부(11)가 건물내에서 분전반과 같은 피보호기(P)의 접지선에 접속되고 상기 피보호기(P)에 근접하게 배치된 케이스(1)내에 적재되는 상태로 설치되게 되어 건물내에서도 설치가 간편하게 되면서도 효과적으로 서지에너지를 방전시킬 수가 있게 되며 매설공간을 찾을 필요가 없으므로 공간활용율이 높아지게 되고 또한 외부로 노출되어 있으므로 점검이 편리하고 유지보수가 간편하게 되고 건물내의 피보호기를 안전하게 서지로부터 보호할 수가 있다.

본 발명에 따른 역서지 방호 장치는 일반적인 역서지 방호 장치를 제조하는 산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

1. 케이스 2. 아크유도형 접지봉
3. 제1접속 부스바 4. 제2접속 부스바

Claims (3)

1. 역서지 방호 장치(A)는, 피보호기(P)의 접지선(P1)에 연결되는 접속단자부(11)가 일측에 형성된 케이스(1)와,
   상기 케이스(1)내에 상기 케이스와는 절연상태로 배치되며 내부에 서지전압 인가시에 전계를 집중시켜 아크를 발생시키는 아크발생부가 설치된 복수의 아크유도형 접지봉(2)과,
   일단부가 상기 피보호기의 접지선이 연결된 접속단자부(11)에 접속되고 타단부는 상기 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 리드단자부(21)에 병렬접속된 제1접속 부스바(3)와,
   일단부가 상기 복수의 아크유도형 접지봉(2)의 방전관에 병렬접속되며 타단부는 상기 케이스(1)의 일측에 형성된 다른 접속단자부(11)에 접속된 제2접속 부스바(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 역서지 방호 장치
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 접속단자부(11)는 도전성이 없는 절연판재로 형성된 절연판부(11a)와, 접지연결의 시키는 한 쌍의 접지단자(11b)로 구성되며,
   상기 접지단자(11b)중에서 일측의 인입 접지단자(11b)는 피보호기의 접지선과 제1접속부스바(3)의 일단부가 접속되고, 다른 인출 접지단자(11b)는 제2접속 부스바(4)의 일단부와 접지인출선(5)이 접속되는 것을 특징으로 하는 역서지 방호 장치
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1접속 부스바(3)는 상기 리드단자부(21)에 접속되는 금속대상의 제1부스바본체(31)와, 일단부는 상기 접지단자(11b)에 접속되고 타단부는 상기 제1부스바본체(31)에 접속되는 가요성 제1접속케이블(32)과, 상기 제1부스바본체(31)와 리드단자부(21)를 접속시키는 접속나사(33)를 포함하고,
   상기 제2접속 부스바(4)는 상기 방전관(25)의 상부에 접속되는 금속대상의 제2부스바본체(41)와, 일단부는 상기 접지단자(11b)에 접속되고 타단부는 상기 제2부스바본체(41)에 접속되는 가요성 제2접속케이블(42)과, 상기 제2부스바본체(41)와 방전관(25)과를 접속시키는 접속나사(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 역서지 방호 장치
   
   

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