KR20210135102A

KR20210135102A - 반도체 차단기

Info

Publication number: KR20210135102A
Application number: KR1020200053377A
Authority: KR
Inventors: 송웅협; 심정욱
Original assignee: 엘에스일렉트릭(주)
Priority date: 2020-05-04
Filing date: 2020-05-04
Publication date: 2021-11-12

Abstract

본 발명은 반도체 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무정전 상태에서 스위칭 테스트가 가능한 반도체 차단기에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기는 주회로에 연결되고, 제1 반도체 스위치를 포함하는 제1 차단부를 갖는 제1 회로라인; 상기 주회로에 연결되고, 제2 반도체 스위치를 포함하는 제2 차단부를 갖고, 상기 제1 회로라인에 병렬 연결되는 제2 회로라인; 상기 제1 회로라인에 연결되어 상기 제1 차단부의 상태 정보를 검출하는 검출부; 및 상기 제1 차단부에 병렬 연결되고, 상기 검출부에서 검출한 상기 상태 정보가 설정값 이상으로 나타날 때, 상기 제1 차단부의 정상 작동 여부를 테스트하는 테스트 모듈;을 포함한다.

Description

반도체 차단기{Solid State Circuit Breaker}

본 발명은 반도체 차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무정전 상태에서 스위칭 테스트가 가능한 반도체 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 차단기는 MOSFET, IGBT 등과 같은 반도체 스위치를 이용하여 회로를 차단하도록 고안된 차단기이다. 반도체 차단기는 반도체 스위치의 전류 차단 특성을 이용하여 회로 차단을 수행하므로 차단시 아크가 발생하지 않아 아크 제거 기능이 필요하지 않는다. 따라서, 아크 소호부가 제거되어 부피를 줄일 수 있다는 장점이 있다. 또한, 아크 차단 시간이 짧다는 장점이 있다. 반면에 반도체 스위치의 사용으로 저용량 차단기에 있어서는 제작비용이 커진다는 단점도 있다.

반도체 차단기는 신속한 차단이 요구되는 시스템에서 많이 사용된다. 일반적인 기계식 차단기의 경우, 차단 속도가 수 ~ 수백 ms 정도인데 비하여, 반도체 차단기의 차단 속도는 수십 μs정도로 훨씬 짧은 시간 안에 전류를 차단할 수 있다.

따라서, 전류 용량이 큰 배전반이나 사고 전류의 증가 속도가 빠른 직류 시스템 또는 안정적인 전류 공급 및 차단이 요구되는 ESS(Energy Storage System) 시스템 등에서 반도체 차단기가 적극 활용되는 추세이다. 최근, ESS 시스템에서 발화가 일어나는 점 등을 고려할 때, 발열을 고려한 안정적인 전류 공급을 위해 차단기의 중요성은 더 절실해지고 있다.

한편, 반도체 차단기는 반도체 스위칭 시 발생되는 전압에 의한 손상으로부터 반도체를 보호하기 위해 보호회로(Protection Circuit, Safety Circuit) 또는 보호소자(Safety Element)가 적용된다. 이러한 보호회로의 예로서 스너버 회로(Snubber Circuit)가 사용된다. 전력용 반도체 차단기에 있어서도 마찬가지로 스위칭 시 발생되는 전압을 낮추기 위해 스너버 회로와 같은 보호회로가 필요하다.

스너버회로의 예로, 커패시터(C) 스너버, 저항-커패시터(RC) 스너버 및 충방전형(Charge-discharge type) 저항-커패시터-다이오드(RCD) 스너버 및 방전억제형(Discharge-suppressing type) 스너버 회로가 있을 수 있다.

또한 시스템에 따라서는 보호소자로서 MOV(Metal Oxide Varistor)를 추가로 구성하는 경우도 있다. MOV는 서지(surge) 보호용으로 사용하는 부품의 하나로서, 서지로부터 전기전자 기기의 피해를 방지하기 위해 회로의 일부에 적용된다. MOV는 아연 산화물로 구성된 배리스터로 일정치 이상의 전위가 발생하면 전류가 흐르는 과도 전압 차단 소자이며, 이 소자의 적용에 따라 외로 내부 퓨즈가 필요 없게 된다.

이러한 구성을 가지는 반도체 차단기의 구성은 일반적인 기계식 또는 전자식 차단기 구조로 구성된다.

반도체 차단기의 반도체 스위치는 위와 같이 보호될 필요가 있으므로 임의로 또는 주기적으로 점검받는 것이 필요하다. 그런데, 반도체 차단기도 일반적인 기계식 또는 전자식 차단기와 마찬가지로 차단기의 기능을 점검하기 위해서는 부하가 연결된 주회로를 차단하는 정전(停電) 상태에서 수행하여야 한다. 이것은 연속성이 필요한 운전에 있어 불리함을 가져온다.

또한, 차단기의 온도, 전류, 전압 상태 등의 정보에 따라 예비적으로 점검을 수행해야 할 필요성도 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 무정전 상태에서 차단기의 기능 점검을 수행할 수 있는 반도체 차단기를 제공하는 것이다.

또한, 반도체 차단기의 상태 정보에 따라 예비적으로 점검을 수행할 수 있도록 하는 반도체 차단기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기는 주회로에 연결되고, 제1 반도체 스위치를 포함하는 제1 차단부를 갖는 제1 회로라인; 상기 주회로에 연결되고, 제2 반도체 스위치를 포함하는 제2 차단부를 갖고, 상기 제1 회로라인에 병렬 연결되는 제2 회로라인; 상기 제1 회로라인에 연결되어 상기 제1 차단부의 상태 정보를 검출하는 검출부; 및 상기 제1 차단부에 병렬 연결되고, 상기 검출부에서 검출한 상기 상태 정보가 설정값 이상으로 나타날 때, 상기 제1 차단부의 정상 작동 여부를 테스트하는 테스트 모듈;을 포함한다.

여기서, 상기 제1 차단부의 전단에 구비되는 제1 개폐기와 상기 제1 차단부의 후단에 구비되는 제2 개폐기; 및 상기 제2 차단부의 전단에 구비되는 제3 개폐기와 상기 제2 차단부의 후단에 구비되는 제4 개폐기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상태 정보는 온도, 전류, 전압, 유효전력에 대한 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 외함에는 모듈 수용부가 형성되고, 상기 테스트 모듈은 상기 모듈 수용부에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출부의 상기 상태 정보에 따라 상기 테스트 모듈을 작동하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1 개폐기, 제2 개폐기, 제3 개폐기 및 제4 개폐기를 개폐 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출부에서 측정한 상태 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 상태 정보 및 점검 상태, 점검 결과를 상기 표시부에 나타내는 것을 특징으로 한다.

또한, 평상시의 정상 상태에서는, 상기 제1 회로라인이 상기 주회로에 연결되고, 상기 제2 회로라인은 상기 주회로에서 분리되고, 점검 상태에서는, 상기 제2 회로라인이 상기 주회로에 연결되고, 상기 제1 회로라인은 상기 주회로에서 분리되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 차단부와 제2 차단부는 각각 독립한 차단기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기에 의하면, 제1 차단부와 상기 제1 차단부에 병렬 연결되는 제2 차단부가 마련되어, 제1 차단부의 상태에 이상이 생긴 경우 주회로를 제2 회로라인으로 우회 연결하여 제2 차단부가 차단 기능을 수행하도록 하고 제1 차단부를 테스트할 수 있다.

이에 따라, 제1 차단부, 특히 제1 반도체 스위치의 정상 작동 여부를 점검하고 하드웨어적 이상 여부를 점검하여 유지 보수를 수행하도록 한다.

여기서, 주회로에는 제2 차단부가 연결되어 주회로의 끊김 없이 정상적인 회로 통전 상태에서 제1 차단부를 점검하므로 무정전 상태 점검이 가능하다.

또한, 테스트 모듈이 마련되어 제1 차단부에 대한 테스트를 용이하게 수행할 수 있다. 이러한 테스트 모듈은 차단기에 모듈 형태로 착탈 가능하게 결합되어 필요시에 적절히 활용할 수 있다.

또한, 복수의 차단부는 복수의 차단기로 마련될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기의 회로도이다. 도 2는 정상 상태를 나타내고, 도 3은 점검 상태를 나타낸다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 반도체 차단기에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기의 사시도이다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기의 회로도로서, 도 2는 정상 상태를 나타내고, 도 3은 점검 상태를 나타낸다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 차단기는, 주회로(400)에 연결되고, 제1 반도체 스위치(1101)를 포함하는 제1 차단부(1100)를 갖는 제1 회로라인(1001); 상기 주회로(400)에 연결되고, 제2 반도체 스위치(1201)를 포함하는 제2 차단부(1200)를 갖고, 상기 제1 회로라인(1001)에 병렬 연결되는 제2 회로라인(1011); 및 상기 제1 회로라인(1001)에 연결되어 상기 제1 차단부(1100)의 차단 기능을 점검하는 제1 검출부(500);를 포함한다.

차단기 본체(100)는 주회로(400) 및 부하(300)에 연결된다. 차단기 본체(100)는 주회로(400)에 과전류가 발생하거나 지락 등의 사고 전류가 발생하는 경우 개방되어 주회로(400)를 차단하여 부하(300) 및 연결된 장치와 시설을 보호하도록 한다.

차단기 본체(100)는 독립적으로 구비되어 주회로(400)와 부하(300) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 차단기 본체(100)는 부하나 설비 등 외부 장치에 내장 설치되는 부속 장치로 사용될 수 있다.

차단기 본체(100)의 외함(101)은 외부 전원(99)에 연결되는 전원측 단자부(103)와 부하(300)에 연결되는 부하측 단자부(102)로 구성되는 단자부(102,103)가 마련된다. 각 단자부(102,103)에는 단자(terminal)가 설치된다. 즉, 부하측 단자부(102)에는 부하측 단자가 노출되도록 설치되고, 전원측 단자부(103)에는 전원측 단자가 노출되도록 설치된다.

외함(101)에는 사용자의 조작에 의해 수동으로 차단 동작을 수행하기 위한 핸들(105)이 구비된다. 사용자는 수동으로 차단기 본체(100)를 조작할 수 있다.

핸들(105)의 일측에는 사고 전류에 의한 차단기의 트립 발생 후 재투입을 위한 리셋 버튼(106)이 구비된다. 리셋 버튼(106)은 트립 작동 후 재투입을 위한 리셋 동작을 제공한다.

외함(101)에는 트립 상태를 표시하기 위한 트립 표시부(108)가 마련된다.

외함(101)에는 차단부에 대한 점검을 수행하기 위한 테스트 버튼(107)이 마련된다. 사용자는 제1 차단부(1100)에 대한 점검을 수행하기 위하여 테스트 버튼(107)을 사용할 수 있다.

외함(101)에는 차단부의 상태 정보를 알리기 위하여 표시부(700)를 갖는다. 표시부(700)는 LCD나 LED 등의 스크린이나 기타 표시 장치로 구성될 수 있다.

외함(101)에는 모듈 수용부(110)가 마련된다. 모듈 수용부(110)는 외함(101)의 상부에 홈으로 마련될 수 있다. 이러한 예는 하나의 실시예로서 다른 형태의 실시예로 형성될 수 있음은 물론이다.

모듈 수용부(110)에는 보호 모듈(130) 또는 테스트 모듈(140)이 삽입 설치된다. 보호 모듈(130) 또는 테스트 모듈(140)은 모듈 수용부(110)에 착탈 가능하게 결합된다. 따라서, 보호 모듈(130) 또는 테스트 모듈(140)은 다른 제품에도 적용할 수 있는 범용으로 사용된다.

상기 모듈 수용부(110)에 착탈 가능하게 결합되는 보호 모듈(130)이 마련된다. 구분하여 도시하지는 않았지만, 보호 모듈(130)은 제1 차단부(1100)를 보호하기 위한 제1 보호 모듈(1105)과 제2 차단부(1200)를 보호하기 위한 제2 보호 모듈(1205)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 보호모듈(1105)은 제1 차단부(1100)에 병렬 연결되는 보호 모듈이고, 제2 보호 보듈(1205)은 제2 차단부(1200)에 병렬 연결되는 보호 모듈이다.

상기 모듈 수용부(110)에 착탈 가능하게 결합되는 테스트 모듈(140)이 마련된다. 테스트 모듈(140)은 차단부(1000)에 대한 점검을 수행한다.

외함(101) 내부에는 전원측 단자부(103) 및 부하측 단자부(102)와 연결되는 차단부와 이를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 회로가 마련된다.

도 2에 본 발명에 따른 반도체 차단기의 회로도가 도시되어 있다.

전원(99)과 부하(300)를 연결하는 주회로(400) 상에 차단부(1000)가 마련된다. 여기서, 차단부(1000)는 서로 병렬 연결되는 제1 차단부(1100) 및 제2 차단부(1200)를 포함한다. 제1 차단부(1100)와 제2 차단부(1200) 중에서, 어느 하나의 차단부(차단기)는 통상적인(정상적인) 상태에서 주회로(400)에 연결되어 차단 기능을 수행하는 하는 주 차단부(차단기)로 사용되고, 다른 하나의 차단부(차단기)는 어느 하나의 차단부가 테스트(점검)를 받는 동안 주회로(400)에 연결되어 차단 기능을 수행하는 하는 부 차단부(차단기)(보조 차단기)로 사용된다. 이에 따라, 부하(300)는 주회로(400)에 끊김 없이 연결되어 전원 공급이 계속 유지되고, 무정전(無停電) 상태에서 제1 차단부(1100)에 대한 점검이 가능하다.

제1 회로라인(1001)은 주회로(400)회로에 연결된다. 주회로(400)의 양단에는 전원(99)과 부하(300)가 연결된다.

제1 회로라인(1001)에는 제1 차단부(1100)가 마련된다. 제1 차단부(1100)는 제1 반도체 스위치(1101)를 포함한다. 제1 반도체 스위치(1101)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 전력 반도체 소자가 적용될 수 있다.

제1 회로라인(1001)에는 제1 반도체 스위치(1101)의 전단에 제1 개폐기(1111)가 설치되고, 제1 반도체 스위치(1101)의 후단에 제2 개폐기(1112)가 설치된다. 제1 개폐기(1111)와 제2 개폐기(1112)는 제1 반도체 스위치(1101)를 연결 또는 차단한다. 제1 개폐기(1111)와 제2 개폐기(1112)는 정상 상태에서는 닫혀서 제1 회로라인(1001)이 주회로(400)에 연결되도록 하고, 점검 상태에서는 개방되어 제1 반도체 스위치(1101)를 점검할 수 있도록 한다.

제1 회로라인(1001)에는 제1 반도체 스위치(1101)의 전,후단에 병렬 연결되는 제1 보호 회로(S1)가 구비될 수 있다. 여기서, 제1 보호 회로(S1)는 제1 반도체 스위치(1101)를 보호하기 위한 스너버(Snubber) 회로부 또는 MOV(Metal Oxide Varistor)일 수 있다. 여기서, 제1 보호 회로(S1)는 외함(101)에 착탈 가능하게 결합되는 제1 보호 모듈(1105)일 수 있다.

제1 회로라인(1001)에는 제1 반도체 스위치(1101)의 전,후단에 병렬 연결되는 테스트 회로(1005)가 연결된다. 테스트 회로(1005)에는 테스트 모듈(140)이 설치된다. 테스트 모듈(140)은 모듈 수용부(110)에 탈착 가능하게 설치되는 모듈임은 전술한 바와 같다.

테스트 모듈(140)은 제1 반도체 스위치(1101)를 점검할 수 있다. 테스트 모듈(140)은 제1 반도체 스위치(1101)의 정상 작동 여부나 하드웨어 이상 여부 등을 점검할 수 있다.

제1 차단부(1100)는 외함을 갖는 별개의 독립한 차단기로 구성될 수 있다. 즉, 제1 차단부(1100)는 독립한 제품으로 된 하나의 반도체 차단기일 수 있다.

제2 회로라인(1011)은 주회로(400)에 연결된다. 제2 회로라인(1011)은 제1 회로라인(1001)에 병렬로 연결된다.

제2 회로라인(1011)에는 제2 차단부(1200)가 마련된다. 제2 차단부(1200)는 제2 반도체 스위치(1201)를 포함한다. 제2 반도체 스위치(1201)는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등의 전력 반도체 소자가 적용될 수 있다.

제2 회로라인(1011)에는 제2 반도체 스위치(1201)의 전단에 제3 개폐기(1211)가 설치되고, 제2 반도체 스위치(1201)의 후단에 제4 개폐기(1212)가 설치된다. 제3 개폐기(1211)와 제4 개폐기(1212)는 제2 반도체 스위치(1201)를 연결 또는 차단한다. 제3 개폐기(1211)와 제4 개폐기(1212)는 정상 상태에서는 개방되어 제2 회로라인(1011)이 주회로(400)에 연결되지 않도록 하고, 점검 상태에서는 닫혀서 제2 회로라인(1011)이 주회로(400)에 연결되고 제2 차단부(1100)가 차단 기능을 수행하도록 하고, 제1 반도체 스위치(1101)를 점검할 수 있도록 한다. 요약하면, 제1 회로라인(1001)이 주회로에 연결되는 경우에는 제2 회로라인(1011)은 개방되고, 제2 반도체 스위치(1201)이 주회로에 연결되는 경우에는 제1 회로라인(1001)은 개방된다.

제2 회로라인(1011)에는 제2 반도체 스위치(1201)의 전,후단에 병렬 연결되는 제2 보호 회로(S2)가 구비될 수 있다. 여기서, 제2 보호 회로(S2)는 제2 반도체 스위치(1201)를 보호하기 위한 스너버(Snubber) 회로부 또는 MOV(Metal Oxide Varistor)일 수 있다. 여기서, 제2 보호 회로(S2)는 외함(101)에 착탈 가능하게 결합되는 제2 보호 모듈(1205)일 수 있다.

제2 차단부(1200)는 외함을 갖는 독립한 차단기로 구성될 수 있다. 즉, 제2 차단부(1200)는 독립한 제품으로 된 다른 하나의 반도체 차단기일 수 있다.

검출부(500)가 마련된다. 검출부(500)는 주회로(400)에 연결된다. 또는, 검출부(500)는 제1 차단부(1100)에 연결될 수 있다. 이때, 검출부(500)는 제1 차단부(1100)의 일부 구성일 수 있다.

검출부(500)는 제1 차단부(1100)의 상태를 측정할 수 있다. 예를 들면, 검출부(500)는 제1 반도체 스위치(1101)의 상태 정보를 측정할 수 있다. 여기서 상태 정보는 온도, 전류, 전압을 포함한다. 즉, 검출부(500)는 제1 반도체 스위치(1101)의 온도, 전류, 전압, 유효전력(=전류×전압×위상차) 등의 상태 정보를 측정한다.

위 상태 정보는 매 점검 시기(예를 들면, 매일 오전 6시)별로 설정된 시간이 도래할 때마다 측정될 수 있다. 이러한 점검 주기는 제어부(600)에 의해 조절될 수 있다. 또한, 검출부(500)는 상기 상태 정보를 취득한 점검시간을 함께 제공할 수 있다.

제어부(600)는 차단부(1000)를 제어하기 위하여 마련된다. 제어부(600)는 제1 차단부(1100) 및 제2 차단부(1200)를 개방 또는 연결한다. 제어부(600)는 검출부(500)의 상태 정보에 따라 차단부(1000)를 제어할 수 있다. 제어부(600)는 검출부(500)에서 측정된 상태 정보가 설정값 이상으로 나타날 때, 차단부(1000)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 검출부(500)에서 측정한 제1 회로라인(1001)의 온도가 설정값 이상으로 나타나면, 제어부(600)는 이를 표시부(700)에 나타내 사용자에게 알릴 수 있다. 또한, 제어부(600)는 검출부(500)에서 측정한 제1 회로라인(1001)의 온도가 설정값 이상으로 나타나면 제1 차단부(1100)에 대한 테스트를 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 차단기의 테스트 작동 과정의 일례를 살펴보면 다음과 같다.

정상 상태에서 제1 차단부(1100)의 제1 개폐기(1111)와 제2 개폐기(1112)는 닫혀 제1 회로라인(1001)은 주회로(400)에 연결된다. 부하(300)는 제1 회로라인(1001)을 통해 전원을 공급받아 작동한다.

검출부(500)는 제1 차단부(1100)의 상태 정보를 수시로 취득한다. 검출부(500)에서 제1 반도체 스위치(1101)의 온도, 전류, 전압이 설정값 이상으로 나타나는 경우 검출부(500)는 이를 제어부(600)에 전송하여 점검을 실시할 수 있도록 한다. 또는, 검출부(500)에서 취득한 상태 정보는 언제나 제어부(600)에 의해 참조될 수 있다.

제어부(600)는 검출부(500)에서 보낸 상태 정보에 따라 제1 차단부(1100)에 대한 점검을 수행하도록 표시부(700)를 통해 사용자에게 알릴 수 있다. 사용자는 표시부(700)에 나타나 상태를 보고, 제1 차단부(1100)에 대한 점검을 수행한다. 사용자는 테스트 버튼(107)을 눌러 제1 반도체 스위치(1101)에 대한 상태를 점검한다. 이때, 표시부(700)에는 제1 차단부(1100)가 테스트 중임을 표시할 수 있다.

이러한 점검은 제어부(600)에 의해 자동적으로 수행될 수 있다. 즉, 제어부(600)는 검출부(500)의 상태 정보에 따라 자동적으로 테스트 프로시져(procedure)를 수행할 수 있다.

제어부(600)는 제1 차단부(1100)의 상태를 테스트(점검)하기 위해 먼저 제3 개폐기(1211)와 제4 개폐기(1212)를 연결하여 제2 회로라인(1011)이 주회로(400)에 연결되도록 한다. 주회로(400)는 일시적으로 제1 회로라인(1001) 및 제2 회로라인(1011)에 모두 연결된 상태에 놓인다.

이후, 제어부(600)는 제1 개폐기(1111)와 제2 개폐기(1112)를 개방하여 제1 회로라인(1001)을 주회로(400)로부터 분리시킨다. 이제, 주회로(400)는 제2 회로라인(1011)을 통해 부하에 연결되므로 부하(300)는 전원 공급의 끊김없이 정상적인 작동상태를 계속 유지한다. 즉, 무정전 상태를 유지한다. (도 3 참조)

제어부(600)는 테스트 모듈(140)의 기능을 가동하여 제1 차단부(1100) 특히 제1 반도체 스위치(1101)의 정상 작동 여부를 점검한다. 테스트 모듈(140)은 제1 반도체 스위치(1101)의 On/Off 수행 여부 및 하드웨어적 이상 여부를 점검한다.

테스트 모듈(140)은 제1 반도체 스위치(1101)에 대한 점검 결과를 제어부(600)에 보낸다. 제어부(600)는 점검 결과를 표시부(700)에 나타내어 사용자가 제1 반도체 스위치(1101)에 대한 유지 보수를 수행할 수 있다.

제1 반도체 스위치(1101)에 대한 점검 결과 정상으로 판단되면 또는 제1 반도체 스위치(1101)에 대한 유지 보수가 완료되면, 제어부(600)는 회로를 정상 상태로 복귀시킨다.

즉, 제어부(600)는 제1 개폐기(1111)와 제2 개폐기(1112)를 연결하여 주회로(400)를 제1 회로라인(1001)에 연결한다. 이때, 주회로(400)는 일시적으로 제1 회로라인(1001)과 제2 회로라인(1011)에 모두 연결된 상태에 놓인다.

이후, 제어부(600)는 제3 개폐기(1211)와 제4 개폐기(1212)를 개방하여 제2 회로라인(1011)을 주회로(400)로부터 분리시킨다. 주회로(400)는 제1 회로라인(1001)이 연결된 정상 상태로 복귀한다. (도 2 참조)

제2 차단부(1100)는 평상시에는 대기 상태에 있다가, 제1 차단부(1100)가 점검되는 동안 일시적으로 주회로(400)에 대한 차단 기능을 수행하고 부하(300)를 보호하는 역할을 수행한다. 즉, 제2 차단부(1200)는 보조 차단기의 역할을 한다.

한편, 제1 차단부(1100)와 제2 차단부(1200)는 각각 독립한 차단기로 구성될 수 있음은 전술한 바와 같다.

본 발명에 의하면, 제1 차단부(1100)와 상기 제1 차단부(1100)에 병렬 연결되는 제2 차단부(1200)가 마련되어, 제1 차단부(1100)의 상태에 이상이 생긴 경우 주회로(400)를 제2 회로라인(1011)으로 우회 연결하여 제2 차단부(1200)가 차단 기능을 수행하도록 하고 제1 차단부(1100)를 테스트할 수 있다.

이에 따라, 제1 차단부(1100), 특히 제1 반도체 스위치(1101)의 정상 작동 여부를 점검하고 하드웨어적 이상 여부를 점검하여 유지 보수를 수행하도록 한다.

여기서, 주회로(400)에는 제2 차단부(1200)가 연결되어 주회로의 끊김 없이 정상적인 회로 통전 상태에서 제1 차단부(1100)를 점검하므로 무정전 상태 점검이 가능하다.

또한, 테스트 모듈(140)이 마련되어 제1 차단부(1100)에 대한 테스트를 용이하게 수행할 수 있다. 이러한 테스트 모듈(140)은 차단기(100)에 모듈 형태로 착탈 가능하게 결합되어 필요시에 적절히 활용할 수 있다.

또한, 복수의 차단부는 복수의 차단기로 마련될 수 있다.

한편, 별도로 도시하지는 않았지만 제1 차단부(1100) 및 제2 차단부(1200)는 각각 양방향 반도체 차단기가 적용될 수 있다. 즉, 회로가 양방향 직류 계통에 사용될 경우 양방향 차단이 가능한 차단기가 적용된다.

이와 같이 양방향(bidirectional) 반도체 차단기(SSCB, Solid-State Circuit Breaker)를 적용할 경우 보호 모듈(130)도 양방향 동작이 가능한 보호 회로가 적용된다. 이러한 보호 회로로 스너버 회로(snubber circuit)가 적용될 수 있음은 전술한 바와 같다. 여기서, 스너버 회로는 양방향 동작이 가능하도록 두 개의 단방향 스너버 회로를 적용하거나, 양방향으로 동작 가능한 고성능 스너버 회로가 적용될 수 있다.

보호 회로로 사용되는 스너버 회로에 대해서는 본 출원인에 의해 출원된 "양방향 반도체 차단기(10-2019-0042659)" 등을 참조할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

99 전원 100 반도체 차단기
110 모듈 수용부 130 보호 모듈
140 테스트 모듈 300 부하
400 주회로 500 검출부
600 제어부 700 표시부
1000 차단부 1001 제1 회로라인
1011 제2 회로라인 1100 제1 차단부
1101 제1 반도체 스위치 1105 제1 보호 회로
1111 제1 개폐기 1112 제2 개폐기
1200 제2 차단부 1201 제2 반도체 스위치
1205 제2 보호 회로 1211 제3 개폐기
1212 제4 개폐기

Claims

주회로에 연결되고, 제1 반도체 스위치를 포함하는 제1 차단부를 갖는 제1 회로라인;
상기 주회로에 연결되고, 제2 반도체 스위치를 포함하는 제2 차단부를 갖고, 상기 제1 회로라인에 병렬 연결되는 제2 회로라인;
상기 제1 회로라인에 연결되어 상기 제1 차단부의 상태 정보를 검출하는 검출부; 및
상기 제1 차단부에 병렬 연결되고, 상기 검출부에서 검출한 상기 상태 정보가 설정값 이상으로 나타날 때, 상기 제1 차단부의 정상 작동 여부를 테스트하는 테스트 모듈;을 포함하는 반도체 차단기.
제1 항에 있어서,
상기 제1 차단부의 전단에 구비되는 제1 개폐기와 상기 제1 차단부의 후단에 구비되는 제2 개폐기; 및
상기 제2 차단부의 전단에 구비되는 제3 개폐기와 상기 제2 차단부의 후단에 구비되는 제4 개폐기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제1 항에 있어서,
상기 상태 정보는 온도, 전류, 전압, 유효전력에 대한 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제1 항에 있어서,
외함에는 모듈 수용부가 형성되고, 상기 테스트 모듈은 상기 모듈 수용부에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제2항에 있어서,
상기 검출부의 상기 상태 정보에 따라 상기 테스트 모듈을 작동하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 개폐기, 제2 개폐기, 제3 개폐기 및 제4 개폐기를 개폐 동작시키는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제5항에 있어서,
상기 검출부에서 측정한 상태 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상태 정보 및 점검 상태, 점검 결과를 상기 표시부에 나타내는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제1 항에 있어서,
평상시의 정상 상태에서는, 상기 제1 회로라인이 상기 주회로에 연결되고, 상기 제2 회로라인은 상기 주회로에서 분리되고,
점검 상태에서는, 상기 제2 회로라인이 상기 주회로에 연결되고, 상기 제1 회로라인은 상기 주회로에서 분리되는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.
제1항에 있어서,
상기 제1 차단부와 제2 차단부는 각각 독립한 차단기로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 차단기.