KR20220096907A

KR20220096907A - 3상 변압기의 서지보호장치

Info

Publication number: KR20220096907A
Application number: KR1020200189757A
Authority: KR
Inventors: 박근용
Original assignee: 엘에스일렉트릭(주)
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2022-07-07
Also published as: KR102488990B1

Abstract

본 발명은 3상 변압기의 서지보호장치에 대한 것으로, 3상 변압기의 서로 다른 각 상과 연결된 전선들 각각에 연결되는 복수의 배리스터(varistor)와, 상기 복수의 배리스터 각각에 구비되며, 배리스터의 이상 여부에 따라 상기 배리스터와 연결된 어느 한 상의 전선 사이의 접점을 개폐하는 복수의 인디케이터 스위치와, 상기 복수의 배리스터 각각에 대응하며, 대응하는 배리스터가 연결된 제1상의 전선과 다른 제2상의 전선에 일단이 연결되어, 상기 제1상의 전선이 타단에 연결되는 경우 상기 제1상의 전류와 상기 제2상의 전류 사이의 전압차에 따라 발광하도록 형성된 복수의 상전원 램프와, 상기 복수의 인디케이터 스위치에 각각 연동되며 연동된 인디케이터 스위치의 동작에 따라, 특정 배리스터와 연결된 제1상의 전선을, 상기 특정 배리스터에 대응하는 상전원 램프의 타단과 연결시키거나 릴레이(relay)로 연결시키는 복수의 스위치부, 및 상기 릴레이의 전류 입력단과 전류 출력단에 각각 입력단과 출력단이 연결되어, 상기 제1상의 전류가 상기 릴레이로 인가되는 경우 상기 릴레이의 전류 입력단과 전류 출력단 사이의 전압차에 따라 발광하도록 형성되는 알람 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3상 변압기의 서지보호장치{SPD(SURGE PROTECTIVE DEVICE) OF THREE PHASE TRANSFORMER}

본 발명은 3상 변압기의 서지보호장치에 대한 것으로, 보다 자세하게는 델타 결선을 사용하는 3상 변압기에 구비된 서지보호장치의 배리스터(Varistor)의 소손 상태를 표시하는 램프에 대한 것이다.

일반적으로 전력 부하에 전력을 공급하는 3상 변압기는 1 차측 및 2 차측에 Y 결선 또는 델타(△) 결선 방식 중 어느 하나를 채용하여 3상 전압을 승압하거나 또는 감압하는 장치이다. 이러한 3상 변압기는, 과도 전압, 즉 서지(surge)에 의한 소손을 방지하기 위해 서지보호장치(Surge Protective Device, SPD)를 구비하며, 서지보호장치는 전압에 따라 임피던스가 달라지는 배리스터를 구비하여 서지가 유입되는 경우 접지선을 통해 유입된 전류를 대지로 방전시킴으로서, 서지 전류가 부하로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한다. 이러한 서지보호장치는 도 1에서 보이고 있는 바와 같다.

도 1을 참조하여 살펴보면, 먼저 서지보호장치의 케이스(11)의 외부(10)에는 복수의 상전원 램프(12), 알람 램프(13), 외부 단자(14)가 형성될 수 있다. 그리고 케이스(11)의 내부(20)에는 릴레이(21), 및 MOV(Metal Oxide Varistor)(41)를 포함하는 DIN 타입 SPD(40)가 배치될 수 있다.

상기 DIN 타입 SPD(40)는 교체 가능하도록 형성되는 MOV(41)과 상기 MOV(41)에 접속 및 결합되도록 형성되는 DIN Rail 취부대, 그리고 상기 착탈 가능한 MOV(41)를 지지하도록 형성되는 바(Common Bar), 및 각 상의 전선과 체결되는 전선 체결 단지부를 포함하여 형성될 수 있다. 도 1에서 도시된 SPD(40)는 편의상 2개의 MOV(41)가 구비되는 예를 도시하였으나, 상기 케이스(11)의 내부(20)에서 보이고 있는 바와 같이, 3개의 MOV(41)가 배치될 수 있음은 자명할 것이다.

상기 MOV(41)는 수명에 따른 소손 상태 여부를 나타내는 인디케이터부(42)를 포함하며, 상기 인디케이터부(42)는 상기 MOV(41)의 소손 상태에 따라 홀(hole)을 통해 돌출되는 돌출부 또는 상기 홀을 통해 특정 색상의 광이 출력되도록 하는 램프 등을 포함할 수 있다. 따라서 상기 MOV(41)의 소손 상태는 상기 돌출부의 돌출 여부 또는 상기 홀을 통한 광의 발광 여부나 발광되는 광의 색상을 통해 표시될 수 있다.

한편 상기 SPD(40)의 바의 측면, 즉 상기 도 1에 도시된 SPD(40)의 저면에 해당하는 측면(30)에는 알람 단자(31)가 형성될 수 있다. 그리고 상기 SPD(40)의 전선 체결 단지부의 측면, 즉 상기 도 1에 도시된 SPD(40)의 상면에 해당하는 측면(50)에는, 상기 각각의 MOV(41)에 연결되는 상전선(51)과 접지선(52)이 배치될 수 있다.

이를 살펴보면, 상기 상전선(51)으로 전류가 유입되면, 정상 상태의 경우 MOV(41)는 매우 큰 임피던스를 가지고 있으므로, SPD(40) 내부로 전류가 흐르지 않고 부하로 전류가 유입될 수 있다. 이에 따라 정상적인 설비(기기)의 운용이 가능하다. 이 경우, 상기 케이스(11)의 상전원 램프들(12)은 온(on) 되며, 알람 램프(13)는 오프(off) 상태를 유지한다. 이러한 상태에서 상기 상전선(51)으로 서지 전류가 인입되면 SPD(40)에 구비되어 있는 MOV(41)의 임피던스가 상기 서지 전류의 과도한 전압으로 인해 급격히 낮아지면서, 서지 전류를 부하가 아닌 접지선(52)로 인가되도록 한다. 따라서 서지 전류는 대지로 방전되면서, 서지 전류로부터 설비(기기)를 보호할 수 있다.

한편, 여러 번 또는 대용량의 서지 전류에 의해 MOV(41) 수명이 다하는 경우 또는 소손되는 경우, 인디케이터부(42)를 통해 소손 상태가 표시되며, 수명이 다한 또는 소손된 MOV(41)에 연결된 상전원 램프(12) 중 어느 하나가 오프될 수 있다. 또한 인디케이터부(42)의 동작에 의해, 알람 단자(6)의 접촉 상태가 해제되어 릴레이(21)에 전원이 인가되며, 릴레이(21)에 인가된 전원은 상기 릴레이(21)의 코일을 자화시켜 알람 램프(13)를 온 시킬 수 있다.

도 2는 이러한 서지보호장치의 회로를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하여 살펴보면, 전류의 각 상(L1, L2, L3) 별로, 각 상에 대응하는 상전원 램프(111, 112, 113)와 각 상에 대응하는 MOV(121, 122, 123)가 각 상의 전선들에 연결(151, 152, 153)될 수 있으며, 상기 상전원 램프들(111, 112, 113)은 각각 보호도체(PE)와 연결(160)될 수 있다. 따라서 정상 상태인 경우 각 상전원 램프는 각 상의 전선과 보호도체(PE) 사이에 연결되어, 각 상의 접점들(151, 152, 153)을 통해 인가되는 각 상의 전류와 보호도체(PE) 접점(160)의 전압차에 따라 발광될 수 있다. 그러나 특정 MOV가 소손되는 경우 해당 MOV와 연결되는 상전원 램프 사이가 단락되어, 상기 특정 MOV와 연결되는 상전원 램프가 오프될 수 있다.

한편 MOV들(121, 122, 123)은 알람 단자(190)에 연결될 수 있다. 알람 단자(190)는 평상시에는 단락된 상태를 유지하다가, MOV들(121, 122, 123) 중 어느 하나가 수명이 다하거나 또는 소손되는 경우 어느 한 상(도 2의 경우 L1)과 연결되는 접점(191)과 연결될 수 있다. 따라서 알람 단자(190)를 통해 상기 어느 한 상(도 2의 경우 L1)의 접점(191)과 릴레이(130)가 연결되고, 상기 어느 한 상(도 2의 경우 L1)으로부터 인가되는 전류가 릴레이(130)를 자화시키게 된다.

릴레이(130)가 자화되면, 어느 한 상의 전선(도 2의 경우 L1)과 연결된 접점(181)과 릴레이(130) 상의 접점들 중 알람 램프(140)에 연결된 접점 사이가 연결된다. 따라서 보호도체(PE)에 연결된 알람 램프(140)와 상기 어느 한 상(도 2의 경우 L1)의 접점(181)이 서로 연결된다. 그러므로 상기 접점(181)로부터 인가되는 어느 한 상(도 2의 경우 L1)의 전류와 보호도체(PE)의 접점(182) 사이의 전압차, 즉 L1 상의 전류와 접지 사이의 전압차에 의해 알람 램프(140)가 온 될 수 있다.

그런데 도 3의 (a)에서 보이고 있는 바와 같이, 중성점에 보호도체(PE)를 통해 접지되는 Y 결선 방식과 달리, 델타 결선 방식은 어느 한 상의 전선이 보호도체(PE)에 연결되어 접지가 이루어져야 한다. 일 예로 도 3의 (b)는 L1상이 보호도체와 연결되는 L1상 접지의 구성을 보이고 있는 것이다.

따라서 도 3의 (b)에서 보이고 있는 바와 같이 L1상 접지 형태로 결선되는 델타 방식을 3상 변압기가 채용하는 경우, 도 2에서 보이고 있는 바와 같은 서지보호장치의 회로에서는 접지된 상, 즉 L1과 보호도체(PE) 사이의 전압차가 없어지게 된다. 따라서 L1상과 연결된 MOV(121)가 정상 동작을 하는 상태임에도 불구하고, 상기 전압차가 없어짐에 따라, 접지된 상(L1)에 연결된 제1 상전원 램프(111)가 오프된다는 문제가 있다. 이에 따라 서지보호장치를 사용하는 고객으로 하여금, 정상 동작을 수행하는 MOV(121)에 소손이 발생한 것으로 오인하게 한다는 문제가 있다.

더욱이 모든 MOV(121, 122, 123)가 정상 동작하는 상태이므로, 알람 단자(190)는 회로가 단락된 상태를 유지한다. 따라서 알람 램프(140)는 오프된 상태를 유지한다. 그러므로 상기 고객은 제1 상전원 램프(111)가 오프(즉 제1 MOV 소손)되었음에도 불구하고, 알람 램프(140)가 켜지지 않는 알람 램프(140)의 고장이 발생한 것으로 오인할 수 있다.

더욱이, 알람 램프(140)에 연결되는 특정 상의 전선이, 도 2에서 보이고 있는 바와 같이, 접지된 상(L1)인 경우, 알람 단자(190)가 릴레이(130)를 자화시킨다고 하여도, L1과 보호도체(PE) 사이의 전압차가 0V가 됨에 따라 알람 램프(140)가 온 되지 않을 수 있다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 델타 결선 방식이 사용된 3상 변압기에서, 3상 변압기의 델타 결선 접지 상태에 따라 배리스터가 정상 작동함에도 불구하고 상전원 램프가 오프되거나 또는 어느 하나의 배리스터에 이상이 발생하였음에도 불구하고 알람 램프가 온 되지 않는 문제점이 해결된 서지보호장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명은 델타 결선 방식이 사용된 3상 변압기에서, 상접지 상태에 상관없이 상전원 램프 및 알람 램프가 배리스터의 상태에 따라서만 오프 및 온 될 수 있도록 하는 서지보호장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치는, 3상 변압기의 서로 다른 각 상과 연결된 전선들 각각에 연결되는 복수의 배리스터(varistor)와, 상기 복수의 배리스터 각각에 구비되며, 배리스터의 이상 여부에 따라 상기 배리스터와 연결된 어느 한 상의 전선 사이의 접점을 개폐하는 복수의 인디케이터 스위치와, 상기 복수의 배리스터 각각에 대응하며, 대응하는 배리스터가 연결된 제1상의 전선과 다른 제2상의 전선에 일단이 연결되어, 상기 제1상의 전선이 타단에 연결되는 경우 상기 제1상의 전류와 상기 제2상의 전류 사이의 전압차에 따라 발광하도록 형성된 복수의 상전원 램프와, 상기 복수의 인디케이터 스위치에 각각 연동되며 연동된 인디케이터 스위치의 동작에 따라, 특정 배리스터와 연결된 제1상의 전선을, 상기 특정 배리스터에 대응하는 상전원 램프의 타단과 연결시키거나 릴레이(relay)로 연결시키는 복수의 스위치부, 및 상기 릴레이의 전류 입력단과 전류 출력단에 각각 입력단과 출력단이 연결되어, 상기 제1상의 전류가 상기 릴레이로 인가되는 경우 상기 릴레이의 전류 입력단과 전류 출력단 사이의 전압차에 따라 발광하도록 형성되는 알람 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 스위치부는, 상기 제1상의 전선과 연결되는 입력 접점과, 어느 하나의 상전원 램프의 타단에 연결되는 제1 출력 접점 및, 상기 릴레이와 연결되는 제2 출력 접점을 포함하며, 디폴트(default) 상태로서, 상기 입력 접점과 상기 제1 출력 접점을 연결하며, 상기 스위치부에 연동된 인디케이터 스위치가 특정 배리스터와 어느 한 상의 전선 사이의 접점을 개방하는지 여부에 따라 상기 입력 접점을 상기 제2 출력 접점에 연결시키는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 인디케이터 스위치는, 상기 특정 배리스터가 수명이 다하거나 또는 소손된 경우 동작하는 상기 특정 배리스터의 인디케이터에 연동하여, 상기 특정 배리스터와 상기 제1상의 전선 사이의 접점을 개방하며, 상기 어느 하나의 상전원 램프는, 상기 인디케이터 스위치에 따라 연동되는 스위치부의 동작에 따라 발광하여, 상기 인디케이터 스위치를 구비하는 상기 특정 배리스터의 상태를 나타내도록 형성된 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 인디케이터는, 상기 특정 배리스터의 수명이 다하거나 또는 소손된 경우 돌출되도록 형성되는 돌출부 및, 상기 돌출부가 돌출되는 홀(hole)을 구비하며, 상기 인디케이터 스위치는, 상기 홀을 통해 돌출되는 돌출부에 의해 인가되는 압력으로 동작하는 물리적 스위치임을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 스위치 각각의 제2 출력 접점들과 상기 릴레이 사이에, 상기 각 상의 전선으로부터 인가되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 복수의 다이오드를 포함하는 다이오드부를 더 포함하고, 상기 릴레이는, 상기 다이오드부를 통해 변환된 직류 전류에 따라 자화되는 DC 릴레이임을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 상전원 램프와 알람 램프는, 상기 복수의 배리스터와 별개로, 상기 서지보호장치의 외관을 형성하는 케이스에 구비되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 릴레이는, 상기 복수의 배리스터와 별개로, 상기 서지보호장치의 외관을 형성하는 케이스 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 스위치부는, 각각 제1 출력 접점에 대응하는 제1 입력 단자와 제2 출력 접점에 대응하는 제2 입력 단자를 포함하며, 서로 다른 배리스터의 인디케이터와 연동되는 알람 단자들이며, 상기 제1 입력 단자는, 상기 복수의 배리스터 외부에 형성된 어느 하나의 상전원 램프에 연결되며, 상기 제2 입력 단자는, 상기 복수의 배리스터 외부에 형성된 릴레이에 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 배리스터는, 금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor)임을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 서지보호장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 각 상의 상전원 램프가 각 상과 보호도체(PE)(접지) 사이의 전압차가 아닌, 각 상의 선간 전압 차이에 따라 동작하도록 하고 알람 램프가 릴레이의 자화에 따른 전압차에 의하여 발광되도록 함으로써, 상전원 램프 및 알람 램프가 배리스터의 상태에 따라서만 오프 및 온 되도록 한다. 이에 따라 배리스터가 정상 작동함에도 불구하고, 델타 결선 방식의 상접지 형태에 따라 특정 상의 상전원 램프가 잘못 오프되거나 또는 어느 하나의 배리스터에 문제가 발생하였음에도 불구하고 알람 램프가 온 되지 않는 경우를 방지할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 통상적인 서지보호장치의 외부 및 내부의 외관들을 도시한 도면이다.
도 2는 델타 결선 방식을 사용하는 3상 변압기에서, L1상 접지가 이루어진 통상적인 서지보호장치의 회로를 도시한 회로도이다.
도 3은 3상 변압기에서 사용되는 Y 결선 방식과 델타 결선 방식에서의 상접지 예들을 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치의 회로를 도시한 회로도이다.
도 5는 MOV가 정상 동작하는 경우에, 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치 회로에서 전류의 흐름을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치 회로에서, MOV의 소손에 따른 스위칭부의 경로 스위칭을 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치 회로에서, MOV가 소손된 경우에 릴레이로 전류가 인가되는 전류 흐름을 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치의 예를 도시한 예시도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다

본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이하에서 설명되는 각각의 실시 예들 뿐만 아니라, 실시 예들의 조합은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 내지 대체물로서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 해당될 수 있음은 물론이다.

먼저 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해, 본 발명의 기본 원리를 설명하면 본 발명은, 배리스터의 소손에 의해 동작하는 인디케이터에 연동되는 인디케이터 스위치를 구비하며, 상기 인디케이터 스위치와 연동하며 어느 한 상(제1상)의 전선으로부터 인가되는 전류를, 다른 한 상(제2상)의 전선에 연결된 상전원 램프에 인가하거나 또는 릴레이로 인가하는 스위치부를 구비한다. 따라서 배리스터가 정상 동작하는 경우에는 상기 제1 상의 전선에 흐르는 전류(제1상 전류)와 제2 상의 전선에 흐르는 전류(제2상 전류)의 전압차에 근거하여 상전원 램프가 온 되도록 하고, 배리스터가 정상 동작하지 않는 경우에는 상기 제1상의 전류에 따라 릴레이가 자화될 수 있도록 한다. 그리고 상기 릴레이의 자화에 따른 제1상 전류의 전압차에 따라 알람 램프가 온 될 수 있도록 한다.

먼저 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치의 회로를 도시한 회로도이다.

도 4를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치는 먼저 각 상(L1, L2, L3)의 전선에 각각 연결되는 복수의 배리스터(701, 702, 703)를 구비할 수 있다.

여기서 상기 각 상(L1, L2, L3)의 전선은 델타 결선 방식이 사용된 3상 변압기의 서로 다른 각 상과 연결된 전선일 수 있다. 그리고 상기 배리스터는 MOV(Metal Oxide Varistor)일 수 있다. 상기 MOV는 전압이 클수록 저항, 즉 임피던스가 낮아지도록 형성될 수 있다. 따라서 정상 상태의 전류, 즉 낮은 전압의 전류가 유입되는 경우 임피던스가 높아져서 접지 전선 대신 부하로 전류를 유입시키고, 서지 전류, 즉 과도한 전압의 전류가 유입되면 임피던스가 급격하게 낮아져서 접지선으로 서지 전류를 유도하여 대지로 방전시킬 수 있다. 이하 설명의 편의상 배리스터들은 MOV임을 가정하기로 한다.

한편 각각의 MOV(701, 702, 703)는 수명이 다하거나 소손되는 경우에 이를 표시할 수 있는 인디케이터부를 구비할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치는, 각 MOV와 서로 다른 각 상의 전선 사이를 연결하며, 연결된 MOV의 수명 또는 소손 상태에 따라, 각 MOV와 그 MOV가 연결된 각 상의 전선 사이를 연결시키거나(폐쇄 상태) 단락시키는(개방 상태)인디케이터 스위치들(801, 802, 803)을 구비할 수 있다.

여기서 상기 인디케이터 스위치들(801, 802, 803)은 각 MOV의 인디케이터에 연동되는 스위치일 수 있다. 일 예로 상기 인디케이터 스위치는 인디케이터부의 동작 상태에 따라 특정 MOV와 그 MOV가 연결된 상의 전선 사이의 접점을 개방하도록 형성된 전기적 스위치일 수 있다.

또는 상기 인디케이터 스위치는 인디케이터부에 형성된 홀에서 인출되는 돌출부에 의해 물리적으로 구동되는 스위치일 수 있다. 이 경우 상기 돌출부에 의해 물리적으로 형성된 인디케이터 스위치에 압력이 가해지면서, 접촉이 해제되어 상기 인디케이터 스위치가 개방될 수 있다. 그러면 상기 특정 MOV와 그 MOV가 연결된 상의 전선 사이가 단락될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치는 어느 한 상(제1상)의 전선과 상전원 램프를 연결시키는 제1 경로 또는 상기 제1상의 전선과 릴레이(600)를 연결시키는 제2 경로를 제공하는 복수의 스위치부(301, 302, 303)를 구비할 수 있다. 각 스위치부(301, 302, 303)는 각각 서로 다른 인디케이터 스위치에 연결될 수 있으며, 연결된 인디케이터 스위치에 연동하여 상기 제1 경로와 제2 경로 중 어느 하나의 경로를 형성할 수 있다.

보다 자세하게, 각 스위치는 상기 제1상의 전선과 연결되는 입력 접점과, 상전원 램프와 연결되는 제1 출력 접점, 그리고 릴레이(600)에 연결되는 제2 출력 접점을 가질 수 있다. 그리고 연결된 인디케이터 스위치가 폐쇄 상태를 유지하는 경우 상기 입력 접점과 상기 제1 출력 접점을 연결하여 상기 제1상의 전선으로부터 인가되는 전류를 상전원 램프와 연결시키는 제1 경로를 형성할 수 있다.

반면 연결된 인디케이터 스위치가 개방된 경우 상기 입력 접점과 상기 제2 출력 접점을 연결하여 상기 제1상의 전선으로부터 인가되는 전류를 릴레이(600)에 연결시키는 제2 경로를 형성할 수 있다.

이 경우 제1 스위치부(301)의 입력 접점은 L1 상의 전선과 연결되는 접점일 수 있다. 그리고 제1 스위치부(301)의 제1 출력 접점은 제1 상전원 램프(901)와 연결되는 접점일 수 있다. 여기서 상기 제1 상전원 램프(901)는 다른 상의 전선, 즉 L2 상의 전선과 연결될 수 있다. 따라서 상기 입력 접점과 상기 제1 출력 접점이 연결되는 경우 L1 상과 L2 상 사이에 제1 상전원 램프(901)가 연결되는 회로가 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 MOV(701)가 정상 상태로 동작하는 경우, 상기 L1 상 전선에 흐르는 전류(이하 L1 상 전류)의 전압과 상기 L2 상 전류의 전압 차이에 따라 상기 제1 상전원 램프(901)가 온 될 수 있다.

그리고 상기 제1 스위치부(301)의 제2 출력 접점은 다이오드부(400)를 통해 릴레이(600)에 연결되는 접점일 수 있다. 따라서 제1 MOV(701)가 수명이 다하거나 또는 소손된 경우, 인디케이터 스위치(801)의 개방에 따라 상기 입력 접점과 상기 제2 출력 접점이 연결되어, L1 상의 전선과 상기 릴레이(600)가 연결될 수 있다. 그러면 상기 L1 상 전류가 상기 릴레이(600)의 자화를 위한 구동 전류로 인가될 수 있다.

한편 제2 스위치부(302)의 입력 접점은 L2 상의 전선과 연결되는 접점일 수 있다. 그리고 제2 스위치부(302)의 제1 출력 접점은 제2 상전원 램프(902)와 연결되는 접점일 수 있다. 여기서 상기 제2 상전원 램프(902)는 L3 상의 전선과 연결될 수 있다. 따라서 상기 입력 접점과 상기 제1 출력 접점이 연결되는 경우 L2 상과 L3 상 사이에 제2 상전원 램프(902)가 연결되는 회로가 형성될 수 있으며, 이에 따라 제2 MOV(702)가 정상 상태로 동작하는 경우, 상기 L2 상 전류의 전압과 상기 L3 상 전류의 전압 차이에 따라 상기 제2 상전원 램프(901)가 온 될 수 있다.

그리고 상기 제2 스위치부(302)의 제2 출력 접점은 다이오드부(400)를 통해 릴레이(600)에 연결되는 접점일 수 있다. 따라서 제2 MOV(702)가 수명이 다하거나 또는 소손된 경우, 인디케이터 스위치(802)의 개방에 따라 상기 입력 접점과 상기 제2 출력 접점이 연결되어, L2 상의 전선과 상기 릴레이(600)가 연결될 수 있다. 그러면 상기 L2 상 전류가 상기 릴레이(600)의 자화를 위한 구동 전류로 인가될 수 있다.

또한 제3 스위치부(303)의 입력 접점은 L3 상의 전선과 연결되는 접점일 수 있다. 그리고 제3 스위치부(303)의 제1 출력 접점은 제3 상전원 램프(903)와 연결되는 접점일 수 있다. 여기서 상기 제3 상전원 램프(903)는 L1 상의 전선과 연결될 수 있다. 따라서 상기 입력 접점과 상기 제1 출력 접점이 연결되는 경우 L3 상과 L1 상 사이에 제3 상전원 램프(903)가 연결되는 회로가 형성될 수 있으며, 이에 따라 제3 MOV(703)가 정상 상태로 동작하는 경우, 상기 L3 상 전류의 전압과 상기 L1 상 전류의 전압 차이에 따라 상기 제3 상전원 램프(903)가 온 될 수 있다.

그리고 상기 제3 스위치부(303)의 제2 출력 접점은 다이오드부(400)를 통해 릴레이(600)에 연결되는 접점일 수 있다. 따라서 제3 MOV(703)가 수명이 다하거나 또는 소손된 경우, 인디케이터 스위치(803)의 개방에 따라 상기 입력 접점과 상기 제2 출력 접점이 연결되어, L3 상의 전선과 상기 릴레이(600)가 연결될 수 있다. 그러면 상기 L3 상 전류가 상기 릴레이(600)의 자화를 위한 구동 전류로 인가될 수 있다.

한편 다이오드부(400)는 복수의 다이오드들을 포함하며, 각 다이오드를 통해 각 스위치부(301, 302, 303)의 각 제2 출력 접점들에서 인가되는 전류(교류 전류)를 직류 전류로 변환할 수 있다. 따라서 도 4에서 보이고 있는 바와 같이 각 스위치부(301, 302, 303)의 제2 출력 접점들 중 적어도 하나로부터 교류 전류가 인가되는 경우, 각 상의 교류 전류는 직류 전류로 변환 및 합산되어 릴레이(600)에 인가될 수 있다. 따라서 어느 하나의 MOV가 소손되는 경우에도 상기 릴레이(600)에 전류가 인가될 수 있다.

또한 상기 릴레이(600)에 인가되는 전류는 교류 전류가 변환된 직류 전류 이다. 따라서 상기 릴레이(600)는 직류 전류 릴레이 회로, 즉 DC 릴레이일 수 있다.

한편 본 발명의 서지보호장치의 알람 램프(500)는 상기 릴레이(600)의 입력단과 출력단에 연결될 수 있다. 따라서 상기 릴레이(600)의 입력단과 출력단 사이에 형성되는 전압 차에 따라 상기 알람 램프(500)가 온 될 수 있다. 즉, 적어도 하나의 MOV에서 수명 또는 소손으로 인하여 적어도 하나의 인디케이터 스위치가 개방되어, 직류 전류로 변환된 적어도 한 상의 전류가 릴레이(600)로 인가되면, 상기 릴레이(600)에 전류가 입력되는 전류 입력단과 전류가 출력되는 전류 출력단 사이에 형성되는 전압차와 동일한 전압차가 알람 램프(500)에 인가될 수 있다. 그리고 형성된 전압차에 의해 상기 알람 램프(500)는 오프 상태에서 온 상태로 전환될 수 있다.

반면 모든 MOV가 정상 동작하는 경우 릴레이(600)에는 전류가 인가되지 않는다. 따라서 상기 릴레이(600)의 전류 입력단과 전류 출력단 사이에는 전압차가 발생하지 않게 되고, 이에 따라 알람 램프(500)는 오프된 상태를 유지하게 된다.

이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 MOV가 정상 동작하는 경우 또는 상기 MOV가 수명이 다하거나 소손되는 경우의 전류 흐름을 보다 자세히 살펴보기로 한다. 이하의 설명에서는 편의상, 제1 MOV(701)를 예로 들어 설명하기로 한다.

먼저 도 5는, 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치에서 MOV가 정상 동작하는 경우의 전류 흐름을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하여 살펴보면, 제1 스위치부(301)는 L1 상의 전선에 연결되는 입력 접점(310)과, L1 상에 연결된 MOV(제1 MOV(701))의 상태를 나타내기 위한 제1 상전원 램프(901)에 연결되는 제1 출력 접점(311), 그리고 릴레이(600)에 연결되는 제2 출력 접점(312)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제1 스위치부(301)는 상기 제1 MOV(701)의 제1 인디게이터 스위치(801)와 연동될 수 있다.

여기서 각 MOV의 인디케이터 스위치에 연동되는 각 스위치부의 입력 접점들은, 각 MOV가 연결되는 상의 전선과 동일한 상의 전선에 각각 연결될 수 있다. 이하 스위치부와, 그 스위치부의 입력 접점과 동일한 상의 전선에 연결되는 MOV를, 서로 대응하는 관계에 있는 것으로 설명하기로 한다. 그리고 각 스위치부에 연결되는 서로 다른 상전원 램프가, 각 스위치부에 대응하는 MOV에 대응하는 것으로 설명하기로 한다.

상기 제1 스위치부(301)는 디폴트(default) 상태로서, 상기 입력 접점(310)과 제1 출력 접점(311) 사이를 연결(제1 경로)할 수 있다. 여기서 상기 입력 접점(310)은 제1 상전원 램프(901)에 연결될 수 있다. 따라서 상기 제1 상전원 램프(901)는 상기 제1 MOV(701)에 대응하는 관계에 있을 수 있다.

한편 상기 제1 상전원 램프(901)는 상기 입력 접점(310)과 연결된 상과 다른 상의 전선에 연결될 수 있다. 따라서 제1 스위치부(301)가 디폴트 상태에 있는 경우 도 5에서 보이고 있는 바와 같이, 입력 접점(310)에 연결된 상(L1), 즉 제1 스위치부(301)에 대응하는 MOV(제1 MOV(701))에 연결된 상(L1, 제1상)의 전선과, 상기 제1상과 다른 상(제2상, L2)의 전선이, 상기 제1 상전원 램프(901)의 양 단에 연결될 수 있다. 따라서 상기 제1상(L1) 전선에 흐르는 전류의 전압과, 상기 제2상(L2) 전선에 흐르는 전류의 전압차, 즉 선간 전압에 따라 상기 제1 상전원 램프(901)가 구동(온) 될 수 있다.

한편 상기 제1 MOV(701)가 정상적으로 동작하는 경우, 제1 MOV(701)의 인디케이터(도시되지 않음)는 동작하지 않을 수 있다. 따라서 상기 제1 MOV(701)의 인디케이터에 연동되는 제1 MOV(701)의 인디케이터 스위치(제1 인디케이터 스위치)(801)는, 도 5에서 보이고 있는 바와 같이 폐쇄 상태, 즉 제1 MOV(701)과 상기 제1 MOV(701)에 대응하는 상, 즉 L1 상의 전선이 연결된 상태를 유지할 수 있다. 따라서 상기 제1 MOV(701)가 정상 동작하는 경우, 3상 변압기의 결선 모드에 따른 상 접지 구조와 상관없이, 제1 상전원 램프(901)가 항상 온 된 상태를 유지할 수 있다.

한편 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치에서 MOV의 수명이 다하거나 또는 소손에 따라 스위치부가 경로를 스위칭하는 예를 도시한 도면이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치에서 스위치부에 의해 경로가 스위칭되는 경우에 릴레이(600)로 전류가 인가되는 전류 흐름을 도시한 도면이다.

먼저 도 6을 참조하여 살펴보면, 제1 MOV(701)이 수명을 다하거나 또는 소손되는 경우, 제1 MOV(701)의 상태를 나타내는 인디케이터(도시되지 않음)가 구동될 수 있다. 그러면 상기 인디케이터의 구동에 의하여 제1 MOV(701)과 L1 상의 전선을 연결하는 제1 인디케이터 스위치(801)가 개방될 수 있다. 그러면 제1 인디케이터 스위치(801)에 연동된 제1 스위치부(310)가, 상기 제1 인디케이터 스위치(801)의 개방에 따라, 입력 접점과 연결된 경로를 제1 경로에서 제2 경로로 스위칭할 수 있다.

여기서 상기 제2 경로는 상기 입력 접점(310)과 제2 출력 접점(312) 사이를 연결하는 경로일 수 있다. 따라서 도 7에서 보이고 있는 바와 같이, 입력 접점(310)을 통해 인가된 L1 상의 전류가 제2 경로를 따라 다이오드부(400)에 인가될 수 있다. 그러면 다이오드부(400)는 인가된 L1 상의 전류를 직류 전류로 변환하고, 변환된 전류를 릴레이(600)에 인가할 수 있다. 그리고 릴레이(600)에 인가된 직류 전류는 릴레이(600)를 자화시킬 수 있다.

한편 상기 릴레이(600)의 입력단과 출력단은 각각 알람 램프(500)의 양단에 연결될 수 있다. 따라서 릴레이(600)의 입력단과 출력단 사이의 전압차가, 상기 알람 램프(500)의 입력단 및 출력단에 동일하게 형성될 수 있다. 따라서 양 단 간에 형성된 전압차에 의해 상기 알람 램프(500)가 오프 상태에서 온 상태로 전환될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치는 보호도체(PE)와의 연결 없이 상기 알람 램프(500)가 구동(온) 될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 서지보호장치는, 어느 하나의 MOV에 소손 또는 수명에 따른 이상이 발생하는 경우, 3상 변압기의 결선 모드에 따른 상 접지 구조와 상관없이 알람 램프(500)를 온 시킬 수 있다.

한편 상술한 설명에서는 제1 MOV(701) 및, 상기 제1 MOV(701)에 대응하는 제1 스위치부(301), 그리고 제1 상전원 램프(901)를 예로 들어 설명하였으나, 연결되는 상의 전선 만 다를 뿐, 이와 유사하게 제2 MOV(702) 및, 상기 제2 MOV(702)에 대응하는 제2 스위치부(302), 그리고 제2 상전원 램프(902)에도 적용될 수 있음은 물론이다. 또한 마찬가지로, 연결되는 상의 전선 만 다를 뿐, 제3 MOV(703) 및, 상기 제3 MOV(703)에 대응하는 제3 스위치부(303), 그리고 제3 상전원 램프(903)에도 상술한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.

한편 상술한 설명에서는 각 스위치부(301, 302, 303)를 입력 접점과 제1 출력 접점이 연결되는 제1 경로 또는 상기 입력 접점과 제2 출력 접점이 연결되는 제2 경로로 스위칭하는 구성요소로 설명하였으나, 상기 스위치부들은, 알람 단자(190)의 회로 구성과 유사한 구성을 가질 수 있음은 물론이다.

도 8은 이처럼 각 스위치부가 복수의 알람 단자의 형태로 형성된 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치의 외관 예를 도시한 예시도이다.

여기서 복수의 알람 단자 각각은 서로 다른 MOV 및 각 MOV의 인디케이터(인디케이터 스위치)에 각각 대응하도록 형성될 수 있다. 그리고 각 MOV의 인디케이터에 연동하여, 인디케이터의 동작 여부에 따라 MOV에 연결된 특정 상의 전류를 상전원 램프에 인가하거나, 또는 상기 특정 상의 전류를 다이오드부(400)를 통해 릴레이(600)에 인가할 수 있다.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 서지보호장치는, 도 1에서 보이고 있는 통상적인 서지보호장치의 구성과 같이, 서지보호장치의 외관을 형성하는 케이스 외관에 MOV와 별개로 복수의 상전원 램프가 형성될 수 있으며, 상기 서지보호장치의 케이스 내부에 상기 MOV와 별개로 릴레이를 포함할 수 있다.

이 경우 도 8에서 보이고 있는 바와 같이, 각 알람 단자는 외부에 형성되는 제1 입력 단자와 제2 입력 단자를 포함할 수 있다. 여기서 각 제1 입력 단자들은 각 스위치부의 제1 출력 접점들에 대응하며, 각 제2 입력 단자들은 각 스위치부의 제2 출력 접점들에 대응할 수 있다. 그리고 상기 제1 입력 단자 각각은, 서지보호장치의 케이스에 형성된 서로 다른 상전원 램프에 각각 연결될 수 있으며, 상기 제2 입력 단자 각각은 서지보호장치의 케이스 내부에 별도로 구비된 릴레이에 연결될 수 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

3상 변압기의 서로 다른 각 상과 연결된 전선들 각각에 연결되는 복수의 배리스터(varistor);
상기 복수의 배리스터 각각에 구비되며, 배리스터의 이상 여부에 따라 상기 배리스터와 연결된 어느 한 상의 전선 사이의 접점을 개폐하는 복수의 인디케이터 스위치;
상기 복수의 배리스터 각각에 대응하며, 대응하는 배리스터가 연결된 제1상의 전선과 다른 제2상의 전선에 일단이 연결되어, 상기 제1상의 전선이 타단에 연결되는 경우 상기 제1상의 전류와 상기 제2상의 전류 사이의 전압차에 따라 발광하도록 형성된 복수의 상전원 램프;
상기 복수의 인디케이터 스위치에 각각 연동되며 연동된 인디케이터 스위치의 동작에 따라, 특정 배리스터와 연결된 제1상의 전선을, 상기 특정 배리스터에 대응하는 상전원 램프의 타단과 연결시키거나 릴레이(relay)로 연결시키는 복수의 스위치부; 및
상기 릴레이의 전류 입력단과 전류 출력단에 각각 입력단과 출력단이 연결되어, 상기 제1상의 전류가 상기 릴레이로 인가되는 경우 상기 릴레이의 전류 입력단과 전류 출력단 사이의 전압차에 따라 발광하도록 형성되는 알람 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 서지보호장치.
제1항에 있어서,
상기 스위치부는,
상기 제1상의 전선과 연결되는 입력 접점;
어느 하나의 상전원 램프의 타단에 연결되는 제1 출력 접점; 및,
상기 릴레이와 연결되는 제2 출력 접점을 포함하며,
디폴트(default) 상태로서, 상기 입력 접점과 상기 제1 출력 접점을 연결하며, 상기 스위치부에 연동된 인디케이터 스위치가 특정 배리스터와 어느 한 상의 전선 사이의 접점을 개방하는지 여부에 따라 상기 입력 접점을 상기 제2 출력 접점에 연결시키는 것을 특징으로 하는 서지보호장치.
제2항에 있어서,
상기 인디케이터 스위치는,
상기 특정 배리스터가 수명이 다하거나 또는 소손된 경우 동작하는 상기 특정 배리스터의 인디케이터에 연동하여, 상기 특정 배리스터와 상기 제1상의 전선 사이의 접점을 개방하며,
상기 어느 하나의 상전원 램프는,
상기 인디케이터 스위치에 따라 연동되는 스위치부의 동작에 따라 발광하여, 상기 인디케이터 스위치를 구비하는 상기 특정 배리스터의 상태를 나타내도록 형성된 것을 특징으로 하는 서지보호장치.
제3항에 있어서,
상기 인디케이터는,
상기 특정 배리스터의 수명이 다하거나 또는 소손된 경우 돌출되도록 형성되는 돌출부; 및,
상기 돌출부가 돌출되는 홀(hole)을 구비하며,
상기 인디케이터 스위치는,
상기 홀을 통해 돌출되는 돌출부에 의해 인가되는 압력으로 동작하는 물리적 스위치임을 특징으로 하는 서지보호장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 스위치 각각의 제2 출력 접점들과 상기 릴레이 사이에, 상기 각 상의 전선으로부터 인가되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하는 복수의 다이오드를 포함하는 다이오드부를 더 포함하고,
상기 릴레이는,
상기 다이오드부를 통해 변환된 직류 전류에 따라 자화되는 DC 릴레이임을 특징으로 하는 서지보호장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 상전원 램프와 알람 램프는,
상기 복수의 배리스터와 별개로, 상기 서지보호장치의 외관을 형성하는 케이스에 구비되는 것을 특징으로 하는 서지보호장치.
제1항에 있어서, 상기 릴레이는,
상기 복수의 배리스터와 별개로, 상기 서지보호장치의 외관을 형성하는 케이스 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 서지보호장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 스위치부는,
각각 제1 출력 접점에 대응하는 제1 입력 단자와 제2 출력 접점에 대응하는 제2 입력 단자를 포함하며, 서로 다른 배리스터의 인디케이터와 연동되는 알람 단자들이며,
상기 제1 입력 단자는,
상기 복수의 배리스터 외부에 형성된 어느 하나의 상전원 램프에 연결되며,
상기 제2 입력 단자는,
상기 복수의 배리스터 외부에 형성된 릴레이에 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 서지보호장치.
제1항에 있어서, 상기 배리스터는,
금속 산화물 배리스터(Metal Oxide Varistor)임을 특징으로 하는 서지보호장치.