KR20220138583A - 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템 - Google Patents

누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템 Download PDF

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KR20220138583A
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Abstract

본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 전원부로부터 교류 또는 직류전기를 부하설비로 전송하도록 상기 전원부에 전기적으로 연결되고, 대지로부터 소정의 접지 저항값 이상의 저항값으로 절연된 둘 이상의 전력선, 및 상기 둘 이상의 전력선의 전압 사이의 전위를 갖는 중성점 중 적어도 하나와 대지 사이의 누설전류의 발생여부를 검출하도록 구성된 고장검출기를 포함하고, 고장검출기는, 누설전류가 발생한 경우에 둘 이상의 전력선 및 중성점 중에서 누설전류가 발생한 전력선 또는 중성점을 대지에 접지시키도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은, 교류 또는 직류전기를 전송하는 전력선과 대지 사이의 누설전류를 검출하고 누설전류가 발생시에 누설전류가 흐르는 전력선을 대지에 접지시킴으로써, 누설전류가 인체나 주변 전기설비로 흘러 감전이나 화재 등 전기재난이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템{Apparatus for preventing electric shock from electric leakage and ground fault, and electric supplying system having the same}
본 발명은 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 교류 또는 직류전기를 전송하는 전력선과 대지 사이의 누설전류를 검출하고 누설전류가 발생시에 누설전류가 흐르는 전력선을 대지에 접지시킴으로써, 누설전류가 인체로 흘려 감전되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템에 관한 것이다.
전기사고 중에서 인체에 직접적인 피해를 주는 감전사고는 전원의 한 상에서 인체를 통하여 흐른 전류가 다른 상 또는 대지로 흐를 때 발생한다. 인체를 흐른 감전전류가 일정한 위험전류 이상일 때 상해 또는 사망사고가 발생할 수 있다.
특히, 전력선에 누전 또는 지락이 발생하여 전력선에서 대지로 흐르는 누설전류가 인체를 경유할 경우에는 감전사고가 발생하고 주변설비나 가연체를 흐를 때에는 화재가 발생하여 심각한 전기사고를 유발할 수 있다.
감전사고의 경우에 일반적으로 인체로 흐르는 전류 값이 15mA 이상이면 경련(고통)을 일으키고 50mA 이상이면 사망에 이르는 것으로 알려져 있으므로, 감전사고 예방을 위하여 감전전류는 위험전류 이하인 15mA 이하, 바람직하게는 예컨대 8mA 이하가 되도록 전기설비 및 배전선로를 구성할 필요가 있다.
누전 또는 지락 시 누설전류에 의한 감전 및 화재사고는, 인체 또는 가연성 물체의 일부가 피복이 벗겨진 전력선 또는 콘센트의 한 상 또는 두 상 이상을 접촉하거나, 전력선, 단자대 또는 전기설비의 침수로 인하여 발생한 누설전류가 인체 또는 가연성 물체를 통하여 대지로 흐를 때 발생할 수 있다.
그러나, 지락 또는 누전에 의한 누설전류를 차단하기 위한 기존의 차단기는 지락이나 누전이 발생한 경우에도 누설전류가 소정값 이상이 되어야 누설전류가 검출되어 차단기가 동작하거나, 누설전류를 위험전류 이하로 제한하더라도 소량의 누설전류에 의한 감전 또는 화재를 유발할 수 있으므로 누설전류에 의한 전기사고를 원천적으로 방지하는데에는 한계가 있다.
따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 교류 또는 직류전기를 전송하는 전력선과 대지 사이의 누설전류를 검출하고 누설전류가 발생시에 누설전류가 흐르는 전력선을 대지에 접지시킴으로써, 누설전류가 인체로 흘려 감전되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 전원부로부터 교류 또는 직류전기를 부하설비로 전송하도록 상기 전원부에 전기적으로 연결되고, 대지로부터 소정의 접지 저항값 이상의 저항값으로 절연된 둘 이상의 전력선, 및 상기 둘 이상의 전력선의 전압 사이의 전위를 갖는 중성점 중 적어도 하나와 대지 사이의 누설전류의 발생여부를 검출하도록 구성된 고장검출기를 포함하고, 상기 고장검출기는, 상기 누설전류가 발생한 경우에 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중에서 상기 누설전류가 발생한 전력선 또는 중성점을 상기 대지에 접지시키도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 고장검출기는, 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중 적어도 하나와 상기 대지 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 고장검출기의 검출결과에 따라 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중에서 상기 누설전류가 발생한 전력선 또는 중성점을 대지로 단락시켜 접지하도록 제어되는 접지 스위칭부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 고장검출기는, 상기 둘 이상의 전력선과 대지 사이에 각각 전기적으로 연결되는 둘 이상의 고장검출기를 포함하고, 상기 접지 스위칭부는, 둘 이상의 고장검출기 각각에 대응하여 턴온 또는 턴오프가 제어되는 둘 이상의 접지 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 둘 이상의 접지 스위치 중 적어도 하나의 스위치는, 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴온되는 노멀 오픈(NO) 타입 스위치이고, 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중에서 상기 대응하는 고장검출기가 연결된 전력선이 아닌 전력선 및 중성점 중 적어도 하나에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 둘 이상의 접지 스위치 중 적어도 하나의 스위치는, 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴오프되는 노멀 클로즈(NC) 타입 스위치이고, 상기 대응하는 고장검출기에 전기적으로 병렬연결될 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 고장검출기는, 상기 누설전류를 소정의 위험전류 이하로 제한하고, 상기 누설전류를 검출하는 전류 검출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 고장검출기는,
상기 누설전류를 소정의 위험전류 이하로 제한하고, 상기 누설전류를 검출하는 전류 검출부; 및 상기 누설전류가 상기 전류 검출부를 단방향으로 흐르도록 누설전류의 경로를 제한하는 단방향 전류부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 전원부와 전력선 사이의 전기적인 연결을 개폐할 수 있도록 설치되는 차단기를 더 포함하고, 상기 고장검출기는, 상기 전력선 중 둘 이상의 전력선에서 누설전류가 발생하는 경우에 상기 전원부와 전력선 사이의 전기적인 연결을 차단하도록 상기 차단기를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 전원부는, R상, S상 및 T상을 포함하는 삼상 교류전원이고, 상기 고장검출기는, 상기 R상, S상 및 T상과 대지 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3 고장검출기를 포함하고, 상기 접지 스위칭부는, 상기 제1 내지 제3 고장검출기 각각에 대응하고, 상기 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴온되는 제1 내지 제3 접지 스위치를 포함하되, 상기 제1 내지 제3 접지 스위치는, 상기 R상, S상 및 T상에 연결된 복수의 전력선 중 어느 하나의 전력선에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 해당 전력선이 대지에 접지되도록 상기 복수의 전력선과 대지 사이에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 제1 내지 제3 접지 스위치는, 상기 R상, S상 및 T상의 중성점에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 상기 중성점이 대지에 접지되도록 상기 중성점과 대지 사이에 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 상기 전원부는, R상, S상 및 T상을 포함하는 삼상 교류전원이고, 상기 고장검출기는, 상기 R상, S상 및 T상과 대지 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3 고장검출기를 포함하고, 상기 접지 스위칭부는, 상기 제1 내지 제3 고장검출기 각각에 대응하고, 상기 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴오프되는 제1 내지 제3 접지 스위치를 포함하되, 상기 제1 내지 제3 접지 스위치는, 상기 R상, S상 및 T상에 연결된 복수의 전력선 중 하나 이상의 전력선에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 해당 전력선이 대지에 접지되도록 상기 복수의 전력선과 대지 사이에 설치될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 배전시스템은, 교류 또는 직류전기를 부하설비로 제공하도록 구성되는 전원부; 상기 전원부에 전기적으로 연결되고, 대지로부터 소정의 접지 저항값 이상의 저항값으로 절연된 둘 이상의 전력선; 및 상술한 감전방지 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배전시스템은, 상기 둘 이상의 전력선, 및 상기 둘 이상의 전력선의 전압 사이의 전위를 갖는 중성점 중 적어도 하나와 대지 사이에 전기적으로 연결되는 서지보호기를 더 포함하고, 상기 감전방지 장치는, 상기 서지보호기의 불량, 열화 또는 고장을 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템 은, 교류 또는 직류전기를 전송하는 전력선과 대지 사이의 누설전류를 검출하고 누설전류가 발생시에 누설전류가 흐르는 전력선을 대지에 접지시킴으로써, 누설전류가 인체로 흘려 감전되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템은, 한 선 또는 그 이상의 선로에 발생하는 지락 또는 누전에 의한 누설전류를 검출하고 누설전류가 외부로 흐르는 것을 원천적으로 방지함으로써, 지락 또는 누전에 의한 화재의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템의 구성을 도시한 결선도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고장검출기의 내부 블록을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에서 정상상태일 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 한 상에 누전 또는 지락이 발생하였을 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 두 상에 누전 또는 지락이 발생하였을 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템의 구성을 도시한 결선도이다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서 한 상에 누전 또는 지락이 발생하였을 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 삼상 전원에 적용하였을 때의 결선도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 삼상 전원에 적용하였을 때의 결선도이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하의 상세한 설명은 예시적인 것에 지나지 않으며, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것에 불과하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템의 구성을 도시한 결선도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치는, 전원부(100)로부터 교류 또는 직류전기를 부하설비로 전송하도록 전원부(100)에 전기적으로 연결되고, 대지로부터 소정의 접지 저항값 이상의 저항값으로 절연된 둘 이상의 전력선(410, 420), 및 상기 둘 이상의 전력선(410, 420)의 전압 사이의 전위를 갖는 중성점(N) 중 적어도 하나와 대지 사이의 누설전류의 발생여부를 검출하도록 구성된 고장검출기(210)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 고장검출기(210)는, 누설전류가 발생한 경우에 둘 이상의 전력선(410, 420) 및 중성점(N) 중에서 누설전류가 발생한 전력선(410, 420) 또는 중성점(N)을 대지에 접지시키도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
도 1에 따르면, 본 발명에 따른 배전시스템은, 상술한 감전방지 장치와, 교류 또는 직류전기를 부하설비로 제공하도록 구성되는 전원부(100)와, 전원부(100)에 전기적으로 연결되고, 대지로부터 소정의 접지 저항값 이상의 저항값으로 절연된 둘 이상의 전력선(410, 420)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
전력선(410, 420)은, 전원부(100)로부터 부하측 또는 주변의 전력설비(이하 부하설비라 함)에 전력을 공급하는 도선으로서, 차단기나 스위치로 구획된 별개의 도선 뿐 아니라 차단기, 스위치 또는 개폐기 등으로 연결되거나 주선로로부터 분기되는 분기선로를 포함하여 전기적으로 서로 연결되어 전력이 전송되는 모든 도선을 통칭한다. 이때, 전력선(410, 420)은 대지로부터 소정의 접지저항 이상의 저항값을 갖도록 절연되는 것이 바람직하다. 여기에서 절연이란 완전한 절연의 경우에 한정되는 것은 아니며 접지공사를 통하여 전력선(410, 420) 또는 중성점(N)이 대지와 갖는 통상적인 접지저항 보다는 큰 저항값을 갖는 정도의 경우를 포함한다.
전원부(100)는, 전력선(410, 420)에 전기를 공급하는 구성요소로서, 직류 또는 교류전원일 수 있다. 전원이 직류일 경우는 태양광, ESS(Energy Storage System)일 수 있고, 교류일 경우에는 단상 또는 삼상이거나 그 밖에 각 상의 전압이 소정의 위상차를 갖는 다상 방식을 모두 포함할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 전원부(100)가 교류인 경우에 대해서 설명하되, 도 1 내지 도 8에서는 단상 교류 방식을 기초로 설명하고, 도 9 및 도 10에서는 삼상 교류인 경우를 설명하기로 한다. 또한, 전원부(100)가 직류인 경우는 전원부(100)가 교류 단상인 경우와 동일한 형태로 구성할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 배전시스템은, 고장검출기(210)의 검출결과에 연동하여 전력선(410, 420)으로 전원의 공급 또는 차단이 제어되는 차단기(500)를 포함할 수 있다.
차단기(500)는, 고장검출기(210)가 전력선(410, 420)에서 지락 또는 누전이 발생한 것으로 검출하는 경우에 전원부(100)를 전력선(410, 420)으로부터 분리하도록 제어될 수 있다. 특히, 전력선(410, 420) 중 복수의 전력선(410, 420)에서 누설전류가 발생한 경우에 전원부(100)를 전력선(410, 420)으로부터 분리하도록 제어될 수 있다.
본 발명의 고장검출기(210)는, 누설전류의 발생여부를 검출하되 누설전류가 발생한 전력선(410, 420) 또는 중성점(N)을 식별할 수 있도록 둘 이상의 전력선(410, 420) 중 적어도 하나와 대지 사이에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 감전방지 장치는, 고장검출기(210)의 검출결과에 따라 둘 이상의 전력선(410, 420) 중에서 누설전류가 발생한 전력선(410, 420)을 대지로 단락시켜 접지하도록 제어되는 접지 스위칭부(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 부가적으로, 접지 스위칭부(300)는, 전원부(100)가 삼상 교류인 경우에 누설전류가 흐르는 중성점(N) 또는 중성선(440)을 대지로 단락시켜 접지하도록 구성될 수 있다.
접지 스위칭부(300)는, 둘 이상의 전력선(410, 420) 또는 중성점(N) 중 적어도 하나 이상과 대지 사이에 전기적으로 연결되어 고장검출기(210)의 검출결과에 따라 누설전류가 발생한 전력선(410, 420) 또는 중성점(N)을 대지에 접지시켜 누설전류가 인체, 주변설비 또는 부하설비에 흐르는 대신에 접지 스위칭부(300)로 우회하여 흐르도록 함으로써 누설전류에 의한 감전이나 화재를 원천적으로 방지할 수 있다.
도 1에는 전원부(100)가 단상 교류인 경우에 있어서 본 발명의 일실시예에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템의 구성을 도시하고 있다.
도 1에 따르면, 본 발명의 일실시예에 따른 감전방지 장치 및 배전시스템은, 두 개의 전력선(410, 420)과 대지 사이에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2)를 포함하고, 접지 스위칭부(300)는, 고장검출기(210) 각각에 대응하여 턴온 또는 턴오프가 제어되는 제1 및 제2 접지 스위치(310, 320)를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 일실시예의 구성에서는 접지 스위치가 대응하는 고장검출기(210)에 전기적으로 병렬연결되는 구성일 수 있다. 이때, 접지 스위치는, 대응하는 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴오프되는 노멀 클로즈(NC, normal close) 타입 스위치인 것이 바람직하다.
만약, 두 개의 전력선(410, 420) 중 제1 전력선(410)에 누전 및 지락이 발생하면, 제1 전력선(410)과 대지 사이에 연결된 제1 고장검출기(210-1)의 양단 전압이 강하되어 고장검출기에 흐르는 전류가 소정 기준치 이하가 되므로 제1 접지 스위치(310)가 단락된다. 반대로, 제2 전력선(420)에 누전 및 지락이 발생하면, 제2 전력선(420)과 대지 사이에 연결된 제2 고장검출기(210-2)의 양단 전압이 강하되어 고장검출기에 흐르는 전류가 소정 기준치 이하가 되므로 제2 접지 스위치(320)가 단락된다.
본 발명의 일실시예와 같이, 접지 스위치를 노멀 클로즈(NC) 타입으로 구성하는 경우에는 하나의 전력선뿐 아니라 복수의 전력선에서 누전 또는 지락이 발생하더라도 검출이 가능하다.
도 2에는 본 발명에 사용될 수 있는 고장검출기(210)의 내부 블록을 도시한 블록도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 감전방지 장치 및 배전시스템에 적용되는 고장검출기(210)는, 둘 이상의 전력선 중 적어도 하나와 대지 사이에 전기적으로 연결되어 전력선에서 대지로 누설전류가 발생하는지 여부를 검출할 수 있도록 구성된다.
도 2를 참조하면, 고장검출기(210) 각각은, 누설전류를 검출하여 검출신호를 출력하는 전류 검출부(211)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 고장검출기(210)는 누설전류를 소정의 위험전류 이하로 제한하도록 양단 저항값이 소정의 저항값 이상으로 설정된 전류제한 소자를 구비할 수 있다.
또한, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 고장검출기(210)는, 누설전류가 전류 검출부(211)를 단방향으로 흐르도록 누설전류의 경로를 소정의 방향으로 제한하는 단방향 전류부(212)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전류 검출부(211)는, 전력선에서 대지로 흐르는 누설전류를 검출하는 구성요소로서, 누설전류를 검출하여 이에 대응하는 검출신호를 출력할 수 있다. 검출신호는 누설전류의 크기와 방향 정보를 포함한 신호일 수 있고, 누설전류가 기설정한 임계치를 초과했는지 여부를 출력하는 신호일 수 있다. 검출신호는 전력선에 설치된 스위치 또는 차단기에 직접 제공되거나, 별도로 설치된 제어기(미도시)가 스위치 또는 차단기의 개폐를 제어하거나 경보, 고장위치 표시 또는 고장복구를 위한 제어신호를 출력하도록 제어기에 제공될 수도 있다. 본 발명에 따르면, 고장검출기(210)의 검출신호는 누설전류가 발생한 전력선을 선택적으로 대지로 단락시켜 접지되도록 제1 및 제2 접지 스위치(310, 320)의 제어신호로 제공될 수 있다.
또한, 전류 검출부(211)는 누설전류가 소정의 위험전류 이하가 되도록 누설전류가 흐르는 전류 경로 상에 직렬로 배치되는 전류제한 수단(도면 미도시)을 더 구비할 수 있다. 이때, 전류제한 수단은 누설전류 발생 시에 고장검출기(210)에 걸리는 전압에 대하여 전류값을 위험전류 이하로 제한하도록 저항 소자를 비롯한 전압강하 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서 위험전류는 인체에 감전을 일으키거나 화재를 발생시킬 수 있는 전류로서 전기설비의 사용목적에 맞추어 적절히 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 고장검출기(210)는, 검출신호에 연동하여 개폐가 제어되는 스위치를 더 포함하는 구성일 수 있다. 이때 스위치는, 전력선 또는 중성점(N)과 대지 사이에 설치되어 접지 스위치로서 전력선을 대지에 접지시키는 동작을 수행할 수 있고, 전류 검출부(211)와 함께 고장검출기(210)에 일체형으로 구비될 수 있다. 이 경우에 일체형의 스위치와 전류 검출부(211)는 무접점 릴레이(SSR, solid-state relay)로 구현될 수 있다.
단방향 전류부(212)는, 누설전류가 전류 검출부(211)를 단방향으로 흐르도록 누설전류의 경로를 소정의 방향으로 제한하는 구성요소로서, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 기설정된 방향의 전류에 대해서만 도통되도록 제어되는 스위치 소자, 또는 다이오드를 포함하여 구성될 수 있다.
단방향 전류부(212)를 포함하여 구성된 고장검출기(210)는, 전력선에 설치되거나 중성점(N)에 설치되어 누설전류의 방향에 따라 누설전류가 흐르는 전력선을 식별하도록 동작할 수 있다.
도 1와 같은 본 발명의 일실시예에는 도 2(a)에 도시된 구조의 고장검출기(210)가 사용될 수 있고, 도 7 및 도 8과 같은 본 발명의 다른 실시예에는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 단방향 전류부(212)가 더 포함된 구조의 고장검출기(210)가 사용될 수 있다.
이하에서는 도 2(a) 및 2(b) 구조의 고장검출기(210)가 적용된 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예의 구성 및 작동원리를 설명하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에서 정상상태일 때, 도 4 및 도 5는 하나의 전력선(410, 420) 또는 한 상에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 도 6은 복수의 전력선(410, 420) 또는 두 상에 누전 또는 지락이 발생하였을 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 감전방지 장치 및 배전시스템에서의 접지 스위치는, 대응하는 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴오프되는 노멀 클로즈(NC) 타입 스위치이고, 대응하는 고장검출기(210)와 동일한 전력선(410, 420)에 전기적으로 병렬연결되는 구성일 수 있다. 여기에서 고장검출기(210)는, 소정 기준치 이하의 전류가 흐를 때를 검출하여 접지 스위치가 단락되도록 제어할 수 있다.
도 3에 따르면, 정상상태에서 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2)에는 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐르게 되고, 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2) 각각은 대응하는 제1 및 제2 접지 스위치(310, 320)를 개방되도록 제어하므로 전력선(410, 420)을 통하여 부하측으로 정상적인 전력이 공급된다.
만약, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 두 개의 전력선(410, 420) 중 제1 전력선(410)에 누전 및 지락이 발생하면, 제1 전력선(410)과 대지 사이에 연결된 제1 고장검출기(210-1)의 양단 전압이 강하되어 제1 고장검출기(210-1)에 흐르는 전류가 소정 기준치 이하가 되므로 제1 고장검출기(210-1)에 의하여 제어되는 제1 접지 스위치(310)가 단락된다.
이와 같이 누전 또는 지락이 발생한 제1 전력선(410)이 제1 접지 스위치(310)에 의하여 대지로 접지되면, 제1 전력선(410)에서 대지로 흐르던 누설전류1이 인체, 주변설비 또는 가연성 물체 대신에 도 4(b)에 도시된 바와 같이 제1 접지 스위치(310)를 통하여 대지로 흐르게 되어 감전 또는 화재 등의 전기사고가 원천적으로 방지된다.
이와 반대로, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 두 개의 전력선(410, 420) 중 제2 전력선(420)에 누전 및 지락이 발생하면, 제2 전력선(420)과 대지 사이에 연결된 제2 고장검출기(210-2)의 양단 전압이 강하되어 제2 고장검출기(210-2)에 흐르는 전류가 소정 기준치 이하가 되므로 제2 고장검출기(210-2)에 의하여 제어되는 제2 접지 스위치(320)가 단락된다.
이와 같이 누전 또는 지락이 발생한 제2 전력선(420)이 제2 접지 스위치(320)에 의하여 대지로 접지되면, 제2 전력선(420)에서 대지로 흐르던 누설전류2가 인체, 주변설비 또는 가연성 물체 대신에 제2 접지 스위치(320)를 통하여 대지로 흐르게 되어 감전 또는 화재 등의 전기사고가 원천적으로 방지된다.
또한, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 전력선(410, 420)에서 누전 또는 지락이 동시에 발생하게 되면, 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2)에 흐르는 전류가 모두 소정 기준치 이하가 되므로 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2)에 의하여 제어되는 제1 및 제2 접지 스위치(310, 320)가 단락되도록 제어될 수 있다. 이와 함께 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2)에 의하여 복수의 전력선(410, 420)에서 누전 또는 지락이 발생한 것으로 검출이 되는 경우에는 도 6(b)에 도시된 것처럼 차단기(500)를 개방하여 전원부(100)로부터 전력선(410, 420)에 전력이 공급되는 것을 차단하도록 제어할 수 있다.
이처럼 복수의 전력선(410, 420)에 누전 또는 지락이 발생할 때 차단기(500)가 전원공급을 차단하기 전에 복수의 접지 스위치에 의하여 전력선(410, 420) 끼리 단락되는 것을 방지하기 위하여 접지 스위치에 직렬로 단락방지 소자를 설치할 수 있다. 여기에서 단락방지 소자는 순간적인 단락전류를 제한하기 위한 인덕터 소자일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일실시예와 같은 구조에서는, 접지 스위치를 노멀 클로즈(NC) 타입으로 구성하여 전력선(410, 420)의 한 선뿐 아니라 복수의 전력선(410, 420)이 지락 또는 누전에 의하여 누설전류가 발생한 상황에서도 검출이 가능하며, 이처럼 복수의 전력선(410, 420)에서 지락 또는 누전이 검출된 상황에서는 차단기(500)를 개폐하여 전력선(410, 420)으로부터 전원부(100)를 전기적으로 분리하도록 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누전 및 지락시 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템의 구성을 도시한 결선도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 감전방지 장치는, 일실시예와 달리 전력선(410, 420)에 누전 또는 지락이 발생할 때 누설전류에 의한 동작전류가 소정 기준치 이상 고장검출기(210)에 흐르게 되어 고장검출기(210)가 대응하는 접지 스위치가 제어하는 것이 특징이라할 수 있다.
이를 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 감전방지 장치에서 고장검출기(210)는, 특정 전력선(410, 420)에 흐르는 누설전류에 대해서만 도통이 허용되는 단방향 전류부(212)를 포함하여 구성될 수 있고, 접지 스위치는, 대응하는 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴온되는 노멀 오픈(NO, normal open) 타입 스위치일 수 있다. 이때, 접지 스위치는, 둘 이상의 전력선(410, 420) 및 중성점(N) 중에서 대응하는 고장검출기(210)가 연결된 전력선(410, 420)이 아닌 전력선(410, 420) 및 중성점(N) 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감전방지 장치 및 배전시스템은, 두 개의 전력선(410, 420)과 대지 사이에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2)를 포함하고, 고장검출기 각각에 대응하여 턴온 또는 턴오프가 제어되는 제1 및 제2 접지 스위치(310, 320)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2) 각각은, 도 2(b)에 도시된 것과 같이 누설전류를 검출하는 전류 검출부(211)와, 누설전류가 전류 검출부(211)를 단방향으로 흐르도록 누설전류의 경로를 제한하는 단방향 전류부(212)를 포함하는 구성일 수 있다.
특히, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2) 각각의 단방향 전류부(212)의 전류 도통방향을 모두 대지에서 유출되는 방향이거나 유입되는 방향으로 구성하면, 누전 또는 지락이 발생하지 않은 정상상태에서는 고장검출기(210)에 누설전류가 흐르지 않고 제1 및 제2 전력선(410, 420) 중 어느 하나의 전력선에 누설전류가 발생할 때만 고장검출기(210)가 누설전류를 검출하여 대응하는 접지 스위치를 동작시키게 된다.
접지 스위치는, 대응하는 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 출력되는 검출신호에 의하여 접점이 단락되는 노멀 오픈(NO) 타입 스위치이고, 대응하는 고장검출기(210)가 연결된 전력선(410, 420)이 아닌 전력선(410, 420)에 전기적으로 연결된다.
다시 말하면, 제1 전력선(410)과 대지 사이에 제1 고장검출기(210-1)가 연결되고, 제2 전력선(420)과 대지 사이에 제2 고장검출기(210-2)가 연결될 때, 제1 고장검출기(210-1)에 대응되는 제1 접지 스위치(310)는 제2 전력선(420)과 대지 사이에 설치되고, 제2 고장검출기(210-2)에 대응되는 제2 접지 스위치(320)는 제1 전력선(410)과 대지 사이에 설치될 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서 한 상에 누전 또는 지락이 발생하였을 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8에 따르면, 두 개의 전력선(410, 420) 중 제1 전력선(410)에 누전 및 지락이 발생하여 누설전류1이 흐르면, 누설전류1은 제2 전력선(420)과 대지 사이에 연결된 제2 고장검출기(210-2)를 소정 기준치 이상으로 흐르게 되므로 누설전류1을 검출한 제2 고장검출기(210-2)에 의하여 제2 접지 스위치(320)가 제1 전력선(410)을 대지로 접지시키도록 제어된다.
이와 같이 누전 또는 지락이 발생한 제1 전력선(410)이 제2 접지 스위치(320)에 의하여 대지로 접지되면, 제1 전력선(410)에서 대지로 흐르던 누설전류1이 인체, 주변설비 또는 가연성 물체 대신에 제2 접지 스위치(320)를 통하여 대지로 흐르게 되어 감전 또는 화재 등의 전기사고가 원천적으로 방지된다.
이와 반대로, 두 개의 전력선(410, 420) 중 제2 전력선(420)에 누전 및 지락이 발생하여 누설전류2가 흐르면, 누설전류2는 제1 전력선(410)과 대지 사이에 연결된 제1 고장검출기(210-1)를 소정 기준치 이상으로 흐르게 되므로 누설전류2를 검출한 제1 고장검출기(210-1)에 의하여 제1 접지 스위치(310)가 제2 전력선(420)을 대지로 접지시키도록 제어된다
이와 같이 누전 또는 지락이 발생한 제2 전력선(420)이 제1 접지 스위치(310)에 의하여 대지로 접지되면, 제2 전력선(420)에서 대지로 흐르던 누설전류2가 인체, 주변설비 또는 가연성 물체 대신에 제1 접지 스위치(310)를 통하여 대지로 흐르게 되어 감전 또는 화재 등의 전기사고가 원천적으로 방지된다.
이상에서는 전원부(100)가 단상 교류전원일 경우를 예로 들어 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며 삼상을 포함한 다상 교류회로 뿐 아니라 직류회로에도 적용될 수 있다.
그 일 예로서 이하에서는 삼상 교류회로에 적용되는 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예의 구성을 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 삼상 교류전원에 적용하였을 때의 결선도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 감전방지 장치 및 배전시스템은, 전원부(100)가 R상, S상 및 T상을 포함하는 삼상 교류전원이고, 고장검출기(210)는 R상, S상 및 T상과 대지 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3)를 포함하고, 접지 스위칭부(300)는 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3) 각각에 대응하는 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)를 포함하되, 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)는 대응하는 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 동작하여 접점이 개방되는 노멀 클로즈(NC) 타입의 스위치인 것을 특징으로 한다.
이때, 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)는, R상, S상 및 T상에 연결된 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430) 중 하나 이상의 전력선에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 해당 전력선이 대지에 접지되도록 상기 복수의 전력선(410, 420, 430)과 대지 사이에 설치될 수 있으며, 더욱 상세하게는 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)는, 대응하는 고장검출기(210) 각각에 병렬로 접속되는 구성일 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 구성이 적용된 삼상 교류회로에서는, 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430) 중 어느 하나의 전력선에 누전 및 지락이 발생하면, 해당 전력선과 대지 사이에 연결된 고장검출기(210)의 양단 전압이 강하되어 고장검출기(210)에 흐르는 전류가 소정 기준치 이하가 되므로 해당 고장검출기(210)에 의하여 제어되는 접지 스위치가 단락된다.
이처럼 누전 또는 지락이 발생한 전력선(410, 420, 430)이 접지 스위치에 의하여 대지로 접지되면, 전력선(410, 420, 430)에서 대지로 흐르던 누설전류가 인체, 주변설비 또는 가연성 물체 대신에 단락된 접지 스위치를 통하여 대지로 흐르게 되어 감전 또는 화재 등의 전기사고가 원천적으로 방지된다.
또한, 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430) 중 복수의 전력선에서 누전 또는 지락이 동시에 발생하게 되면, 누전 또는 지락이 발생한 전력선(410, 420, 430)에 접속된 고장검출기(210)에 흐르는 전류가 모두 소정 기준치 이하가 되므로 해당 고장검출기(210)에 의하여 제어되는 접지 스위치들이 단락되어 누전 및 지락된 전력선(410, 420, 430)이 대지로 접지되도록 제어될 수 있다. 이와 함께 고장검출기(210)에 의하여 복수의 전력선(410, 420, 430)에서 누전 또는 지락이 발생한 것으로 검출이 되는 경우에는 전원부(100)와 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430) 사이에 설치된 차단기(500)를 개방하여 전원부(100)로부터 전력선(410, 420, 430)에 전력이 공급되는 것을 차단하도록 제어할 수 있다.
이처럼 복수의 전력선(410, 420, 430)에 누전 또는 지락이 발생할 때 차단기(500)가 전원공급을 차단하기 전에 복수의 접지 스위치의 동작에 의하여 전력선(410, 420, 430) 끼리 순간적으로 단락되는 것을 방지하기 위하여 접지 스위치에 직렬로 단락방지 소자를 설치할 수 있으며, 단락방지 소자는 순간적인 단락전류를 제한하기 위한 인덕터 소자일 수 있다.
살펴본 바와 같이 본 발명의 일실시예와 같은 구조에서는, 접지 스위치를 노멀 클로즈(NC) 타입으로 구성하여 전력선(410, 420, 430)의 한 선뿐 아니라 복수의 전력선(410, 420, 430)에 지락 또는 누전이 발생한 상황에서도 검출이 가능하며, 이처럼 복수의 전력선(410, 420, 430)에서 지락 또는 누전이 검출된 상황에서는 차단기(500)를 개폐하여 전력선(410, 420, 430)부터 전원부(100)를 전기적으로 분리하도록 제어할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성을 삼상 전원에 적용하였을 때의 결선도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감전방지 장치 및 배전시스템은, 전원부(100)가 R상, S상 및 T상을 포함하는 삼상 교류전원이고, 고장검출기(210)는, R상, S상 및 T상과 대지 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3)를 포함하고, 접지 스위칭부(300)는 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3) 각각에 대응하는 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)를 포함하되, 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)는 대응하는 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴온되어 접점이 단락되는 노멀 오픈(NO) 타입의 스위치인 것을 특징으로 한다.
이때, 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)는, R상, S상 및 T상에 연결된 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430) 중 하나 이상의 전력선(410, 420, 430)에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 해당 전력선(410, 420, 430)이 대지에 접지되도록 상기 복수의 전력선(410, 420, 430)과 대지 사이에 설치될 수 있으며, 또한 R상, S상 및 T상의 중성점(N)에 연결된 중성선(440)에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 중성선(440)이 대지에 접지되도록 중성선(440)과 대지 사이에 설치되는 것도 가능하다.
제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3) 각각은, 도 2(b)에 도시된 것과 같이 누설전류를 검출하는 전류 검출부(211)와, 누설전류가 전류 검출부(211)를 단방향으로 흐르도록 누설전류의 경로를 제한하는 단방향 전류부(212)를 포함하는 구성일 수 있다.
특히, 도 10에 도시된 바와 같이 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3) 각각의 단방향 전류부(212)의 전류 도통방향을 모두 대지에서 유출되는 방향이거나 유입되는 방향으로 구성하면, 누전 또는 지락이 발생하지 않은 정상상태에서는 고장검출기(210)에 누설전류가 흐르지 않고 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430) 중 어느 하나의 전력선(410, 420, 430)에 누설전류가 발생할 때만 고장검출기(210)가 누설전류를 검출하여 대응하는 접지 스위치를 동작시키게 된다.
접지 스위치는, 대응하는 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 출력되는 검출신호에 의하여 접점이 단락되는 노멀 오픈(NO) 타입 스위치이고, 대응하는 고장검출기(210)가 연결된 전력선(410, 420, 430)이 아닌 전력선(410, 420, 430)에 전기적으로 연결된다.
다시 말하면, 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430) 중 어느 하나의 전력선에 누전 또는 지락이 발생하여 누설전류가 흐르면, 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3) 중 누전 또는 지락이 발생한 전력선(410, 420, 430)에 연결된 고장검출기(210)를 제외한 나머지 고장검출기(210)에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐르게 되므로 나머지 고장검출기(210)의 검출신호에 연동되는 접지 스위치를 이용하여 누전 또는 지락된 전력선(410, 420, 430)을 대지에 접지시킬 수 있도록 접지 스위치를 배치할 수 있다.
예를 들어, 도 10을 참조하면, 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3)가 제1 내지 제3 전력선(410, 420, 430)과 대지 사이에 각각 연결된다고 가정할 때, 제1 전력선(410)과 대지 사이에는 제2 및 제3 고장검출기(210-2, 210-3)에 대응하는 제2 및 제3 접지 스위치(320, 330)가 직렬로 연결되고, 제2 전력선(420)과 대지 사이에는 제1 및 제3 고장검출기(210-1, 210-3)에 대응하는 제1 및 제3 접지 스위치(310, 330)가 직렬로 연결되고, 제3 전력선(430)과 대지 사이에는 제1 및 제2 고장검출기(210-1, 210-2)에 대응하는 제1 및 제2 접지 스위치(310, 320)가 직렬로 연결되는 구성일 수 있다.
또한, 중성점(N) 또는 중성선(440)이 누락 또는 지락되면, 제1 내지 제3 고장검출기(210-1, 210-2, 210-3)에 모두 누설전류가 흐르게 되므로, 중성선(440)과 대지 사이에는 제1 내지 제3 접지 스위치(310, 320, 330)가 직렬로 연결될 수 있다.
다만, 도 10의 결선 구성은 본 발명의 다른 실시예에 따른 예시적인 것에 불과하며, 누전 또는 지락이 발생한 전력선(410, 420, 430) 또는 중성선(440)을 대지로 접지시키도록 구성하기 위하여 고장검출기(210)의 검출결과를 논리적으로 연산하는 등 다양한 방법과 구성이 강구될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 삼상 교류회로에서 전력선(410, 420, 430) 또는 중성선(440)에 누전 또는 지락이 발생할 때, 해당 전력선(410, 420, 430) 또는 중성선(440)을 대지로 접지시킬 수 있으므로, 전력선(410, 420, 430) 또는 중성선(440)에서 대지로 흐르던 누설전류가 인체, 주변설비 또는 가연성 물체 대신에 접지 스위치를 통하여 대지로 흐르게 되어 감전 또는 화재 등의 전기사고가 발생하는 것이 원천적으로 방지된다.
또한, 본 발명에 따른 배전시스템은, 둘 이상의 전력선(410, 420, 430), 및 둘 이상의 전력선(410, 420, 430)의 전압 사이의 전위를 갖는 중성점(N) 중 적어도 하나와 대지 사이에 전기적으로 연결되는 서지보호기(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 서지보호기는, 고장검출기(210)와 병렬로 전력선(410, 420, 430) 각각과 대지 사이에 설치될 수 있고, 또한 중성점(N) 또는 중성선(440)과 대지 사이에 설치되어 전력선(410, 420, 430) 또는 중성선(440)에 유입된 서지전압을 억제하는 기능을 할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 감전방지 장치는, 서지보호기의 불량, 열화 또는 고장에 의한 누설전류를 검출하도록 구성함으로써, 서지보호기의 불량, 열화 또는 고장을 인지할 수 있다.
서지보호기는, 낙뢰 등에 의하여 전력선(410, 420, 430) 및 중성선(440)에 유입된 이상 서지전압을 억제하여 주변 설비를 보호하는 구성요소로서 바리스터를 포함하여 구성될 수 있다.
서지보호기의 열화 또는 불량 및 정격용량을 초과하는 과전압의 유입으로 인하여 시지보호기의 임피던스가 낮아져 정상상태에서도 누전 또는 지락이 발생한 것과 유사하게 누설전류가 흐를 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 감전방지 장치는, 서지보호기의 불량, 열화 또는 고장에 의한 누설전류를 검출함으로써, 서지보호기에 불량, 열화 또는 고장이 발생하였음을 인지하고 관리자에게 통보하여 관리자가 제때에 서지보호기를 교체할 수 있도록 한다.
상술한 구성을 통하여, 본 발명에 따른 감전방지 장치 및 이를 구비한 배전시스템은, 교류 또는 직류전기를 전송하는 전력선과 대지 사이의 누설전류를 검출하고 누설전류가 발생시에 누설전류가 흐르는 전력선 또는 중성선(440)을 대지에 접지시킴으로써, 누설전류가 인체로 흘려 감전되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 한 선 또는 그 이상의 선로에 발생하는 지락 또는 누전에 의한 누설전류를 검출하고 누설전류가 외부로 흐르는 것을 원천적으로 방지함으로써, 지락 또는 누전에 의한 화재의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예를 기초로 본 발명을 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 전원부
210, 210-1, 210-2, 210-3: 고장검출기
211: 전류 검출부 212: 단방향 전류부
300: 접지 스위칭부
310, 320, 330: 제1 내지 제3 접지 스위치
410, 420, 430: 제1 내지 제3 전력선
440: 중성선 500: 차단기
N: 중성점

Claims (14)

  1. 전원부로부터 교류 또는 직류전기를 부하설비로 전송하도록 상기 전원부에 전기적으로 연결되고, 대지로부터 소정의 접지 저항값 이상의 저항값으로 절연된 둘 이상의 전력선, 및 상기 둘 이상의 전력선의 전압 사이의 전위를 갖는 중성점 중 적어도 하나와 대지 사이의 누설전류의 발생여부를 검출하도록 구성된 고장검출기를 포함하고,
    상기 고장검출기는, 상기 누설전류가 발생한 경우에 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중에서 상기 누설전류가 발생한 전력선 또는 중성점을 상기 대지에 접지시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고장검출기는, 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중 적어도 하나와 상기 대지 사이에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고장검출기의 검출결과에 따라 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중에서 상기 누설전류가 발생한 전력선 또는 중성점을 대지로 단락시켜 접지하도록 제어되는 접지 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고장검출기는, 상기 둘 이상의 전력선과 대지 사이에 각각 전기적으로 연결되는 둘 이상의 고장검출기를 포함하고,
    상기 접지 스위칭부는, 둘 이상의 고장검출기 각각에 대응하여 턴온 또는 턴오프가 제어되는 둘 이상의 접지 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 둘 이상의 접지 스위치 중 적어도 하나의 스위치는, 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴온되는 노멀 오픈(NO) 타입 스위치이고, 상기 둘 이상의 전력선 및 중성점 중에서 상기 대응하는 고장검출기가 연결된 전력선이 아닌 전력선 및 중성점 중 적어도 하나에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 둘 이상의 접지 스위치 중 적어도 하나의 스위치는, 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴오프되는 노멀 클로즈(NC) 타입 스위치이고, 상기 대응하는 고장검출기에 전기적으로 병렬연결되는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고장검출기는,
    상기 누설전류를 소정의 위험전류 이하로 제한하고, 상기 누설전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 고장검출기는,
    상기 누설전류를 소정의 위험전류 이하로 제한하고, 상기 누설전류를 검출하는 전류 검출부; 및
    상기 누설전류가 상기 전류 검출부를 단방향으로 흐르도록 누설전류의 경로를 제한하는 단방향 전류부를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 전원부와 전력선 사이의 전기적인 연결을 개폐할 수 있도록 설치되는 차단기를 더 포함하고,
    상기 고장검출기는, 상기 전력선 중 둘 이상의 전력선에서 누설전류가 발생하는 경우에 상기 전원부와 전력선 사이의 전기적인 연결을 차단하도록 상기 차단기를 제어하는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전원부는, R상, S상 및 T상을 포함하는 삼상 교류전원이고,
    상기 고장검출기는, 상기 R상, S상 및 T상과 대지 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3 고장검출기를 포함하고,
    상기 접지 스위칭부는, 상기 제1 내지 제3 고장검출기 각각에 대응하고, 상기 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴온되는 제1 내지 제3 접지 스위치를 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 접지 스위치는, 상기 R상, S상 및 T상에 연결된 복수의 전력선 중 어느 하나의 전력선에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 해당 전력선이 대지에 접지되도록 상기 복수의 전력선과 대지 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 접지 스위치는, 상기 R상, S상 및 T상의 중성점에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 상기 중성점이 대지에 접지되도록 상기 중성점과 대지 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 전원부는, R상, S상 및 T상을 포함하는 삼상 교류전원이고,
    상기 고장검출기는, 상기 R상, S상 및 T상과 대지 사이에 각각 연결되는 제1 내지 제3 고장검출기를 포함하고,
    상기 접지 스위칭부는, 상기 제1 내지 제3 고장검출기 각각에 대응하고, 상기 대응하는 고장검출기에 소정 기준치 이상의 동작전류가 흐를 때 턴오프되는 제1 내지 제3 접지 스위치를 포함하되,
    상기 제1 내지 제3 접지 스위치는, 상기 R상, S상 및 T상에 연결된 복수의 전력선 중 하나 이상의 전력선에 누전 또는 지락이 발생하였을 때, 해당 전력선이 대지에 접지되도록 상기 복수의 전력선과 대지 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 누전 및 지락시 감전방지 장치.
  13. 교류 또는 직류전기를 부하설비로 제공하도록 구성되는 전원부;
    상기 전원부에 전기적으로 연결되고, 대지로부터 소정의 접지 저항값 이상의 저항값으로 절연된 둘 이상의 전력선; 및
    제1항 내지 제12항에 중 어느 한 항에 기재된 감전방지 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 감전방지 배전시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 둘 이상의 전력선, 및 상기 둘 이상의 전력선의 전압 사이의 전위를 갖는 중성점 중 적어도 하나와 대지 사이에 전기적으로 연결되는 서지보호기를 더 포함하고,
    상기 감전방지 장치는, 상기 서지보호기의 불량, 열화 또는 고장을 검출하는 것을 특징으로 하는 감전방지 배전시스템.
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