KR20240020476A - 누전선로 감지 기능을 갖는 무감전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누전선로 감지 기능을 갖는 무감전 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 대지와 절연된 전력선에 직렬 연결되어 전력 검출부의 검출신호에 연동되어 전력선을 개폐하도록 제어하는 고장 검출기를 구비하고, 인축에게 위험하지 않은 위험전류(5mA) 이하로 제한하면서 저항성 누설 전류에만 동작하여 경보 및 차단 등의 동작을 수행하는 무감전 시스템에 관한 것으로,
결상이 되어도 정상전원 공급이 가능하도록 설계된 트랜스포머; 상기 트랜스포머에 연결되어, 임피던스 센서를 통해 직접접촉, 간접접촉, 지락 시 대지로 흐르는 저항성 누설전류 값을 5mA 이하로 제한하고 누설전류를 검출하는 누전선로감시기; 상기 누전선로감시기에 연결되어 위험전류 이하로 누설전류를 제한하고, 전류경로를 단방향으로 제한하는 고장 검출기; 및 상기 고장 검출기에 연결되어 누설전류 검출기 경보하는 원격 감시장치를 포함하는 무감전 시스템을 제공한다.

Description

누전선로 감지 기능을 갖는 무감전 시스템{ELECTRIC SHOCK-FREE SYSTEM WITH EARTH LEAKAGE LINE DETECTION FUNCTION}

본 발명은 누전선로 감지 기능을 갖는 무감전 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 대지와 절연된 전력선에 직렬 연결되어 전력 검출부의 검출신호에 연동되어 전력선을 개폐하도록 제어하는 고장 검출기를 구비하고, 인축에게 위험하지 않은 위험전류(5mA) 이하로 제한하면서 저항성 누설 전류에만 동작하여 경보 및 차단 등의 동작을 수행하는 무감전 시스템에 관한 것이다.

변압기와 전기설비들은 3상 4선식으로 연결될 수 있는데, 이 경우 Y결선, 델타 결선, 와이 델타결선 등의 방법으로 중성선(N)과 복수의 도체(R상, S상, T상)인 전력선을 연결한다. 여기서 부하에 연결 시 하나의 도체(전력선)와 다른 도체(전력선)를 연결하면 380V가 되고, 하나의 도체(전력선)(예를 들어, R상)와 중성선(N)을 연결하면 220V가 된다.

중성선(N)은 원칙적으로 대지 전위인 영전위를 가져야 하나 실제로 현장에서 각상의 위상이 정확히 120°가 나오지 않을 때는 약간의 전압을 가질 수도 있다. 이때 중성선 전위의 상승을 막기 위해 대지 전위선인 접지선에 중성선을 공통 연결하면 각상의 위상이 약간 차이가 나게 되어도 대지와 닿아있기 때문에 영전위를 유지할 수 있다.

단상 배전선로는 두 선을 연결하여 사용하며, 그 두 선 중에 하나의 선은 대지와 등전위인 중성선에서 연결하여 사용하고, 나머지 하나의 선은 대지와의 전위차가 220V인 복수의 도체(전력선)에 연결하여 사용한다. 복수의 도체(전력 선)에서 누전(지락)이 발생하면 감전으로 사망하거나 화재발생 위험이 높지만, 중성선을 접지하지 않으면 하나의 도체가 누전, 지락 등이 발생하여도 검출할 수 없고, 건전상의 전위가 상승되어 기기 등의 절연파괴로 더 큰 사고가 발생할 수 있으며, 충전전압, 낙뢰 등 서지전압이 유입되었을 때 전기사고가 발생할 수 있다.

또한 단상부하가 공통으로 연결된 전원 측 중성선이 단선되면 다른 삼상위상에 연결된 불평형 단상부하에 공통으로 연결된 중성선을 통해서 서로 다른 불평형 부하로 인해 이상 전압이 경부하로 유입되게 되어 전기기기의 과열소손 및 그로 인한 화재발생이 발생할 수 있다. 또한 중성선으로 유입되는 영상 고조파 또한 중성선에 이상 과전류를 흐르게 하여 전기 사고를 야기하며 이를 막기 위해 배선용 차단기와 누전차단기가 설치된다.

하지만, 전기화재는 매년 줄어들지 않고 발생하고 있으며 고압수용가 보다는 저압수용가의 열악한 전기시설 때문에 화재발생의 대부분이 저압수용가에서 발생하고 있다. 전기화재 발생은 배전선로에서 중성선이 단선된 전기를 공급하거나, 결상된 전기를 공급하거나, 오결선된 전기를 공급하거나, 서지 등 이상전압이 유입되거나 수용가내의 전기설비에서 저항증가, 접속불량(아크) 등의 전기고장이 발생하면 저압수용가는 상기 전기고장에 대한 아무런 대책을 세울 수가 없어 부하에 이상전압이 유입되거나, 전기설비가 과열, 소손되고 결국 감전, 전기화재가 발생하게 된다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위해 대한민국 공개특허 2022-0056052호에는 감전에 대한 기본보호, 고장보호 및/또는 추가 보호장치가 개시되어 있다.

상기 선행특허는 배전선로에서 대지로부터 절연된 둘 이상의 전력선 및 상기 둘 이상의 전력선의 전압 사이의 전위를 갖는 제1 중성점 중 적어도 하나 이상에 전기적으로 연결되는 일단과, 상기 대지에 전기적으로 연결되는 타단을 구비하는 하나 이상의 고장검출기와: 상기 둘 이상의 전력선과; 상기 전력선에서 전원을 공급받는 하나 이상의 부하와; 상기 전력선의 결상, 과전류, 지락, 단락 시 전원을 개폐하는 차단기를 포함하고, 상기 고장 검출기는, 상기 둘 이상의 전력선 또는 상기 제1 중성점과 대지의 절연상태가 정상일 때 대기전력이 없으며, 상기 차단기의 전원측 전력선 또는 상기 둘 이상의 전력선에 연결된 상기 고장검출기 중에 어느 하나가 손상으로 대지에 접지될 때, 상기 차단기가 부하측의 감전보호를 하도록 하면서 검출 또는 경보하거나, 상기 전력선, 상기 부하, 상기 차단기 중에 어느 하나 이상이 침수되거나, 상기 전력선 또는 상기 제1 중성점의 충전부에 연결된 선로 중에 어느 하나가 인축 또는 대지에 직접 접촉되거나, 상기 선로의 절연손상으로 간접 접촉되거나, 상기 선로 중에 어느 하나가 침수되어 대지로 흐르는 저항성 누설전류가 발생하였을 때, 상기 저항성 누설전류를 상기 인축이 위험하지 않은 전류 값 이하로 제한한 전류 경로를 형성하여 누설전류를 검출하거나, 경보하는 것을 특징으로 하고 있다.

하지만, 이와 같은 선행특허도 누전에 의한 감전 및 화재를 예방하는데 한계가 존재한다.

대한민국 공개특허 제10-2022-0056052호(공개일자: 2022년 5월 4일)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 대지와 절연된 전력선에 직렬 연결되어 전력 검출부의 검출신호에 연동되어 전력선을 개폐하도록 제어하는 고장 검출기를 구비하고, 인축에게 위험하지 않은 위험전류(5mA) 이하로 제한하면서 저항성 누설 전류에만 동작하여 경보 및 차단 등의 동작을 수행하는 무감전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 트랜스포머에 연결되어 누전선로를 감시하는 누전선로감시기와, 상기 누전선로감시기에 연결되어 고장을 검출하는 고장검출기와, 원격 감시장치를 포함한다.

상기와 같은 본 발명은, 30msec 이내에 차단동작으로 누전을 검출하고, 인체 감전 누전시 1 ㎲내 검출 및 차단 없이 조치가 가능하며, 임피던스(50kΩ 이상) 센서를 통하여 직접접촉, 간접접촉, 지락시 대지로 흐르는 저항성 누설전류값을 5mA이하로 제한하고 99.999%검출하도록 하여 경보, 통보, 차단 등의 동작을 수행하도록 구현되어, 누전되어 흐르는 누전 전류 자체를 제어해서 감전 피해를 방지할 수 있고, 절연피복이 손상되거나 노후됨으로 인한 감전위험을 방지하기 위한 무감전 장치로 대지와의 누설전류를 검출하여 이를 차단, 경보 및 복구함으로써, 누설전류로 인한 전기사고의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무감전 시스템 구성도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 무감전 시스템 구성도이다.

본 발명에 따른 무감전 시스템은, 결상이 되어도 정상전원 공급이 가능하도록 설계된 트랜스포머(10)와, 상기 트랜스포머(10)에 연결된 누전선로감시기(20)와, 상기 누전선로감시기(20)에 연결되어 위험전류 이하로 누설전류를 제한하고, 전류경로를 단방향으로 제한하는 고장 검출기(30)와, 상기 고장 검출기(30)에 연결되어 누설전류 검출기 경보하는 원격 감시장치(40)를 포함한다.

누전선로감시기(20)는 임피던스(50kΩ 이상) 센서를 통해 직접접촉, 간접접촉, 지락 시 대지로 흐르는 저항성 누설전류 값을 5mA 이하로 제한하고 누설전류를 검출한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (1)

1. 결상이 되어도 정상전원 공급이 가능하도록 설계된 트랜스포머;
   상기 트랜스포머에 연결되어, 임피던스 센서를 통해 직접접촉, 간접접촉, 지락 시 대지로 흐르는 저항성 누설전류 값을 5mA 이하로 제한하고 누설전류를 검출하는 누전선로감시기;
   상기 누전선로감시기에 연결되어 위험전류 이하로 누설전류를 제한하고, 전류경로를 단방향으로 제한하는 고장 검출기; 및
   상기 고장 검출기에 연결되어 누설전류 검출기 경보하는 원격 감시장치를 포함하는 무감전 시스템.