KR860001479B1

KR860001479B1 - 배전선로 고장구간 자동 개방 차단 장치

Info

Publication number: KR860001479B1
Application number: KR1019840002978A
Authority: KR
Inventors: 이주억
Original assignee: 일진전기공업 주식회사; 김광우
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1986-09-26
Also published as: KR850008572A

Abstract

내용 없음.

Description

배전선로 고장구간 자동 개방 차단 장치

제1도는 본 발명의 회로 개통도.

제2도는 본 발명의 실시예 상세 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

블럭 1,1' : 지락 및 위상 변류기회로 2,2' : 정류회로

3,3' : 지락 및 위상 개방 레벨선택회로 4,4' : 지락 및 위상 차단레벨선택회로

5 : 지락 타이밍회로 6 : 차단고장전류검출회로

7 : 평활회로 8 : 타이밍리세트회로

9 : 개방고장전류검출회로 10 : 지연회로

11 : 펄스발생회로 12 : firing회로

13 : 위상타이밍회로 14 : 인터록크회로

15 : 전류억제회로 16 : 트립에너지 저장회로

17 : 트립코일 18 : 돌입전류억제회로

19 : 레벨상승회로 20 : 돌입전류 타이밍회로

21 : 기준전압발생회로

본 발명은 무전압상태에서 동작하는 색숀이라이저(Sectionalizer)기능과 과부하 차단기 기능을 겸하도록한 배전선로 고장구간 자동개방 차단장치에 관한 것이다.

배전 계통에서 보호기기로 사용되는 종래의 색숀이라이저는 통상적으로 최소 동작전류 이상의 전류가 흐르다가 전류가 후비보호장치에 의해 차단되면 개수를 행하여 이것이 정정된 횟수에 달할때 무전압상태에서 고장구간을 분리하므로 협조가 곤란한 위치에 T.C(Time Current) 특성을 고려할 필요없이 사용되어 왔으나, 과부하 상태에서 스스로 차단하는 기능이 있었으므로 직접적으로 부하 보호를 행할 수 없었고, 차단기는 과부하상태에서 직접 차단을 하게되나 협조상 리크로 저등의 불필요한 동작을 유발시킬뿐만 아니라, 차단능력이 최대 고장 전류범위를 감당해야 하기 때문에 용량이 커지고 고가인 결점이 있으며, 고장전류를 검출하기 위해 용량에 따른 고압 CT (변류기)를 설치해야하고, 별도의 제어함에 O.C.R(Over Current Relay) O.C.G.R(Over Curren Ground Relay)등의 릴레이를 설치하기 곤란하였다. 또한, A.S.S (Auto Section Switch)라는 기기가 있어 순시, 축세동작을 스위치로 절환하므로서 축세위치에서는 색숀라이저처럼 고장 감지후 무전압상태에서 개량되고, 순시위치에서는 록크(Lock) 전류이하의 고장전류를 직접 차단하지만축세동작시 고장감지후 무전압이 되어 개방될때까지의 시간(0.7-1.7sec)이 늦으므로 리크로저가 순시재투입시간(0.4-0.7sec)에 정정되었을때 협조되지 못하여 불필요한 리크로저의 동작을 유발시키거나, 큰 고장전류를 직접 차단하는 위험이 있었으며, 리크로저의 순시동작시간(0.05sec)이 빠르므로 리크로저의 후비에 사용될시에는 축세동작으로만 사용하게 되어 실질적인 과부하보호를 행하지 못하는 결점이 있고, 주로 수용가축에 사용하게 되므로 선로의 항장에 따른 고정전류의 감소가 심할때 후비 보호장치인 리크로저 등의 최소 동작 전류 정전치와 협조되지 못한다. 예를들어, 리크로저의 최소 동작전류 정정치가 400암페어이고 설치점의 이상 최소 고장치가 50암페어라면, 고장전류 50-400암페어 범위내에서는 어느 기기로 보호하지 못하는 등 많은 문제점을 안고 있었던 것이다.

본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 종래의 섹숀이라이저, 차단기 A.S.S 등의 결점을 해소시킨 다기능 보호장치를 발명한 것으로서, 두가지의 독립된 동작전류의 정정을 통해 일방은 고장감지후 무전압상태에서 개방하는 섹숀어라이저로서의 기능을 하고, 타방은 T.C 특성을 갖는 과부하보호장치로 기능하되 섹숀어라이저로서의 기능이 우선하도록 하므로서, 일방은 완전한 섹숀어라이저로서 동작하고 타방은 섹숀어라이저 최소동작전류 이하 과부하보호 전류이상에서는 별도의 부대설비(C.T, 릴레이, 제어부등)가 필요없이 배전선로에 설치가 가능한 과부하보호기기로 동작하도록한 것으로, 이를 선로에 사용하게 되면 리크로저등의 보호범위가 짧아 별도의 리크로저를 사용하여 보호범위를 확대해야 할 위치에서 섹숀어라이저 겸용의 차단기로서 동작하게 되어 용이하게 자신 보호를 행할 수 있고, 수용가에 설치시는 리크로저 동작전류 이상의 고장 발생시 리크로저가 1회 트립(Trip)한 후 즉시 고장구간을 분리하며, 리크로저 동작전류 이하의 고장 발생시는 자체의 T.C 특성에 의해 고장을 제거하여 부하를 보호하고 사고의 파급확대를 방지하게 되는 보호장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하 도면을 참조해서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 구성을 보면, 선로에 흐르는 전류를 감시하는 지락 및 위상 변류기회로(1),(1')에 각기 브릿지 정류회로(2)(2')를 연결하여, 정류회로(2)의 출력단에는 지락 무전압 개방레벨 선택회로(3) 및 차단레벨 선택회로(4)를 연결하며, 정류회로(2')에는 무전압 개방 레벨선택회로(3') 및 차단 레벨선택회로(4')를 연결하고, 상기 개방레벨 선택회로(3,3')의 출력에는 공통으로 개방고장전류 검출회로(9) 및 지연회로(10)를 거쳐 상기 정류회로(2')의 출력단에 연결되는 전류 억제회로(15)의 출력과 함께 펄스 발생회로(11)에 연결하고, 이의 출력단 화이어링(firing)회로(12)를 거쳐 트립에너지 저장회로(16)과 함께 트립코일(17)에 연결한다.

한편, 상기 차단레벨 선택회로(4)의 출력에는 지락타이밍회로(5)를 통하여 상기 화이어링 회로(17)에 연결하는 한편, 차단레벨 선택회로(4')의 출력과 함께 차단고장 전류검출회로(6)에 연결하여 평활회로(7)를 통한 타이밍 리세트회로(8)를 상기 지락 타이밍회로(5)에 연결하고, 상기 차단 전류 검출회로(4')와 화이어링회로(12) 사이에는 위상 타이밍회로(13)를 연결하여 상기 타이밍리세트회로(8)에 연결하며, 상기 지연회로(10)에는 인터록크(Inter Lock)회로(14)를 거쳐 평활회로(7)를 연결시키는 한편 돌입전류 억제회로(18)를 거쳐릴레이스 위치단자(Nc)를 통한 레벨 상승회로(19)를 연결하고, 돌입전류 타이밍회로(20)를 단자(No)에 연결하여 구성되는 것이다.

미설명부호 21은 기준전압 발생회로이고 L₁,L₂는 세트 및 리세트 크일이다.

이와같은 구성으로 된 본 발명의 동작상태를 설명하기로 한다.

선로에 흐르는 전류는 지락 및 위상 변류기회로(2,1')에서 감시되는 정류회로(2,2')에서 DC로 바뀐후 기준전압 발생회로(21)에 인가되고 에너지 저장회로(16)를 충전시킴과 동시에 전류억제회로(15)를 구동시킨다. 이때 개방고장 전류레벨 이상의 전류가 선로에 흐르게 되면 무전압 개방레벨 선택회로(3,3')의 출력은 개방 고장전류 검출회로(9)를 구동시켜 출력이 발생되고, 이 출력에 의하여 지연회로(10)가 구동되나, 이 지연회로(10)의 출력은 전류억제회로(15)의 출력에 의하여 억제되어 있으므로 펄스 발생회로(11)에서는 펄스가 발생되지 못한다.

그러나 후비 보호장치에 의해 선로가 차단되면 무전압상태가 되어 전류억제회로(15)의 출력이 없어지므로 펄스발생회로(11)에는 펄스가 발생된다. 이렇게 발생된 펄스는 화이어링(firing)회로(12)를 구동시키며, 이것에 의하여 에너지 저장회로(16)의 출력이 트립코일(17)을 여자시켜 고장구간 무전압상태에서 차단하여 분리한다. 이때, 지연회로(10)의 출력에 의하여 인터록크(14)가 구동되므로, 차단레벨 선택회로(4,4') 및 차단 전류검출회로(7)로 구동되는 평활회로(7)의 출력은 억제되고 타이밍 리세트 회로(8)의 출력이 세트되어 지락타이밍회로(5) 및 위상타이밍 회로(13)는 타이밍이억제 된다.

따라서 개방전류 레벨 이상의 전류가 선로에 흐르는 경우에는 펄스발생회로(11)에 의하여 펄스가 발생되어 화이어링 회로(12) 및 트립코일(17)를 개재하여 고장구간이 무전압 상태에서 차단되어 분리된다.

한편, 선로에 고장으로 인하여 차단전류보다는 크고 개방전류보다는 작은 전류가 흐르게 되는 경우에는, 차단 레벨 선택회로(4,4')에 의하여 차단고장 검출회로(6)가 구동되어 이 출력은 평활회로(7)에서 평활되는데, 이때 개방 레벨 선택회로(3,3')에서 발생된 신호는 신호의 크기가 작아 개방전류 검출회로(9)를 구동시키지 못하므로 지연회로(10) 및 인터록크회로(14) 또한 작동되지 아니한다. 따라서 평활회로(7)의 출력은 억제되지 아니하므로 타이밍 리세트회로(8)는 리세트되어 상 고장전류 및 지락 고장전류에 따라 위상 타이밍회로(13)나 또는 지락타이밍회로(5)는 타이밍이 진행되고 타이밍이 완료되면 위상 타이밍회로(13)나 또는 지락타이밍회로(5)는 출력이 발생되어 화이어링회로(12)를 구동시키게 되므로 전류억제회로(15)의 구동상태와는 무관하게 에너지 저장회로(16)의 출력이 트립코일(17)를 여자시켜서 고장구간을 차단하여 분리한다.

그리고 선로가 재가압될때 발생되는 돌입전류를 억제하기 위해 후비 보호장치가 고장전류를 제거하기 전에 본 발명에 의한 장치를 통과한 전류가 개방레벨 이상의 전류였으면, 돌입전류에 대비하게 된다. 즉 개방레벨이상의 전류가 흐르면 개방레벨 선택회로(3,3'), 개방레벨 검출회로(9)를 통하여 지연회로(10)의출력이 있게 되며 지연회로(10)의 출력에 의해 돌입전류 억제회로는 세트되지 못함으로 레벨상승회로가 연결되지 못하며 선로의 재 가압시 정상적으로 고장 검출을 행하게 된다.

한편, 개방레벨 이하 전류가 흐르면 개방레벨 검출회로(9)의 출력이 발생되지 않아 지연회로(10)의 출력이 없게되므로 돌입전류 억제회로(10)는 세트되고 레벨상승회로(19)가 기준전위(0전위)에 연결되어 선로의 재가압시 돌입전류 타이밍회로(20)에 의해 리세트되기 전까지 돌입전류에 대하여 억제하게 된다.

돌입전류 타이밍회로(20)는 선로에 전류가 흐르면 동작하며 돌입전류억제 형성시간이 지나면 동작하여 레벨 상승회로를 기준전위(0전위)로부터 차단하여 정상적인 고장검출을 행하게 한다.

이를 실시예인 제2도에 의거 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉 상전류 및 지락전류는 각각 별도로 내장된 변류기회로(1,1')를 통하여 감시되며, 상전류는 정류회로(2')를 통하여 정류되고, 지락전류는 정류회로(2)에서 정류되는데, 정류회로(2')의 출력은 저항(R_P)양단에 전압을 형성하여 제너다이오드(D_Z)를 통해 기준에정 전압을 발생시킴과 동시에 트립 에너지 저장콘덴서(C₁,C₂,C₃)를 충전시키고, 전류억제회로(15)의 트랜지스터(Q₆)를 on시키게 되며, 타이밍리세트세트회로(8)의 트랜지스터(Q₉)를 on시킨다.

이때 고장으로 인하여 상전류가 개방레벨전류 이상인 경우에는 이에 따라 변동되는 전압이 저항(R_P)양단에 발생되고 이전압 트랜지스터(Q₁)를 on시켜 저항(R_60~)의 양단에 소정의 전압이 형성되고 개방 고장전류 검출회로(9)의 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 인가된다.

(저항(R_60~)을 조정하여 무전압 개방레벨을 결정함).

따라서 트랜지스터(Q₂)의 에미터에 접속된 제너다이오드가 on되어 트랜지스터(Q₂)가 on되므로 지연회로(10)의 트랜지스터(Q₃) 또한 on이 되어 이 지연회로(10)의 출력은 인터록크회로(14)의 트랜지스터(Q₄)를 on시키게 되고 평활회로(7)의 출력단은 기준전위(트립에너지 저장회로(16)의 부전위)에 접속되게 되어 평활회로(7)의 출력이 억제되며 이로 인하여 타이밍 리세트회로(8)의 트랜지스터(Q₉)가 on이 되게 한다.

따라서 위상 타이밍 회로(13) 및 지락 타이밍회로(5)는 각각 다이오드(D₁,D₂)와 on 상태의 트랜지스터(Q₉)를 통하여 상기 기준 전위에 접속되므로 개방전류레벨 이상의 전류가 선로에 흐르게 되면 위상 타이밍회로(13) 및 지락 타이밍회로(15)는 타이밍이 억제된다.

한편, 트립에너지 저장회로의 정의 전위는 저항을 통하여 펄스발생회로(11)의 콘덴서(C₄)에 접속되어 있으나 전류 억제회로(15)가 동작하고 있기 때문에 트랜지스터(Q₆)이 on상태로 되어 콘덴서(C₄)는 충전하지 못하게 된다. 후비보호장치에 의하여 선로가 차단되어 무전압상태가 되면 전류 억제회로(15)는 off되고, 또한 지연회로(10)의 출력에 의하여 트랜지스터(Q₁₁)은 온 상태를 유지하게 되므로 펄스발생회로(11)의 콘덴서(C₄)가 충전이 진행되며 즉, 타이밍이 시작되며, 타이밍이 완료되면 P.U.T(Programmable Unijuction Transistor) (S₁)가 턴온되어 펄스가 발생되고 이펄스에 의하여 화이어링회로(12)의 사이리스터(S₂)를 턴온시키고, 트립에너지 저장회로(16)의 전원에 의하여 트립코일(17)이 여자되어 무전압 상태에서 고장구간을 차단하여 분리시킨다.

그리고, 후비 보호장치의 작동에 의하여 선로가 차단되어 무전압이 되면 돌입 전류억제회로(18)의 트랜지스터(Q₅)는 off상태가 되나 지연회로(10)의 출력에 의하여 트랜지스터(Q₁₁)는 on상태를 유지하게 되므로 돌입 전류억제회로(18)의 릴레이(L₂)는 여자되지 아니하여, 즉 돌입전류억제회로는 세트되지 못하여 레벨 상승회로(19)가 전술한 기준 전위에 연결되지 아니하므로 선로의 재 가압시 정상적으로 고장 검출을 행하게 된다.

그리고, 지락전류가 개방 레벨전류보다 큰 경우에도 정류회로(2)를 통하여 저항(R_g)의 양단에 전압이 발생되고 이 전압으로 인하여 트랜지스터(Q₁")가 on이 되어 저항(R_90~) (이 경우에는 저항 R₉₀을 조정하여 개방전류레벨을 설정함) 양단에는 개방 고장검출회로(9)의 트랜지스터(Q₂)을 on시키기에 충분한 전압이 발생되며 그후 동작은 상전류의 경우와 동일하게 되어서 무전압 상태에서 고장구간을 차단하여 분리한다.

이상과 같이 개발전류레벨 이상의 전류가 선로에 흐를 때에는 지락전류의 감지에 의하거나 또는 상전류의 감지에 의하건 상관없이 무전압 개방동작이 우선하여 이루어진다.

또한, 상전류가 개방전류 레벨 이하이나 차단전류 레벨 이상의 전류인 경우에는, 정류회로(2')의 출력으로 인하여 저항(R_p)양단에 전압이 발생되고 이전압에 따라 변동되는 전압이 저항의 양단에 나타나며 이 저항(R_60~)의 양단의 전압에 변동되는 전류가 트랜지스터(Q'1)를 통하여 흐르게 되므로 결국 정류회로(2')의 출력에 변동되는 전압이 트랜지스터(Q'1)의 출력단에 나타나게 되고 이 출력전압은 차단고장 검출회로(6)의 트랜지스터(Q₁₂)의 베이스에 입력되어 트랜지스터(Q₁₂)의 에미터에 접속된 제너다이오드를 on시키므로 트랜지스터(Q₁₂)가 on이 되어 평활회로(7)의 트랜지스터(Q₇)을 on시킨다.

한편, 개방 검출회로(9)의 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 인가되는 전압은 상 전류가 개방전류레벨 이하이므로 트랜지스터(Q₂)가 off되어 트랜지스터(Q₂)(Q₃)(Q₄)가 모두 off상태로 되어 평활회로(7)의 출력이 억제되지 않는다.

따라서 평활회로(7)의 출력은 타이밍 리세트회로(8)의 트랜지스터(Q₈)을 on시키게 되어 트랜지스터(Q₉)가 off되므로 위상 타이밍회로(13)의 트랜지스터(Q₁₃)가 on이 되어 콘덴서(C₅)에 충전이 행하여 진다. 즉 타이밍이 시작된다.

한편, T.C커브의 정정(R_100~)은 저항의 조정에 의하여 이루어지게 되고, 타이밍이 완료되면 P.U.T(S₃)가 턴온 되어 전류억제회로(15)와는 무관계하게 화이어링 회로(12)의 사이리스터(S₂)를 턴온시키게 되므로 트립코일(17)이 여자되어 고장구간을 차단하여 분리하게 된다.

그리고, 돌입전류 억제시간의 정정은 저항(Q_120~)을 통하여 이루어지며, 돌입전류 타이밍회로(20)의 타이밍이 완료되면 트랜지스터(Q₁₀)가 on이 되어 세트코일(L₁)을 여자시키고, 개방 고장레벨의 전류 이하인 상태에서 선로의 차단되면 돌입 전류 억제회로(18)의 트랜지스터(Q₅)가 on되어 리세트코일(L₂)을 여자시키고 돌입전류에 대비하게 된다가, 재차 선로에 가압되면 레벨 상승회로(19)가 접점(No)에 의해 기준전위에 접속되므로 저항(R_60~,R_70~,R_80~,R_90~)이 또한 기준 전위에 접속하게 되어 고장이 검출되지 않으며 릴레이가 세트되어야만 고장을 검출한다. 그리고, 지락고장의 검출에 있어서는 전술한 바와같은 상고장 검출과 마찬가지로 저항(R_g)양단에 전압으로 저항(R_80~),(R_90~)간에 전압을 형성시키고, 무전압 개방전류검출회로(9), 차단 전류 검출회로(6), 리세트 타이밍회로(8), 인터록크회로(14), 지연회로(10) 및 회로(12)가 공동으로 이용되어 상고장 검출에서의 동작에서와 같이 작용한다.

이와같이 변류 기회로를 사용한 본 발명의 실시예의 구성을 변경하여 상고장 지락고장 검출시 별도의 B.C.T를 사용치 않고서도 임피이던스 매칭 트랜스포터등을 사용하여 B.C.T 3개만으로도 구성 가능하며 타이밍회로 및 최소 동작전류 검출방식은 릴레이등을 사용할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 배전 선로 보호장치에 있어서는, 두 가지의 독립된 전류의 정정을 통해 일방은 고장 감지후 무전압 상태에서 개방되고 타방은 T.C 특성을 갖는 과부하 보호장치로서 기능하되 무전압 개방동작이 우선하는 보호장치에 대하여 적용되는 것으로 완전한 섹손이라이저로서 가능하면서 섹숀이라이저 동작전류 이하에서는 과부하 보호장치로서 가능하기 때문에 A.S.B.S 자체의 T.C특성은 다른 기기와의 협조를 고려할 필요가 있게되어 협조가 곤란한 지역에도 용이하게 적용가능하며 과부하 보호능력이 있으므로 소용량의 기기로서 일반적인 대용량의 차단기 기능을 대신할 수 있으며, 종래의 보호기기가 전위보호장치, 후비보호장치 사이에 설치되고, 전위 보호장치가 고장을 차단했을 때 불필요한 동작을 억제하기 위해 전압억제방식을 채택하였던 것을 전류억제방식으로 변경하므로서 별도의 P.T(Potential Transformer)를 설치하지 않아도 된다는 장점이 있을 뿐더러 종래의 차단기가 릴레이를 구동하기 위해 별도의 고압 C.T(Current Tarnsformer)를 사용하고 각 상별로 O.C.R을 설치하며, 지락을 검출하기 위해 O.C.G.R을 설치해야 했던 것을 자체의 내장된 회로에서 해결해주므로 별도의 설비를 필요로 하지 않는등 여러가지 유익한 특징을 지닌 것이라 하겠다.

Claims

지락 및 위상 변류 기회로(1,1'), 정류회로(2,2') 지락 및 위상 개방 레벨선택회로(3,3'), 개방전류검출회로(9), 지연회로(10), 펄스발생회로(11), fring회로(12), 트립코일(17), 트립에너지 저장회로(16), 기준전압발생회로(21)등을 결합하여서 된 통상의 것에 있어서, 전류억제회로(15), 돌입전류억제회로(18) 및 돌입전류타이밍회로(20)를 결합하여 돌입전류에 대비토록 된 무전압시 동작하는 섹숀어라이저기능부와 지락 및 위상 차단레벨 선택회로(4,4'), 차단전류 검출회로(6), 평활회로(7), 타이밍 리세트회로(8) 및 위상 타이밍회로(13) 등으로 구성하여 과부하에 대비하는 차단기 기능부를 결합하여서 됨을 특징으로 하는 배전선로 고장구간 자동 개방차단장치.
제1항에 있어서, 무전압시 동작하는 섹숀어라이저 기능부와 과부하시 동작하는 차단기 기능부를 결합하되, 상기 섹숀어라이저 기능부의 지연회로(10)와 차단기 기능부의 평활회로(7)를 잇는 인터록크회로(14)를 결합하여서 됨을 특징으로 하는 배전선로 고장구간 자동개방 차단장치.
제1항에 있어서, 섹숀어라이저 기능부의 개방레벨 선택회로(3,3')와 차단기 기능부의 차단레벨 선택회로(4,4')를 정류회로(2,2') 출력단에 각기 병렬로 구성하여 개방전류 검출회로(9) 및 차단전류 검출회로(6)에 각기 독립적으로 출력을 내도록함을 특징으로 하는 배전 선로 고장구간 자동개방 차단장치.
(정정) 제1항 또는 3항에 있어서, 차단 레벨 선택회로(4,4')의 출력에는 지락 타이밍회로(5), 타이밍 리세트회로(8) 및 위상 타이밍회로(13)등을 결합하는 T.C 특성을 갖도록 하므로서 고장 전류 발생시 후비 보호장치가 전위 보호장치에 협조토록 함을 특성으로 하는 배전선로 고장구간 자동개방 차단장치.