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KR100996779B1 - 지중 저압 분전함 및 지중 저압 분전함의 제어방법 - Google Patents

지중 저압 분전함 및 지중 저압 분전함의 제어방법 Download PDF

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KR100996779B1
KR100996779B1 KR1020080111294A KR20080111294A KR100996779B1 KR 100996779 B1 KR100996779 B1 KR 100996779B1 KR 1020080111294 A KR1020080111294 A KR 1020080111294A KR 20080111294 A KR20080111294 A KR 20080111294A KR 100996779 B1 KR100996779 B1 KR 100996779B1
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Abstract

본 발명은 지중 저압 분전함에 있어서 분기회로에서의 지락발생시 지락발생한 분기회로만을 국지적으로 차단할 수 있는 지중 저압 분전함을 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 전원측과 접속되며, 통신부 및 진단제어부를 갖는 하나의 기중차단기를 포함하는 주 차단기; 상기 주 차단기와 전기적으로 접속되며, 다수의 배선용 차단기를 포함하는 배전용 차단기; 상기 주 차단기와 상기 배전용 차단기 사이를 전기적으로 접속하며, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기 부스바; 각각의 상기 배선용 차단기로부터 부하측으로 전력을 공급하기 위한 출력부로서, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기출력 부스바; 상기 분기 출력 부스바중 N상 분기출력 부스바에 설치되어, 부하측으로의 분기출력에서의 지락을 검출하기 위해 N상 전류를 검출하여 상기 주 차단기에 전송하는 변류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 저압 분전함이 개시된다.
지중 저압 분전함, 기중차단기, 과전류계전기, N상, 변류기

Description

지중 저압 분전함 및 지중 저압 분전함의 제어방법{UNDERGROUND LOW VOLTAGE POWER DISTRIBUTOR AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 지중 저압 분전함에 관한 것으로서, 특히 분기회로에서 지락사고 발생시 해당 분기회로만을 차단시켜 정전을 국지화할 수 있는 지중 저압 분전함 및 지중 저압 분전함의 제어방법에 관한 것이다.
지중 저압 분전함은 배전계통에서 배전용 변압기의 2차측 변압출력으로부터 공급되는 저압 배전 선로의 구분, 분기 및 보호를 위해 이용되는 전기기기이다.
이러한 지중 저압 분전함으로서 종래기술의 일 예로서 대한민국 실용신안 등록 제20-0259419호(출원일자: 2001년 10월 5일; 출원번호: 20-2001-0030384)를 참조할 수 있다.
그러나 상기 등록실용신안으로 제시된 바와 같은 종래기술에 따른 지중 저압 분전함(이하, 분전함으로 약칭함)은 다음과 같은 문제점을 가진다.
첫째로, 종래기술에 따른 분전함은 배전용 변압기의 2차측 변압출력이 분기회로용 배선용 차단기에 직접 접속되는 구성이므로, 배전용 변압기 측에서 발생하는 전기적 사고에 대해서 1차적으로 먼저 대응할 수 있는 중간보호 수단이 없으므 로 배전용 변압기 측에서 발생하는 전기적 사고의 영향이 바로 분기회로용 배선용 차단기에 직접 파급되는 문제가 있다.
둘째로, 종래기술에 따른 분전함은 다수의 분기회로용 배선용 차단기에 대해서 하나의 공통 접지 단자를 이용한 접지 구성을 가지며 지락을 검출하기 위한 수단이 없으므로, 지락 사고가 발생할 경우, 지락 사고가 발생한 분기회로를 찾아내는 것이 불가능하고, 해당 분기회로만을 차단하여 정전을 국지화하는 것이 불가능하며, 지락 사고에 대한 차단(보호)가 아예 불가능한 문제점이 있다.
셋째로, 종래기술에 따른 분전함은 상기 배전용 변압기와 분전함 사이의 전력선로에 대한 계측, 진단, 통신 등의 기능을 수행할 수 있는 수단이 없어 계측, 진단, 통신이 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 배전용 변압기 측에서 발생하는 전기적 사고에 대해서 1차적으로 먼저 대응하여 분기회로용 배선용 차단기와 분기회로를 보호할 수 있는 수단을 가진 지중 저압 분전함을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은, 지락 사고가 발생할 경우, 지락 사고가 발생한 분기회로를 찾아내서 해당 분기회로만을 차단함으로써 정전을 국지화할 수 있는 지중 저압 분전함을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은, 배전용 변압기와 분전함 사이의 전력선로에 대한 계측, 진단, 통신 등의 기능을 수행할 수 있는 지중 저압 분전함을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 4 목적은, 지락 사고가 발생할 경우, 지락 사고가 발생한 분기회로를 찾아내서 해당 분기회로만을 차단함으로써 정전을 국지화할 수 있는 지중 저압 분전함의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 5 목적은, 배전용 변압기와 분전함 사이의 전력선로에 대해서 이상진단 및 이상발생시 회로를 차단하여 분기회로용 배선용 차단기와 분기회로를 보호할 수 있는 지중 저압 분전함의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 제 1 목적 내지 제 3 목적은, 지중 저압 분전함에 있어서,
전원측과 접속되며, 통신부 및 진단제어부를 갖는 하나의 기중차단기를 포함 하는 주 차단기;
상기 주 차단기와 전기적으로 접속되며, 다수의 분기회로용 배선용 차단기를 포함하는 배전용 차단기;
상기 주 차단기와 상기 배전용 차단기 사이를 전기적으로 접속하며, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기 부스바;
각각의 상기 분기회로용 배선용 차단기로부터 부하측으로 전력을 공급하기 위한 출력부로서, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기출력 부스바; 및
상기 분기 출력 부스바중 N상 분기출력 부스바에 설치되어, 분기회로에서의 지락을 검출하기 위해 N상 전류를 검출하여 상기 기중차단기에 전송하는 변류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 지중 저압 분전함을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 제 4 목적은, 상기 지중 저압 분전함의 제어방법에 있어서,
분기회로용 배선용 차단기마다 개별적으로 중성상 전류를 검출하기 위한 N상 변류기를 설치하는 단계;
상기 N상 변류기가 검출한 중성상 전류를 미리결정된 기준 전류의 값과 비교하여 지락여부를 결정하는 단계; 및
상기 지락여부를 결정하는 단계에서 지락발생이 결정되었을 때, 해당 분기용 배선용 차단기를 트립시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 제 5 목적은, 3상 전원측에 상별로 해당 상 전류를 검출하는 3상 변류기를 설치하는 단계;
상기 3상 변류기가 검출한 3상 전류를 미리 결정된 기준 전류의 값과 비교하여 회로 상 이상전류 발생을 결정하는 단계; 및
회로 상 이상전류 발생 결정시 회로를 차단하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함은, 전원측과 접속되며, 통신부 및 진단제어부를 갖는 하나의 기중차단기를 포함하는 주 차단기; 상기 주 차단기와 전기적으로 접속되며, 다수의 분기회로용 배선용 차단기를 포함하는 배전용 차단기; 상기 주 차단기와 상기 배전용 차단기 사이를 전기적으로 접속하며, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기 부스바; 각각의 상기 분기회로용 배선용 차단기로부터 부하측으로 전력을 공급하기 위한 출력부로서, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기출력 부스바; 및 상기 분기 출력 부스바중 N상 분기출력 부스바에 설치되어, 분기회로에서의 지락을 검출하기 위해 N상 전류를 검출하여 상기 기중차단기에 전송하는 변류기를 포함하여 구성되므로, 분기회로별로 N상 전류를 검출하여 지락발생 여부를 결정할 수 있고 주 차단기가 전원 측 즉, 배전용 변압기 측의 사고전류 발생시 1차적으로 분기회로용 배선용 차단기와 분기회로를 보호할 수 있으며, 외부와 통신이 가능하고 진단제어가 가능한 지중 저 압 분전함을 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함은, 상기 기중차단기의 진단제어부가,
상기 변류기가 제공하는 N상 전류를 미리 결정된 기준 전류값과 비교하여 지락여부를 결정하는 마이크로 컴퓨터를 포함하므로, 어느 분기회로에서 지락이 발생했는지 결정이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함은, 상기 기중차단기의 진단제어부가, 지락발생을 결정했을 때 해당하는 배선용 차단기에 트립신호를 발출하는 마이크로 컴퓨터를 포함하므로, 지락이 발생했을 때 해당 분기회로용 배선용 차단기에만 트립신호를 발출하여 트립시킴으로써, 지락발생에 따른 정전이 국지화될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함은, R상, S상, T상의 상별 전류를 검출하는 3상 전류 검출용 변류기를 더 포함하고, 상기 기중차단기의 진단제어부는, 상기 3상 전류 검출용 변류기가 검출하는 3상 전류를 미리 결정된 기준 전류값과 비교하여, 상기 기중차단기의 트립기구에 트립신호를 출력할지 여부를 결정하는 마이크로 컴퓨터로 구성되므로, R상, S상, T상의 상 별 전류의 이상 여부를 결정하여 트립발생 결정시 기중차단기를 트립시켜 배전용 변압기 2차측에서의 사고전류 발생시 사고전류를 1차적으로 차단하여 분기회로용 배선용 차단기 및 분기회로를 보호할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법은, 분기회로용 배선용 차단기마다 개별적으로 중성상 전류를 검출하기 위한 N상 변류기를 설치하는 단계와, 상 기 N상 변류기가 검출한 중성상 전류를 미리결정된 기준 전류의 값과 비교하여 지락여부를 결정하는 단계 및 상기 지락여부를 결정하는 단계에서 지락발생이 결정되었을 때, 해당 분기용 배선용 차단기를 트립시키는 단계를 포함하므로, 지락이 발생했을 때 해당 분기회로용 배선용 차단기에만 트립신호를 발출하여 트립시킴으로써, 지락발생에 따른 정전이 국지화될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법은, 3상 전원측에 상별로 해당 상 전류를 검출하는 3상 변류기를 설치하는 단계와, 상기 3상 변류기가 검출한 3상 전류를 미리 결정된 기준 전류의 값과 비교하여 회로 상 이상전류 발생을 결정하는 단계 및 회로 상 이상전류 발생 결정시 회로를 차단하도록 제어하는 단계를 더 포함하므로, R상, S상, T상의 상 별 전류의 이상 여부를 결정하여 이상전류 발생 결정시 회로를 차단하여 배전용 변압기 2차측에서의 사고전류 발생시 사고전류를 1차적으로 차단하여 분기회로용 배선용 차단기 및 분기회로를 보호할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법은, 상기 지락여부를 결정하는 단계와 상기 해당 분기용 배선용 차단기를 트립시키는 단계를 기중차단기의 과전류 계전기에 의해 수행하므로, 지락이 발생했을 때 해당 분기회로용 배선용 차단기에만 트립신호를 발출하여 트립시킴으로써, 지락발생에 따른 정전이 국지화할 수 있는 기능을 시중에서 입수할 수 있는 기중차단기의 제어부인 과전류 계전기를 이용하여 간편하게 구현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법은, 상기 회로 상 이상전류 발 생을 결정하는 단계와 회로를 차단하도록 제어하는 단계는 기중차단기의 과전류 계전기에 의해 수행하므로, 시중에서 입수할 수 있는 기중차단기의 제어부인 과전류 계전기를 이용하여 시중에서 입수할 수 있는 기중차단기의 제어부인 과전류 계전기를 이용하여 간편하게 전원 측 사고전류를 1차적으로 차단하여 분기회로측을 보호할 수 있는 기능을 구현할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 상세한 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 구성을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 구성을 보여주는 정면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 구성을 보여주는 후면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 지중 저압 분전함(100)은 좌우 양 측에 직립하게 마련되는 수직 지지대(100a, 100a')와, 수직 지지대(100a, 100a')사이를 각각 상부와 하부에서 가로지르게 마련되는 수평 지지대(100b, 100b')를 갖는 외함을 포함한다. 상기 외함은 상부에서 후술하는 주 차단기(main circuit breaker)(10)를 지지하기 위한 중간 수평 지지대(100c)를 포함하며, 주 차단기(10)는 중간 수평 지지대(100c)상에 설치된다. 도 1 내지 도 2에서 부호 100d는 주 차단기(10)의 설치공간을 수직구획하는 상부 중간 수직 지지대를 지시한다. 지중 저압 분전함(100)의 전방과 후방은 절연판(100e)을 기준으로 구분되며, 절연판(100e)의 전방이 지중 저압 분전함(100)의 전방이 되고 절연판(100e)의 후방이 지중 저압 분전함(100)의 후방이된다. 절연판(100e)의 전면상에는 다수의 후술하는 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)가 고정 설치된다. 절연판(100e)의 상부에는 각각의 후술하는 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)에 대응하는 갯수로 후술하는 분기 부스바가 전후로 통과할 수 있도록 허용하는 4개의 전후 통공(100e-1)이 마련된다.
도 1 내지 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 지중 저압 분전함(100)은 하나의 주 차단기(10)와, 다수의 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)를 포함하는 배전용 차단기(feeder circuit breaker)와, 분기 부스바(30a, 30b, 30c, 30d, 40a, 40b, 40c)와, 분기출력 부스바(50a, 50b, 50c, 50d) 및 N상 변류기(CTa, CTb, CTc, CTd)를 포함하여 구성된다.
주 차단기(10)는 전원측 다시 말해 예컨대 앞서 기술한 배전용 변압기의 2차 출력측과 접속될 수 있으며, 통신부(도 5의 부호 3f 참조) 및 진단제어부(도 5의 부호 3e 참조)를 갖는 하나의 기중차단기로 구성될 수 있다.
다수의 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)는 주 차단기(10)와 후술하는 분기 부스바를 통해 전기적으로 접속된다. 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)의 갯수는 분기회로수에 따라 결정된다.
분기 부스바(30a, 30b, 30c, 30d, 40a, 40b, 40c)는 주 차단기(10)와 배전용 차단기 즉, 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)사이를 전기적으로 접속하며, R상, S상, T상의 3상 또는 R상, S상, T상, N상의 상별로 마련되고, 각각 예컨대 바(bar)형태의 구리재와 같은 전기적 도체로 구성된다. 분기 부스바(30a, 30b, 30c, 30d, 40a, 40b, 40c)는 지중 저압 분전함(100)의 후방에서 주 차단기(10)로부터 수직방향으로 각각 연장하게 접속되는 R상, S상, T상 및 N상의 상별 제 1 분기 부스바(30a, 30b, 30c, 30d)와, 지중 저압 분전함(100)의 전방에서부터 후방으로 상기 절연판(100e-1)의 전후 통공(100e-1)을 관통하여 연장하게 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)에 접속되는 제 2 분기 부스바(40a, 40b, 40c)를 포함한다. 다시 제 1 분기 부스바(30a, 30b, 30c, 30d)는 제 1 R상 분기 부스바(30a)와, 제 1 S상 분기 부스바(30b)와, 제 1 T상 분기 부스바(30c)와, 제 1 N상 분기 부스바(30d)를 포함한다. 제 2 분기 부스바(40a, 40b, 40c)는 제 2 R상 분기 부스바(40a)와, 제 2 S상 분기 부스바(40b)와, 제 2 T상 분기 부스바(40c)를 포함한다.
분기출력 부스바(50a, 50b, 50c, 50d)는 각각의 상기 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)로부터 부하측으로 전력을 공급하기 위한 출력부로서, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련된다. 따라서 부호 50a는 R상 분기출력 부스바를 지시하고, 부호 50b는 S상 분기출력 부스바를 지시하며, 부호 50c는 T상 분기출력 부스바를 지시하며, 50d는 N상 분기출력 부스바를 지시한다. 분기출력 부스바(50a, 50b, 50c, 50d)로부터 각각의 분기회로로 전력의 인출이 가능하다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 지중 저압 분전함(100)은 분기 부스바(30a, 30b, 30c, 30d, 40a, 40b, 40c) 및 N상 분기출력 부스바(50d)의 공통 접속을 위해 제공되는 공통 수평 접속대(COM 1, COM 2, COM 3, COM 4)를 포함하며, 이들 공통 수평 접속대(COM 1, COM 2, COM 3, COM 4)는 절연판(100e)의 후면 상부로부터 하방으로 미리 결정된 간격 서로 이격하여 고정 설치된다. 더욱 상세히, 가장 상위에 위치한 R상 공통 수평 접속대(COM 1)에는 주 차단기(10)에 일단이 접속된 제 1 R상 분기 부스바(30a)의 타단이 접속됨과 아울러 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)에 일단이 접속된 4개의 제 2 R상 분기 부스바(40a)의 타단이 각각 접속된다. R상 공통 수평 접속대(COM 1)의 다음 상위에 위치하는 S상 공통 수평 접속대(COM 2)에는 주 차단기(10)에 일단이 접속된 제 1 S상 분기 부스바(30b)의 타단이 접속됨과 아울러 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)에 일단이 접속된 4개의 제 2 S상 분기 부스바(40b)의 타단이 각각 접속된다. S상 공통 수평 접속대(COM 2)의 다음 상위에 위치하는 T상 공통 수평 접속대(COM 3)에는 주 차단기(10)에 일단이 접속된 제 1 T상 분기 부스바(30c)의 타단이 접속됨과 아울러 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)에 일단이 접속된 4개의 제 2 T상 분기 부스바(40c)의 타단이 각각 접속된다. 가장 하위에 위치하는 N상 공통 수평 접속대(COM 4)에는 주 차단기(10)에 일단이 접속된 제 1 N상 분기 부스바(30d)의 타단이 접속됨과 아울러 분기회로용 배선용 차단기(20a,20b,20c,20d)에 대응하는 갯수로 마련되고 일단이 절연판(100e)의 전면상에서 분기 출력 부스바(50a, 50b, 50c)와 나란하게 설치되는 4개의 제 2 N상 분기출력 부스바(50d)의 타단이 각각 접속된다.
N상 변류기(CTa, CTb, CTc, CTd)는 분기 출력 부스바(50a, 50b, 50c, 50d)중 N상 분기출력 부스바(50d)에 설치되어, 분기회로에서의 지락을 검출하기 위해 N상 전류를 검출하여 상기 주 차단기(10), 더욱 자세히는 상기 기중차단기의 상기 진단제어부(도 5의 부호 3e 참조)에 전송한다.
한편, 도 1, 2에 있어서 전원 측 즉, 미도시의 배전용 변압기의 2차측 출력으로부터 본 발명의 지중 저압 분전함(100)으로 유입되어 지중 저압 분전함(100)내에서 분기회로로 유출되는 전류의 흐름 동작을 간단히 설명한다.
미도시의 배전용 변압기의 2차측 출력으로부터 본 발명의 지중 저압 분전함(100)으로 유입된 3상 전류와 N상 전류는 먼저, 주 차단기(1)를 통해서 제 1 분기 부스바(30a, 30b, 30c, 30d)로 흐르고, 3상 전류는 공통 수평 접속대(COM 1, COM 2, COM 3)과 제 2 분기 부스바(40a, 40b, 40c)를 거쳐 분기회로용 배선용 차단기(20a, 20b, 20c, 20d)를 거쳐 분기 출력 부스바(50a, 50b, 50c)를 통해 부하 측 분기회로로 유출된다. 제 1 N상 분기 부스바(30d)을 통해 흐르는 N상 전류는 N상 공통 수평 접속대(COM 4)를 거쳐서 대지로 유출된다. 이때 각각의 분기 출력 부스바(50a, 50b, 50c)와 나란하게 설치되는 4개의 분기회로용 제 2 N상 분기출력 부스바(50d)도 N상 공통 수평 접속대(COM 4)에 접속되므로, 제 2 N상 분기출력 부스바(50d)을 통해 흐르는 N상 전류가 있는 경우 N상 공통 수평 접속대(COM 4)를 거쳐 대지로 흘러나가게 된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 전기회로적 구성을 보여주는 개략적 회로도인 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 지중 저압 분전함(100)은 전원측에 직렬로 접속된 하나의 주 차단기(10)과, 주 차단기(10)의 출력에 서로 병렬로 접속되는 다수의 분기회로용 배선용 차단기(20a, 20b, 20c, 20d)를 포함하여 구성된다. 따라서 전원 측으로부터 주 차단기(10)로 흘러들어온 전류는 각각의 분기회로용 배선용 차단기(20a, 20b, 20c, 20d)를 통해 1/4로 나뉘어 흘러서 각각의 분기회로의 부하 측으로 흘러나간다.
한편, 본 발명에 따른 지중 저압 분전함(100)에 포함되는 주 차단기(10)로서 기중 차단기의 일 예의 외형을 사시도로서 보여주는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같은 주 차단기(10)로서 기중차단기는 인출형 기중차단기로서 크게 구분하여 기중차단기 본체(1)와, 기중차단기 본체(1)를 인입 및 인출가능하게 지지하며 미 도시의 외부 전원단자 및 부하단자가 후위에 마련되는 크래들(craddle)(2)를 포함하여 구성된다. 기중차단기 본체(1)와 크래들(2)의 상부에는 각각 기중차단기 본체(1)내의 전동장치 및 외부의 신호송수신을 위한 제어단자로서 본체측 제어 단자(1a)와 크래들측 제어 단자(2a)가 마련된다. 기중차단기 본체(1)내의 전동장치로서는 트립 코일(trip coil)부, 전동 액추에이터(actuator), 전동기 등이 포함될 수 있다. 외부의 송수신 신호로서는 원격지에서 기중차단기를 개폐제어할 수 있는 원격 개폐제어 신호, 현재 기중차단기 본체(1) 내 개폐기구의 개폐 위치 정보신호, 기중차단기 본체(1)의 전면에 설치되는 진단제어부에 해당하는 과전류 계전기(Over Current Relay)에 공급되는 제어전원 등이 포함될 수 있다. 기중차단기 본체(1)의 크래들(2)내부의 인입위치 또는 크래들(2)로부터 인출된 인출위치에 따라서 상기 본체측 제어 단자(1a)와 크래들측 제어 단자(2a)서로 자동으로 접속 또는 분리된다. 기중차단기 본체(1)의 전면에는 기중차단기의 진단제어부에 상당하는 과전류 계전기(Over Current Relay)(3)가 설치된다.
한편, 본 발명에 따른 과전류 계전기에 대해서, 통신부와 진단제어부를 가진 과전류 계전기의 회로 기능부 구성을 보여주는 기능블록도인 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5에는 본 발명에 따른 과전류 계전기외에 전원측 즉, 변압기의 2차 출력측에 접속되어 본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 기중차단기에 인입되는 3상의 전원선로(R, S, T)와 하나의 접지선로(N)가 도시되어 있다. 도 5에 있어서 부호 CT1-CT3는 전원 측 즉, 배전용 변압기의 3상 2차 출력 측의 전류를 검출하는 전원 측 3상 변류기를 지시하고, 부호 CTa-CTd는 앞서 도 1을 참조하여 기술한 N상 변류기이다. 여기서, 전원 측 3상 변류기는 기중차단기 내부 즉 도 4의 기중차단기 본체(1)내에 내장될 수도 있고 기중차단기의 외부 즉, 배전용 변압기의 2차 출력측 선로에 설치될 수도 있다. 도 5에 있어서, 차단장치(1b)는 잘 알려진 바와 같이 트립코일(trip coil)의 전자기력을 이용해서 개폐기구를 트립위치로 트리거(trigger)하는 트립기구(trip mechanism)와 트립기구에 의해 트리거되어 미도시의 트립 스프링에 축세된 탄성에너지를 이용해서 가동접촉자를 고정접촉자로부터 분리하는 트립 위치로 구동하는 잘 알려진 바와 같은 개폐기구를 포함하는 장치이며, 상기 트립코일은 후술하는 진단제어부(3e)로부터의 트립신호에 의해서 자화(magnetizing)되어 상기 개폐기구를 트립위치로 트리거하게 된다. 도 5에 있어서 부호 20a-20d는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같은 분기회로용 배선용 차단기이다.
도 5에 있어서, 본 발명에 따른 과전류 계전기(3)는 필터부(3a)와, 증폭부(3b)와, 멀티플렉서(multiplexer) 부(3c)와, A/D변환기부(3d)와, 진단제어부(3e) 및 통신부(3f)를 포함하여 구성된다. 여기서, 필터부(3a)는 전원 측 3상 변류기(CT1-CT3)로부터 제공되는 3상의 전원선로(R, S, T)에 흐르는 전류량에 비례하는 전기적 신호(전압신호)에 포함되어 전류량 측정에 오류를 일으킬 수 있는 고조파 신호(노이즈 신호)를 제거하기위한 필터 회로부로서, 예컨대 저역통과필터(low pass filter)로 구성될 수 있다.
증폭부(3b)는 3상 변류기(CT1-CT3)로부터 제공되는 3상의 전원선로(R, S, T)에 흐르는 전류량에 비례하는 필터부(3a)를 통과한 전기적 신호와, N상 변류기(CTa-CTd)로부터 제공되는 N상(중성상) 즉, 접지선에 흐르는 전류량에 비례하는 필터부(3a)를 통과한 전기적 신호를 각각 증폭하여 출력하는 증폭 회로부로서, R상, S상, T상의 3상 및 N상에 대응되게 4개가 마련된다.
멀티플렉서 부(3c)는 증폭부(3b)로부터의 3상 전원측 전류량 신호와 N상 즉 접지선에 흐르는 전류량 신호를 선택적으로 후단의 A/D 변환기부(3d)에 제공하는 멀티플렉서 회로부이다.
A/D변환기부(3d)는 멀티플렉서 부(3c)로부터의 아날로그 신호를 후단의 마이크로컴퓨터(마이크로프로세서)로 구성되는 진단제어부(3e)가 인식할 수 있는 디지털신호로 변환하는 A/D변환 회로부로 구성될 수 있다.
진단제어부(3e)는, N상 변류기(CTa-CTd)로부터 필터부(3a)와 증폭부(3b)와 멀티플렉서(multiplexer) 부(3c)와 A/D변환기부(3d)를 거쳐 디지털신호로서 제공되 는 N상 전류를 미리 결정된 제 1 기준 전류값(IREF1)과 비교하여 지락여부를 결정한다. 진단제어부(3e)는 예컨대, N상 전류가 미리 결정된 제 1 기준 전류값(IREF1)보다 큰 경우 해당 분기회로상 지락발생을 결정하고 N상 전류가 미리 결정된 제 1 기준 전류값(IREF1)보다 작거나 같은 경우 지락이 없는 정상전류 통전상태로 결정한다.
진단제어부(3e)는, 지락발생을 결정했을 때, 해당하는 배선용 차단기(즉, 20a, 20b, 20c, 20d 중 적어도 어느 하나)에 트립신호를 발출하며, 상기 트립신호에 응답해서 분기회로용 배선용 차단기(즉, 20a, 20b, 20c, 20d 중 적어도 어느 하나), 특히 배선용 차단기의 트립기구 및 개폐기구는 트립(차단) 위치로 동작하여 해당 분기회로를 차단한다. 또한, 진단제어부(3e)는, 상기 3상 전류 검출용 3상 변류기(CT1-CT3)가 검출하는 3상 전류를 미리 결정된 제 2 기준 전류값(IREF2)과 비교하여, 예컨대 3상 전류중 적어도 어느 한 전류값이 미리 결정된 제 2 기준 전류값(IREF2)보다 클 때, 차단장치(1b) 즉, 상기 기중차단기의 트립기구에 트립신호를 출력하며, 3상 전류값이 모두 미리 결정된 제 2 기준 전류값(IREF2)보다 작거나 같으면 트립신호를 출력하지 않는다.
통신부(3f)는 예컨대 전원측 배전용 변압기측 또는 여타 외부 감시제어반(미 도시)측과 상태정보의 교환과 데이터의 송수신이 가능하도록 마련될 수 있으며, 구체적으로 통신부(3f)는 예컨대 RS-232C, RS-485와 같은 전용선 직렬통신모듈, 전력선 통신모듈(POWER LINE COMMUNICATION MODULE), 무선통신모듈(Radio Frequency Module), 광통신 모듈 등 중에서 선택적으로 구성될 수 있다.
한편, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 지락검출 및 처리과정의 제어방법의 구성과 도 5의 과전류 계전기의 진단제어부가 수행하는 지락검출 및 처리동작 과정을 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법은, 분기회로용 배선용 차단기마다 개별적으로 중성상 전류를 검출하기 위한 N상 변류기(CTa, CTb, CTc, CTd)를 설치하는 단계, 다시 말해 분기회로용 배선용 차단기(20a, 20b, 20c, 20d)마다 대응하는 N상 변류기(CTa, CTb, CTc, CTd)를 설치하여 N상 전류를 검출하는 단계(ST1)와; N상 변류기(CTa, CTb, CTc, CTd)가 각각 검출한 중성상 전류(N상 전류)를 미리결정된 기준 전류의 값, 즉 제 1 기준 전류값(IREF1)과 비교하여 지락여부를 결정하는 단계(ST2, ST3); 및 상기 지락여부를 결정하는 단계(ST3)에서 지락발생이 결정되었을 때, 해당 분기용 배선용 차단기를 트립시키는 단계(ST4)를 포함하여 구성된다. 상기 지락여부를 결정하는 단계(ST2, ST3)와 상기 해당 분기용 배선용 차단기를 트립시키는 단계(ST4)는 기중차단기의 과전류 계전기(도 4 내지 도 5의 부호 3 참조)에 의해 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 지락검출 및 처리동작을 도 1 및 도 5를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함에 있어서 지락검출은 분기회로마다에 대응하게 분기회로용 배선용 차단기(20a, 20b, 20c, 20d)의 분기출력 부스바(50a-50c)에 나란하게 마련되는 N상 분기출력 부스바(30d)를 둘러싸게 설치한 N상 변류기(CTa, CTb, CTc, CTd)에 의해 검출된다. N상 변류기(CTa, CTb, CTc, CTd)에 의해 검출된 각각의 분기회로별 N상 전류량을 나타내는 검출신호는 도 1에 있어서 주 차단기(10), 더욱 구체적으로는 도 5의 기중차단기 내 과전류 계전기(3)에 전달되고, 마이크로컴퓨터로 구성되는 과전류 계전기(3)내 진단 제어부(3e)는 미리 결정된 기준 전류의 값, 즉 제 1 기준 전류값(IREF1)과 전달된 N상 전류량을 비교하여 지락발생 여부를 결정, 다시말해 예컨대, N상 전류가 미리 결정된 제 1 기준 전류값(IREF1)보다 큰 경우 해당 분기회로상 지락발생을 결정하고 N상 전류가 미리 결정된 제 1 기준 전류값(IREF1)보다 작거나 같은 경우 지락이 없는 정상전류 통전상태로 결정한다. 지락발생이 결정되는 경우, 진단 제어부(3e)는 해당 분기회로의 분기회로용 배선용 차단기(20a, 20b, 20c, 20d)로 트립신호를 출력하여 해당 분기회로용 배선용 차단기(20a, 20b, 20c, 20d)를 트립(차단)시킨다. 이때 해당외의 다른 분기회로용 배선용 차단기에는 트립신호가 출력되지 않으므로, 해당 분기회로에는 정상적인 전원공급이 지속되어 정전은 지락이 발생된 분기회로로 국지화된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라서 지중 저압 분전함에 있어서 3상 전류의 검출과 이상진단 및 처리과정의 제어방법의 구성을 보여주는 동시에 도 5의 과전류 계전기의 진단제어부가 수행하는 전원측 3상 전류 검출 및 처리동작 과정을 보여주는 흐름도인 도 7을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 제어방법은, 3상 전원측의 상별 해당 상 전류를 검출하는 3상 변류기를 설치하는 단계, 다시 말해 R상, S상, T상의 전원측 상전류를 검출하는 전원측 3상 변류기(CT1-CT3)를 설치하여 전원 측 3상 전류(IR, IS, IT)를 검출하는 단계(ST11)와; 전원측 3상 변류기(CT1-CT3)가 검출한 3상 전류(IR, IS, IT)를 미리 결정된 기준 전류의 값 즉, 제 2 기준 전류값(IREF2)과 비교하여 회로 상 이상전류 발생을 결정하는 단계(ST12, ST13); 및 회로 상 이상전류 발생 결정시 회로를 차단하도록 제어하는 단계, 즉 기중 차단기의 차단장치(1b)(트립기구)에 트립신호를 출력하는 단계(ST14)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 회로 상 이상전류 발생을 결정하는 단계(ST12, ST13)와 회로를 차단하도록 제어하는 단계(ST14)는 기중차단기의 과전류 계전기(도 4 내지 도 5의 부호 3 참조)에 의해 수행될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 지중 저압 분전함의 전원 측 3상 전류의 이상검출 및 이상검출시 처리동작을 도 1 및 도 5를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 지중 저압 분전함에 있어서 전원 측 3상 전류의 이상검출은 도 5에 도시된 바와 같이 전원 측 3상 선로(R, S, T)마다에 대응하게 해당 선로에 설치되는 전원측 3상 변류기(CT1-CT3)에 의해 검출된다. 전원측 3상 변류기(CT1-CT3)에 의해 검출된 각각의 상별 전류량을 나타내는 검출신호는 도 1에 있어서 주 차단기(10), 더욱 구체적으로는 도 5의 기중차단기 내 과전류 계전기(3)에 전달되고, 마이크로컴퓨터로 구성되는 과전류 계전기(3)내 진단 제어부(3e)는 미리 결정된 기준 전류의 값, 즉 제 2 기준 전류값(IREF2)과 전달된 3상 전류량을 각각 비교하여 이상전류 발생 여부를 결정, 다시말해 예컨대, 3상 전류 중 적어도 하나가 미리 결정된 제 2 기준 전류값(IREF2)보다 큰 경우 전원측 회로상 이상전류발생을 결정하고 모든 3상 전류가 미리 결정된 제 2 기준 전류값(IREF2)보다 작거나 같은 경우 전원측 3상전류에 이상이 없는 정상전류 통전상태로 결정한다. 이상전류 발생이 결정되는 경우, 진단 제어부(3e)는 차단장치(1b)의 트립기구로 트립신호를 출력하여 주 차단기(10)를 트립(차단)시킨다. 따라서 이때는 모든 분기회로 측으로의 전원공급이 중단된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 구성을 보여주는 정면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 구성을 보여주는 후면도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 전기회로적 구성을 보여주는 개략적 회로도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함에 구성되는 구성부품으로서 기중차단기의 일예의 특징적 외형 구성을 보여주는 사시도이며,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함에 구성되는 구성부품으로서 기중차단기에 있어서, 통신부와 진단제어부를 가진 과전류 계전기의 회로 기능부 구성을 보여주는 기능블록도이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 저압 분전함의 지락검출 및 처리과정의 제어방법의 구성을 보여주는 동시에 도 5의 과전류 계전기의 진단제어부가 수행하는 지락검출 및 처리동작 과정을 보여주는 흐름도이며,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라서 지중 저압 분전함에 있어서 3상 전류의 검출과 이상진단 및 처리과정의 제어방법의 구성을 보여주는 동시에 도 5의 과전류 계전기의 진단제어부가 수행하는 전원측 3상 전류 검출 및 처리동작 과정을 보여주는 흐름도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
1: 기중차단기 본체 1a: 본체측 제어 단자
1b: 차단장치 2: 크래들(craddle)
2a: 크래들측 제어 단자 3: 과전류 계전기
3a: 필터부 3b: 증폭부
3c: 멀티플렉서(multiplexer)부
3d: A/D변환기부 3e: 진단제어부
3f: 통신부 10: 주 차단기
20a,20b,20c,20d: 분기회로용 배선용 차단기(배전용 차단기)
30a: 제 1 R상 분기 부스바 30b: 제 1 S상 분기 부스바
30c: 제 1 T상 분기 부스바 30d: 제 1 N상 분기 부스바
40a: 제 2 R상 분기 부스바 40b: 제 2 S상 분기 부스바
40c: 제 2 T상 분기 부스바 50a: R상 분기출력 부스바
50b: S상 분기출력 부스바 50c: T상 분기출력 부스바
50d: N상 분기출력 부스바
CTa, CTb, CTc, CTd: N상 변류기
CT1-CT3: 전원 측 3상 변류기
COM1: R상 공통 수평 접속대
COM2: S상 공통 수평 접속대
COM3: T상 공통 수평 접속대
COM4: N상 공통 수평 접속대
100: 지중 저압 분전함 100a, 100a': 수직 지지대
100b, 100b': 수평 지지대 100c: 중간 수평 지지대
100d: 상부 중간 수직 지지대 100e: 절연판
100e-1: 전후 통공

Claims (8)

  1. 지중 저압 분전함에 있어서,
    전원측과 접속되며, 통신부 및 진단제어부를 갖는 하나의 기중차단기를 포함하는 주 차단기;
    상기 주 차단기와 전기적으로 접속되며, 다수의 분기회로용 배선용 차단기를 포함하는 배전용 차단기;
    상기 주 차단기와 상기 배전용 차단기 사이를 전기적으로 접속하며, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기 부스바;
    각각의 상기 분기회로용 배선용 차단기로부터 부하측으로 전력을 공급하기 위한 출력부로서, R상, S상, T상의 3상과 접지되는 N상의 상별로 마련되는 분기출력 부스바; 및
    상기 분기 출력 부스바중 N상 분기출력 부스바에 설치되어, 분기회로에서의 지락을 검출하기 위해 N상 전류를 검출하여 상기 주 차단기에 전송하는 변류기를 포함하고,
    상기 기중차단기의 진단제어부는,
    상기 변류기가 제공하는 N상 전류를 미리 결정된 기준 전류값과 비교하여 지락여부를 결정하는 마이크로 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 저압 분전함.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기중차단기의 진단제어부는,
    지락발생을 결정했을 때 해당하는 배선용 차단기에 트립신호를 발출하는 마이크로 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 저압 분전함.
  4. 제1항에 있어서
    R상, S상, T상의 상별 전류를 검출하는 3상 전류 검출용 변류기를 더 포함하고,
    상기 기중차단기의 진단제어부는,
    상기 3상 전류 검출용 변류기가 검출하는 3상 전류를 미리 결정된 기준 전류값과 비교하여, 상기 기중차단기의 트립기구에 트립신호를 출력할지 여부를 결정하는 마이크로 컴퓨터로 구성되는 것을 특징으로 하는 지중 저압 분전함.
  5. 지중 저압 분전함의 제어방법에 있어서,
    분기회로용 배선용 차단기마다 개별적으로 중성상 전류를 검출하기 위한 N상 변류기를 설치하는 단계;
    상기 N상 변류기가 검출한 중성상 전류를 미리결정된 기준 전류의 값과 비교하여 지락여부를 결정하는 단계; 및
    상기 지락여부를 결정하는 단계에서 지락발생이 결정되었을 때, 해당 분기용 배선용 차단기를 트립시키는 단계를 포함하고,
    상기 지락여부를 결정하는 단계와 상기 해당 분기용 배선용 차단기를 트립시키는 단계는 기중차단기의 과전류 계전기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 지중 저압 분전함의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    3상 전원측의 상별 해당 상 전류를 검출하는 3상 변류기를 설치하는 단계;
    상기 3상 변류기가 검출한 3상 전류를 미리 결정된 기준 전류의 값과 비교하여 회로 상 이상전류 발생을 결정하는 단계 및
    회로 상 이상전류 발생 결정시 회로를 차단하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 저압 분전함의 제어방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 회로 상 이상전류 발생을 결정하는 단계와 회로를 차단하도록 제어하는 단계는 기중차단기의 과전류 계전기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 지중 저압 분전함의 제어방법.
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