KR20050080950A - Wire over load sensitive circuit and power supply cutoff apparatus having thereof - Google Patents
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Abstract
과부하로부터 배전선을 보호하는 배선차단기(N.F.B)와 감전사고로부터 인명을 보호하는 누전차단기(E.L.B)에 관한 것으로,The circuit breaker (N.F.B) to protect the distribution line from overload and the earth leakage circuit breaker (E.L.B) to protect human life from electric shock accident,
종래의 배선차단기는 미리 정해진 정격전류(예; 300A)이상의 선로전류가 흐를 때만 전기를 차단(OFF)하여 배전선을 보호하고, 또한 종래의 누전차단기 역시 미리 정해진 정격누전감도전류(예; 100mA)이상의 누전전류가 흐를 때만 트립(TRIP)동작으로 전기를 차단하여 누전사고와 감전사고로부터 인명을 보호하게 되어 있다.The conventional circuit breaker protects the power distribution line by turning off electricity only when a line current of a predetermined rated current (eg, 300 A) or more flows, and the conventional ground circuit breaker also has a rating of more than a predetermined rated leakage current (eg, 100 mA). Only when the leakage current flows, the trip is cut off to protect people from the leakage and electric shock.
즉 과부하사고와 누전사고의 결과가 있어야만 전기를 차단하는 것이다.That is, the electricity is cut off only when there is a result of an overload accident and a short circuit accident.
그러나 본 발명은 종래의 배선차단기와 달리 전압과 전류를 측정하여 측정값을 연산하고, 전력선통신(P.L.C)으로 배전선의 송전단과 수전단에서 서로 비교 연산하여 배전선의 용량 과부하사고를 예측하여 사고 발생 직전에 미리 전기를 차단하는 것이고, 또한 종래의 누전차단기와 달리 배전선 및 전기기기의 누전전류와 인체의 감전전류를 구분하여 정격누전감도전류(예; 100mA) 이하에서도 감전이면 전기를 차단하는 것이다.However, in the present invention, unlike the conventional circuit breaker, the measured value is calculated by measuring the voltage and the current, and the power line communication (PLC) is compared with each other at the power transmission and reception terminals of the distribution line to predict the capacity overload accident of the distribution line immediately before an accident occurs. It is to cut off the electricity in advance, and unlike the current leakage circuit breaker, the current leakage current of the distribution line and the electric equipment and the electric shock current of the human body are distinguished to cut off the electricity if the electric shock is lower than the rated leakage current (for example, 100 mA).
상기의 본 발명은 변성기(P.T)로 전압을 측정하고, 변류기(C.T)로 각 상의 선로전류를 측정하여, 아날로그 측정값을 디지털 값으로 변환시킨 후 마이크로프로세서에 입력시켜서 프로그램에 의해 연산처리하고, 연산처리한 디지털 값을 전력선통신으로 배전선의 송전단이나 수전단의 다른 차단기와 서로 주고받아서 디지털 값을 비교하고 재연산할 수 있도록 전자회로와 차단장치를 구성한다.According to the present invention, a voltage is measured by a transformer PT, a line current of each phase is measured by a current transformer CT, an analog measurement value is converted into a digital value, input to a microprocessor, and arithmetic processing by a program. Electronic circuits and circuit breakers are configured to compare and recalculate digital values by exchanging the calculated digital values with other circuit breakers of power distribution lines or power receivers through power line communication.
본 발명의 배선차단기는 정격전류(예; 300A) 이하에서도 부하측에 연결된 배전선에서 발생할 수 있는 전선용량 과부하사고를 미연에 방지하고,The circuit breaker of the present invention prevents wire capacity overload accidents that may occur in a distribution line connected to a load side even under a rated current (eg 300 A),
또한 본 발명의 누전차단기는 정격누전감도전류(예; 100mA) 이하에서도 배전선이나 전기기기에서 발생하는 누설전류와, 돌발적인 사고로 발생하는 전선이나 전기기기의 누전전류와, 그리고 인체접촉에 의한 감전전류를 구분하여 감전인 경우에는 전기를 차단(OFF)하여 인명 피해를 줄이는 효과가 있다.In addition, the earth leakage breaker of the present invention has a leakage current generated from a distribution line or an electric device even under a rated leakage sensitivity current (eg, 100 mA), an earth leakage current of a wire or an electric device caused by an accident, and an electric shock by human contact. In the case of electric shock by dividing the current, it is effective to cut off the electricity (OFF) to reduce the casualty damage.
Description
과부하로부터 배전선을 보호하는 배선차단기(N.F.B)와 감전사고로부터 인명을 보호하는 누전차단기(E.L.B)에 관한 것으로, 이들 배선차단기와 누전차단기의 용도는 각기 다르나 배선차단기와 누전차단기는 모두 배전선에 연결하여 사용하므로, 이들을 합쳐 하나로 제작된 과부하 차단겸용 누전차단기(E.L.B)도 있다.The present invention relates to a circuit breaker (NFB) that protects a distribution line from overload and an earth leakage circuit breaker (ELB) that protects human life from electric shock.These circuit breakers and earth leakage breakers have different uses, but they are all connected to the distribution line. In addition, there is also an overload circuit breaker (ELB) that combines them.
종래의 차단기(N.F.B 또는 E.L.B)는 내부에 있는 열 동작형 바이메탈을 이용하거나 또는 전기자기력을 이용한 전류측정 방법으로 선로전류 한가지만을 아날로그방식으로 측정하여, 기준으로 정해진 정격전류(예; 300A)보다 크고 작은 것으로만 선로전류를 구분하기 때문에 정격전류(예; 300A) 이상의 과도한 선로전류가 흐를때만 전기를 차단하게 되어 있다.Conventional circuit breaker (NFB or ELB) uses a thermally operated bimetal or internal magnetic current measurement method to measure only one line current by analog method, and is larger than the rated current (e.g. 300A). Since the line current is distinguished by only a small amount, electricity is cut off only when excessive line current of more than the rated current (eg 300 A) flows.
상기와 같은 선로전류 구분방법 때문에 배전선에 흐르는 선로전류(A)가 배전선의 허용전류(A)보다는 크지만 차단기의 정격전류(A)보다 작으면 종래의 차단기는 전기를 차단하지 않아 배전선은 열이 계속 발생하는 용량과부하가 된다.If the line current (A) flowing through the distribution line is larger than the allowable current (A) of the distribution line but less than the rated current (A) of the circuit breaker because of the above line current classification method, the conventional circuit breaker does not cut off electricity, and thus the distribution line has no heat. It will continue to generate capacity overload.
즉 종래의 차단기는 정격전류(A)보다 큰 과도한 선로전류(A)가 있어야만 전기를 차단(OFF)하는 것이다.That is, the conventional circuit breaker turns off electricity only when there is an excessive line current A greater than the rated current A.
또한 종래의 누전차단기(E.L.B) 역시 영상변류기(Z.C.T)를 이용한 전자회로로 누전전류 한가지만을 아날로그방식으로 측정하여 정격누전감도전류(예; 100mA)보다 크고 작은 것으로만 누전전류를 구분하기 때문에 정격누전감도전류(예; 100mA) 이상의 누전전류가 발생하여야만 전기를 차단하게 되어 있다.In addition, the conventional earth leakage breaker (ELB) is also an electronic circuit using an image current transformer (ZCT) to measure only one current leakage current by an analog method, so that the current leakage current is distinguished only by being smaller than the rated current leakage sensitivity current (eg 100 mA). Electricity is cut off only when leakage current of more than sensitivity current (eg 100mA) occurs.
상기와 같은 누전전류 구분방법 때문에 종래의 누전차단기는 배전선이나 전기기기의 기본적인 누설전류와, 배전선과 전기기기의 고장과 절연파괴에 의한 누전전류와, 인체접촉의 감전전류를 구분하지 않고 무조건 정격누전감도전류(예; 100mA) 이상의 누전전류가 발생하여야만 전기를 차단하므로, 누설전류 때문에 불필요하게 과민동작하거나 또는 감전전류가 작아서 전기를 차단하지 않는 오동작이 종종 발생하는 문제점이 있는 것이다.Conventional earth leakage circuit breakers are classified according to the above ground fault current classification method without any distinction between basic leakage current of power distribution lines and electrical equipment, current leakage due to breakdown and insulation breakdown of power distribution lines and electrical equipment, and electric shock current of human contact. Since electricity is cut off only when a leakage current of more than a sensitivity current (eg, 100 mA) is generated, there is a problem in that an unnecessary hypersensitivity operation due to a leakage current or a malfunction that does not cut off electricity due to a small electric shock current often occurs.
종래의 차단기(N.F.B 또는 E.L.B)의 문제점을 지적하고 이를 개선하기 위해 본 발명의 기술적 과제를 [도 8]의 예에서 이를 설명한다.The technical problem of the present invention in order to point out and improve the problem of the conventional circuit breaker (N.F.B or E.L.B) will be described in the example of FIG.
만약 정격전류가 300A인 종래 차단기의 부하측에 허용전류가 190A인 전선(예; 50㎟)이 배선되어 250A의 선로전류가 흐른다면 종래의 차단기는 정격전류(예; 300A)이하이므로 차단되지 않지만, 전선(예; 50㎟)은 전선허용전류(예; 190A) 초과로 인해 열이 발생하는 용량과부하가 된다.If a 250A line current flows due to a wire (e.g. 50mm2) with an allowable current of 190A on the load side of a conventional breaker with a rated current of 300A, the conventional breaker is not blocked because it is less than the rated current (e.g., 300A). Electric wires (eg 50 mm2) are overloading capacity that generates heat due to exceeding wire allowable currents (eg 190 A).
배전선(예; 50㎟)에서 열이 발생하는 것은 방열과 냉각에 관계가 있지만 배전선의 전류밀도(A/㎟)와도 관계가 있는데, 전류밀도(A/㎟)가 43∼60이면 착화되고, 60∼70이면 발화 후 용단되고, 75∼120이면 용단과 동시에 발화된다.Heat generation in a distribution line (eg 50 mm2) is related to heat dissipation and cooling, but also to the current density (A / mm2) of the distribution line. When the current density (A / mm2) is 43 to 60, it is ignited. If it is -70, it will melt after ignition, and if it is 75-120, it will ignite simultaneously with the melt.
배전선이 자체의 높은 전류밀도(A/㎟)가 원인이 되어서 발열하든지, 또는 외부의 배선상황과 주변온도 때문에 발열하든지 배전선의 자체온도(℃)가 상승하면 전기적으로 변화하는 것은 배전선의 선로저항이 커지고 또한 배전선의 피복절연물인 염화비닐 등이 녹아서 절연이 파괴되는 것이다.Whether the distribution line generates heat due to its high current density (A / mm2) or generates heat due to external wiring conditions and ambient temperature, the electrical resistance of the distribution line changes when the temperature of the distribution line rises. Increasingly, vinyl chloride, which is a coating insulation of a distribution line, melts, and the insulation is broken.
우선 배전선의 선로저항(Ω)의 변화에 대해 설명하면,First, the change in the line resistance of the distribution line will be explained.
배전선의 도체인 구리는 온도(℃)상승에 의한 저항온도계수로 인해서 상온에서 1℃ 상승할 경우에 약 0.00393의 저항(Ω)증가율을 보인다.Copper, the conductor of the distribution line, shows a resistance increase of about 0.00393 when the temperature rises by 1 ℃ from room temperature due to the resistance temperature coefficient caused by the temperature (℃) rise.
초기 b(℃)에서의 선로저항을 저항(Rb)라하고 t(℃)로 상승하였을 때의 선로저항을 저항(Rt)라 하고 저항온도계수의 식으로 계산하면,If the line resistance at initial b (℃) is called resistance (Rb) and the line resistance when it rises to t (℃) is called resistance (Rt) and calculated by the formula of resistance temperature coefficient,
선로저항(Rt)=선로저항(Rb)×[1+0.00393×{t(℃)-b(℃)}] (Ω)이 된다.Line resistance (Rt) = line resistance (Rb) x [1 + 0.00393 x {t (° C) -b (° C)}] (Ω).
즉 10(℃)가 상승하면 선로저항은 0.0393인 약 3.9% 증가하고,That is, when 10 (℃) rises, the line resistance increases about 3.9%, which is 0.0393,
만일 100(℃)가 상승하면 선로저항은 0.393인 약 39% 증가한다.If 100 ° C rises, the line resistance increases by 39%, which is 0.393.
그러나 실제 생활온도인 상온 20℃를 기준으로 계산하면 0.00393×(100-20)(℃)=0.314 인 31% 배전선의 선로저항(Ω)이 증가할 것이다.However, based on the actual temperature of 20 ℃, the line resistance of 31% power distribution lines with 0.00393 × (100-20) (℃) = 0.314 will increase.
즉 [도 8]의 20㎟ 굵기의 전선은 상온 20℃에서 1m당 R(Ω)=1÷58×1m÷200㎟ 인 약 0.0000862(Ω/m)의 저항을 갖지만 90℃까지 상승하면 1m당 0.0000862(Ω/m)×{1+(0.00393×(90-20)}인 즉 0.00011(Ω/m)의 저항을 갖게 되므로 여기에 배전선의 왕복 길이를 곱하면 배전선의 실제 선로저항(Ω)값이 된다.That is, the wire having a thickness of 20 mm 2 in FIG. 8 has a resistance of about 0.0000862 (m / m), which is R (℃) = 1 ÷ 58 × 1m ÷ 200 mm 2 / m at room temperature at 20 ° C., but increases to 90 ° C. per m Since it has a resistance of 0.0000862 (Ω / m) × {1+ (0.00393 × (90-20)}, that is, 0.00011 (Ω / m), multiplying this by the round-trip length of the distribution line gives the actual line resistance ( Ω ) value of the distribution line. Becomes
그리고 배전선의 말단선은 전기를 사용하지 않을 때도 있지만, 배전선의 간선은 항상 전기를 공급하여야하므로, 배전선의 간선의 선로저항을 측정하려면 배전선의 양단인 송전단과 수전단에서 전압과 전류를 측정하여 전압강하와 전압변동을 비교하고 연산하면 된다.And although the end line of the distribution line does not use electricity at all times, since the trunk line of the distribution line should always supply electricity, to measure the line resistance of the trunk line of the distribution line, measure the voltage and current at the both ends of the distribution line. Compute and calculate the drop versus voltage fluctuation.
상기 배전선의 간선의 송전단과 수전단은 멀리 떨어져 있으므로 각 양단의 전압(V)과 전류(A)의 측정값을 디지털로 변환시켜 전력선통신(P.L.C)으로 서로 주고 받아 저장, 비교, 확인하고 연산처리하면, 배전선의 선로저항의 증가분을 알 수 있고, 이 선로저항의 증가분을 저항온도계수를 이용하여 계산하면 배전선의 온도변화를 알 수 있다.Since the transmission and reception terminals of the trunk line of the distribution line are far apart, the measured values of voltage (V) and current (A) at each end are converted to digital, exchanged with each other by power line communication (PLC), stored, compared, checked, and arithmetic processing. In this case, the increase in line resistance of the distribution line can be known, and the change in temperature of the distribution line can be known by calculating the increase of the line resistance using the resistance temperature coefficient.
우선 [도 8]의 송전단과 수전단 사이의 배전선온도(℃)와 선로저항(Ω)과 전압(V)변동의 관계를 설명하면 다음과 같다.First, the relationship between the distribution line temperature (° C.), the line resistance ( Ω ) and the voltage (V) variation between the power transmission end and the power reception end of FIG. 8 will be described.
전압강하=송전단전압(V)-수전단전압(V)=선로전류(A)×선로저항(Ω)이므로,Since voltage drop = power supply voltage (V)-power supply voltage (V) = line current (A) x line resistance ( Ω ),
배전선이 정상이거나 과부하발생 초기인 때에 송전단의 측정전압이 220(V)이고 수전단의 측정전압이 216.55(V)이고 측정한 선로전류가 100(A)이면, 이 배전선의 선로저항(Ω)은 {220(V)-216.55(V)}÷100(A)=0.0345(Ω)이지만,The measured voltage at the transmission stage 220 when the distribution line is a normal or initial overload (V) and if the measured voltage of the can front end 216.55 (V) and a line current of 100 (A) measured, the line resistance (Ω) of the distribution line Is {220 (V) -216.55 (V)} ÷ 100 (A) = 0.0345 ( Ω ),
상기 배전선이 과부하이거나 주변영향으로 배전선의 온도가 상승해서 전선피복절연물이 녹기 직전인 90℃까지 상승하였을 때 송전단의 측정전압이 220(V)이고 수전단의 측정전압이 215.6(V)이고 측정한 선로전류가 100(A)이면 이때의 배전선의 선로저항(Ω)은 {220(V)-215.6(V)}÷100(A)=0.044(Ω)이다.When the distribution line is overloaded or the ambient temperature rises and the temperature of the distribution line rises to 90 ° C just before melting of the wire covering insulation, the measured voltage of the power supply terminal is 220 (V) and the measured voltage of the power receiver is 215.6 (V). line resistance (Ω) of the distribution line of the track if the current is 100 (a) wherein is a {220 (V) -215.6 (V )} ÷ 100 (a) = 0.044 (Ω).
상기의 선로저항의 증가분을 저항온도계수로 계산하면If the above increase in line resistance is calculated by the resistance temperature coefficient
[{0.044(Ω)÷0.0345(Ω)}-1]÷0.00393=70.07(℃) 상승하였다는 것이다.[{0.044 ( Ω ) ÷ 0.0345 ( Ω )}-1] ÷ 0.00393 = 70.07 ° C.
즉 배전선의 자체온도가 70(℃) 상승하였다면 배전선의 피복절연물인 염화비닐 등이 용융될 위험이 생긴 것이며, 배전선에서는 용량과부하가 발생한 것이다.In other words, if the temperature of the distribution line rises to 70 ° C., there is a risk of melting the vinyl chloride, which is the coating insulation of the distribution line, and the capacity is overloaded.
그러나 만약 상기 배전선의 간선의 굵기가 동일하지 않고 굵고 가느다란 전선이 섞여 배선되어 있으면 가느다란 전선에서만 용량과부하가 발생하여 선로저항이 커지게 되는데, 이때 전체 선로저항의 증가는 미미하므로 이를 저항온도계수로 계산하여 전체 배전선의 간선을 용량과부하로 단정지을 수는 없다.However, if the thickness of the trunk line of the power distribution line is not the same and the wires are mixed with thick and thin wires, capacity overload occurs only in the thin wires to increase the line resistance. It is not possible to stop the trunk line of the entire distribution line by the capacity overload.
그러나 상기 배전선의 간선에서 선로저항의 증가가 미미하다는 것은 상기 배전선의 간선의 일부에서 용량과부하가 발생할 가능성이 예상되므로, 상기 선로저항의 증가폭이 더 커지거나, 또는 과부하가 발생할 가능성이 예상되는 배전선의 간선의 일부에서 합선, 대지간 누전, 지락사고 등으로 발생한 아크나 스파크를 감지하면 상기 배전선의 간선에서 용량과부하가 발생한 것이다.However, a slight increase in the line resistance in the trunk line of the distribution line is expected to cause a capacity overload in a part of the trunk line of the distribution line, so that an increase in the line resistance is expected to be greater or an overload may occur. When a part of the trunk detects an arc or a spark caused by a short circuit, earth leakage, ground fault, or the like, a capacity overload occurs in the trunk of the distribution line.
상기의 아크나 스파크를 감지하려면 이들 아크전류의 크기와, 1KHz∼10KHz의 고주파특성과 채터링(CHATTERING)현상을 변류기(C.T)와 전자회로로 고주파 성분을 필터링(FILTERING)하여 측정하면 된다.In order to detect the arc or spark, the magnitude of these arc currents, high frequency characteristics and chattering phenomena of 1 KHz to 10 KHz may be measured by filtering high frequency components with a current transformer (C.T) and an electronic circuit.
상기의 아크와 스파크는 극히 짧은 시간(㎲∼ms)동안 존재하므로 아크와 스파크가 발생할 때에는 채터링현상을 동반하게 되므로, 아크와 스파크에 의한 불꽃이 전선의 피복절연물 등에 옮겨 붙기 전에 아크와 스파크의 1∼2회 발생 초기에 이를 감지하여 전기를 차단하는 것이 본 발명 특허의 특징이다.Since arcs and sparks exist for a very short time (㎲ to ms), they are accompanied by chattering when arcs and sparks occur. Therefore, before the arcs and sparks are transferred to the covering insulation of the wire, the It is a feature of the patent of the present invention to cut off electricity by detecting it at the beginning of one or two occurrences.
즉 [도 8]의 (101)차단기와 (102)차단기 사이의 배전선에서 용량과부하가 발생할 가능성이 예상될 때 상기 선로저항(Ω)의 변화폭이 더 커지거나 또는 [도 13]의 ⑥∼⑧의 누전전류(mA∼A)가 감지되면 아크와 스파크의 1∼2회 발생 시점인⑦에서 즉시 차단기를 차단할 수 있는 것이다.That is, when it is expected that capacity overload occurs in the distribution line between the breaker (101) and the breaker (102) in FIG. 8, the change range of the line resistance becomes larger, or the ⑥ to ⑧ of FIG. If the leakage current (mA ~ A) is detected, the breaker can be immediately disconnected at ⑦, which is one or two occurrences of arc and spark.
[도 13]의 ⑥∼⑧의 누전전류는 아크나 스파크로 채터링현상과 함께 전기신호적으로 고주파를 발생시키는 고주파원이며, 1KHz∼10KHz 사이의 주파수 특성을 갖고 있으므로 고주파성분과 채터링현상을 전자회로로 감지하면 된다.The leakage current of ⑥ to ⑧ in Fig. 13 is a high frequency source that generates high frequency with an electric signal along with chattering with arc or spark, and has a frequency characteristic between 1KHz and 10KHz. It can be detected by an electronic circuit.
그리고 배전선의 누전(누설, 누전, 감전)에 대해 설명한다.In addition, the leakage of the distribution line (leakage, leakage, electric shock) will be described.
누설전류는 배전선이나 전기기기의 절연물에 의해서 필히 발생하는 것이며,Leakage current is necessarily generated by the insulation of distribution lines and electrical equipment.
누전전류는 배전선이나 전기기기의 절연물이 습기나 고장에 의해 파괴되어 발생하는 것이며,Leakage current is generated when insulation of distribution line or electric equipment is destroyed by moisture or breakdown.
감전전류는 배전선이나 전기기기의 충전부에 인체가 접촉하여 발생한 것으로,Electric shock current is generated by human body contacting live part of distribution line or electric equipment.
[도 10]은 누전이나 감전전류 발생위치에 따른 송전단과 수전단의 선로전류(A)의 차이를 설명한 것이다.FIG. 10 illustrates a difference between line currents A of a power transmission end and a power reception end according to an electric leakage or electric shock generation position.
[도 10]에 있어서 배전선의 송전단의 선로전류는 100.08(A)인데 수전단의 선로전류는 100.03(A)이라면 배전선의 누전전류는 0.05(A) 즉 50(mA)가 되는 것이다.In FIG. 10, if the line current at the transmission end of the distribution line is 100.08 (A) and the line current at the power receiving end is 100.03 (A), the leakage current of the distribution line is 0.05 (A) or 50 (mA).
상기의 누전전류 50(mA)가 일정시간 지난 후에도 별다른 변화가 없거나, 또는 전기부하의 증감에도 별다른 변화가 없다면 이는 배전선이나 전기기기에서 기본적으로 발생하는 누설전류(㎂∼mA)로, 누설에 의한 최소 발화전류 값은 대략 300mA∼500mA 정도이다.If the leakage current 50 (mA) is not changed after a certain period of time, or if there is no change in the increase or decrease of the electric load, this is a leakage current (㎂ to mA) that is basically generated in a distribution line or an electric device. The minimum ignition current value is approximately 300mA to 500mA.
[도 10]의 누설전류와 누전전류 및 감전전류가 발생한 위치에 따라서 송전단과 수전단에서 선로전류의 변화가 각기 다르므로 누전(누설, 누전, 감전)전류를 발생과 동시에 측정하여 전력선통신으로 비교하고 연산하면 된다.The changes in line current at the transmission and reception terminals are different according to the leakage current, leakage current, and electric shock current location of FIG. 10, and the current leakage (leakage, leakage, electric shock) is measured at the same time as generation and compared by power line communication. And calculate.
즉 송전단의 선로전류와 수전단의 선로전류를 측정하여 디지털 값으로 변환시켜 전력선통신으로 서로 송수신하고, 이를 비교하고 연산 처리하여 송전단의 선로전류 값에서 수전단의 선로전류 값을 뺀 선로전류의 차이가 누전(누설, 누전, 감전)전류이다.In other words, the line current of the power transmission stage and the line current of the power receiver are measured and converted into digital values and transmitted and received to each other through power line communication. The difference is the leakage current (leakage, leakage, electric shock).
본 발명은 종래의 누전차단기와 달리 누전전류를 특성별로 더 세분하여 누설전류, 누전전류, 감전전류로 구분하여 누전사고와 인체접촉의 감전사고를 미연에 방지하고자 하는 것이다.The present invention is to prevent the electric leakage accident and the electric shock accident of the human body by dividing the electric leakage current by the characteristics, and further divided into leakage current, electric leakage current, electric shock current.
상기의 누설전류는 [도 13]의 ①∼②∼⑤와 같이 배전선이나 가전기기 또는 전기기기의 절연물은 특성과 사용기간의 경과에 따라 열화되고 경화되어 항시 미세하게 발생하고 있는 것으로, 일정한 크기(㎂∼mA)를 안정적으로 유지하며 사용기간의 경과에 따라 서서히 증가한다.In the leakage current described above, the insulation of the distribution line, the home appliance, or the electrical equipment is deteriorated and cured according to the characteristics and the period of use as shown in ① to ② to ⑤ of FIG. It keeps stable mA ~ mA) and increases gradually with the use period.
상기의 누전전류는 [도 13]의 ⑤∼⑦∼⑧과 같이 배전선이나 전기기기의 절연물이 습기나 또는 고장으로 절연의 부분적인 파괴로 인해 발생하는 것으로 누전전류의 크기가 일정하지 않고 반복되는 채터링현상과 함께 아크(ARC)나 스파크(SPARK)에 의한 아크(ARC)전류나 지락전류가 발생한다.The leakage current described above is a chatter that is caused by partial breakdown of insulation due to moisture or failure of an insulation of a distribution line or an electric device, as in ⑤ to ⑦ to ⑧ of [Fig. 13]. In addition to the ring phenomenon, arc (ARC) current or ground fault current due to arc (ARC) or spark (SPARK) is generated.
상기의 감전전류(mA)는 [도 13]의 ㉮∼㉯과 같이 전기와 인체의 접촉으로 발생하는 것으로, 인체의 접촉과 동시에 초기에 1∼2회 정도 채터링현상이 나타난 후에 급증하고 불안정적으로 급변동 하는데, 이러한 현상은 인체의 고통으로 인한 몸부림과 인체의 저항과 정전용량에 의한 것으로,The electric shock current (mA) is generated by the contact between electricity and the human body as shown in Figs. 13-13, and rapidly increases and becomes unstable after the chattering phenomenon occurs at least once at the same time as the human body contacts. This phenomenon is caused by the struggle of the human body and the resistance and capacitance of the human body.
인체의 감전전류는 [도 12]의 인체의 전기적 모델링에서 알 수 있듯이 유도성 리액턴스(XL)보다 용량성 리액턴스(XC)가 크므로 감전전류의 위상은 전압보다 90도 정도 앞서면서 많은 고주파와 노이즈(NOISE)를 동반하는 특징이 있다.Of the body of electric shock current, as its electrical modeling of the human body [12] Inductive reactance phase of electric shock current into a more capacitive-a large reactance (X C) (X L) is while a lead of 90 degrees than the voltage much high frequency And noise.
또한 각기 누전전류(누설, 누전, 감전)의 크기도 구분되는데,In addition, the magnitude of each leakage current (leakage, leakage, electric shock) is also distinguished.
누설전류는 대개 수㎂∼수십mA 이며, 누전전류는 대개 수mA∼수백A 이며, 인체감전전류는 220V 인 경우 대개 수mA∼수십mA이다.Leakage current is usually several mA to several tens of mA, leakage current is usually several mA to several hundred A, and human body electric shock current is usually several mA to several tens of mA.
그러므로 이러한 누전(누설, 누전, 감전)전류를 크기, 급증과 급변동정도, 기울기, 주파수와 위상과 시간차, 채터링 현상 등을 측정한 후에 디지털로 연산하면 누전(누설, 누전, 감전)전류를 구분할 수 있는 것이다.Therefore, after measuring the leakage (leakage, leakage, electric shock) current, magnitude, surge and fluctuation, slope, frequency, phase and time difference, chattering, etc. and digitally calculating the leakage (leakage, leakage, electric shock) current It can be distinguished.
본 발명은 용량과부하와 누전 차단겸용 전원차단장치에 관한 것이나 실시의 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않은 범위에서 배선차단기(N.F.B)와 누전차단기(E.L.B)뿐만 아니라 대용량차단기, 선로개폐기, 콘센트와 멀티탭 등에도 각각 적용하여 여러 가지로 변경 가능한 것이다.The present invention is not limited to the power interruption device for capacity overload and earth leakage breaker, but is not limited to the embodiments, but not only the circuit breaker (NFB) and the earth leakage breaker (ELB) but also a large capacity breaker, a line breaker, Applicable to outlets and power strips, respectively, it can be changed in various ways.
『전선용량 과부하 감지회로 및 누전 감지회로』를 약칭하여 『감지회로』로 작성하고 또한 『전선용량 과부하 차단겸용 전원차단장치(10)』은 『전원차단장치(10)』으로 작성한다.The "capacitance overload detection circuit and short circuit detection circuit" are abbreviated as "sensing circuit", and the "capacitance overload blocking and power interrupter 10" is made as a "power interrupter 10".
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
또한 동일부문에서는 동일부호를 사용하고 반복적인 설명은 생략한다.In addition, the same code | symbol is used in the same part and repeated description is abbreviate | omitted.
본 발명을 이루기 위해 상용 전원이 공급되는 배전선의 전압(V)과 선로전류(A)와 위상의 시간(㎲), 3가지를 측정하려면 반도체인 마이크로콘트롤러를 이용하여 측정값을 저장하고 비교하여 연산 처리하면 효과적이다.To measure the voltage (V), line current (A) and phase time (위상) of a distribution line supplied with commercial power to achieve the present invention, the measured values are stored and compared using a microcontroller, a semiconductor. Treatment is effective.
상기 위상 1˚의 시간차는 46.3㎲이다.The time difference of the phase 1 ° is 46.3 ms.
또한 상기 마이크로콘트롤러는 통신도 가능하며, 10MHz(0.1㎲)이상의 발진기를 이용하여 시간을 측정할 수 있으므로 마이크로 초(㎲)의 측정도 용이하다.In addition, the microcontroller can also communicate, it is easy to measure the microsecond (기를) because the time can be measured using an oscillator of 10MHz (0.1kHz) or more.
[도 1]은 본 발명의 전선용량 과부하 차단겸용 전원차단장치(10)의 전체이며, 감지회로는 전자회로기판(20)에 주로 구성되며 마이크로프로세서, A/D콘버터 등의 각종 반도체와 전자부품으로 구성한다.FIG. 1 is a whole of a power supply interrupting device for electric wire overload interrupting and breaking according to the present invention, and a sensing circuit is mainly composed of an electronic circuit board 20, and various semiconductors and electronic components such as a microprocessor and an A / D converter. Consists of.
(11)은 수동 조작레바이며, (12)는 열 동작형 바이메탈이며,(11) is a manual operation lever, (12) is a thermally operated bimetal,
(13),(14),(15)는 변류기(C.T)이며 각 상별로 설치하여 선로전류(A)를 측정하며,(13), (14) and (15) are current transformers (C.T) and are installed for each phase to measure the line current (A),
(121)은 변성기(P.T)이며 전압(V)을 측정하며,(121) is a transformer (P.T) and measures the voltage (V),
(171)은 감지회로의 TRIP출력부이며 트립코일(TRIP COIL) 또는 솔레노이드(SOLENOID)로 구성하며, 감지회로의 전기적 제어신호를 기계적 동작으로 변환시켜 (10)전원차단장치의 (11)수동조작레바를 차단하거나, 또는 계전기(RELAY)를 이용하여 경고신호를 발령하거나 경고등을 점멸 할 수도 있다.(171) is the TRIP output part of the sensing circuit and consists of trip coil or solenoid and converts the electrical control signal of the sensing circuit into mechanical operation (10) manual operation of the power cut-off device. The lever can be turned off, or a relay can be used to issue a warning signal or flash the warning lamp.
(18)은 전력선통신모뎀이며, (181)의 전력선 커플러로 통신데이터를 전력선(수백V∼수십만V)에 연결하기 위한 것이나, 본 발명에서는 수백(V)용으로 구성한다.Reference numeral 18 denotes a power line communication modem, which is used for connecting communication data to a power line (hundreds of hundreds to hundreds of thousands of volts) using the power line coupler of 181, but is configured for hundreds (V) in the present invention.
(19)는 인터페이스부이며, (18)전력선통신(P.L.C)모뎀과 (17)연산처리부를 통신과 전기신호로 연결하도록 구성한다.Reference numeral 19 denotes an interface unit configured to connect (18) a power line communication (P.L.C) modem and (17) an operation processor with communication and an electrical signal.
[도 2]는 (10)전원차단장치의 동작개요 블럭도이며, (11)수동조작레바와 (12)바이메탈을 제외한 나머지 부분이 감지회로의 동작개요 블럭도이다.2 is a block diagram illustrating the operation of the power cut-off device, and (11) a block diagram of the sensing circuit except for the manual operation lever and (12) the bimetal.
[도 3]은 감지회로의 전원부분의 상세도이며, (111)은 전원용변압기이며, (112)는 정류부이며 감지회로에 쓰이는 직류전원을 공급하기 위한 부분이다.3 is a detailed view of the power supply portion of the sensing circuit, 111 is a power transformer, and 112 is a rectifier and a portion for supplying DC power used for the sensing circuit.
(172)는 감지회로의 측정결과와 전원의 개폐(ON/OFF)상태를 표시하기 위해 LED로 구성한 동작상태 표시부이며,Reference numeral 172 is an operation state display unit configured with LEDs for displaying the measurement result of the detection circuit and the power on / off state.
[도 4]는 감지회로의 측정감지부분의 상세도이며, (121)로 전원측 전압을 측정하고, (123)은 아크감지부이며 배전선에서 발생한 아크와 스파크전압을 감지한다.4 is a detailed view of the measurement detection portion of the detection circuit, and measures the power supply side voltage at 121, and the reference numeral 123 is an arc detection unit and detects an arc and spark voltage generated in a distribution line.
(131), (141), (151)은 각각의 (13), (14), (15)변류기와 연결되어 선로전류를 측정하며, (124), (132), (142), (152)는 각 측정값의 증폭부이다.(131), (141) and (151) are connected to each of (13), (14) and (15) current transformers to measure line current, and (124), (132), (142) and (152). Is the amplification part of each measured value.
[도 5]는 감지회로의 아날로그-디지털 변환부와 연산처리부의 상세도이며,5 is a detailed diagram of an analog-digital converter and arithmetic processing unit of a sensing circuit;
(16)아날로그-디지털 변환부는 전압과 선로전류의 아날로그 측정값을 디지털로 변환시키며, (161)아날로그-디지털 콘버터를 위주로 구성한다.(16) The analog-to-digital converter converts analog measurement values of voltage and line current into digital, and (161) mainly consists of analog-to-digital converters.
(17)은 연산처리부이며 모든 디지털 측정값을 마이크로프로세서에 입력하여 프로그램에 의해 저장하고 비교한 후 연산처리하여 제어하며, 통신기능과 용량의 확장이 용이한 (173)마이크로콘트롤러로 마이크로프로세서를 구성하면 빠른 계산으로 각종 복잡한 전기적 자료를 효율적으로 연산하여 정밀 측정할 수 있다.Reference numeral 17 denotes an arithmetic processing unit which inputs all digital measurement values to a microprocessor, stores and compares them by a program, compares them, and controls them by arithmetic processing. The microprocessor is composed of a microcontroller that is easy to expand communication functions and capacities. In this way, it is possible to efficiently calculate various complicated electrical data with fast calculation and make accurate measurements.
상기와 같이 구성한 전선용량 과부하 감지회로에 대해 설명한다.The wire capacitance overload detection circuit configured as described above will be described.
상용 전원이 공급되는 배전선의 간선에 있어서 선로저항(Ω)을 측정하려면 송전단전압(V)과 수전단전압(V)과 선로전류(A)를 측정하여 계산하여야 하지만,To measure the line resistance (Ω) in the main distribution line of a commercial power source that is supplied to be calculated by measuring the transmission-circuit voltage (V) and a number of front end voltage (V) and current line (A), but
상기의 송전단과 수전단은 멀리 떨어져 있으므로 각 양단의 전압(V)과 전류(A)의 디지털값을 전력선통신(P.L.C)으로 서로 주고받아서 저장하여 비교하고 연산처리하면 선로저항(Ω)을 계산할 수 있다.Since the transmitter and receiver are far from each other, the digital values of voltage (V) and current (A) at each end are exchanged with each other by power line communication (PLC), stored, compared, and processed to calculate the line resistance ( Ω ). have.
상기 선로저항의 계산으로 배전선의 선로저항의 증가분을 알 수 있고, 이 선로저항의 증가분을 저항온도계수로 계산하면 배전선의 온도변화를 알 수 있다.The increase in the line resistance of the distribution line can be known by the calculation of the line resistance, and the change in temperature of the distribution line can be known by calculating the increase in the line resistance by the resistance temperature coefficient.
상기의 모든 측정값을 쉽게 비교 분석하고 송수신하기 위해서는 검출된 모든 아날로그 값을 (16)아날로그-디지털 변환부에서 디지털화하여 (17)연산처리부의 (173)마이크로콘트롤러에서 연산하는 것이 효율적이다.In order to easily compare and analyze and transmit and receive all the above measured values, it is efficient to digitize all detected analog values in the (16) analog-to-digital conversion unit and calculate them in the (17) computation processing unit (173) microcontroller.
(17)연산처리부의 (173)마이크로콘트롤러에는 [도 8]과 [도 9]의 관계된 [도 14]의 식1), 식2), 식3), 식4)를 프로그램으로 작성하여 미리 입력시킨 후, 전력선통신으로 수신한 디지털 값과 자체 측정한 전압과 선로전류의 디지털 값을 (173)마이크로콘트롤러에서 비교하고 연산처리하면 배전선의 선로저항과 온도(℃)를 구할 수 있으므로, 이를 이용해서 배전선의 용량 과부하를 감지하는 전선용량 과부하 감지회로를 구성하는 것이다.(17) In the (173) microcontroller of the calculation processing unit, the equations 1), 2), 3) and 4) of [14] related to [FIG. 8] and [FIG. 9] are prepared by a program and input in advance. After comparing the digital value received by power line communication with the digital value of self-measured voltage and line current with (173) microcontroller, the line resistance and temperature (℃) of the distribution line can be obtained. It is to configure the wire capacity overload detection circuit for detecting the capacity overload of the distribution line.
배전선의 선로저항은 상용 전기가 공급되고 있는 중에는 자연적으로 변화할 수 없고, 다만 배전선의 자체온도(℃)변화에 의한 저항온도계수 때문에 변화하는 것 이외에 선로저항은 변화할 수 없으므로, 이 선로저항을 측정하여 배전선의 온도(℃)를 감지하는 것이 본 발명의 특징이다.The line resistance of a power distribution line cannot be changed naturally while commercial electricity is supplied. However, the line resistance cannot be changed other than the change due to the resistance temperature coefficient due to the change in the temperature (℃) of the power distribution line. It is a feature of the present invention to measure the temperature (° C.) of a distribution line by measuring it.
[도 14]의 식1)으로 선로저항(Ω)을 구할 수 있고, 식4)으로 선로저항의 증가분을 저항온도계수로 계산하여 온도(℃) 상승을 구할 수 있는 것이다.To which [14] can be obtained by formula (1)) to the line resistance (Ω) of the formula 4) to calculate the increase in wire resistance as a resistance thermometer can be obtained the temperature (℃) increases.
상기 저항온도계수는 0.00393이며, 초기 b(℃)때인 저항을 Rb(Ω) 라고 하고, t(℃)로 상승하였을 때의 저항을 Rt(Ω) 라고 하면,If the resistance temperature coefficient is 0.00393, the resistance at the initial b (° C) is called Rb ( Ω ), and the resistance at the time of rising to t (° C) is Rt ( Ω ),
Rt = Rb × [ 1 + 0.00393 × {t(℃) - b(℃)}](Ω)이므로,Since - [{b (℃) t (℃)} 1 + 0.00393 ×] (Ω), Rt = Rb ×
[도 14]의 식4)의 실시의 예와 같이 70(℃) 상승하였다면 상온인 20(℃)를 기준으로 하면 배전선 자체의 온도는 90(℃)이므로, 용량과부하 상태가 되는 것이다.As shown in the example of Equation 4) in FIG. 14, when the temperature rises to 70 ° C., the temperature of the distribution line itself is 90 ° C., and thus the capacity is overloaded.
상기의 70(℃) 온도상승은 배전선의 간선의 굵기가 일정할 때이지만,The above 70 (℃) temperature rise is when the thickness of the trunk line of the distribution line is constant,
그러나 굵고 가느다란 전선이 섞여서 배선되어 있다면 용량과부하에 의한 온도상승은 가느다란 배전선에서만 발생하고, 가느다란 배전선 부분에서만 70(℃) 이상으로 온도가 상승하여 배전선의 굵기가 일정할 때 보다 더 위험하다.However, if thick and thin wires are mixed and wired, the temperature rise due to capacity overload occurs only in a thin distribution line, and the temperature rises above 70 (℃) only in a thin portion of a distribution line, which is more dangerous than when the thickness of the distribution line is constant. .
그러므로 상기와 같이 가느다란 배전선에서만 용량과부하가 발생하면 가느다란 배전선의 피복절연물이 녹아서 합선과 지락에 의한 아크와 스파크가 발생하므로, 이 아크와 스파크의 1∼2회 발생초기에 감지하면 배전선의 용량과부하를 감지한 것이 된다.Therefore, if capacity overload occurs only in thin distribution lines as described above, arc and sparks are generated due to short circuit and ground fault due to melting of coating insulation of thin distribution lines. An overload is detected.
또한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 전선용량 과부하 차단겸용 전원차단장치(10)는 상기 전선용량 과부하 감지회로를 기본으로 하여 (11)수동조작레바와 열 동작형 바이메탈(12)을 추가하여 감지회로의 전기적 제어신호를 TRIP출력부(171)에서 기계적 동작으로 변환하여 (11)수동조작레바를 차단하도록 구성한다.In addition, the power interruption device for both wire-capacity overload cut-off for achieving another object of the present invention based on the wire-capacity overload detection circuit (11) by adding a manual operation lever and a thermally operated bimetal (12) The electrical control signal of the sensing circuit is converted into a mechanical operation in the TRIP output unit 171 (11) is configured to block the manual operation lever.
그리고 상기와 같이 구성한 누전감지회로에 대해 설명한다.The earth leakage detection circuit constructed as described above will be described.
우선 송전단의 선로전류와 수전단의 선로전류를 디지털 값으로 측정한 후, 이 디지털 값을 전력선통신으로 서로 송수신하여 (173)마이크로콘트롤러에서 비교하고 연산 처리하여, 송전단의 선로전류 값에서 수전단의 선로전류 값을 뺀 차이가 누전(누설, 누전, 감전)전류이며 이를 특성별로 구분하는 것이 본 발명의 특징이다.First, the line current of the transmission stage and the line current of the receiver stage are measured as digital values, and then the digital values are transmitted and received to each other by power line communication (173), compared with a microcontroller, and processed. The difference of the preceding line current minus a leakage current (leakage, leakage, electric shock) is a characteristic of the present invention.
[도 10]과 같이 송전단의 측정 선로전류는 100.08(A)인데 수전단의 측정 선로전류가 100.03(A)이라면 이 배전선의 누전전류는 100.08(A)-100.03(A)=50(mA)이다.As shown in FIG. 10, if the measurement line current of the power transmission stage is 100.08 (A) but the measurement line current of the power receiver is 100.03 (A), the leakage current of this distribution line is 100.08 (A) -100.03 (A) = 50 (mA). to be.
상기의 50(mA)의 누전전류를 구분하는 것은 앞에서 설명한바 있다.Distinguishing the 50 (mA) leakage current has been described above.
상기의 누설전류(㎂∼mA)는 급증하는 누전전류나 감전전류와는 구분이 되어, 누설전류의 크기(㎂∼mA)는 작고 일정하며 안정적으로 유지하며 사용기간의 경과에 따라 서서히 증가하는 특징이 있으므로, (17)연산처리부의 (173)마이크로콘트롤러에서 이 누설전류의 디지털 값을 기억하여 일정시간 지난 후의 누설전류 값과 비교하여 증가율(%)이 작으면 이를 누설전류로 판단한다.The leakage current (㎂ to mA) is distinguished from the rapidly increasing leakage current or the electric shock current, and the magnitude of the leakage current (㎂ to mA) is kept small, constant, and stable, and gradually increases with use. Therefore, the microprocessor of (173) processing unit stores the digital value of the leakage current, and if the increase rate (%) is small compared with the leakage current value after a certain time, it is determined as the leakage current.
그리고 상기의 누전전류(mA∼A)는 반복되는 채터링현상과 함께 아크나 스파크에 의한 아크전류나 지락전류가 발생하는 특징이 있으므로, (123)아크감지부에서 아크가 감지되고, (17)연산처리부의 (173)마이크로콘트롤러에서 초기에 누전전류의 디지털 값을 기억하여 일정시간 지난 후의 누전전류 값과 비교하여 이 누전전류 증가분이 일정한 값(예; 10mA)을 초과하면 누전으로 판단한다.In addition, since the current leakage currents (mA to A) are characterized by repeated chattering and arc currents or ground fault currents generated by arcs or sparks, (123) an arc is detected by the arc detection unit. The microcontroller (173) of the processing unit initially stores the digital value of the leakage current and compares it with the leakage current value after a certain time, and determines that the leakage current exceeds the predetermined value (for example, 10 mA).
또한 상기의 감전전류(수mA∼수십mA)는 인체의 접촉과 동시에 초기에 1∼2회정도 채터링현상이 나타난 후 불안정적으로 급변동하고, [도 12]의 인체의 전기적 모델링에서 알 수 있듯이 유도성 리액턴스(XL)보다 용량성 리액턴스(XC)가 크므로 감전전류의 위상은 전압보다 90도 정도 앞서면서 많은 노이즈(NOISE)와 고주파를 동반하는 특징이 누전전류와 구분이 되므로, (17)연산처리부의 (173)마이크로콘트롤러에서 누전전류와 비교하여 전류의 크기와 위상측정, 급증과 급변동의 변화정도, 채터링현상의 반복 여부, 고주파와 노이즈(Noise)를 측정하여, 감전전류의 특성이 나타나며 감전전류의 증가분이 일정한 값(예; 2mA)을 초과하면 감전으로 판단한다.In addition, the electric shock current (several to several tens of mA) is unstable and suddenly fluctuates after the chattering phenomenon occurs at least once at the same time as the human body contacts, and it can be seen from the electrical modeling of the human body of FIG. As shown, since the capacitive reactance (X C ) is larger than the inductive reactance (X L ), the phase of the electric shock current is about 90 degrees ahead of the voltage, and the noise and high frequency are distinguished from the leakage current. (17) Measuring the magnitude and phase of current compared to the leakage current in the (173) microcontroller of the computation processing unit, measuring the degree of change of sudden and sudden fluctuations, the repetition of chattering phenomena, high frequency and noise, and the electric shock current. When the increase of electric shock current exceeds a certain value (eg 2mA), it is regarded as electric shock.
본 발명은 상기와 같이 누전전류를 특성별로 더 세분하여, 배전선이나 전기기기의 기본적인 누설전류와 배전선이나 전기기기의 고장이나 절연파괴의 누전전류와 감전전류로 구분하여 전기를 차단할 수 있는 감지회로를 구성하는 것이다.According to the present invention, the leakage current is further subdivided by characteristics, and a detection circuit capable of breaking electricity by dividing the basic leakage current of a distribution line or an electrical device into a leakage current and an electric shock current of a failure or breakdown of a distribution line or an electrical device. To construct.
또한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위한 전선용량 과부하 차단겸용 전원차단장치(10)는 상기 누전감지회로를 기본으로 하여 (11)수동조작레바와 열 동작형 바이메탈(12)을 추가하여 감지회로의 전기적 제어신호를 TRIP출력부(171)에서 기계적 동작으로 변환하여 (11)수동조작레바를 차단할 수 있도록 구성한다.In addition, the electric power cut-off device for double circuit capacity overload cut-off for achieving another object of the present invention (10) based on the ground fault detection circuit (11) by adding a manual operation lever and a thermally operated bimetal (12) detection circuit By converting the electrical control signal of the TRIP output unit 171 into a mechanical operation (11) is configured to block the manual operation lever.
본 발명은 배전선의 간선에서 전기를 사용 중에 일어날 수 있는 배전선의 용량 과부하사고와 이로 인한 합선과 누전과 감전사고의 인명 및 재산피해를 줄이는 효과가 있다.The present invention has the effect of reducing the capacity overload accident of the distribution line that may occur during the use of electricity in the trunk line of the distribution line, resulting in short-circuit, short circuit and electric shock and human and property damage.
또한 종래에는 전선용량 과부하사고를 예방하기 위하여 안전율을 과도하게 적용하여 불필요하게 굵은 배전선을 사용하기도 하였으나, 본 발명으로 배전선의 용량 과부하를 감지하여 미리 전기를 차단할 수 있다면 적정한 안전율을 적용하여 종래보다 가느다란 배전선으로 시공할 수 있으므로 공사비를 절감할 수 있다.In addition, in the past, an excessively thick distribution line was used by applying an excessive safety factor in order to prevent wire capacity overload accidents. The construction cost can be reduced because it can be constructed by a different distribution line.
그리고 배전선의 간선의 차단기가 기본적인 누설전류 때문에 과민동작하여 전기를 차단하면 정전의 범위가 넓고 피해가 크지만, 본 발명의 전원차단장치는 누설전류의 설정값을 자율 조정하여 과민동작을 없앨 수 있어 불필요한 정전을 줄일 수 있다.And if the breaker of the trunk line of the distribution line is sensitive to the basic leakage current and cut off the electricity, the range of the power failure is wide and the damage is large. Unnecessary power outage can be reduced.
또한 본 발명의 전원차단장치는 배전선의 간선에서 누전이 되는지, 또는 배전선의 말단선에서 누전이 되는지를 알 수 있으므로, 배전선의 간선에서의 불필요한 정전을 줄일 수 있다.In addition, the power cut-off device of the present invention can know whether the short circuit in the trunk line of the distribution line or the short circuit in the terminal line of the distribution line, it is possible to reduce unnecessary power failure in the trunk line of the distribution line.
본 발명은 일반주택이나 소규모 공장, 영업장 등과 같이 전기시설 관리자가 없는 곳에는 더 안전한 전원차단장치가 될 것이다.The present invention will be a safer power cut-off device in the absence of an electric facility manager, such as a general house or a small factory, business place.
또한 종래의 누전차단기는 정격누전감도전류(예; 100mA) 값보다 적은 감전전류(예; 10mA이하)는 구분할 수 없어서 누전차단기가 전기를 차단하지 않는 오동작이 발생하였는데, 본 발명의 전원차단장치는 디지털 연산방법으로 이를 측정하여 누설과, 누전과, 감전을 구분하므로 감전시 누전차단기의 차단동작이 양호해져 인명의 감전피해를 줄일 수 있는 것이 본 발명의 효과이다.In addition, the conventional circuit breaker cannot distinguish an electric shock current (eg, 10 mA or less) less than the rated leakage current (for example, 100 mA), and thus a malfunction occurs in which the circuit breaker does not cut off electricity. It is an effect of the present invention that the leakage operation, the electric leakage and the electric shock are distinguished by measuring the digital calculation method, so that the operation of the electric leakage breaker during electric shock can be improved, thereby reducing the electric shock damage of the human life.
[도 1]은 본 발명의 전선용량 과부하 감지회로 및 전원차단장치의 개요도이며,1 is a schematic view of the wire capacitance overload detection circuit and the power cut-off device of the present invention,
[도 2]는 [도 1]의 회로별 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram of the circuit of FIG. 1.
[도 3]은 [도 1]의 실시에 따른 상세 회로도의 일부분으로 전력선통신(P.L.C)부분과 인터페이스부와 전원부와 TRIP출력부분이다.3 is a part of a detailed circuit diagram according to the embodiment of FIG. 1, which is a power line communication (P.L.C) part, an interface part, a power supply part, and a TRIP output part.
[도 4]는 [도 1]의 실시에 따른 상세 회로도의 일부분으로 전압(V)과 선로전류(A)와 아크의 측정 감지부분이며,4 is a part of a detailed circuit diagram according to the embodiment of FIG. 1, which is a measurement sensing portion of a voltage V, a line current A, and an arc.
[도 5]는 [도 1]의 실시에 따른 상세 회로도의 일부분으로 아날로그-디지털 변환부와 연산처리 제어부분이다.FIG. 5 is a part of a detailed circuit diagram according to the embodiment of FIG. 1, which is an analog-digital converter and an operation processing control part.
[도 6]은 아파트단지의 전기분배전반과 간선 개략도의 예이며,6 is an example of the electrical distribution panel and trunk diagram of the apartment complex,
[도 7]은 [도 6]의 있어서 간선의 전기배관과 배선 계통도이며, 본 발명의 전원차단장치로 구성하였다.FIG. 7 is an electrical piping and wiring system diagram of trunk lines in FIG. 6 and constituted with the power interrupting device of the present invention.
[도 8]은 송전단과 수전단 사이에 있어서 배전선의 전선온도(℃)와 선로저항(Ω)과의 관계를 정리한 것이며,[8] it will summarize the relationship between the transmission end and the number of distribution lines in the wire between the front end temperature (℃) and the line resistance (Ω),
[도 9]는 [도 8]의 선로전류(A)와 전압(V)변동의 관계를 그린 변화도이다.FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the line current A and the voltage V variation in FIG. 8.
[도 10]은 감전전류 및 누전전류의 발생위치에 따른 송전단과 수전단의 선로전류(A)의 차이를 나타낸 것이며,FIG. 10 illustrates the difference between the line currents A of the transmission and reception terminals according to the generation positions of the electric shock current and the leakage current.
[도 11]은 본 발명의 실시 예에 따른 전선용량 과부하 감지회로와 전원차단장치의 기본 프로그램 흐름도이다.11 is a basic program flow diagram of a wire capacitance overload detection circuit and a power cut-off device according to an embodiment of the present invention.
[도 12]는 손과 몸체로 구분한 인체의 전기적인 모델링의 등가회로이다.12 is an equivalent circuit of electrical modeling of the human body divided into a hand and a body.
[도 13]은 누설전류와 누전전류와 감전전류의 특징을 설명하기 위한 것이다.13 is for explaining the characteristics of the leakage current, the leakage current and the electric shock current.
[도 14]는 [도 8]의 송전단과 수전단에서 측정한 전압(V)과 선로전류(A)를 바탕으로 계산한 선로저항(Ω)과 선로온도(℃)를 정리한 것이며, 관계된 식으로 [도 8]의 예를 풀이한 것이다.[Figure 14] is a simplified clean the line resistance (Ω) and line temperature (℃) calculated on the basis of a voltage (V) and the line current (A) measured at the can end and the transmission of [8] the front end, related to formula 8 is an example of the solution.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
10 ; 본 발명의 전선용량 과부하 차단겸용 전원차단장치10; Electric power cut-off device for overload cut-off of wire capacity of the present invention
101; 송전단의 전원차단장치 102; 수전단의 전원차단장치101; A power cut-off device for the power transmission terminal 102; Power cutoff device of power receiver
11 ; 수동 조작 레바 111 ; 전원부11; Manual operation lever 111; Power supply
12 ; 바이메탈 121 ; 전압(V) 감지부12; Bimetals 121; Voltage detector
13, 14, 15 ; 변류기(C.T) 123 ; 아크(ARC) 감지부13, 14, 15; Current transformers (C.T) 123; Arc detector
124, 132, 142, 152 ; 증폭부 16 ; 아날로그/디지털변환부124, 132, 142, 152; Amplifier 16; Analog / digital converter
161 ; A/D 콘버터 17 ; 연산처리부161; A / D converter 17; Arithmetic processing unit
171 ; TRIP 출력부 172 ; 동작상태 표시부171; TRIP output section 172; Operation status display part
173 ; 마이크로콘트롤러 18 ; 전력선통신(P.L.C)모뎀173; Microcontroller 18; Power Line Communication (P.L.C) Modem
19 ; 인터페이스 20 ; 전자회로기판(P.C.B)19; Interface 20; Electronic Circuit Board (P.C.B)
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