KR100996627B1 - 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템 - Google Patents

Abstract

고압 전원이나 저압 전원을 처리하는 배전반에서 보호계전기와 연동하며 아크를 최단시간에 탐지하여 차단기에 감지신호(트립 신호)를 보내 차단시간을 단축함으로써 아크 사고로부터 전력설비를 보호하기 위한 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템이 개시된다.

개시된 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템은, 과부하나 단락 및 아크를 판단하기 위해 배전된 전원의 전류를 검출하는 전류 검출기와; 상기 전류 검출기에 의해 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 전류 이상시 트립 신호를 발생하는 보호계전기와; 광섬유를 이용하여 아크 발생을 검출하며, 아크 발생시 트립 신호를 발생하는 아크 센서와; 상기 보호계전기와 아크 센서에서 각각 발생한 트립 신호의 조합으로 차단 명령을 발생하여 과부하나 단락 및 아크에 의해 배전반 시스템이 손상되는 것을 방지하는 차단기를 구비한다.

아크 센서, 차단기, 보호 계전기, 차단 명령

Description

아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템{Distributing board applied with arc sensor}

본 발명은 고압 및 저압 배전반 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압 전원이나 저압 전원을 처리하는 배전반에서 보호계전기와 연동하며 아크를 최단시간에 탐지하여 차단기에 감지신호(트립신호)를 보내 차단시간을 단축함으로써 아크 사고로부터 전력설비를 보호하기 위한 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 배전반(distributing board)은 발전소, 변전소 등의 운전이나 제어, 전동기의 운전 등을 위해 변압기나 스위치장치 및 기타 안전장치 등의 전기설비가 캐비닛 내부에 일정하게 배치된 것을 말한다.

이러한 배전반은 주로 학교나 빌딩, 아파트단지, 공장 등과 같은 집단 전력수요처에 설치되므로 변전소로부터 공급되는 6,600V이상 22,900V급 특 고압을 수전하여 380V 또는 220V의 저전압의 상용전압으로 변전하여 전력공급을 제어하게 된다.

최근의 배전반은 다수의 전기설비가 모듈타입으로 설치되므로 배전반의 캐비 닛 내부는 여러 구획으로 구분되어야 하고, 이러한 구획은 다수의 프레임과 플레이트를 통해 이루어지게 되며, 캐비닛에 사용되는 각종 프레임과 플레이트는 제작의 편의를 위해 대부분 금속 판재를 밴딩, 드로잉, 펀칭 가공한 것을 사용하였다.

이러한 배전반에 있어서, 배전반의 내부에서 단락 또는 절연 열화에 따라 아크에 의한 사고 발생 시 고온 고압으로 인하여 배전반 내부의 전력 기기 및 장치들이 파손되고 인명 피해가 야기되며 이로 인한 정전과 원상회복 기간이 길어지는 등 전기적 아크에 의한 사고가 여러 가지의 문제를 야기되었다.

특히, 아크 사고가 발생하면 아크 섬광과 아크 전류가 발생하는데 전기 아크의 중심온도는 약 2000K까지 상승하며 아크 에너지는 열, 압력, 복사 등의 형태로 변환되어 주변의 기기 및 장치 등에 심각한 피해를 주며 인명 손실까지 가져온다.

아크는 발생 이후 10 ~ 15ms 전후의 시간에서 방출에너지의 최대치로 상승하여 50ms 이상 길어지면 에너지의 폭발과 같은 형태로 변환되는데, 이러한 폭발 에너지의 극대화를 막기 위해서는 이보다 빠른 시간 안에 차단기를 동작시켜 아크 발생을 지연시키고 피해의 확산을 막아야 한다.

특히 전기 아크가 차단기 등의 소호부가 아닌 전력 기기의 절연부분에서 단락사고에 의하여 발생할 때 인명피해, 전력 기기 파손과 이로 인한 장시간 유지보수(정전) 등의 피해가 발생한다.

전기설비 내에서 아크 사고가 발생하면 1차적으로 전력 기기 파손 및 인명사고가 발생할 뿐 아니라 2차적으로 전력 기기의 파손에 의한 정전의 피해가 발생한다.

기존 배전반에는 아크 등으로 인한 과전류 등에 의한 피해를 최소화가 위해서 보호계전기(Overcurrent protection) 및 차단기(Arc protection monitor)를 구비하고, 철심 코일에 의한 전기식의 CT(Current transducer), PT(Potential transducer)로부터 과전류 등을 검출하고, 보호계전기에서 사고를 감지하면 트립 신호를 발생하여 차단기에 전달한다. 이후 차단기는 트립 신호를 받게 되면 차단 지령을 내려 아크 등에 의해 발생한 과전류 등으로 전력 기기 등이 손상되는 것을 방지하였다.

그러나 이러한 종래의 배전반에서 아크 등에 의한 차단 방법은, 전기식 CT, PT에 의해 아크 감지 시간과 보호계전기의 트립 신호 발생 시간, 그리고 차단기의 차단 동작시간까지 약 150 ~ 200ms의 동작 지연시간이 발생하여, 아크를 확실하게 차단할 수 없는 문제점을 초래하였으며, 이로 인해 전력 기기 시스템에 커다란 손상을 야기시켰다. 즉, 아크 발생 후 10 ~ 15ms 전후의 시간에서 방출에너지의 최대치로 상승하여 50ms 이상 길어지면 에너지의 폭발과 같은 형태로 변환되는데, 종래의 배전반에 적용된 차단 방법은 아크 발생 후 100ms이상의 시간이 지연되므로, 전력 기기 시스템에 커다란 손상을 야기시켰다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 배전반에서 아크 차단 방법에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고압 전원이나 저압 전원을 처리하는 배전반에서 보호계전기와 연동하며 아크를 최단시간에 탐지하여 차단기에 감지신호(트립 신호)를 보내 차단시간을 단축함으로써 아크 사고로부터 전력설비를 보호하기 위한 아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템에 관한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 "아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템"은,

과부하나 단락 및 아크를 판단하기 위해 배전된 전원의 전류를 검출하는 전류 검출기와;

상기 전류 검출기에 의해 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 전류 이상시 트립 신호를 발생하는 보호계전기와;

광섬유를 이용하여 아크 발생을 검출하며, 아크 발생시 트립 신호를 발생하는 아크 센서와;

상기 보호계전기와 아크 센서에서 각각 발생한 트립 신호의 조합으로 차단 명령을 발생하여 과부하나 단락 및 아크에 의해 배전반 시스템이 손상되는 것을 방지하는 차단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 아크 센서는,

아크 검출용 광신호와 아크에 의해 변환된 광신호를 전송하기 위한 광섬유 케이블과;

상기 광섬유 케이블을 통해 전송된 아크 검출용 광신호를 반사시키되, 아크가 발생할 경우 상기 발생한 아크에 의해 변형된 아크 검출용 광신호를 반사시키는 반사소자를 구비한 렌즈와;

상기 아크 검출용 광신호를 광섬유 케이블로 송신하고, 상기 광섬유케이블을 통해 수신한 변형된 아크 검출용 광신호와 상기 아크 검출용 광신호를 비교하여 그 차이신호로 아크 발생 신호를 출력하는 광검출기를 포함한다.

상기 광섬유케이블은 아크 검출용 광신호를 전송하는 제1광섬유케이블과 상기 변형된 아크 검출용 광신호를 전송하는 제2광섬유케이블로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 광검출기는, 아크 검출용 광신호를 송신하는 광 송신기와, 상기 변형된 아크 검출용 광신호를 수신하는 광 수신기와, 내부 메모리에 내장된 아크 분석 프로그램에 의해 상기 아크 검출용 광신호와 상기 변형된 아크 검출용 광신호를 비교하여 차이신호를 산출하고, 상기 산출한 차이신호를 분석하여 아크 발생 신호를 출력하는 아크 분석기를 포함한다.

또한, 상기 차단기는,

상기 아크 센서로부터 트립 신호가 발생하면 상기 보호계전기와 연동하여 상기 보호계전기에서 검출한 단락전류가 차단 명령을 발생하기 위해 기설정된 값보다 작으면 차단 명령을 발생하지 않는 것을 특징으로 한다/

또한, 상기 아크 센서는,

고압/저압 배전반 시스템의 내부 구획이 분리된 경우, 분리된 구획마다 설치 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 아크를 신속 정확하게 검출할 수 있는 아크 센서를 이용하고, 배전반의 보호 계전기와 연동하여 아크 및 과전류에 대한 전원 차단을 제어함으로써, 아크 사고로부터 전력설비를 최적으로 보호할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 40 ~ 50ms 이내에서 아크를 소호할 수 있어, 전력 기기 파손 및 인명사고를 최소화하고 정전 등의 사고 후 파급영향도 최소화할 뿐 아니라 전력 기기 경쟁력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 고압/저압 배전반 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 상기 고압/저압 배전반 시스템을 구획한 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 배전반(10)의 캐비닛 내부는 도 2에 도시한 바와 같이 여러 구획으로 구분되어 있으며, 본 발명에서는 수평 버스바가 설치되는 공간(11), 차단기가 설치되는 공간(12), 케이블 칸(13)과 같이 임 의로 3개의 공간으로 구획하였으며, 이러한 구획은 다수의 프레임과 플레이트를 통해 이루어지게 된다.

따라서 배전반(10) 내에서 각각의 주요 기능을 수행하는 각 부의 주요기기별로 유닛형 단위 격실을 갖추어 독립된 공간 내에서 각각의 기능을 수행하게 됨으로써, 배전반(10)의 내외부에서 발생할 수 있는 이상 발생으로 인한 사고 여파가 배전반의 주요기기로 파급될 수 있는 요소를 최소화시킬 수 있게 된다.

이러한 배전반(10)의 전원 전달 구조를 살펴보면, 외부 전원이 인입되는 모선 버스바(1)를 통해 전달되는 전원은 메인 버스바(2)를 통해 차단기(3)의 1차 차단 연결구에 전달되며, 해당 차단기(3)를 거쳐 2차 차단 연결구에 전달된다. 그리고 이러한 2차 차단 연결구의 전원은 서브 버스바(4)를 통해 변류기(5)에 전달되며, 또한, 해당 변류기(5)에 연결된 부하 버스 바(6)를 통해 부하 측 전원 케이블(7)에 전달되어 부하로 연결된다. 미설명 부호 8은 변성기를 나타낸다.

아울러 상기와 같은 배전반(10)에는 도면에는 도시하지 않았지만 과부하나 단락 및 아크를 판단하기 위해 배전된 전원의 전류를 검출하는 전류 검출기가 구비되며, 상기 전류 검출기에 의해 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 전류 이상시 트립 신호를 발생하는 보호계전기가 구비된다. 전류 검출기와 보호계전기에 대해서는 추후 자세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 상기와 같이 구획된 배전반(10)의 각 구획 공간에 광섬유를 이용한 아크 센서를 장착하여, 아크 발생시 신속하게 아크를 검출하고, 상기 보호계전기와 연동하여 차단 동작을 수행함으로써, 최대 50ms 이내에서 차단 동작이 이루어 지도록 한다. 여기서 아크 센서는 각 구획이 분리된 공간에 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 적용된 아크 센서는 광섬유를 이용한 아크 센서로서, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 아크 검출용 광신호(26)와 아크에 의해 변환된 광신호(27)를 전송하기 위한 광섬유 케이블(제1광섬유케이블 및 제2광섬유케이블)(23)(24)이 구비된다. 상기 광섬유 케이블은 보호대상의 위치에 따라 길이가 결정되는 것이 바람직하다.

아울러 상기 광섬유 케이블(23)(24)에는 팁(22)을 통해 렌즈(21)가 연결되는 데, 여기서 렌즈(21)는 광신호를 반사시키는 반사소자(21a)를 내장하고, 광섬유 케이블(23)로 전송된 아크 검출용 광신호(26)를 상기 내장한 반사소자(21a)로 반사시키게 된다.

상기 광섬유 케이블(23)(24)의 일단에는 커넥터(25)가 구비되고, 그 커넥터(25)의 다른 단에는 광검출기(28)가 접속된다.

광검출기(28)는 광 송신기(28a)와 광 수신기(28b) 및 아크 분석기(28c)를 구비하고, 광 송신기(28a)에서 상기 아크 검출용 광신호(26)를 제1광섬유 케이블(23)로 송신하고, 광 수신기(28b)에서는 상기 제2광섬유 케이블(24)을 통해 수신한 변형된 아크 검출용 광신호를 수신하여 전기적인 신호로 만들게 된다.

아울러 아크 분석기(28c)는 상기 송신용 아크 검출용 광신호(26)와 수신된 아크 검출용 광신호(27)를 비교하여 그 차이신호를 산출하고, 상기 산출한 차이신호를 분석하여 아크 발생 신호를 출력하게 된다.

이와 같이 구성된 아크 센서의 동작을 살펴 보면 다음과 같다.

아크 검출을 위해 광검출기(28)의 광 송신기(28a)에서 아크 검출용 신호(26)를 송출하여 제1광섬유 케이블(23)로 전송하게 된다. 제1광섬유 케이블(23)로 전송된 아크 검출용 신호(26)는 렌즈(21)에 입사되고, 렌즈(21)의 내부에 내장된 반사소자(21a)에 의해 반사되어 제2광섬유 케이블(24)을 통해 광 수신기(28)에 전달된다. 상기 렌즈(21)는 fish-eye type의 방사형 복수렌즈로 제작되는 것이 바람직하며, 탐지각도는 5스테라디안으로 하는 것이 바람직하다.

여기서 반사되는 광신호는 아크가 발생하지 않았을 경우에는 입력되는 아크 검출용 광신호(26)가 그대로 반사가 되어 광 수신기(28)에 전달되며, 이와는 달리 아크가 발생한 경우에는 상기 발생한 아크에 의해 아크 검출용 광신호가 변형되어 변형된 아크 검출용 신호가 반사된다. 이때 변형 상태는 발생한 아크의 유형에 따라 변화가 달라질 수 있으며, 아크 검출용 신호는 펄스 형태로 구현하는 것이 바람직하다. 상기 광 송신기(28a)나 광 수신기(28b)에 대한 구체적인 구성이나 동작은 당해 분야에 공지인 펄스 형태의 광신호를 송신하거나 수신하는 광 송수신기를 그대로 이용하게 되므로, 자세한 설명은 생략한다.

광 검출기(28)는 송신한 아크 검출용 신호와 수신한 반사신호를 비교하여 그 차이신호를 계산하고, 계산한 차이신호를 분석 알고리즘에 의해 분석하여 아크 발생 여부를 판단하는 알고리즘으로 프로그램된 자기 테스트(blocks of light detection and testing; BLDT) 회로에 의해 아크 여부를 판단하고, 아크 발생시 아크 검출 신호(트립 신호)를 발생하게 된다. 통상 펄스 형태의 송신 신호와 반사된 수신 신호가 같으면 그 차이신호가 0이 되며, 송신 신호와 반사된 수신신호가 다를 경우에는 그 차이신호가 발생하게 된다. 따라서 발생한 차이신호를 내장된 메모리에 미리 저장된 아크 발생 여부를 판단하기 위해 실험에 의해 산출하여 저장된 기준 신호와 비교를 함으로써, 아크 발생 여부를 용이하게 판단 또는 분석할 수 있게 되는 것이다. 여기서 기준 신호는 프로그램에 의해 대략 200 내지 300A의 단락 회로 전류를 갖는 전기 아크에 의해 발생한 광속 용량에서 트리핑(tripping) 신호가 발생하도록 결정되는 것이 바람직하다.

부가적으로 광 송신기(28a)와 광 수신기(28b)와 제1 및 제2 광섬유 케이블(23)(24) 간에는 접속 장치인 커넥터(25)를 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 광섬유를 이용한 아크 센서를 이용하면 0.4 ~ 35kV급 옥내외 배전반에서의 전기 아크 단락으로부터 시스템(전력 설비)을 보호할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템의 전체 구성을 보인 것이다.

도 3 및 도 4와 부호가 동일한 부품은 아크 센서와 동일한 구성 및 작용을 한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템은, 도 3에 개시된 아크 센서를 포함하고, 아크 센서에 의해 아크 발생이 검출되면 공급되는 전력을 차단하는 차단기(50)에 트립 신호를 발생하는 아크 센서(20)와; 과부하나 단락 및 아크를 판단하기 위해 배전된 전원의 전류를 검출하는 전류 검출기(81 ~ 83)와; 상기 전류 검출기(81 ~ 83)에 의해 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 전류 이상시 트립 신호를 발생하는 보호계전기(60)와; 상기 보호계전기(60) 와 아크 센서(20)에서 각각 발생한 트립 신호의 조합으로 차단 명령을 발생하여 과부하나 단락 및 아크에 의해 배전반 시스템이 손상되는 것을 방지하는 차단기(50)를 구비한다. 여기서 차단기(50)는 도 1의 차단기(3)와 동일한 차단기를 의미한다.

여기서 설명의 편의를 위해 아크 센서(20)는 하나만 언급하며, 이러한 아크 센서는 배전반의 구획 공간이나 아크를 감지하고자 하는 장소에 브라켓을 이용하여 고정 설치되는 것이 바람직하며, 별도의 아크 감지 모니터를 배전반의 전면 또는 도어 내측에 설치하여, 관리자가 용이하게 아크 감시 현황을 인지하도록 하는 것이 바람직하다.

전류 검출기(81 ~ 83)는 배전된 삼상 교류 전원의 각 라인별 흐르는 전류를 검출하게 되고, 보호계전기(60)는 상기 전류 검출기(81 ~ 83)에서 각각 검출된 전류와 과부하나 단락 또는 아크를 검출하기 위해 미리 설정된 기준 전류와 비교를 하여 상기 검출 전류가 상기 기준 전류보다 클 경우 트립 신호를 발생하여 차단기(50)에 전달한다. 여기서 보호계전기(60)는 실시간으로 검출한 전류 값을 상기 차단기(50)에 제공하여, 추후 아크 센서(20)와의 연동시 차단 동작에 정확성을 도모하도록 하는 기능을 수행하게 되는 데, 이러한 동작은 추후 자세하게 설명하기로 한다.

차단기(50)는 상기 보호계전기(60)로부터 트립 신호가 발생하면 과전류로 판단을 하고, 차단 명령을 발생하여 배전된 전원이 부하에 공급되는 것을 차단하게 된다.

한편, 과전류 시 상기와 같은 보호계전기(60)에 의해서만 차단 동작을 수행 할 경우, 전류 검출기의 소자 특성과 보호계전기의 동작 특성 및 시간 등에 의해 150~ 200ms의 동작 지연이 발생 후에 차단 동작이 이루어진다.

그러나 아크가 발생한 경우에는 50ms이내에서 시스템에 영향을 주어 시스템이 손상되는 경우가 발생하게 되므로, 본 발명에서는 상기와 같은 보호계전기(60)와 연동하여 아크 센서(20)를 이용하게 된다.

즉, 아크 센서(20)는 아크가 발생한 경우 광섬유를 이용하여 아크 발생을 9ms이내에서 감지하게 되고, 트립 신호를 발생하여 차단기(50)에 전달한다.

그러면 차단기(50)는 신속하게 차단 명령을 발생하여 차단 동작을 수행함으로써, 아크 발생 시점으로부터 50ms이내에서 아크 소호 동작을 완료할 수 있게 된다. 그러나 발생한 아크가 시스템에 별 영향을 미치지 않는 경우도 다반사인데, 이러한 경우를 고려하지 않고 아크 발생시마다 차단기가 차단 동작을 수행하면, 추후 사용자(관리자)가 수동으로 전원을 재투입해야하는 불편함과 장시간 전원이 차단되는 불편함이 발생하게 된다.

따라서 본 발명에서는 차단 동작에 정확성을 도모하기 위해서, 차단기(50)는 아크 센서(20)에 의해 트립 신호가 발생하면 바로 차단 동작을 수행하는 것이 아니고, 보호계전기(60)에 의해 실시간으로 검출되는 전류 값과 설정된 전류 값을 비교하여, 검출한 전류 값이 설정된 전류 값 이하일 경우에는 아크 센서(20)에 의해 트립 신호가 발생하여도 차단 동작을 수행하지 않는다. 이것은 아크가 발생하였지만 시스템에 영향을 미치는 아크가 아니므로 아크 발생을 무시함으로써, 차단기가 동작하여 전원을 차단하고, 관리자가 수동으로 전원을 재투입하는 불편함과 장시간 전원이 차단되는 것을 방지하게 되는 것이다. 여기서 차단기(50)가 검출한 전류 값과 설정된 전류 값을 비교하는 시간 역시 수백㎛s이내에서 가능하므로, 차단 동작을 수행하는 경우에도 아크 발생 시점부터 차단 동작이 이루어지는 데에는 50ms이하가 된다. 상기에서 설정된 전류 값은 실험에 의해 단락된 경우 검출되는 단락 전류로 설정하는 것이 바람직하다.

다시 말해, 본 발명은 보호계전기와 광섬유를 이용한 아크 센서를 연동하여, 아크 발생시에는 보호계전기가 아크를 검출하기 이전에 아크 센서에서 아크를 검출하여 트립 신호를 발생하고, 차단기는 아크 센서에 의해 트립 신호가 발생한 경우에는 실시간으로 검출되는 전류 값을 분석하여 단락 전류 이하일 경우에는 차단 동작을 수행하지 않고, 단락 전류 이상일 경우에만 차단 동작을 수행한다. 이로써 차단 동작에 정확성을 도모할 수 있으므로 아크에 대한 보호 신뢰성을 높일 수 있게 되는 것이다.

도 5에서 미설명 부호는 70은 전원 공급기로서, 입력 전압을 전파정류하여 소정의 직류 전압으로 만들어 구동용 전압을 공급해주는 기능을 수행한다.

본 발명에 따르면, 광은 명백한 대역폭, 낮은 손실, 높은 절연성능을 가졌으며 전자기(EMI)의 방해를 받지 않는 특징이 있으며, 이러한 광의 특징을 이용한 아크 센서는 아크 사고를 신속히 감지하여 경제적 손실을 최소화할 뿐만 아니라 사고의 확산을 방지한다. 따라서 전기 아크와 과전류 보호에 대한 실시간 감시를 통해 전력시스템을 총체적으로 보호할 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위 에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명이 적용되는 고압/저압 배전반 시스템의 개략 구성도.

도 2는 본 발명에서 배전반을 구획하여 공간을 분리한 개념도.

도 3은 본 발명에 적용되는 아크 센서의 구성도.

도 4는 본 발명에 적용된 아크 센서의 동작 원리도.

도 5는 본 발명에 따른 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20… 아크 센서

50… 차단기

60… 보호계전기

81 ~ 83… 전류 검출기

Claims (6)

1. 삭제
2. 과부하나 단락 및 아크를 판단하기 위해 배전된 전원의 전류를 검출하는 전류 검출기와;

   상기 전류 검출기에 의해 검출한 전류와 기준 전류를 비교하여 전류 이상시 트립 신호를 발생하는 보호계전기와;

   광섬유를 이용하여 아크 발생을 검출하며, 아크 발생시 트립 신호를 발생하는 아크 센서와;

   상기 보호계전기와 아크 센서에서 각각 발생한 트립 신호의 조합으로 차단 명령을 발생하여 과부하나 단락 및 아크에 의해 배전반 시스템이 손상되는 것을 방지하는 차단기를 포함하되,

   상기 아크 센서는,

   아크 검출용 광신호와 아크에 의해 변환된 광신호를 전송하기 위한 광섬유 케이블과;

   상기 광섬유 케이블을 통해 전송된 아크 검출용 광신호를 반사시키되, 아크가 발생할 경우 상기 발생한 아크에 의해 변형된 아크 검출용 광신호를 반사시키는 반사소자를 구비한 렌즈와;

   상기 아크 검출용 광신호를 광섬유 케이블로 송신하고, 상기 광섬유케이블을 통해 수신한 변형된 아크 검출용 광신호와 상기 아크 검출용 광신호를 비교하여 그 차이신호로 아크 발생 신호를 출력하는 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 광섬유케이블은 아크 검출용 광신호를 전송하는 제1광섬유케이블과 상기 변형된 아크 검출용 광신호를 전송하는 제2광섬유케이블로 구성된 것을 특징으로 하는 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템.
4. 제2항에 있어서, 상기 광검출기는,

   아크 검출용 광신호를 송신하는 광 송신기와, 상기 변형된 아크 검출용 광신호를 수신하는 광 수신기와, 내부 메모리에 내장된 아크 분석 프로그램에 의해 상기 아크 검출용 광신호와 상기 변형된 아크 검출용 광신호를 비교하여 차이신호를 산출하고, 상기 산출한 차이신호를 분석하여 아크 발생 신호를 출력하는 아크 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템.
5. 제2항에 있어서, 상기 차단기는,

   상기 아크 센서로부터 트립 신호가 발생하면 상기 보호계전기와 연동하여 상기 보호계전기에서 검출한 단락전류가 차단 명령을 발생하기 위해 기설정된 값보다 작으면 차단 명령을 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 아크 센서는,

   고압/저압 배전반 시스템의 내부 구획이 분리된 경우, 분리된 구획마다 설치되는 것을 특징으로 하는 아크 센서를 적용한 고압/저압 배전반 시스템.

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