KR101194708B1 - High and low voltage distribution panel, motor center control panel and switch gear panel having trip level control system using arc flash accident energy calculation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에 관한 것으로 특히 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에서 발생하는 아크 플래시에 의한 사고 에너지를 미리 산출하여 트립 레벨을 제어할 수 있도록 한 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에 관한 것이다.
The present invention relates to a high and low voltage switchgear, a motor control panel and a distribution panel equipped with a trip level control system by calculating an arc flash accident energy. In particular, the accident energy generated by the arc flash generated in the high and low voltage switchgear, a motor control panel and a distribution panel is previously described. The present invention relates to a high and low voltage switchgear, an electric motor control panel and a distribution panel equipped with a trip level control system by calculating an arc flash accident energy for calculating and controlling a trip level.
일반적으로, 고압 및 저압의 전기를 수전 및 변전하는 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반의 경우에는 각종 단자나, 부스바(bus-bar) 등이 외부에 노출되어 있으므로, 이러한 장비로부터 일정거리 이내에 접근이 요구되는 시설에 대한 안전점검이나 유지 보수시 안전관리가 엄격히 수행되어야 한다.In general, in the case of high and low voltage switchgear, motor control panel, and distribution panel that receive and transform high and low voltage electricity, various terminals, bus bars, etc. are exposed to the outside, and therefore, within a certain distance from such equipment. Safety control must be strictly carried out during safety checks or maintenance of facilities requiring access.
특히, 활선 상태에서 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반의 점검 또는 유지보수를 위하여 관리자가 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에 접근하는 경우가 다반사인데, 이 경우에 감전사고 등에 의한 안전사고를 충분히 숙지하고 대처해야한다.In particular, the manager approaches the high and low voltage switchgear, the motor control panel and the switchgear to check or maintain the high and low voltage switchgear, the motor control panel and the distribution panel in the live state. In this case, safety accidents due to electric shocks, etc. You should be fully aware and coped.
종래의 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반 안전사고 방지시스템을 살펴보면, 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반 주장치에 감전사고를 예방할 수 있는 차폐 망(절연체)을 설치하고 접근을 제한하는 방법이 주로 사용되었다.In the conventional high and low voltage switchgear, motor control panel, and distribution panel safety accident prevention system, a high- and low-voltage switchgear, a motor control panel, and a distribution panel main device are mainly provided with a shielding network (insulator) that prevents electric shock and restricts access. Was used.
그러나 상기와 같은 종래 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반 안전사고 방지시스템은, 차폐 망으로 접근을 억제하는 상태이므로 부주의한 접근으로 말미암아 감전사고가 발생하는 경우가 자주 발생하였다.
However, the conventional high and low voltage switchgear, the motor control panel and the distribution panel safety accident prevention system is in a state of restricting access to the shielding network, and thus, an electric shock accident has often occurred due to careless access.
그러므로, 근래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제1076772호(발명의 명칭: 복합센서를 이용한 수배전반 감전 위험 경보 장치; 이하 ‘인용발명 1’이라 함)가 제안된 바 있다.Therefore, in order to solve such a problem, Korean Patent Registration No. 10677677 (name of the invention: a switchboard electric shock hazard warning device using a composite sensor; hereinafter referred to as 'quotation invention 1') has been proposed.
이러한 인용발명 1은 도 1로 보인 바와 같이 수배전반에서 위험영역이나 보호가 필요한 영역에 설치되어 설정거리 이내로 사람이 접근하면 위험 경보를 발생하고, 경보 동작시에 상기 물체 감지 정보를 기반으로 수배전반 감전위험 경보 장치와 물체와의 접근거리를 산출하며, 상기 산출한 접근 거리에 따라 차등적인 경보를 수행하여 감전위험을 인지시켜주는 메인 컨트롤 유닛을 포함하여서 된 것이다.This invention 1 is installed in the danger area or the area that needs protection in the switchgear as shown in Figure 1 generates a danger alarm when a person approaches within a set distance, the risk of electric shock switchgear based on the object detection information during the alarm operation It includes a main control unit that calculates the approach distance between the alarm device and the object, and recognizes an electric shock risk by performing a differential alarm according to the calculated approach distance.
그러므로 이러한 인용발명 1은 수배전반에서 위험영역이나 보호가 필요한 영역에 설치되어 설정거리 이내로 움직임 정보를 기반으로 경보 동작 여부를 결정하고, 경보 동작시에 상기 물체 감지 정보를 기반으로 수배전반 감전위험 경보 장치와 물체와의 접근 거리를 산출하며, 상기 산출한 접근 거리에 따라 차등적인 경보를 수행하여 감전위험을 인지시켜 주기 위한 위험 경보를 발생해줌으로써, 부주의한 접근으로 인해 발생하는 감전사고를 미리 방지할 수 있는 장점이 있는 것이다.Therefore, Citation Invention 1 is installed in a hazardous area or an area requiring protection in a switchgear to determine whether to operate an alarm based on movement information within a set distance, and at the time of an alarm, a switchboard electric shock risk alarm device and It calculates the approach distance to the object, and generates a danger alarm to recognize the electric shock risk by performing a differential alarm according to the calculated approach distance, it is possible to prevent an electric shock accident caused by inadvertent approach in advance. There is an advantage.
반면에 이러한 인용발명 1에 의하면 단순히 작업자의 접근 거리에 따라 차등적인 경보가 수행되는 것 뿐이므로 근접한 작업자의 보호를 위한 대책이 마련되지 못하는 한계가 있는 것이다.
On the other hand, according to the cited invention 1, since only the differential alarm is performed according to the worker's approaching distance, there is a limit that a countermeasure for protecting the nearby worker cannot be prepared.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허공개 제2008-0057176호(발명의 명칭: 회로차단기 및 회로 차단기의 아크 플래시 보호 레벨을 감소시키는 방법; 이하 ‘인용발명 2’라 함)이 제안된 바 있으며, 이는 도 2,3으로 보인 바와 같이 회로 차단기에 있어서, 마이크로 프로세서와, 상기 마이크로 프로세서와 통신하며, 상기 회로 차단기 주변의 소정 영역 내에서 사람의 존재를 검출하도록 구성된 무선 센서를 포함하되, 상기 소정 영역 내에서의 사람의 존재가 상기 무선 센서에 의해 검출되면 상기 회로 차단기의 보호 레벨이 마이크로프로세서에 의해 변화되도록 하는 것이며, 이를 위하여 보호 회로(미도시)로부터의 전류 신호가 상기 전류 신호의 이득을 필터 및 조절하기 위하여 회로 차단기의 전압 조절 회로에 공급된다. In order to solve this problem, Korean Patent Publication No. 2008-0057176 (name of the invention: a method of reducing the arc flash protection level of a circuit breaker and a circuit breaker; hereinafter referred to as 'quotation invention 2') has been proposed. As shown in FIGS. 2 and 3, a circuit breaker includes a microprocessor and a wireless sensor in communication with the microprocessor, the wireless sensor being configured to detect the presence of a person within a predetermined area around the circuit breaker. When the presence of a person in the system is detected by the wireless sensor, the protection level of the circuit breaker is varied by a microprocessor. To this end, a current signal from a protection circuit (not shown) filters the gain of the current signal and It is supplied to the voltage regulating circuit of the circuit breaker for regulation.
그 다음, 상기 조절된 신호는 회로 차단기의 마이크로프로세서에 공급된다. 또한 무선 센서 및 플럭스 시프터 회로가 마이크로프로세서에 연결되도록 한다.The regulated signal is then supplied to the microprocessor of the circuit breaker. It also allows wireless sensor and flux shifter circuitry to connect to the microprocessor.
이에 따라, 인용발명 2는 상기 회로 차단기는 처음에 정상적인 보호 레벨로 동작하도록 프로그램되어 있다. Accordingly, Invention 2 states that the circuit breaker is initially programmed to operate at the normal level of protection.
만약 회로 차단기가 연결된 회로에 과부하가 발생한다면, 마이크로프로세서는 플럭스 시프터로 신호를 송신하고 회로 차단기의 트립 유닛(미도시)은 트립된다. If the circuit breaker is overloaded, the microprocessor sends a signal to the flux shifter and the trip unit (not shown) of the circuit breaker trips.
특히, 인용발명 2는 추가로, 무선 센서의 범위는 소정 구역을 특정하고, 그리하여, 인간의 존재가 그 구역 내에서 검출될 때마다, 그 검출이 마이크로프로세서로 통신되고, 인간이 소정구역 내에서 검출되었다는 사실에 비추어 마이크로프로세서에 설정된 감소된 레벨에 전류 신호가 도달하면 상기 플럭스 시프터가 회로 차단기를 트립하도록 회로 차단기에 의해 제공된 보호 레벨이 감소된다. In particular, Cited Invention 2 further states that the range of the wireless sensor specifies a predetermined zone, so that whenever a presence of a human is detected within that zone, the detection is communicated to a microprocessor and the human is within a predetermined zone. In the light of the fact that it has been detected, the protection level provided by the circuit breaker is reduced so that the flux shifter trips the circuit breaker when the current signal reaches the reduced level set in the microprocessor.
일단 사람이 그 안전 구역을 떠나면, 마이크로프로세서는 그 보호 레벨을 정상 또는 임의의 다른 원하는 레벨로 재설정하도록 프로그램될 수 있다.Once a person leaves the safe area, the microprocessor can be programmed to reset the protection level to normal or any other desired level.
그리하여, 무선 센서에 의해 검출된 바와 같이 회로 차단기를 포함하는 가동된 기어를 정비 및/또는 테스트하는 정비 및/또는 테스트 직원이 소정의 구역 내로 걸어간다면, 사람이 회로 차단기 또는 배선 접속되는 임의의 다른 스위치에 도달될 필요 없이 아크-플래시 보호 레벨이 자동으로 낮아지고, 그리하여 사용자가 우연한 잘못과 관련된 잠재적 아크 플래시에 노출될 위험을 최소화 또는 제거할 수 있는 것이어서 작업자 보호에 진일보한 효과를 얻을 수 있는 것이다.Thus, if a maintenance and / or test personnel who walks into a given area to service and / or test an actuated gear including a circuit breaker as detected by the wireless sensor, the person is a circuit breaker or any other wired connection. The arc-flash protection level is automatically lowered without the need to reach the switch, thereby minimizing or eliminating the risk of the user being exposed to potential arc flashes associated with accidental faults, thereby providing a further impact on worker protection. .
이상과 같이 인용발명2는 사람이 설정거리 이내로 감지되면 아크 플래시 보호 레벨이 낮아져서 작업자를 아크 플래시로부터 보호할 수 있게 되고, 작업자가 설정거리를 벗어나면 아크 플래시 보호 레벨이 정상으로 회복되도록 함으로써 작업자를 보호할 수 있는 것이기는 하나, 실제로는 계통 전압, 수배전반에 접근하는 작업자와 도체 사이의 거리, 대칭분 3상 단락전류에 의하여 산출되는 아크 사고 전류 및 이에 따른 사고 에너지 레벨이 달라지므로 경우에 따라서는 아크 플래시 보호레벨이 과도하게 낮아져서 잦은 트립으로 인한 정전 피해가 발생되거나 아크 플래시 보호레벨이 높은 상태로 유지되어 아크 플래시로 인한 인명과 설비의 손상이 발생될 수 있는 문제점을 안고 있는 것이다.
As described above, Citation Invention 2 can protect the operator from the arc flash by lowering the arc flash protection level when a person is detected within the set distance, and recover the worker by returning the arc flash protection level to normal when the worker is out of the set distance. Although it is possible to protect, in practice, the voltage of the grid, the distance between the operator and the conductor approaching the switchgear, the arc fault current resulting from the symmetrical three-phase short-circuit current, and therefore the incident energy level vary. The arc flash protection level is excessively lowered, causing a power failure due to frequent trips, or the arc flash protection level is maintained at a high state, which may cause damage to human life and facilities due to the arc flash.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 작업자가 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에 접근시 대칭분 3상 단락전류, 계통 전압, 도체와 작업자 사이의 거리에 의하여 아크 고장 전류를 산출하고 이에 근거하여 사고 에너지를 산출함으로써 사고 에너지 레벨에 따라 접근제한, 접근한계, 접근금지 및 사고 에너지 레벨에 따른 차단기의 순시모드 전환 동작이 제어되도록 함으로써 필요한 경우에 단계별 표시 및 경보가 가능함과 아울러 차단기 순시모드 전환이 이루어지도록 한 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반을 제공함에 있다.
The object of the present invention is to calculate the arc fault current by the symmetrical three-phase short-circuit current, the grid voltage, the distance between the conductor and the operator when the operator approaches the high and low voltage switchgear, motor control panel and distribution panel to solve this problem By calculating the incident energy based on the incident energy level, the operation of switching the breaker's instantaneous mode according to the access energy level, limit of access, prohibition and accident energy level is controlled so that step-by-step display and alarm can be performed when necessary, and the breaker instantaneous mode. High and low voltage switchgear, motor control panel and distribution panel equipped with trip level control system by calculating arc flash accident energy In providing.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 대칭분 3상 단락 전류 값을 산출하기 위한 CT를 포함한 전류변환수단과, 작업자의 접근 및 거리를 감지하기 위한 접근감지 수단과, 계통전압측정수단과, 상기 전류변환수단 및 접근 감지 수단과 계통전압 측정수단의 출력값이 인가되는 메인다중처리모듈과, 메인다중처리모듈에 의한 산출값에 의하여 정하여진 사고에너지 레벨에 따라 정상 상태로 동작하거나 접근제한 표시 및 경보, 접근한계 표시 및 경보, 접근금지차단기 순시모드 전환 중 어느 하나의 동작을 수행할 수 있도록 하여서 된 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반을 제안한다.
The present invention provides a current conversion means, including a CT for calculating the symmetrical three-phase short-circuit current value, the approach detection means for detecting the approach and distance of the operator, the grid voltage measuring means, the current The main multi-processing module to which the output values of the converting means, the approach detecting means and the grid voltage measuring means are applied, the normal operation or the access restriction indication and alarm according to the accident energy level determined by the calculated value by the main multi-processing module, We propose a high / low voltage switchgear, a motor control panel and a distribution panel equipped with a trip level control system by calculating the arc flash accident energy that enables the operation of any one of the indication of the limit of access and the alarm, and the change of the instantaneous mode. .
이와 같이 하여 본 발명은 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에 작업자가 접근시 거리에 따라 무차별적으로 아크 플래시 보호 레벨을 낮추는 것이 아니고, 해당 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반의 특성에 근거하여 아크 고장 전류를 산출하고 이에 의하여 사고 에너지를 산출함으로써 필요한 경우에만 차단기가 순시 모드로 되도록 하는 신뢰성 높은 동작이 가능하도록 함으로써 작업자를 보호함은 물론 불필요한 정전으로 인한 피해 발생을 방지할 수 있게 되는 유용한 효과가 있는 것이다.
In this way, the present invention does not reduce the arc flash protection level indiscriminately according to the distance when the operator approaches the high and low voltage switchgear, the motor control panel and the switchgear, based on the characteristics of the high and low voltage switchgear, the motor control panel and the switchgear. By calculating the arc fault current and thereby calculating the incident energy, it is possible to reliably operate the circuit breaker in the instantaneous mode only when necessary, thereby protecting the worker and preventing damage caused by unnecessary power failure. There is.
도 1은 종래의 복합센서를 이용한 수배전반 감전 위험 경보 장치를 보인 개략도.
도 2는 종래의 아크 플래시 보호 레벨을 감소시키는 회로 차단기의 구성을 예시한 개략도.
도 3은 종래의 아크 플래시 보호 레벨을 감소시키기 위한 실시 예에 따른 회로 차단기의 동작 방법을 보인 흐름도.
도 4는 본 발명을 실시하기 위한 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반의 구성을 보인 개략도.
도 5는 아크위험 보호거리 범위를 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 작동을 설명하기 위한 흐름도.
도 7a는 본 발명이 적용되는 고ㆍ저압배전반 외형도.
도 7b는 본 발명이 적용되는 전동기제어반 외형도.
도 7c는 본 발명이 적용되는 분전반 외형도.1 is a schematic view showing a switchboard electric shock hazard warning device using a conventional composite sensor.
2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a circuit breaker that reduces the conventional arc flash protection level.
3 is a flowchart illustrating a method of operating a circuit breaker according to an exemplary embodiment for reducing a conventional arc flash protection level.
Figure 4 is a schematic view showing the configuration of a high and low voltage switchgear, a motor control panel and a distribution panel for implementing the present invention.
5 is a conceptual diagram for explaining the arc hazard protection distance range.
6 is a flow chart for explaining the operation of the present invention.
Figure 7a is a schematic view of the high, low voltage switchboard to which the present invention is applied.
Figure 7b is an external view of a motor control panel to which the present invention is applied.
Figure 7c is a distribution board outline to which the present invention is applied.
이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
With reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments of the present invention to be easily carried out by those skilled in the art.
본 발명에 의한 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반의 구체적인 실시예의 전체적인 구성을 도 4로 도시하였다.The overall configuration of a specific embodiment of a high and low voltage switchgear, a motor control panel and a distribution panel equipped with a trip level control system by calculating an arc flash accident energy according to the present invention is illustrated in FIG. 4.
이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반 내부의 각종 기기 접속부에 이격하여 설치되어 아크 플래시의 발생에 상응하는 신호를 출력하는 복수개의 아크 플래시 감지장치(101)와, 복수개의 아크 플래시 감지장치(101) 출력을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 입력 모듈(200)과, 상기 아날로그 입력모듈(200)에서 변환된 신호에 의하여 차단기(800) 트립 코일에 구동 전력을 공급하기 위한 디지털 출력 모듈(300)과, 상기 아날로그 입력모듈(200)에 의한 출력에 상응하여 아크 고장 전류 및 사고 에너지를 산출하기 위한 메인다중처리모듈(400)(MAIN MULTI PROCESSING MODULE)과, 메인 아크 에너지 레벨 연산 및 보호레벨 산출을 위한 대칭분 3상 단락 전류 값을 산출하기 위한 CT를 포함한 전류변환 수단(500)과, 작업자의 접근 및 거리를 감지하기 위한 접근감지 수단(600)과, 전력품질측정모듈(700)과, 메인다중처리모듈(400)에 의한 산출값에 의하여 정하여진 사고에너지 레벨에 따라 차단기(800)가 정상 상태로 동작하거나 전력품질측정모듈(700)에 의하여 출력되는 신호로 디스플레이(900) 및 경보음 발생기(901)가 구동하여 접근제한 표시 및 경보, 접근한계 표시 및 경보, 접근금지를 표시함과 함께 디지털 출력모듈(300)에 연결된 차단기(800) 순시모드 전환 중 어느 하나의 동작을 수행할 수 있도록 하여서 된 것이다.
As can be seen from the above, the present invention is a plurality of arc
이러한 일련의 동작을 도 6을 참조하여 살펴보면, 본 발명은 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반의 경우, 설비 유형 및 용량에 따라 보호계전기를 설치함으로써 상단의 전력설비로 파급되는 정전 및 사고를 예방하고 있다. Referring to this series of operations with reference to Figure 6, the present invention, in the case of high and low voltage switchgear, motor control panel and distribution panel, by installing a protective relay according to the type and capacity of the installation to prevent power outages and accidents spread to the upper power equipment Doing.
따라서 보호계전기의 유무에 따라 아크플래시의 지속시간 산출을 별도로 연산할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to calculate the arc flash duration calculation separately according to the presence of the protection relay.
보호계전기가 설치되어 있는 경우, 차단기(800)와 보호계전기의 각각의 동작시간을 합산하여 아크지속시간을 연산하고, 설치되어 있지 않은 경우는 차단기(800)의 동작시간 만을 고려하여 아크지속시간을 연산한다.If the protection relay is installed, the arc duration time is calculated by summing the respective operation time of the
이어서, 도체 간의 이격거리와 아크 고장전류를 토대로 실험식으로 제공된 사고 에너지 레벨을 산정하며, 작업자와 도체 충전부간의 이격거리에 따른 보호영역을 산정하기 위해서 본 발명에서는 도 5로 보인 바와 같이 미국화재보호협회(National Fire Protection Association)에서 규정한 NFPA 70E를 적용하여 영역을 설정한다. Subsequently, the accident energy level provided experimentally is calculated based on the separation distance between the conductors and the arc fault current, and in order to calculate the protection area according to the separation distance between the operator and the conductor charging part, as shown in FIG. The area is set by applying the NFPA 70E specified by the National Fire Protection Association.
NFPA 70E에서는 도 5에서 보는 것처럼 사고지점으로부터 작업자를 위험에 노출시키지 않도록 접근을 제한하는 보호범위를 결정하여 계통전압에 따른 충전부의 접근을 한정하고 있다. NFPA 70E restricts access to live parts according to grid voltage by determining a protection range that restricts access so that workers are not exposed to danger from an accident point as shown in FIG. 5.
NFPA 70E를 기준으로 작업자와 충전부 간의 이격거리와 도 5에서 규정한 보호거리범위를 판단하여 이격거리보다 보호거리범위가 클 경우는 디스플레이(900)에 정상상태로 표시하고, 이격거리가 접근제한 거리보다 작을 경우, 디스플레이(900)에 접근제한 영역으로 표시한다. Based on the NFPA 70E, the separation distance between the operator and the charging unit and the protection distance range defined in FIG. 5 are determined. If smaller, the
또한 접근한계영역 거리가 이격거리보다 작을 때는 접근한계영역으로 표시하고, 접근한계영역 거리가 이격거리보다 클 때는 접근금지영역으로 표시함과 동시에 차단기(800)의 트립코일을 순시모드로 전환하여 아크 플래시 사고 에너지 레벨 산출 값에 근거한 기준으로 차단기(800)의 트립코일을 구동함으로써 작업자의 부주의로 인한 만약의 아크에너지를 최소화하여 인명 및 사고의 파급효과를 억제하도록 한다. In addition, when the approach limit zone distance is smaller than the separation distance, it is displayed as the approach limit zone, and when the approach limit zone distance is larger than the separation distance, it is displayed as the access prohibition zone and the trip coil of the
이와 같이 된 본 발명의 작용을 더욱 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Looking at the operation of the present invention as described above in more detail as follows.
본 발명은 아크 플래시가 발생하지 않으며, 작업자가 접근하지 않아 접근감지수단(600)이 작동하지 않은 상태에서는 아날로그 입력모듈(200)에 의한 신호 입력이 없고, 접근감지수단(600)의 출력이 없으므로 아날로그 입력 모듈(200)의 출력도 없게 되어 메인다중처리모듈(400)은 전력품질측정모듈(700)로 정상 상태 표시 데이터를 송출하여 디스플레이(900)에 정상 표시가 유지됨과 아울러 디지털 출력모듈에서는 차단기(800) 코일에 구동 전력을 공급하지 않으므로 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에 정상 전력 공급상태가 유지되는 것이다. The present invention does not generate an arc flash, there is no signal input by the
이와 같은 상태에서 작업자가 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반의 설정된 접근 제한 영역 이내로 접근하게 되면 적외선 접근감지수단등 공지된 접근감지 수단(600)에서 작업자의 접근 및 접근 거리 데이터가 메인다중처리모듈(400)로 인가된다. 이에 따라, 메인다중처리모듈(400)은 대칭분 3상 단락 전류값을 CT를 포함한 전류변환 수단(500)으로부터 제공받고, 전력품질측정모듈(700)에 의하여 전압값을 제공받아 접근 거리데이터와 함께 아래의 식에 의하여 아크 고장 전류를 산출하게 된다.In this state, when the worker approaches within the set access restriction area of the high and low voltage switchgear, the motor control panel and the distribution panel, the main access processing means 600 of the worker access and the access distance data are known from the known
이러한 아크 고장 전류 산출식은 KESCO(한국전기안전공사)에서 제공하는 것으로 다음과 같이 정의된다.The arc fault current calculation formula provided by KESCO (Korea Electrical Safety Corporation) is defined as follows.
----------------(1)----------------(One)
여기서, Ia는 아크 고장 전류(kA), K는 0.153(OPEN 형태), Ibf는 대칭분 3상 단락전류(kA), V는 계통전압(V), G는 도체 사이의 갭(mm)이다.Here, Ia is the arc fault current (kA), K is 0.153 (OPEN type), Ibf is the symmetrical three-phase short-circuit current (kA), V is the grid voltage (V), and G is the gap (mm) between the conductors.
그러므로 메인다중처리모듈(400)은 이러한 산출식(1)을 프로그램에 의하여 수행하여 그 값을 산출하고 이에 근거하여 다음과 같은 산출식(2)에 의하여 사고 에너지를 산출하게 된다.Therefore, the main
여기서, En은 사고에너지(J/㎠)이고, K1은 0.792(개방형태),K2는 0.113(직접 접지 계통), Ia는 아크 사고 전류(kA), G는 도체 사이의 갭(mm)이다.Where En is the incident energy (J / cm 2), K1 is 0.792 (open form), K2 is 0.113 (direct ground system), Ia is the arc fault current (kA), and G is the gap between the conductors (mm).
이러한 산출식(1),(2)가 상기 메인다중처리모듈(400)에 의하여 수행됨에 따라 작업자가 접근하는 거리에 따라 현재의 아크 플래시 발생시 아크 고장 전류량이 산출되고, 이에 근거하여 사고 에너지가 산출되는 것이므로, 작업자의 접근으로 인한 아크 플래시 발생에 따른 위험도를 측정할 수 있게 된다. As the calculation formulas (1) and (2) are performed by the
본 발명에서는 이러한 위험도를 사고 에너지 산출량을 기준으로 하여 아래의 예시와 같이 판정하게 된다. In the present invention, such a risk is determined based on the incident energy output as shown in the following example.
레벨 1: 8 ~ 25 cal/㎠Level 1: 8 ~ 25 cal / ㎠
레벨 2: 25 ~ 40 cal/㎠Level 2: 25 ~ 40 cal / ㎠
레벨 3: 40 ~ 100 cal/㎠
Level 3: 40 ~ 100 cal / ㎠
본 발명은 상기 예시를 기준으로 하여 예를 들면 레벨 1,2,3를 설정하게 되는 것이며, 작업자가 가까이 접근함에 따라 이격거리가 단축되면서 레벨 1에서 레벨 3까지 상승하게 된다.The present invention is to set the level 1,2,3, for example, based on the above example, and as the worker approaches, the distance is shortened and the level is increased from level 1 to level 3.
본 발명은 예를 들면 이러한 레벨 1의 경우에 메인다중처리모듈(400)에서 차단기(800)의 트립 코일에 흐르는 전류를 최대 정격치의 70%로 조절하도록 상기 디지털 출력모듈(300)을 제어함으로써 가장 완만한 속도로 차단기(800)의 순시 동작이 구현되도록 하는 것이고,For example, in the case of the level 1, the present invention is controlled by controlling the
레벨 2의 경우에는 메인다중처리모듈(400)에서 차단기(800)의 트립 코일에 흐르는 전류를 최대 정격치의 85%로 조절하도록 상기 디지털 출력모듈(300)을 제어하게 되는 것이며, In the case of level 2, the
레벨 3의 경우에는 메인다중처리모듈(400)에서 차단기(800)의 트립 코일에 흐르는 전류를 최대 정격치의 100%로 조절하도록 상기 디지털 출력모듈(300)을 제어하여 가장 신속한 순시 차단이 가능하게 되는 것이어서 매우 신속한 차단으로 아크 플래시 발생 사고를 예방할 수 있게 되는 것이다.In the case of level 3, the
이러한 본 발명에서 레벨 1 ~ 레벨 3은 더 세분화하여 단계를 늘리거나 줄일 수도 있으며, 이에 상응한 차단기(800) 트립 코일에 공급되는 최소 전류값이나 최대 전류값 역시 적절히 차등화되어야 함은 물론이고, 본 발명에서 레벨1 ~ 레벨3에 상응하는 전력이 차단기(800) 트립 코일에 공급되도록 하기 위하여 디지털 출력 모듈(300)에 각종 반도체 스위칭 소자를 적용할 수 있음은 물론이다.In the present invention, the level 1 to level 3 may be further subdivided to increase or decrease the steps, and the minimum current value or the maximum current value supplied to the
또한, 본 발명에서는 CAN(controller area network) BUS를 사용하여 전력품질측정모듈(700)과 디스플레이(900)를 메인다중처리모듈(400)에 연결함으로써 배선수를 줄여 설치가 용이하고, 유지 보수가 편리하도록 할 수 있으며, 외부의 PC와도 연결하여 상태 진단 및 모니터링이 가능하게 할 수 있음은 물론이다.In addition, in the present invention, by connecting the power
이상과 같이, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명이 의도하는 요지 및 개념 내에서 다양하게 변화시켜 실시하는 것이 가능하다.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously changed within the spirit and concept of the present invention.
101: 아크 플래시 감지장치
200: 아날로그 입력 모듈
300: 디지털 출력 모듈
400: 메인다중처리모듈
500: 전류변환 수단
600: 접근감지 수단
700: 전력품질측정모듈
800: 차단기
900: 디스플레이
901: 경보음발생기101: arc flash detector
200: analog input module
300: digital output module
400: main multiprocessing module
500: current conversion means
600: approach detection means
700: power quality measurement module
800: breaker
900: display
901: alarm sound generator
Claims (12)
상기 아날로그 입력모듈에 의한 출력에 상응하여 아크 고장 전류 및 사고 에너지를 산출하는 메인다중처리모듈(MAIN MULTI PROCESSING MODULE)과, 아크 플래시 에너지 레벨 연산 및 보호레벨 산출을 위한 대칭분 3상 단락 전류 값을 산출하기 위한 전류변환수단과,
작업자의 접근 및 거리를 감지하기 위한 접근감지 수단과,
전력품질측정모듈과, 메인다중처리모듈에 의한 산출값에 의하여 정하여진 사고에너지 레벨에 따라 상기 디지털 출력 모듈에 연결된 차단기의 트립 코일이 구동되도록 함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반.
A plurality of arc flash detection devices which are installed at various connection parts inside the high and low voltage switchgear and output signals corresponding to the occurrence of arc flash, and for converting the output of the plurality of arc flash detection devices from analog signals to digital signals. An analog input module, a digital output module for supplying driving power to the circuit breaker trip coil by a signal converted by the analog input module, a display for performing display and alarm functions step by step by an operator's approach, A digital output module for driving the trip coil,
Main multi-processing module (MAIN MULTI PROCESSING MODULE) for calculating the arc fault current and accident energy corresponding to the output by the analog input module, and the symmetrical three-phase short-circuit current value for calculating the arc flash energy level and calculating the protection level Current conversion means for calculating,
Access detection means for detecting the approach and distance of the worker,
Trip level by arc flash accident energy calculation, characterized in that the trip coil of the circuit breaker connected to the digital output module is driven according to the accident energy level determined by the power quality measurement module and the calculated value by the main multiple processing module. High and low voltage switchgear with control system.
상기 메인다중처리모듈과 전력품질측정모듈에 의하여 출력되는 신호로 디스플레이 및 경보음 발생기가 구동하여 정상상태, 접근제한 영역표시 및 경보, 접근한계 영역표시 및 경보, 접근금지 영역표시 및 경보를 실시함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반.
The method of claim 1,
Display and alarm sound generator are driven by signals output from the main multi-processing module and power quality measurement module to perform normal status, access restriction area display and alarm, access limit area display and alarm, and access prohibition area display and alarm. High and low voltage switchgear equipped with a trip level control system by calculating the arc flash accident energy.
상기 메인다중처리모듈은 출력 에너지 레벨에 따라 다수의 레벨로 구분하고 구분된 레벨에 상응하는 전류량을 차단기의 트립 코일에 공급함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반.
The method of claim 1,
The main multi-processing module is divided into a plurality of levels according to the output energy level and provides a trip level control system by calculating the arc flash accident energy, characterized in that for supplying a current amount corresponding to the divided level to the trip coil of the breaker. ㆍ Low Voltage Switchgear.
상기 메인다중처리모듈은 산출된 아크 플래시에 의한 사고 에너지 레벨에 따라 레벨 1에서 레벨 3까지 정하고, 레벨 1은 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 70%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어하며,
레벨 2는 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 85%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어하고,
레벨 3은 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 100%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 고ㆍ저압배전반.
The method of claim 3, wherein
The main multi-processing module determines the level 1 to level 3 in accordance with the calculated accident energy level by the arc flash, the level 1 controls the digital output module to be 70% of the maximum rated current flowing through the circuit breaker trip coil,
Level 2 controls the digital output module to be 85% of the maximum rated current flowing through the breaker trip coil.
Level 3 is a high and low voltage switchgear with a trip level control system by calculating the arc flash accident energy, characterized in that the digital output module is controlled to be 100% of the maximum rated current flowing through the breaker trip coil.
상기 아날로그 입력모듈에 의한 출력에 상응하여 아크 고장 전류 및 사고 에너지를 산출하는 메인다중처리모듈(MAIN MULTI PROCESSING MODULE)과, 아크 플래시 에너지 레벨 연산 및 보호레벨 산출을 위한 대칭분 3상 단락 전류 값을 산출하기 위한 전류변환수단과,
작업자의 접근 및 거리를 감지하기 위한 접근감지 수단과,
전력품질측정모듈과, 메인다중처리모듈에 의한 산출값에 의하여 정하여진 사고에너지 레벨에 따라 상기 디지털 출력 모듈에 연결된 차단기의 트립 코일이 구동되도록 함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 전동기제어반.
A plurality of arc flash detectors spaced apart from various connection parts of the motor control panel and outputting signals corresponding to the occurrence of arc flash; an analog input module for converting the outputs of the plurality of arc flash detectors from analog signals to digital signals; A digital output module for supplying driving power to the circuit breaker trip coil by the signal converted by the analog input module, a display for performing a display and alarm function step by step by an operator's approach, and driving the trip coil of the circuit breaker Equipped with a digital output module for
Main multi-processing module (MAIN MULTI PROCESSING MODULE) for calculating the arc fault current and accident energy corresponding to the output by the analog input module, and the symmetrical three-phase short-circuit current value for calculating the arc flash energy level and calculating the protection level Current conversion means for calculating,
Access detection means for detecting the approach and distance of the worker,
Trip level by arc flash accident energy calculation, characterized in that the trip coil of the circuit breaker connected to the digital output module is driven according to the accident energy level determined by the power quality measurement module and the calculated value by the main multiple processing module. Motor control panel with control system.
상기 메인다중처리모듈과 전력품질측정모듈에 의하여 출력되는 신호로 디스플레이 및 경보음 발생기가 구동하여 정상상태, 접근제한 영역표시 및 경보, 접근한계 영역표시 및 경보, 접근금지 영역표시 및 경보를 실시함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 전동기제어반.
6. The method of claim 5,
Display and alarm sound generator are driven by signals output from the main multi-processing module and power quality measurement module to perform normal status, access restriction area display and alarm, access limit area display and alarm, and access prohibition area display and alarm. Motor control panel provided with a trip level control system by calculating the arc flash accident energy.
상기 메인다중처리모듈은 출력 에너지 레벨에 따라 다수의 레벨로 구분하고 구분된 레벨에 상응하는 전류량을 차단기의 트립 코일에 공급함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 전동기제어반.
6. The method of claim 5,
The main multi-processing module is divided into a plurality of levels according to the output energy level and the electric motor having a trip level control system by calculating the arc flash accident energy, characterized in that for supplying a current amount corresponding to the divided level to the trip coil of the breaker. panel.
상기 메인다중처리모듈은 산출된 아크 플래시에 의한 사고 에너지 레벨에 따라 레벨 1에서 레벨 3까지 정하고, 레벨 1은 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 70%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어하며,
레벨 2는 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 85%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어하고,
레벨 3은 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 100%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 전동기제어반.
8. The method of claim 7,
The main multi-processing module determines the level 1 to level 3 in accordance with the calculated accident energy level by the arc flash, the level 1 controls the digital output module to be 70% of the maximum rated current flowing through the circuit breaker trip coil,
Level 2 controls the digital output module to be 85% of the maximum rated current flowing through the breaker trip coil.
Level 3 is a motor control panel equipped with a trip level control system by calculating the arc flash accident energy, characterized in that the digital output module is controlled to be 100% of the maximum rated current flowing through the breaker trip coil.
상기 아날로그 입력모듈에 의한 출력에 상응하여 아크 고장 전류 및 사고 에너지를 산출하는 메인다중처리모듈(MAIN MULTI PROCESSING MODULE)과, 아크 플래시 에너지 레벨 연산 및 보호레벨 산출을 위한 대칭분 3상 단락 전류 값을 산출하기 위한 전류변환수단과,
작업자의 접근 및 거리를 감지하기 위한 접근감지 수단과,
전력품질측정모듈과, 메인다중처리모듈에 의한 산출값에 의하여 정하여진 사고에너지 레벨에 따라 상기 디지털 출력 모듈에 연결된 차단기의 트립 코일이 구동되도록 함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 분전반.
A plurality of arc flash detectors spaced apart from various connection parts of the distribution panel and outputting signals corresponding to the occurrence of arc flash, and analog input modules for converting the outputs of the plurality of arc flash detectors from analog signals to digital signals And a digital output module for supplying driving power to the circuit breaker trip coil by the signal converted by the analog input module, a display for performing a display and alarm function step by step by an operator's approach, and a trip coil of the circuit breaker. Equipped with a digital output module for driving,
Main multi-processing module (MAIN MULTI PROCESSING MODULE) for calculating the arc fault current and accident energy corresponding to the output by the analog input module, and the symmetrical three-phase short-circuit current value for calculating the arc flash energy level and calculating the protection level Current conversion means for calculating,
Access detection means for detecting the approach and distance of the worker,
Trip level by arc flash accident energy calculation, characterized in that the trip coil of the circuit breaker connected to the digital output module is driven according to the accident energy level determined by the power quality measurement module and the calculated value by the main multiple processing module. Distribution board with control system.
상기 메인다중처리모듈과 전력품질측정모듈에 의하여 출력되는 신호로 디스플레이 및 경보음 발생기가 구동하여 정상상태, 접근제한 영역표시 및 경보, 접근한계 영역표시 및 경보, 접근금지 영역표시 및 경보를 실시함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 분전반.
The method of claim 9,
Display and alarm sound generator are driven by signals output from the main multi-processing module and power quality measurement module to perform normal status, access restriction area display and alarm, access limit area display and alarm, and access prohibition area display and alarm. Distribution panel equipped with a trip level control system by calculating the arc flash accident energy.
상기 메인다중처리모듈은 출력 에너지 레벨에 따라 다수의 레벨로 구분하고 구분된 레벨에 상응하는 전류량을 차단기의 트립 코일에 공급함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 분전반.
The method of claim 9,
The main multi-processing module is divided into a plurality of levels according to the output energy level and a distribution board equipped with a trip level control system by calculating an arc flash accident energy, characterized in that for supplying a current amount corresponding to the divided level to the trip coil of the breaker. .
상기 메인다중처리모듈은 산출된 아크 플래시에 의한 사고 에너지 레벨에 따라 레벨 1에서 레벨 3까지 정하고, 레벨 1은 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 70%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어하며,
레벨 2는 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 85%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어하고,
레벨 3은 차단기 트립 코일에 흐르는 최대 정격 전류의 100%로 되도록 디지털 출력 모듈을 제어함을 특징으로 하는 아크 플래시 사고 에너지 산출에 의한 트립 레벨 제어 시스템이 구비된 분전반.12. The method of claim 11,
The main multi-processing module determines the level 1 to level 3 in accordance with the calculated accident energy level by the arc flash, the level 1 controls the digital output module to be 70% of the maximum rated current flowing through the circuit breaker trip coil,
Level 2 controls the digital output module to be 85% of the maximum rated current flowing through the breaker trip coil.
Level 3 is a distribution panel equipped with a trip level control system by calculating the arc flash accident energy, characterized in that the digital output module is controlled to be 100% of the maximum rated current flowing through the breaker trip coil.
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