KR101261496B1 - Circuit for smart-earthing using permanent magnetic actuator - Google Patents

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KR101261496B1 KR1020120071745A KR20120071745A KR101261496B1 KR 101261496 B1 KR101261496 B1 KR 101261496B1 KR 1020120071745 A KR1020120071745 A KR 1020120071745A KR 20120071745 A KR20120071745 A KR 20120071745A KR 101261496 B1 KR101261496 B1 KR 101261496B1
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김광호
장성일
최정환
문윤수
최석택
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Abstract

PURPOSE: An intelligent ground circuit is provided to improve the repeatability of a circuit breaker by performing a breaking control function for a short time. CONSTITUTION: A main circuit breaker(201) is installed on a switchgear. A current transformer(203) is connected to the rear end of the main circuit breaker. A sensor unit determines a heating state and a fire when an arc occurs. A controller(213) generates a trip signal. A permanent magnetic actuator grounds a bus line by receiving the trip signal. [Reference numerals] (201) Main circuit breaker; (203) Current transformer; (213) Controller; (215) Sensor 1; (217) Sensor 2; (219) Sensor 3

Description

피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로{CIRCUIT FOR SMART-EARTHING USING PERMANENT MAGNETIC ACTUATOR}Intelligent grounding circuit using PAM method {CIRCUIT FOR SMART-EARTHING USING PERMANENT MAGNETIC ACTUATOR}

본 발명은 수배전반의 접지 스위치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수배전반 내부의 고저항 아크 발생 예상지점에 설치되는 다수 개의 포토센서와, 전력선 상의 전류량 변화를 검출하는 전류센서(CT), 열 감지 센서의 검출 신호로부터 아크 사고를 빠르게 인식하여 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)의 접지 제어를 수행함으로써, 차단기의 동작속도를 30ms 내지 40ms까지 줄여 고저항 혼촉 아크 사고 및 이에 따른 화재발생으로부터 보호기능을 수행할 수 있는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a ground switch of a switchgear, and more particularly, a plurality of photosensors installed at a high resistance arc generation point inside a switchgear, a current sensor (CT) for detecting a change in the amount of current on a power line, and a heat sensing sensor. By quickly recognizing the arc accident from the detection signal and performing the grounding control of the permanent magnet type magnetic actuator (PMA), the circuit breaker can reduce the operation speed of the breaker from 30ms to 40ms to protect against high resistance mixed arc accidents and fires. The present invention relates to an intelligent ground circuit using a PA method.

일반적으로 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 캐비닛 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.In general, switchboards are mainly installed in group power demands such as schools, buildings, apartment complexes, factories, etc. To control. In recent switchboards, many electrical equipments are installed in a modular type, so the cabinet inside the switchboard should be divided into several compartments. These compartments are made up of a number of frames and plates, and various frames and plates used in the cabinets are manufactured. For the sake of convenience, most metal sheets were used for bending, drawing, and punching.

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.In such a switchboard, when an arc accident occurs due to a short circuit or insulation deterioration in the switchboard, the high temperature and high pressure may cause damage to power devices and devices inside the switchboard and cause personal injury, resulting in prolonged power outages and restoration periods. Electric arc accidents caused various problems.

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.In particular, when an arc accident occurs, arc flash and arc current are generated. The center temperature of electric arc rises to about 2000K, and the arc energy is converted into heat, pressure, radiation, etc., causing serious damage to nearby devices and devices. Brings to life loss.

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.The arc rises to the maximum value of the emitted energy in the time around 10 to 15ms after the generation, and when it is longer than 50ms, the arc is converted into the form of energy explosion.In order to prevent the maximization of the explosion energy, the arc breaker is operated by operating the breaker in a faster time than this. Delay and prevent the spread of damage. In particular, when an electric arc occurs due to a short-circuit accident in the insulation portion of the power device, not in the extinguishing part of the breaker or the like, damage to the power device and damage such as long-term maintenance (outage) are caused.

전기설비 내에서 아크 사고가 발생하면 1차적으로 전력 기기 파손 및 인명사고가 발생할 뿐 아니라 2차적으로 전력 기기의 파손에 의한 정전의 피해가 발생한다.When an arc accident occurs in an electrical installation, not only the power device damage and human life accidents occur primarily but also the damage of power failure due to the breakdown of the power device.

따라서, 근래에는 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 출시되고 있다. 이를 첨부된 특허문헌에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Therefore, in recent years, a switchboard that handles high voltage or low voltage power is interlocked with a protection relay and detects an arc in the shortest time and sends a detection signal (trip signal) to the breaker to shorten the breaking time. High and low voltage switchgear systems with arc sensors are available. When described in detail based on the attached patent document as follows.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 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 이상 시 트립 신호를 발생하는 보호계전기(60)와; 상기 보호 계전기(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.First, as illustrated in FIG. 1, when an arc generation is detected by the arc sensor, the arc sensor 20 generates a trip signal to the breaker 50 that cuts off the power supply; A current detector (81 to 83) for detecting a current of the distributed power supply to determine an overload, a short circuit, and an arc; A protection relay 60 for generating a trip signal when the current is abnormal by comparing the current detected by the current detectors 81 to 83 with a reference current; The circuit breaker 50 is provided with a circuit breaker 50 which generates a blocking command by a combination of trip signals generated by the protective relay 60 and the arc sensor 20 to prevent damage to the switchboard system due to an overload, a short circuit, and an arc.

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 수행한다.The current detectors 81 to 83 detect current flowing for each line of the three-phase AC power distribution, and the protection relay 60 detects the current detected by the current detectors 81 to 83 and the overload, short circuit, or arc. For detection, a trip signal is generated and transmitted to the circuit breaker 50 when the detected current is greater than the reference current. In this case, the protection relay 60 provides a current value detected in real time to the circuit breaker 50 to perform a function of achieving accuracy in the blocking operation when interworking with the arc sensor 20 later.

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 수행할 경우, 전류 검출기의 소자 특성과 보호계전기의 동작 특성 및 시간 등에 의해 150~ 200ms의 동작 지연이 발생 후에 차단 동작이 이루어진다.The circuit breaker 50 determines that an overcurrent occurs when a trip signal is generated from the protection relay 60, and generates a cutoff command to block the distribution of power to the load. On the other hand, when the blocking operation is performed only by the protective relay 60 as described above during the overcurrent, the blocking operation is performed after an operation delay of 150 to 200 ms occurs due to the device characteristics of the current detector and the operating characteristic and time of the protective relay.

그러나 아크가 발생한 경우에는 50ms이내에서 시스템에 영향을 주어 시스템이 손상되는 경우가 발생하게 되므로, 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.However, when an arc occurs, the system may be damaged by affecting the system within 50 ms. Thus, the arc sensor 20 is used in conjunction with the protection relay 60 as described above. That is, the arc sensor 20 detects the arc generation within 9 ms using the optical fiber when the arc occurs, generates a trip signal and transmits it to the circuit breaker 50.

그러면 차단기(50)는 신속하게 차단 명령을 발생하여 차단 동작을 수행함으로써, 아크 발생 시점으로부터 50ms 이내에서 아크 소호 동작을 완료할 수 있게 된다. 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.Then, the circuit breaker 50 generates a command to cut quickly to perform a blocking operation, thereby completing the arc extinguishing operation within 50 ms from the time of arc generation. When the trip signal is generated by the arc sensor 20, the circuit breaker 50 does not immediately perform a blocking operation, but compares a current value detected in real time by the protection relay 60 with a set current value, and detects the current. When the value is less than or equal to the set current value, the blocking operation is not performed even if a trip signal is generated by the arc sensor 20. This is because the arc is generated, but it is not an arc affecting the system, so by ignoring the arc, the breaker operates to cut off the power and prevents the administrator from manually re-powering the power and prevents the power from being cut off for a long time. will be.

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.Here, since the time for comparing the current value detected by the circuit breaker 50 and the set current value is also possible within several hundred μm s, even when the blocking operation is performed, the blocking operation is 50 ms or less from the time of arc generation.

그러나, 전술된 바와 같이 종래의 차단 동작시간이 50ms 이하는 안정성이 확보된 것으로 인지되나, 실질적으로 차단기의 노후로 인해 차단기의 동작시간이 수 십ms 지연되는 현상이 발생함을 감안할 때, 종래 차단기의 차단 동작시간이 안정적이라 할 수 없다. 즉, 수배전반이 노상에 설치되어 있는 경우, 수배전반에 설치된 차단기는 자연상태에서 장기간 노출되기 때문에, 차단기 스프링의 탄성도 변화, 접점 플레이트의 변형 등으로 인해 차단기 동작시간이 지연된다. 이러한 동작시간의 지연은 차단기를 100ms 이상 지연동작시키기 때문에, 직접적인 화재 원인이 될 수 있다. 따라서, 차단기의 동작시간을 최대한 줄일 수 있는 방안이 모색되어야 할 것이다.However, as described above, the conventional breaker operation time of 50 ms or less is recognized that the stability is secured, but in view of the phenomenon that the breaker operation time is delayed by several tens of ms due to the aging of the breaker, the conventional breaker The blocking operation time of is not stable. That is, when the switchgear is installed on the road, the breaker installed in the switchgear is exposed for a long time in a natural state, so that the breaker operation time is delayed due to the change in the elasticity of the breaker spring, the deformation of the contact plate, and the like. This delay of the operation time causes the circuit breaker to be delayed for more than 100ms, which may cause a direct fire. Therefore, it is necessary to find a way to reduce the operation time of the breaker as much as possible.

1. 대한민국 등록특허 10-0996627, 등록일자 2010년 11월 19일, 발명의 명칭 '아크 센서가 적용된 고압/저압 배전반 시스템'.1. Republic of Korea Patent Registration 10-0996627, registered date November 19, 2010, the name of the invention 'high pressure / low pressure switchgear system applied to the arc sensor'.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 수배전반 내부에서 고저항 아크 사고가 발생할 경우, 지능형 접지 개폐기를 동작시켜 아크 사고 시점부터 차단기 개방 시까지의 시간을 30ms 내지 40ms 이내로 현격히 줄임으로써, 부품 소자의 노후에 관계없이 사고 및 화재의 진행을 차단할 수 있는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to operate the intelligent grounding switch when a high resistance arc accident occurs in the switchgear within 30ms to 40ms from the time of the arc accident to the breaker opening By dramatically reducing, it provides an intelligent grounding circuit using a PAM method that can prevent the progress of accidents and fires regardless of the deterioration of component parts.

본 발명의 다른 목적은, 수배전반 내부에 아크 발생에 따른 섬광을 검출하도록 다수 개의 포토센서가 장착되고, 아크 발생에 따른 발열 상태를 검출하기 위한 열감지 적외선 센서를 장착한 후, 포토센서 및 적외선 센서로부터 안정적인 아크 검출을 수행하고, 아크 검출결과에 기반하여 지능형 접지 개폐기를 동작시키고, 이로부터 주 차단기를 동작시킴으로써 짧은 시간 내에 차단 제어가 이루어질 수 있는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention, a plurality of photosensors are mounted in the switchgear to detect the flash according to the arc generation, and equipped with a thermal sensing infrared sensor for detecting the heat generated by the arc generation, photosensors and infrared sensors The present invention provides an intelligent grounding circuit using a PA method that performs stable arc detection from the circuit, operates an intelligent ground switch based on the arc detection result, and operates the main circuit breaker therefrom.

본 발명의 또 다른 목적은, 지능형 접지 개폐기가 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)로 적용되도록 함으로써, 최대 36ms 이내에 차단 동작이 이루어지도록 하여 고신뢰성을 확보함과 동시에, 차단기의 반복성을 높일 수 있는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to enable the intelligent ground switch to be applied as a permanent magnet type magnetic actuator (PMA), so that the blocking operation is performed within a maximum 36ms to ensure high reliability, while at the same time increasing the repeatability of the breaker An intelligent ground circuit using this method is provided.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로는, 고저항 혼촉 아크 사고 및 이에 따른 화재발생으로부터 안정적인 접지 스위칭을 수행할 수 있는 접지회로에 있어서, 수배전반에 설치되는 주 차단기; 상기 주 차단기의 후단에 접속되는 변류기; 수배전반 함체 내부에 설치되어 아크 발생 시 섬광 및 발열 상태를 검출하거나, 화재 여부를 판별하기 위한 센서부; 상기 센서부에서 검출된 신호에 응답하여 트립 신호를 생성하는 컨트롤러; 및 상기 변류기의 후단에 접속되며, 상기 컨트롤러의 트립 신호를 입력받아 모선을 접지시키기 위한 영구자석형 마그네틱 액추에이터;로 이루어진 것을 특징으로 한다.Intelligent grounding circuit using the PM method according to the aspect of the present invention for achieving the above object, in the grounding circuit that can perform a stable ground switching from high resistance mixed arc accident and the resulting fire, is installed in the switchgear Main breaker; A current transformer connected to the rear end of the main breaker; A sensor unit installed inside the switchgear enclosure to detect a flash and heat state when an arc is generated or to determine whether a fire occurs; A controller configured to generate a trip signal in response to the signal detected by the sensor unit; And a permanent magnet magnetic actuator connected to a rear end of the current transformer and receiving a trip signal of the controller to ground the bus.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 센서부는, 상기 수배전반 함체 내에 설치되며, 고저항 아크 사고 발생 시 섬광을 전기적 신호로 검출하도록 적어도 하나 이상의 포토센서로 구성되는 제1 센서; 상기 수배전반 함체 내에 설치되며, 고저항 아크 사고 발생 시 발열상태를 검출하기 위해 적어도 하나 이상의 적외선 센서로 구성되는 제2 센서; 및 상기 수배전반 함체 내에 고저항 아크 사고 발생 시 화재발생 여부를 검출하는 화재감지 센서로 구성되는 제3 센서;로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a sensor unit may include: a first sensor installed in the switchgear housing and configured to include at least one photo sensor to detect a flash as an electrical signal when a high resistance arc accident occurs; A second sensor installed in the switchgear enclosure and configured of at least one infrared sensor to detect a heat state when a high resistance arc accident occurs; And a third sensor configured to detect whether a fire occurs when a high resistance arc accident occurs in the switchgear enclosure.

또한, 본 발명에서 바람직한 실시 예로 제시되는 영구자석형 마그네틱 액추에이터는, 길이재의 가동철심; 상기 가동철심에 자기장이 발생하도록 상호 간격을 두고 가동철심의 일단과 타단에 각각 권취 구비되며 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 투입코일 및 개방코일; 상기 투입코일과 개방코일의 외주면을 감싸면서 내주면 일단에는 이들 투입코일과 개방코일 사이에 위치되는 격막부를 일체로 형성한 요크; 상기 요크에서 일단이 노출되게 연장 구비된 가동철심 끝단에 수직하게 구비되는 가동부; 및 상기 개방코일의 일측으로 위치되면서 가동철심의 외주면으로 배치되어 투입코일 또는 개방코일에 대한 상대적인 자속변화를 유도하는 영구자석;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the permanent magnet magnetic actuator presented in a preferred embodiment of the present invention, the movable core of the length member; An input coil and an open coil, each of which is wound at one end and the other end of the movable iron core at intervals so as to generate a magnetic field in the movable iron core and to which currents of different polarities are applied; A yoke which integrally forms a diaphragm portion located between the input coil and the open coil at one end thereof while surrounding the outer circumferential surfaces of the input coil and the open coil; A movable part provided perpendicularly to an end of the movable iron core extending to expose one end of the yoke; And a permanent magnet positioned on one side of the open coil and disposed on an outer circumferential surface of the movable iron core to induce a relative magnetic flux change with respect to the input coil or the open coil.

전술된 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 지능형 접지 회로는, 수배전반 내부에서 고저항 아크 사고가 발생할 경우, 아크 사고 시점부터 차단기 개방 시까지의 시간을 30ms 내지 40ms 이내로 현격히 줄임으로써, 부품 소자의 노후에 관계없이 사고 및 화재의 진행을 차단할 수 있는 효과를 갖는다. 또한 본 발명은, 진동 차단기를 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)로 적용함으로써, 최대 36ms 이내에 차단 동작이 이루어지도록 하여 고신뢰성을 확보함과 동시에, 차단기의 반복성을 높일 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the intelligent grounding circuit proposed in the present invention significantly reduces the time from the time of the arc accident to the time of opening the breaker within 30 ms to 40 ms when a high-resistance arc accident occurs in the switchgear, thereby affecting the aging of the component elements. It has the effect of blocking the progress of accidents and fire without. In addition, the present invention, by applying a vibration breaker as a permanent magnet type magnetic actuator (PMA), it is possible to achieve a blocking operation within a maximum 36ms to secure a high reliability and at the same time has the effect of improving the repeatability of the breaker.

도 1은 종래 아크 센서가 적용된 배전반 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 PMA 방식이 적용된 지능형 접지 회로를 나타낸 배선도이다.
도 3은 도 2의 제1 센서 내지 제3 센서의 동작 조건을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 도 2의 PMA 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 동작순서를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지능형 접지 회로의 동작시간을 나타낸 실험 그래프이다.1 is a block diagram showing a switchgear system to which a conventional arc sensor is applied.
2 is a wiring diagram illustrating an intelligent ground circuit to which the PMA method according to the present invention is applied.
FIG. 3 is a circuit diagram for describing an operating condition of the first to third sensors of FIG. 2.
4 is a cross-sectional view illustrating the PMA structure of FIG. 2.
5 is a circuit diagram for explaining the operation procedure of the present invention.
6 is an experimental graph showing the operation time of the intelligent ground circuit according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에서 적용되는 지능형 접지 회로는 주 차단기의 트립 제어를 수행하지 아니하고, 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA - Permanent Magnetic Actuator)를 동작시켜 주 차단기의 차단 제어를 수행한다. 이는 고저항 아크 사고 발생 시 동작 속도가 빠른 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)를 동작시켜 접지되도록 하는 것이다. 그리고, 지능형 접지 개폐기의 동작으로 인해 변류기 및 차단기가 동작하여 전원을 차단한다.First, the intelligent ground circuit applied in the present invention does not perform the trip control of the main circuit breaker, but operates the permanent magnetic actuator (PMA) to perform the breaking control of the main circuit breaker. This is to operate the permanent magnet type magnetic actuator (PMA), which has a high operating speed, in case of a high resistance arc accident, to ground it. In addition, due to the operation of the intelligent ground switch, the current transformer and the breaker operate to cut off the power.

결국, 본 발명에서는 고저항 아크 발생 시 접지를 투입하여 짧은 시간 내에 아크 소호가 이루어지고, 이후 주 차단기를 동작시켜 전원 공급을 차단한다. 따라서, 주 차단기의 노후에 관계없이 동작속도를 높일 수 있는 것이다. 이러한 지능형 접지 회로는 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.As a result, in the present invention, when the high-resistance arc is generated, the arc extinguishment is made within a short time by inputting the ground, and then the main breaker is operated to cut off the power supply. Therefore, the operation speed can be increased regardless of the age of the main circuit breaker. Such an intelligent ground circuit is described in detail with reference to FIG. 2 as follows.

먼저, 수배전반에 설치되는 주 차단기(201)와 변류기(203)가 마련되고, 상기 변류기(203)의 후단에 지능형 접지회로(205)가 접속된다. 상기 지능형 접지회로(205)는 수배전반 함 내에 고저항 아크 사고 발생 시 섬광을 전기적 신호로 검출하도록 적어도 하나 이상의 포토센서로 구성되는 제1 센서(215)와, 상기 수배전반 함 내에 고저항 아크 사고 발생 시 발열상태를 검출하기 위해 적어도 하나 이상의 적외선 센서로 구성되는 제2 센서(217)와, 수배전반 함 내에 고저항 아크 사고 발생 시 화재발생 여부를 검출하는 화재감지 센서로 구성되는 제3 센서(219), 상기 각 센서(215-219)로부터 검출된 신호에 근거하여 트립 신호를 생성하는 컨트롤러(213)와, 상기 컨트롤러(213)의 출력 신호에 응답하여 모선을 접지시키기 위한 지능형 접지 스위치(SES - Smart Earthing Switch : 211)로 구성된다.First, a main circuit breaker 201 and a current transformer 203 provided in the switchgear are provided, and an intelligent ground circuit 205 is connected to the rear end of the current transformer 203. The intelligent ground circuit 205 may include a first sensor 215 composed of at least one photo sensor to detect a flash as an electrical signal when a high resistance arc accident occurs in the distribution box, and a high resistance arc accident in the distribution box. A second sensor 217 composed of at least one infrared sensor to detect a heat generation state, and a third sensor 219 composed of a fire detection sensor detecting whether a fire occurs when a high resistance arcing accident occurs in a distribution box; The controller 213 generates a trip signal based on the signals detected by the sensors 215-219, and an intelligent ground switch (SES) for grounding the bus in response to an output signal of the controller 213. Switch: 211).

여기서, 상기 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)는 수배전반의 함체 내부에 탈착 가능하도록 구성되며, 클립 형태의 구조로 제공된다. 즉, 절연 재질로 구성된 클립의 일단에 굴절 가능한 연결체를 구성하고, 상기 연결체의 종단에 포토센서 또는 적외선 센서가 장착된다. 이는 임의의 위치에서 제1 센서(215) 또는 제2 센서(217)를 용이하게 설치하기 위한 것이다.Here, the first sensor 215 and the second sensor 217 is configured to be detachable inside the enclosure of the switchgear, it is provided in the form of a clip. That is, a refractive index connector is formed at one end of the clip made of an insulating material, and a photo sensor or an infrared sensor is mounted at the end of the coupling body. This is for easily installing the first sensor 215 or the second sensor 217 at any position.

따라서, 상기 컨트롤러(213)의 신호 입력단에는 다수 개의 센서로 구성된 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)가 연결되며, 각 센서(215, 217)는 클립을 이용하여 아크 발생이 예상되는 위치에 장착한다. 상기 클립과 연결체는 통상의 구조로 제시될 수 있으며, 수배전반 설계자에 의해 센서의 설치 위치가 자유로이 설정될 것이다.Therefore, the first sensor 215 and the second sensor 217 composed of a plurality of sensors are connected to the signal input terminal of the controller 213, and each sensor 215 or 217 is expected to generate an arc using a clip. Mount in place. The clip and connector may be presented in a conventional structure, and the installation position of the sensor may be freely set by the switchgear designer.

상기 제3 센서(219)는 수배전반 내부의 화재를 감시하기 위한 것으로, 아크 사고를 포함하여 발생되는 화재 여부를 판단한다. 화재 감시를 위한 센서로써, 열 감지 센서, 연기감지 센서 등이 적용될 수 있다.The third sensor 219 is for monitoring the fire inside the switchboard, and determines whether or not the fire occurred, including an arc accident. As a sensor for fire monitoring, a heat sensor, a smoke sensor, or the like may be applied.

상기 컨트롤러(213)는 제1 센서(215) 내지 제3 센서(219)로부터 입력되는 신호의 레벨을 정격신호로 증폭하여 상기 지능형 접지 스위치(211)를 동작시킨다. 상기 컨트롤러(213)는 상기 제1 센서(215)를 구성하는 어느 하나의 센서 출력 신호와, 상기 제2 센서(217)를 구성하는 어느 하나의 센서 출력 신호가 발생하거나, 상기 제3 센서(219)의 출력 신호가 발생할 경우, 상기 지능형 접지 스위치(211)를 동작시킨다.The controller 213 operates the intelligent ground switch 211 by amplifying a level of a signal input from the first sensor 215 to the third sensor 219 into a rated signal. The controller 213 generates one sensor output signal constituting the first sensor 215 and one sensor output signal constituting the second sensor 217, or the third sensor 219. When the output signal of) occurs, the intelligent ground switch 211 is operated.

즉, 도 3에서 도시된 바와 같이 어느 하나의 포토 센서로부터 아크 발생에 따른 섬광을 검출하기 위해 상기 제1 센서(215)는 OR 게이트(OR1)의 입력단에 접속되고, 상기 제2 센서(217)를 구성하는 다수 개의 적외선 센서는 아크 발생에 따른 발열을 검출하도록 OR 게이트(OR2)의 입력단에 접속된 후, 상기 각 OR 게이트(OR1, OR2)의 출력단은 AND 게이트(AND)의 입력단에 접속되며, 상기 AND 게이트(AND)의 출력단은 상기 제3 센서(219)의 출력 신호와 OR 게이트(OR3)로 연결되고, 상기 OR 게이트(OR3)의 출력단은 상기 지능형 접지 스위치(211)를 트립시키도록 접속된다.That is, as shown in FIG. 3, the first sensor 215 is connected to the input terminal of the OR gate OR1 to detect the flash according to the arc generation from any one photo sensor, and the second sensor 217 After the plurality of infrared sensors constituting the is connected to the input terminal of the OR gate (OR2) to detect the heat generated by the arc generation, the output terminal of each OR gate (OR1, OR2) is connected to the input terminal of the AND gate (AND) The output terminal of the AND gate AND is connected to the output signal of the third sensor 219 and the OR gate OR3, and the output terminal of the OR gate OR3 trips the intelligent ground switch 211. Connected.

여기서, 상기 AND 게이트(AND)는 제1 센서(215)와 제2 센서(217)의 출력이 중첩됨을 검출하는 것으로, 아크 발생의 신뢰성을 높이기 위함이다. 결국, 아크 사고 발생 시 섬광에 의한 아크 발생을 인지함과 동시에, 적외선 센서로부터 발열 상태를 검출할 경우, 지능형 접지 스위치(211)가 동작한다.Here, the AND gate AND detects that the outputs of the first sensor 215 and the second sensor 217 overlap each other, and is intended to increase reliability of arc generation. As a result, when an arc accident occurs, the intelligent ground switch 211 operates when the arc is generated by the flash and the heat generation state is detected by the infrared sensor.

한편, 상기 지능형 접지 스위치(211)는 절연 성능이 우수하고 친환경적인 Vacuum Interrupter로써, 스프링으로 구동되는 기계적 방식이 배제된 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)이다. 따라서, 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)를 적용함에 있어 고신뢰성을 확보하고 반복성이 우수할 뿐만 아니라, 개방, 단락 상태를 유지할 때 영구자석을 사용함으로써 지속적으로 전류를 흘리지 않아도 된다는 장점을 갖는다.Meanwhile, the intelligent ground switch 211 is a vacuum interrupter having excellent insulation performance and eco-friendly, and is a permanent magnet type magnetic actuator (PMA) excluding a mechanical method driven by a spring. Therefore, in applying the permanent magnet type magnetic actuator (PMA), not only ensures high reliability and excellent repeatability, but also has the advantage that a permanent magnet is not required to continuously flow when maintaining an open or shorted state.

도 4는 본 발명에서 제시하는 지능형 접지 스위치로써 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이, 길이재의 가동철심(440)과; 상기 가동철심(440)에 자기장이 발생하도록 상호 간격을 두고 가동철심(440)의 일단과 타단에 각각 권취 구비되며 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 투입코일(410) 및 개방코일(420)과; 상기 투입코일(410)과 개방코일(420)의 외주면을 감싸면서 내주면 일단에는 이들 투입코일(410)과 개방코일(420) 사이에 위치되는 격막부(405a)를 일체로 형성한 요크(405)와; 상기 요크(405)에서 일단이 노출되게 연장 구비된 가동철심(440) 끝단에 수직하게 구비되는 가동부(445)와; 상기 개방코일(420)의 일측으로 위치되면서 가동철심(440)의 외주면으로 배치되어 투입코일(410) 또는 개방코일(420)에 대한 상대적인 자속변화를 유도하는 영구자석(430)으로 이루어진다.Figure 4 is a cross-sectional view showing a permanent magnetic magnetic actuator (PMA) as an intelligent ground switch proposed in the present invention. As shown, the movable iron core 440 of the length member; An input coil 410 and an open coil 420 wound on one end and the other end of the movable iron core 440 at intervals so as to generate a magnetic field in the movable iron core 440 and to which currents of different polarities are applied; The yoke 405 integrally formed with a diaphragm portion 405a positioned between the input coil 410 and the open coil 420 on one end of the inner circumferential surface while surrounding the outer circumferential surfaces of the input coil 410 and the open coil 420. Wow; A movable part 445 vertically provided at an end of the movable iron core 440 extended to expose one end of the yoke 405; Positioned toward one side of the open coil 420 is disposed on the outer peripheral surface of the movable core 440 is made of a permanent magnet 430 to induce a relative magnetic flux change for the input coil 410 or the open coil 420.

즉, 투입코일(410)과 개방코일(420)의 중심부 상에 일단이 배치된 상태에서 축방향으로 전진 또는 후퇴 이동을 하는 가동철심(440)을 포함하며, 상기 가동철심(440)의 끝단부에는 수직하게 가동부(445)가 구비된다. 여기서 상기 가동부(445)의 일단은 커넥팅 레버(c)와 연동하도록 구성된다.That is, it includes a movable iron core 440 for moving forward or backward in the axial direction in a state where one end is disposed on the center of the input coil 410 and the open coil 420, the end of the movable core 440 The movable part 445 is vertically provided. One end of the movable portion 445 is configured to interlock with the connecting lever (c).

액추에이터(403)는 직진 이동을 하는 가동철심(440)을 기준으로 일정간격을 두고 투입코일(410)과 개방코일(420)이 배치되고, 투입코일(410)과 개방코일(420)은 각각 보빈에 의해 코일을 권선한 형태로 제공된다. 상기 투입코일(410)과 개방코일(420)은 상호 소정의 간격을 두고 이격 설치되는 구성이며, 이들 투입코일(410)과 개방코일(420) 사이에는 도면에서 보는 바와 같이 요크의 일측 내주면에 형성되는 격막부(405a)에 의해 상호 물리적으로 분리되는 구조이다.The actuator 403 is disposed with a predetermined interval based on the movable iron core 440 to move in a straight line, the input coil 410 and the open coil 420, the input coil 410 and the open coil 420 are respectively bobbin It is provided in the form of winding the coil by. The input coil 410 and the open coil 420 are configured to be spaced apart from each other at a predetermined interval, and formed between the input coil 410 and the open coil 420 on one inner circumferential surface of the yoke as shown in the drawing. It is a structure that is physically separated from each other by the diaphragm portion 405a.

이러한 구성의 투입코일(410)과 개방코일(420)은 서로 다른 극성의 전류가 인가되도록 배선된다. 또한, 상기 요크(405)는 상술한 투입코일(410)과 개방코일(420)을 감싸는 구조로 구비되면서 상기 가동철심(440)의 일단을 지지하는 형태로 제공된다.The input coil 410 and the open coil 420 of this configuration are wired so that currents of different polarities are applied. In addition, the yoke 405 is provided in a structure that surrounds the above-described input coil 410 and the open coil 420 to support one end of the movable core 440.

한편, 요크의 내주면 일측에 영구자석(430)을 일체로 구비하는 기술적 특징을 갖는다. 이때의 상기 영구자석(430)은 상기 개방코일(420)의 일측으로 위치되면서 가동철심(440)의 외주면으로 배치되는 구성이며, 상술한 투입코일(410) 또는 개방코일(420)에 대한 상대적인 자속변화를 유도하여 자속 효율을 높이는 역할을 한다.On the other hand, the inner peripheral surface of the yoke has a technical feature of having a permanent magnet 430 integrally. At this time, the permanent magnet 430 is configured to be disposed on the outer circumferential surface of the movable iron core 440 while being located to one side of the open coil 420, the magnetic flux relative to the above-described input coil 410 or the open coil 420 It induces change and increases the flux efficiency.

즉, 상기 영구자석(430)은 닫히거나 열린 위치 모두에서 접촉을 유지시키는 힘을 제공하여 외부의 추가적인 에너지 공급 없이도 그 동작의 신뢰성을 높이도록 한다.That is, the permanent magnet 430 provides a force for maintaining contact in both the closed or open position to increase the reliability of the operation without additional external energy supply.

도 5는 본 발명에 따른 지능형 접지 회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 5a는 정상운전 상태를 나타낸 것으로, 차단기(201)와 변류기(203)의 후단에 접지회로(205)가 부가된다. 접지회로(205)는 클립 형태를 갖고 임의의 위치에서 착탈 가능한 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)를 포함한다. 상기 제1 센서(215)는 아크 발생 시 섬광을 검출하기 위한 포토센서들로 구성되고, 상기 제2 센서(217)는 아크 발생 시 발열 상태를 검출하기 위한 적외선 센서들로 구성된다.5 is a view for explaining the operation of the intelligent ground circuit according to the present invention. First, Figure 5a shows a normal operation state, the ground circuit 205 is added to the rear end of the circuit breaker 201 and the current transformer 203. The ground circuit 205 includes a first sensor 215 and a second sensor 217 having a clip shape and detachable at any position. The first sensor 215 is composed of photosensors for detecting a flash when an arc is generated, and the second sensor 217 is composed of infrared sensors for detecting a heat generation state when an arc is generated.

관리자 또는 설치자는 상기 클립 형태를 갖는 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)를 수배전반의 함체 내부에 설치하되, 아크 발생이 예상되는 지점에 다수 개 설치한다. 즉, 아크 발생이 예상되는 지점에 근접한 위치에 클립을 체결하고, 클립의 상부로 연장되는 플렉시블한 연결체를 절곡시켜 각 센서가 아크 발생 지점을 향하도록 설치한다.The manager or installer installs the first sensor 215 and the second sensor 217 having the clip shape inside the enclosure of the switchgear, and installs a plurality of arcing points at the point where the arc is expected. That is, the clip is fastened to a position close to the point where the arc is expected to be installed, and the flexible connector extending to the top of the clip is bent to install each sensor toward the arc generating point.

상기 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)를 클립 형태로 구현하는 것은, 수배전반의 설계 방식에 따라 아크 발생 지점이 상이함으로 인해, 센서의 설치 및 해체의 편의성을 높이기 위한 것이다.Implementing the first sensor 215 and the second sensor 217 in the form of a clip is to increase the convenience of installation and disassembly of the sensor because the arc generation point is different according to the design of the switchgear.

또한, 상기 제3 센서(219)는 화재감지를 위한 센서로써, 열감지 센서 또는 연기감지 센서이며, 도 3에서 설명된 바와 같이 OR 게이트(OR3)의 입력단으로 접속된다. 이는 상기 제3 센서(219)의 화재감지만으로 상기 지능형 접지 스위치(211)를 동작시킴을 의미한다.In addition, the third sensor 219 is a sensor for fire detection, and is a heat detection sensor or a smoke detection sensor, and is connected to an input terminal of the OR gate OR3 as described in FIG. 3. This means that the intelligent ground switch 211 is operated only by the fire detection of the third sensor 219.

이에, 상기 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)는 각각으로 OR 게이트(OR1, OR2)를 통해 센서의 검출 신호를 입력받은 후, 하나의 AND 게이트(AND)의 입력단으로 접속되어 상기 OR 게이트(OR3)의 입력신호로 작용한다. 결국, 다수 개의 포토 센서 중 어느 하나로부터 아크 발생 시 섬광을 검출하고, 더불어 다수 개의 적외선 센서 중 어느 하나로부터 아크 발생 시 발열상태를 검출할 경우 상기 지능형 접지 스위치(211)를 동작시키게 되는 것이다.Accordingly, the first sensor 215 and the second sensor 217 respectively receive the detection signals of the sensors through the OR gates OR1 and OR2, and are connected to an input terminal of one AND gate AND. It serves as an input signal for the OR gate OR3. As a result, when the flash is detected from any one of the plurality of photo sensors, and the heating state is detected when the arc is generated from any one of the plurality of infrared sensors, the intelligent ground switch 211 is operated.

상기 컨트롤러(213)는 전술된 다수의 게이트를 포함하며, 상기 OR 게이트(OR3)의 출력 신호를 지능형 접지 스위치(211)의 동작 신호로 변환시키기 위한 증폭회로를 포함한다. 상기 컨트롤러(213)의 출력단에 접속되는 지능형 접지 스위치(211)는 현재 턴 오프 상태를 유지하고 있다.The controller 213 includes a plurality of gates as described above, and includes an amplifier circuit for converting the output signal of the OR gate OR3 into an operation signal of the intelligent ground switch 211. The intelligent ground switch 211 connected to the output terminal of the controller 213 is currently being turned off.

이후, 도 5b와 같이 고저항 아크사고가 발생할 경우, 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)가 아크 발생에 따른 섬광 및 발열 상태를 검출한다. 제1 센서(215)로부터 섬광을 검출하는 것은 대략 10ms 이내에 검출되며, 또한 제2 센서(217)로부터 발열상태를 검출하는 것은 대략 4ms 이내에 검출된다. 제2 센서(217)를 구성하는 적외선 센서는 온도 변화를 0.1℃ 단위로 검출하는데, 온도 변화가 기준치 이상 예컨대 0.5℃ 이상의 변화가 발생할 경우, 상기 OR 게이트(OR2)의 출력은 하이 레벨로 전환된다.Subsequently, when a high resistance arc accident occurs as shown in FIG. 5B, the first sensor 215 and the second sensor 217 detect a flashing state and a heat generation state due to the arc generation. Detecting the flash from the first sensor 215 is detected within about 10 ms, and detecting the heating state from the second sensor 217 is detected within about 4 ms. The infrared sensor constituting the second sensor 217 detects a temperature change in units of 0.1 ° C., and when the temperature change changes by more than a reference value, for example, 0.5 ° C. or more, the output of the OR gate OR2 is switched to a high level. .

상황에 따라 제1 센서(215)에 의해 섬광이 먼저 검출되거나, 제2 센서(217)에 의해 발열 상태를 먼저 검출할 수 있으나, 본 발명에서는 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)의 동시 검출 시점을 아크 사고로 상정함으로써, 아크 발생의 정확성을 높인다.Although the flash is first detected by the first sensor 215 or the heat generation state is first detected by the second sensor 217, the first sensor 215 and the second sensor 217 may be detected first. The accuracy of arc generation is raised by assuming that the simultaneous detection time of is assumed to be an arc accident.

도 5c는 제1 센서(215) 및 제2 센서(217)로부터 아크 사고를 검출함을 나타낸 것으로, 상기 컨트롤러(213)는 제1 센서(215)와 제2 센서(217)로부터 동시에 아크 발생에 따른 섬광과 발열상태를 검출하였는지를 판단한다. 상기 컨트롤러(213)의 판단결과, 포토 센서에 의해 섬광이 검출되고 동시에, 적외선 센서로부터 발열상태를 검출함으로 인지할 경우, 상기 컨트롤러는 도 5d와 같이 접지를 투입한다.5C illustrates that an arc accident is detected from the first sensor 215 and the second sensor 217, and the controller 213 simultaneously detects the arc accident from the first sensor 215 and the second sensor 217. Determine whether the flash and the heating state according to the detection. As a result of the determination of the controller 213, when the flash is detected by the photo sensor and at the same time, the controller 213 detects the heating state from the infrared sensor, the controller applies ground as shown in FIG. 5D.

상기 접지 투입은 지능형 접지 스위치(211)를 트립시키는 것으로, 진공 차단기를 이용하여 짧은 시간 내에 접지를 유도하는 것이다. 즉, 상기 컨트롤러(213)는 트립 신호를 생성하여 지능형 접지 스위치(211)의 투입코일(410)과 개방코일(420)로 인가하며, 투입코일(410) 및 개방코일(420)는 가동철심(440)을 유동시켜 접지되도록 스위칭 전환한다.The grounding is to trip the intelligent grounding switch 211, and to induce grounding in a short time using a vacuum breaker. That is, the controller 213 generates a trip signal and applies it to the input coil 410 and the open coil 420 of the intelligent ground switch 211, and the input coil 410 and the open coil 420 are movable iron cores ( Switch 440 to flow to ground.

본 발명에서 고저항 아크 발생 시 주 차단기(201)를 우선 동작시키지 않는 것은, 주 차단기(201)의 동작시간보다 영구자석형 마그네틱 액추에이터(PMA)의 동작시간이 더욱 짧기 때문이며, 또한 주 차단기(201)의 노후로 인해 주 차단기(201)의 동작시간이 지연됨을 사전에 방지함에 있다.In the present invention, the main circuit breaker 201 is not operated first when a high resistance arc occurs because the operation time of the permanent magnetic magnetic actuator (PMA) is shorter than that of the main circuit breaker 201, and the main circuit breaker 201 is not operated. This prevents the operation time of the main circuit breaker 201 from being delayed due to aging.

이와 같이 지능형 접지 스위치(211)가 동작하면, 도 5e에 도시된 바와 같이 변류기(203)가 지락을 검출하고, 도 5f에서 변류기의 지락검출에 응답하여 상기 주 차단기(201)가 개방된다. 따라서, 주 차단기(201)의 개방 동작을 통해 전원 공급이 차단된다. When the intelligent ground switch 211 operates as described above, as illustrated in FIG. 5E, the current transformer 203 detects a ground fault, and the main circuit breaker 201 is opened in response to the ground fault detection of the current transformer in FIG. 5F. Therefore, the power supply is cut off through the opening operation of the main breaker 201.

도 6은 본 발명에 따른 지능형 접지 회로의 동작 그래프를 나타낸 것으로, 아크 발생에 따른 섬광이 발생하는 시점부터 상기 지능형 접지 스위치(211)의 완전한 동작이 이루어지기까지 시간을 측정한 그래프이다. 여기서, 지능형 접지 스위치(211)를 동작시키기 위한 외부회로의 전원 전압은 DC 40V이고, 코일에 인가되는 최대 전류는 18.5A이다. 포토 센서가 아크 섬광을 인지하고, 이로부터 36ms 이후에 지능형 접지 스위치(211)가 동작완료됨을 보이고 있다.FIG. 6 is a graph illustrating an operation of the intelligent ground circuit according to the present invention, and is a graph measuring the time from the time of flash generation due to arc generation to the complete operation of the intelligent ground switch 211. Here, the power supply voltage of the external circuit for operating the intelligent ground switch 211 is DC 40V, the maximum current applied to the coil is 18.5A. The photo sensor recognizes the arc flash and shows that the intelligent ground switch 211 is completed after 36 ms.

본 실험에서는 포토 센서로부터 섬광을 검출한 후, 컨트롤러(213)에 의해 지능형 접지 스위치(211)를 트립시키기 위한 트립 신호를 생성하기까지 대략 9ms가 소요되었고, 트립 신호로부터 상기 지능형 접지 스위치(211)가 완전히 동작하기까지 27ms가 소요되었다. 따라서, 본 발명은 아크 발생시점부터 접지 투입까지의 시간이 36ms로 매우 짧은 시간에 아크 소호가 이루어짐을 확인하였으며, 시스템의 안정성이 매우 높음을 인지하였다.In the present experiment, after detecting the flash from the photosensor, it took approximately 9 ms to generate a trip signal for tripping the intelligent ground switch 211 by the controller 213, and the intelligent ground switch 211 from the trip signal. It took 27ms to fully operate. Therefore, the present invention confirmed that arc extinguishment was made in a very short time as the time from the occurrence of the arc to the ground input was 36ms, and it was recognized that the stability of the system was very high.

201 : 주 차단기 203 : 변류기
205 : 접지회로 211 : 지능형 접지 스위치
213 : 컨트롤러 215 : 제1 센서
217 : 제2 센서 219 : 제3 센서
405 : 요크 410 : 투입코일
420 : 개방코일 430 : 영구자석
440 : 가동철심 445 : 가동부
OR : OR 게이트 AND : AND 게이트
PMA : 영구자석 마그네틱 액추에이터201: main breaker 203: current transformer
205: ground circuit 211: intelligent ground switch
213: controller 215: first sensor
217: second sensor 219: third sensor
405: York 410: Input coil
420: open coil 430: permanent magnet
440: movable core 445: movable part
OR: OR gate AND: AND gate
PMA: Permanent Magnet Magnetic Actuator

Claims (5)

고저항 혼촉 아크 사고 및 이에 따른 화재발생으로부터 안정적인 접지 스위칭을 수행할 수 있는 접지회로에 있어서,
수배전반에 설치되는 주 차단기;
상기 주 차단기의 후단에 접속되는 변류기;
수배전반 함체 내부에 설치되어 아크 발생 시 섬광 및 발열 상태를 검출하거나, 화재 여부를 판별하기 위한 센서부;
상기 센서부에서 검출된 신호에 응답하여 트립 신호를 생성하는 컨트롤러; 및
상기 변류기의 후단에 접속되며, 상기 컨트롤러의 트립 신호를 입력받아 모선을 접지시키기 위한 영구자석형 마그네틱 액추에이터;로 이루어진 것을 특징으로 하는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로.In the ground circuit capable of performing a stable ground switching from high resistance mixed arc accident and the resulting fire,
A main breaker installed in the switchboard;
A current transformer connected to the rear end of the main breaker;
A sensor unit installed inside the switchgear enclosure to detect a flash and heat state when an arc is generated or to determine whether a fire occurs;
A controller configured to generate a trip signal in response to the signal detected by the sensor unit; And
And a permanent magnet magnetic actuator connected to a rear end of the current transformer and configured to ground a bus by receiving a trip signal of the controller. 제 1 항에 있어서 상기 센서부는,
상기 수배전반 함체 내에 설치되며, 고저항 아크 사고 발생 시 섬광을 전기적 신호로 검출하도록 적어도 하나 이상의 포토센서로 구성되는 제1 센서;
상기 수배전반 함체 내에 설치되며, 고저항 아크 사고 발생 시 발열상태를 검출하기 위해 적어도 하나 이상의 적외선 센서로 구성되는 제2 센서; 및
상기 수배전반 함체 내에 고저항 아크 사고 발생 시 화재발생 여부를 검출하는 화재감지 센서로 구성되는 제3 센서;로 구성되는 것을 특징으로 하는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로.The method of claim 1, wherein the sensor unit,
A first sensor installed in the switchgear enclosure and configured to include at least one photo sensor to detect a flash as an electrical signal when a high resistance arc accident occurs;
A second sensor installed in the switchgear enclosure and configured of at least one infrared sensor to detect a heat state when a high resistance arc accident occurs; And
And a third sensor configured to include a fire detection sensor for detecting a fire when a high resistance arc accident occurs in the switchgear enclosure. 제 2 항에 있어서,
상기 제1 센서 및 제2 센서는 수배전반의 함체 내부에 탈착 가능하도록 절연 재질로 구성된 클립의 일단에 굴절 가능한 연결체를 구성하고, 상기 연결체의 종단에 포토센서 또는 적외선 센서가 장착되는 것을 특징으로 하는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로.The method of claim 2,
The first sensor and the second sensor comprises a refractor connected to one end of the clip made of an insulating material to be detachable inside the enclosure of the switchgear, characterized in that the photosensor or infrared sensor is mounted on the end of the connector Intelligent ground circuit using a PM method. 제 2 항에 있어서,
상기 제1 센서를 구성하는 다수 개의 포토센서는 OR 게이트(OR1)의 입력단에 접속되고, 상기 제2 센서를 구성하는 다수 개의 적외선 센서는 아크 발생에 따른 발열을 검출하도록 OR 게이트(OR2)의 입력단에 접속된 후, 상기 각 OR 게이트(OR1, OR2)의 출력단은 AND 게이트(AND)의 입력단에 접속되며, 상기 AND 게이트(AND)의 출력단은 상기 제3 센서(219)의 출력 신호와 OR 게이트(OR3)로 연결되고, 상기 OR 게이트(OR3)의 출력단은 상기 영구자석형 마그네틱 액추에이터를 트립시키도록 접속되는 것을 특징으로 하는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로.The method of claim 2,
The plurality of photosensors constituting the first sensor are connected to an input terminal of the OR gate OR1, and the plurality of infrared sensors constituting the second sensor are input terminals of the OR gate OR2 to detect heat generated by arc generation. After being connected to the output terminal of each OR gate (OR1, OR2) is connected to the input terminal of the AND gate (AND), the output terminal of the AND gate (AND) is the output signal and the OR gate of the third sensor 219 And the output terminal of the OR gate (OR3) is connected to trip the permanent magnet type magnetic actuator (OR3). 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서 상기 영구자석형 마그네틱 액추에이터는,
길이재의 가동철심;
상기 가동철심에 자기장이 발생하도록 상호 간격을 두고 가동철심의 일단과 타단에 각각 권취 구비되며 서로 다른 극성의 전류가 인가되는 투입코일 및 개방코일;
상기 투입코일과 개방코일의 외주면을 감싸면서 내주면 일단에는 이들 투입코일과 개방코일 사이에 위치되는 격막부를 일체로 형성한 요크;
상기 요크에서 일단이 노출되게 연장 구비된 가동철심 끝단에 수직하게 구비되는 가동부; 및
상기 개방코일의 일측으로 위치되면서 가동철심의 외주면으로 배치되어 투입코일 또는 개방코일에 대한 상대적인 자속변화를 유도하는 영구자석;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피엠에이 방식을 이용한 지능형 접지 회로.The permanent magnet magnetic actuator of any one of claims 1 to 4,
Movable core of longitudinal members;
An input coil and an open coil, each of which is wound at one end and the other end of the movable iron core at intervals so as to generate a magnetic field in the movable iron core, and to which currents of different polarities are applied;
A yoke which integrally forms a diaphragm portion located between the input coil and the open coil at one end thereof while surrounding the outer circumferential surfaces of the input coil and the open coil;
A movable part provided perpendicularly to an end of the movable iron core extending to expose one end of the yoke; And
And a permanent magnet disposed on an outer circumferential surface of the movable iron core while being positioned at one side of the open coil to induce a relative magnetic flux change with respect to the input coil or the open coil.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101306965B1 (en) * 2013-07-10 2013-09-09 주식회사 케이디파워 Arc-flash detection and cutoff system
KR102066534B1 (en) 2019-05-29 2020-01-15 한광전기공업주식회사 System for detecting arc flash in distribution board
KR102066535B1 (en) 2019-07-04 2020-02-11 한광전기공업주식회사 Partial discharge detection system using optical fiber ultrasonic sensor in high voltage power system
WO2020092339A1 (en) * 2018-10-31 2020-05-07 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Passive electrical component for safety system shutdown using ampere's law
KR20230075139A (en) 2021-11-22 2023-05-31 주식회사 에니트 Partial discharge diagnosis system based on photoacoustic signal

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2513573Y2 (en) 1991-06-21 1996-10-09 株式会社高岳製作所 Closed type switchgear
KR100709981B1 (en) 2006-01-12 2007-04-20 일성이엔지(주) A circuit breaker
KR100964544B1 (en) 2009-10-30 2010-06-21 창성전기 주식회사 Switchgear with safety device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2513573Y2 (en) 1991-06-21 1996-10-09 株式会社高岳製作所 Closed type switchgear
KR100709981B1 (en) 2006-01-12 2007-04-20 일성이엔지(주) A circuit breaker
KR100964544B1 (en) 2009-10-30 2010-06-21 창성전기 주식회사 Switchgear with safety device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101306965B1 (en) * 2013-07-10 2013-09-09 주식회사 케이디파워 Arc-flash detection and cutoff system
WO2020092339A1 (en) * 2018-10-31 2020-05-07 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Passive electrical component for safety system shutdown using ampere's law
US10971275B2 (en) 2018-10-31 2021-04-06 Ge-Hitachi Nuclear Energy Americas Llc Passive electrical component for safety system shutdown using Ampere's Law
EP3874528B1 (en) * 2018-10-31 2023-07-12 GE-Hitachi Nuclear Energy Americas LLC Passive electrical component for safety system shutdown using ampere's law
KR102066534B1 (en) 2019-05-29 2020-01-15 한광전기공업주식회사 System for detecting arc flash in distribution board
KR102066535B1 (en) 2019-07-04 2020-02-11 한광전기공업주식회사 Partial discharge detection system using optical fiber ultrasonic sensor in high voltage power system
KR20230075139A (en) 2021-11-22 2023-05-31 주식회사 에니트 Partial discharge diagnosis system based on photoacoustic signal

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