KR101277225B1 - 직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구 - Google Patents

직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구 Download PDF

Info

Publication number
KR101277225B1
KR101277225B1 KR1020120056277A KR20120056277A KR101277225B1 KR 101277225 B1 KR101277225 B1 KR 101277225B1 KR 1020120056277 A KR1020120056277 A KR 1020120056277A KR 20120056277 A KR20120056277 A KR 20120056277A KR 101277225 B1 KR101277225 B1 KR 101277225B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shunt
load
circuit breaker
hall sensor
current
Prior art date
Application number
KR1020120056277A
Other languages
English (en)
Inventor
손종만
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020120056277A priority Critical patent/KR101277225B1/ko
Priority to US13/889,280 priority patent/US9054523B2/en
Priority to ES13167626.4T priority patent/ES2666308T3/es
Priority to EP13167626.4A priority patent/EP2667397B1/en
Priority to CN201310198894.5A priority patent/CN103424597B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101277225B1 publication Critical patent/KR101277225B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

본 발명은 직류 회로차단기에 있어서 전류검출과 지락 발생 및 지락 전류의 계측이 가능하고 절연 및 강압 회로의 구성이 불요한 직류 회로차단기의 전류검출 기구를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구는 저항률이 큰 저항 부재를 가져, 부하 측 단자를 통해 흐르는 전류에 비례하는 저항 부재 양단의 전위차를 전압신호로서 출력하는 직류 션트; 및 사이에 공극을 갖도록 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 자성체 코어(CORE)와, 부하 측 단자 중 상기 직류 션트가 설치된 측의 나머지 일 측을 통해 흐르는 전류에 비례하게 유기되는 자속에 따른 출력전압을 출력하는 홀 센서를 갖는 홀 센서 조립체;를 포함한다.

Description

직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구{CURRENT DETECTING MECHANISM CAPABLE OF DETECTING GROUND FAULT FOR DIRECT CURRENT CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 직류 회로차단기에 관한 것으로, 특히 지락 검출이 가능한 전류검출 기구에 관한 것이다.
고압직류송전(HVDC)은 발전소에서 발전되는 고압의 교류전력을 전력 변환기를 이용해 고압의 직류전력으로 변환시켜 송전한 후 수전(受電)지역에서 다시 전력 변환기를 이용해 교류전력으로 재 변환시켜 공급하는 송전방식이다.
이러한 직류송전 방식은 직류전압의 최대값이 교류전압에 비해 약 70%에 불과해 기기의 절연이 용이하고 전압이 낮기 때문에 각 기기에 설치돼 있는 절연체의 수량 및 철탑의 높이를 줄일 수 있다는데 장점이 있고, 또 동일한 전력을 보낼 때 교류방식에 비해 직류방식이 송전 손실이 적기 때문에 송전 효율이 좋아지고 전선 사용량과 송전선로의 면적을 줄일 수 있어 교류에 비해 2배 이상의 전류를 흘릴 수 있는 등 보다 효과적으로 송전할 수 있는 장점으로 인해 세계적으로 향후 적용이 증대할 것으로 전망된다.
본 발명은 이러한 직류송전을 위한 전력기기로서 직류 회로차단기에 관한 것이다.
직류 회로차단기에 있어서 직류 회로차단기를 통해 흐르는 전류량(이하 전류로 약칭함)의 검출은 전력회로 상의 단락전류나 과전류와 같은 사고전류 발생시 회로를 차단하는 직류 회로차단기의 기능 수행을 위한 기초가 되므로 직류 회로차단기에 있어서 매우 중요한 기능이다.
이러한 직류 회로차단기를 통해 흐르는 전류의 검출을 위한 종래기술의 일 예를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 있어서 부호 100은 직류 회로차단기의 주요 구성부인 차단기 본체를 지시한다.
직류 회로차단기는 정격전압 용량에 따라서 복수의 주 회로 부를 포함하게 구성될 수 있다. 도 1에 도시한 실시 예는 4개의 주 회로 부(110, 120, 130, 140)를 직렬로 접속되게 구성한 예를 도시한 것이다. 예컨대 정격전압이 1000볼트(V)인 직류 회로차단기의 경우 각각의 주 회로 부(110, 120, 130, 140)가 250볼트(V)씩 분담하게 된다.
4개의 주 회로 부(110, 120, 130, 140) 중 2개만 접속구성하여 정격전압 500볼트를 250볼트(V)씩 분담하게 구성하는 다른 구성 예에 따른 직류 회로차단기가 제작될 수 있다.
주 회로 부(110, 120, 130, 140)는 각각 가동접촉자(103) 및 고정접촉자(미 도시)와, 아크 소호를 위한 소호 기구(미 도시)를 포함하게 구성될 수 있다.
주 회로 부(110, 120, 130, 140)는 회로 구성으로 보면 도 1을 참조할 수 있는 바와 같이 양극과 음극의 극성별로 한 쌍 씩의 주 회로 부가 직렬로 연결된 회로 즉, 주 회로 부(110, 120)의 쌍과 주 회로 부(130, 140)의 쌍이 직렬로 연결된 회로와 같다.
차단기 본체(100)는 각각의 주 회로 부(110, 120, 130, 140)를 동시에 개폐 구동하기 위한 개폐 기구(미 도시)를 더 포함할 수 있다.
각각의 주 회로 부(110, 120, 130, 140)는 전원 측 단자(100a1, 100a3), 전원 측 공통 단자(100a2, 100a4), 부하 측 단자(100b2, 100b4) 및 부하 측 공통단자(100b1, 100b3)를 포함한다. 여기서 전원 측 공통 단자(100a2, 100a4)와 부하 측 공통단자(100b1, 100b3)는 전원 측 또는 부하 측의 외부선로와 전기적으로 접속이 없고 전원 측 단자와 부하 측 단자를 전기적으로 접속하기 위한 단자로 이용된다.
직렬 연결되는 주 회로 부(110, 120)의 쌍과 주 회로 부(130, 140)의 쌍은 각각 연결 도체(100c)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
전원 측 단자(100a1)와 전원 측 단자(100a3)에는 직류 전원 측의 양극과 음극이 각각 접속될 수 있고, 부하 측 단자(100b2)와 부하 측 단자(100b4)에는 직류 부하 측의 양극과 음극이 각각 접속될 수 있다.
한편, 종래기술에 따라 직류 회로차단기를 통해 흐르는 전류의 검출을 위한 수단으로서, 부하 측 단자(100b2)와 부하 측 단자(100b4)를 통한 통전 경로에는 각각 직류 션트(DC SHUNT)인 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)가 설치된다. 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)는 상기 부하 측 단자(100b2)와 부하 측 단자(100b4)를 통한 통전 경로를 통해 흐르는 전류 량에 비례하는 전압 신호를 출력신호로서 출력한다.
여기서 직류 회로차단기를 통해 흐르는 전류량만을 검출하기 위해서는 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b) 중 어느 하나만 설치하여 검출하면 되지만, 지락 사고 및/또는 지락 전류의 검출을 위해서는 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)와 같은 2개의 직류 션트를 각각 양극과 음극의 통전 경로에 설치해야 한다.
제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)에는 미 도시되었지만 신호 선의 일 단이 접속되고 신호 선의 타 단은 미 도시한 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부에 접속된다.
상술한 바와 같이 구성되는 직류 회로차단기의 전류 검출 및 지락 발생 및/또는 지락 전류의 검출 동작을 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 있어서 전원 측 단자(100a1)와 전원 측 단자(100a3)에 각각 직류전원의 양극과 음극이 접속된다.
그러면, 직류전류는 양극인 전원 측 단자(100a1)로부터 폐로 상태인 주 회로 부(110)와 연결 도체(100c)를 통해 주 회로 부(120) 및 양극의 부하 측 단자(100b2)를 통해서 부하 측으로 흘러나가고, 다시 부하 측으로부터 음극의 부하 측 단자(100b4)를 통해서 흘러들어와서 폐로 상태인 주 회로 부(140)와 연결 도체(100c)를 통해 주 회로 부(130) 및 음극의 전원 측 단자(100a1)로 흘러들어간다.
이때 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)는 부하 측으로 흘러나가는 직류 전류 또는 부하 측으로부터 흘러들어오는 직류 전류에 비례한 전압신호를 출력한다.
이와 같이 출력된 전압신호는 상술한 바와 같이 신호 선을 통해 접속된 미 도시한 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부의 마이크로 프로세서에 전송되고, 해당 마이크로 프로세서는 수신한 전압신호를 미리 결정되어 저장된 전압 대 전류의 비율 및 환산프로그램에 의해 전류로 환산하여 직류 회로차단기를 통해 흐르는 전류량을 계측할 수 있다.
그리고 지락사고(ground fault) 발생 여부를 검출하는 동작은 다음과 같다.
직류 회로차단기에 접속된 회로에서 지락이 발생하지 않은 경우, 양극의 부하 측 단자(100b2)와 직렬연결된 통전 경로에 설치된 제 1 직류 션트(150a)와 음극의 부하 측 단자(100b4)와 직렬연결된 통전 경로에 설치된 제 2 직류 션트(120b)는 각각 서로 부호만 반대이고 값은 동일한 출력전압을 출력한다. 따라서, 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)로부터 출력된 전압신호를 수신한 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부의 마이크로 프로세서는 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)가 각각 출력한 출력전압을 가산하여(즉 벡터 합을 구해) 결과 0(zero)를 얻고 이때 해당 마이크로 프로세서는 지락 발생이 없음을 결정한다.
직류 회로차단기에 접속된 회로에서 지락이 발생한 경우, 양극의 부하 측 단자(100b2)와 직렬연결된 통전 경로에 설치된 제 1 직류 션트(150a)는 전류에 상응한 출력 전압을 출력한다. 그러나 사고 전류(지락 전류)가 직류 회로차단기의 외함 부(frame)의 접지를 통해 음극의 직류 전원 측으로 유입되므로 제 2 직류 션트(150b)의 출력 전압은 상기 제 1 직류 션트(150a)의 출력 전압과 절대값이 다른 값이 된다.
따라서, 제 1 직류 션트(150a)와 제 2 직류 션트(150b)에 접속된 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부의 마이크로 프로세서는 제 1 직류 션트(120a)와 제 2 직류 션트(120b)가 각각 출력한 출력전압을 가산하여(즉 벡터 합을 구해) 결과 0(zero)이 아닌 지락 전류에 비례하는 값을 얻으며 이로써 해당 마이크로 프로세서는 지락 전류 량을 측정하고 지락이 발생했음을 결정한다.
그러나 종래기술에 있어서 제 1 직류 션트(120a)와 제 2 직류 션트(120b)의 출력 전압신호는 제 1 직류 션트(120a)와 제 2 직류 션트(120b)의 부하 측 양 단의 매우 큰 계통 전압이 인가되어 그대로 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부에 인가될 수 없고, 반드시 절연 및 강압회로를 통해 인가되어야 한다. 따라서 절연 및 강압회로를 추가로 구비해야 하는 문제점이 있었다.
특히 최고 1000볼트에 달하는 직류 계통전압을 감당하도록 절연 및 강압회로는 1000볼트 이상의 전압을 견디게 설계되어야 하고 이는 직류 회로차단기의 크기를 증대시키고 제조원가를 상승시키는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 직류 회로차단기에 있어서 전류검출과 지락 발생 및 지락 전류의 계측이 가능하고 절연 및 강압 회로의 구성이 불요한 직류 회로차단기의 전류검출 기구를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 적어도 한 쌍의 전원 측 단자와 적어도 한 쌍의 부하 측 단자를 갖는 직류 회로차단기 용으로서, 상기 직류 회로차단기의 전류검출 기구에 있어서,
상기 한 쌍의 부하 측 단자 중 어느 하나에 전기적으로 접속되게 접촉하게 설치되고, 저항률이 큰 저항 부재를 가져, 상기 부하 측 단자를 통해 흐르는 전류에 비례하는 상기 저항 부재 양단의 전위차를 전압신호로서 출력하는 직류 션트(DC SHUNT); 및
상기 한 쌍의 부하 측 단자 중 상기 직류 션트가 설치된 측의 나머지 일 측과 절연되도록 상기 나머지 일 측의 주변에 분리되어 설치되며, 사이에 공극을 갖도록 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 자성체 코어(CORE)와,
상기 자성체 코어의 공극 부위에 설치되어, 상기 부하 측 단자 중 상기 직류 션트가 설치된 측의 나머지 일 측을 통해 흐르는 전류에 비례하게 유기되는 자속에 따른 출력전압을 출력하는 홀 센서(HALL SENSOR)를 갖는 홀 센서 조립체;를 포함하는 본 발명에 따른 직류 회로차단기의 전류 검출기구를 제공함에 의해서 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 직류 회로차단기의 전류 검출기구는 직류 션트와 홀 센서 조립체를 포함하며, 직류 션트의 출력 전압은 직류 션트 중 저항 부재 양단의 전위차이고 직류 회로차단기가 접속된 직류 전력계통의 전압이 아니며, 홀 센서 조립체는 직류 전력계통 즉, 부하 측 단자와 비접촉으로 절연되게 설치되므로, 검출 출력전압에 대한 절연 및 강압회로가 불필요하여, 직류 회로차단기를 소형화할 수 있고 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 직류 회로차단기의 전류 검출기구에 있어서, 상기 직류 션트는, 큰 저항을 갖는 복수의 저항 부재; 상기 저항 부재가 끼워지는 복수의 제 1 홈 부를 갖는 연결 도체; 및 상기 저항 부재가 끼워지는 복수의 제 2 홈 부를 갖는 부하 단자 부;를 포함하고, 복수의 저항 부재를 연결 도체 및 부하 단자 부의 홈 부에 끼워서 구성하므로, 전류 검출기구로 인한 크기의 증가가 최소화될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 직류 회로차단기 및 전류검출 기구의 회로 도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 차단기 본체을 후방에서 본 외형 사시 도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 회로차단기 및 전류검출 기구의 회로 도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구 중 직류 션트와 가동접촉자 어셈블리에 대한 조립체 사시 도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구 중 직류 션트에 대한 분해 사시 도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구 중 직류 션트를 수직의 일 직선상에 정렬해서 본 사시 도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구 중 직류 션트의 조립 상태 사시 도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구 중 홀 센서 조립체에 대한 조립 상태 사시 도이며,
조 9는 도 8의 홀 센서 조립체에 대한 종 단면을 비스듬하게 본 사시 도이고,
도 10은 본 발명에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구 중 다른 실시 예에 따른 직류 션트의 부품 구성을 보여주는 분해 사시 도이며,
도 11은 본 발명에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구 중 다른 실시 예에 따른 직류 션트의 조립 상태 사시 도이다.
상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도 2 내지 도 11을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 전류검출 기구가 직류 회로차단기에 어떻게 설치되는 지 기계적 및 전기적 접속 구성을 설명한다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 전류검출 기구가 설치되는 직류 회로차단기는 차단기 본체(100)와, 외함을 형성하는 미 도시한 크래들(cradle)을 포함하게 구성될 수 있다.
차단기 본체(100)는 실시 예상 4개의 주 회로 부(main switch units)(110, 120, 130, 140)와, 각각의 주 회로 부를 개폐 구동하는 구동력을 제공하는 미 도시한 개폐기구(switching mechanism)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 개폐기구는 잘 알려진 바와 같이 개폐구동 에너지을 제공하는 개폐 스프링과, 구동에너지를 전달하는 복수의 링크(links) 및 래치(latch) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 각각의 주 회로 부(main switch units)(110, 120, 130, 140)는 가동접촉자(103)와, 대응하는 고정접촉자(미 도시)를 포함하고 4개의 주 회로 부(110, 120, 130, 140)에 공통인 주 축(main shaft)(미 도시)에 의해서 동시 개폐 구동될 수 있다.
차단기 본체(100)는 직류 회로차단기의 정격전압 용량에 따라서 복수의 주 회로 부를 포함하게 구성될 수 있다. 도 2 또는 도 3에 도시한 실시 예와 같이 4개의 주 회로 부(110, 120, 130, 140)를 극성 즉 양극과 음극별로 직렬로 접속되게 구성한 예를 도시한 것이다. 예컨대 정격전압이 1000볼트(V)인 직류 회로차단기의 경우 각각의 주 회로 부(110, 120, 130, 140)가 250볼트(V)씩 분담하게 된다. 주 회로 부(110, 120, 130, 140)를 2개만 접속구성하여 정격전압 500볼트를 250볼트(V)씩 분담하게 구성하는 선택사양에 따른 도 2 및 도 3에 도시된 것과 다른 구성의 직류 회로차단기가 제작될 수 있다.
주 회로 부(110, 120, 130, 140)는 각각 가동접촉자(103) 및 고정접촉자(미 도시)와, 아크 소호를 위한 소호 기구(미 도시)를 포함하게 구성된다. 또한, 주 회로 부(110, 120, 130, 140)의 전기적 구성은 도 3의 회로 구성으로 보면 4개의 스위치가 극성별로 한 쌍씩 직렬로 연결된 회로와 같다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 주 회로 부(110, 120, 130, 140)는 수직방향 상 중간 부위에 수평방향으로 배치되는 전원 측 단자(100a1, 100a3) 및 전원 측 공통 단자(100a2, 100a4)와, 하 부에 수평방향으로 배치되는 부하 측 단자(100b4)와 직류 션트(102) 및 부하 측 공통단자(100b1, 100b3)를 포함한다. 여기서 전원 측 공통 단자(100a2, 100a4)와 부하 측 공통단자(100b1, 100b3)는 전원 측 또는 부하 측의 외부선로와 전기적으로 접속이 없고 전원 측 단자와 부하 측 단자를 전기적으로 접속하기 위한 단자로 이용된다.
도 3을 참조할 수 있는 바와 같이, 직렬 연결되는 주 회로 부(110, 120)의 쌍과 주 회로 부(130, 140)의 쌍은 각각 연결 도체(100c)에 의해 전기적으로 접속될 수 있다.
전원 측 단자(100a1)와 전원 측 단자(100a3)에는 직류 전원 측의 양극과 음극이 각각 접속될 수 있고, 직류 션트(102)와 부하 측 단자(100b4)에는 직류 부하 측의 양극과 음극이 각각 접속될 수 있다.
도 2와 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이, 전류 검출 및 지락 발생 여부와 지락 전류의 검출을 위해서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구는 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)를 포함한다.
바람직한 실시 예에 따라서, 직류 션트(102)는 한 쌍의 부하 측 단자 중 어느 하나 즉, 도 3에 있어서 주 회로 부(120)에 접속된 부하 단자 부(102c, 102f)에 전기적으로 접속되며 부하 단자 부(102c, 102f)에 접촉하게 설치된다.
특히, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라서, 직류 션트(102)가 부하 단자 부(102c, 102f)를 포함하는 하나의 부하 단자를 형성한다.
직류 션트(102)의 보다 상세한 구성을 도 5 내지 도 7과 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
직류 션트(102)는 본 발명의 일 실시 예에 따라서 도 5 내지 도 7을 참조할 수 있는 바와 같이 복수의 평판형 저항 부재(102b), 연결 도체(102a) 및 부하 단자 부(102c)를 포함한다.
복수의 평판형 저항 부재(102b)는 저항률이 큰 평판 형의 복수의 저항 편으로 구성된다.
연결 도체(102a)는 도 4를 참조할 수 있는 바와 같이 부호 미부여되었으나 복수의 연선 접속 홈 부를 갖는 연결 도체 판과 복수의 연선(flexible wire)를 통해 복수의 가동접촉자(103)에 전기적으로 접속되는 수단이다. 연결 도체(102a)는 도 5를 참조할 수 있는 바와 같이 복수의 평판형 저항 부재(102b)가 끼워지는 복수의 제 1 홈 부(102a2)를 갖는다.
부하 단자 부(102c)는 연결 도체(102a)와 더불어 직류 회로차단기의 부하 측 단자를 형성하는 부분으로서 부하 측 선로와 전기적으로 접속될 수 있다. 도 6을 참조할 수 있는 바와 같이, 부하 단자 부(102c)는 복수의 평판형 저항 부재(102b)가 끼워지는 복수의 제 2 홈 부(102c1)를 갖는다.
이와 같이 직류 션트(102)의 복수의 평판형 저항 부재(102b)는 부하 측 단자를 형성하는 부하 단자 부(102c) 및 연결 도체(102a)에 전기적으로 접속되게 끼워져 접촉하게 설치된다.
직류 션트(102)는 양극 부하 측 단자를 형성하는 부하 단자 부(102c) 및 연결 도체(102a)에 직접 접촉하게 설치된다.
또한, 직류 션트(102)는 부하 측 단자를 형성하는 부하 단자 부(102c) 및 연결 도체(102a)를 통해 흐르는 전류에 비례하는 저항 부재(102b) 양단의 전위차를 전압신호로서 출력한다.
이와 같이 직류 션트(102)의 출력 전압은 직류 션트(102) 중 저항 부재(102b) 양단의 전위차이고 직류 회로차단기가 접속된 직류 전력계통의 부하 단자 간 전위차에 따른 전압이 아니므로, 큰 전력계통의 전압이 과전류 계전기와 같은 제어 계측 부 측에 인가되지 않는다.
한편, 직류 션트(102)의 다른 실시 예에 따른 구성을 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한다.
직류 션트(102)는 본 발명의 다른 실시 예에 따라서 도 10 내지 도 11을 참조할 수 있는 바와 같이 복수의 봉형 저항 부재(102e), 연결 도체(102d) 및 부하 단자 부(102f)를 포함한다.
복수의 봉형 저항 부재(102e)는 저항률이 큰 봉 형의 복수의 저항 로드(rod)로 구성된다.
연결 도체(102d)는 도 4를 참조할 수 있는 바와 같이 부호 미부여되었으나 복수의 연선 접속 홈 부를 갖는 연결 도체 판과 복수의 연선(flexible wire)를 통해 복수의 가동접촉자(103)에 전기적으로 접속되는 수단이다. 연결 도체(102d)는 도 10을 참조할 수 있는 바와 같이 복수의 봉형 저항 부재(102e)가 끼워지는 복수의 제 1 홈 부(102d1)를 갖는다.
부하 단자 부(102f)는 연결 도체(102d)와 더불어 직류 회로차단기의 부하 측 단자를 형성하는 부분으로서 부하 측 선로와 전기적으로 접속될 수 있다. 부하 단자 부(102f)에 있어서 복수의 봉형 저항 부재(102e)가 끼워지는 복수의 제 2 홈 부는 도시되지 않았다.
이와 같이 직류 션트(102)의 복수의 봉형 저항 부재(102e)는 부하 측 단자를 형성하는 부하 단자 부(102f) 및 연결 도체(102d)에 전기적으로 접속되게 끼워져 접촉하게 설치된다.
직류 션트(102)는 양극 부하 측 단자를 형성하는 부하 단자 부(102f) 및 연결 도체(102d)에 직접 접촉하게 설치된다.
또한, 직류 션트(102)는 부하 측 단자를 형성하는 부하 단자 부(102f) 및 연결 도체(102d)를 통해 흐르는 전류에 비례하는 저항 부재(102e) 양단의 전위차를 전압신호로서 출력한다.
이와 같이 직류 션트(102)의 출력 전압은 직류 션트(102) 중 저항 부재(102e) 양단의 전위차이고 직류 회로차단기가 접속된 직류 전력계통의 부하 단자 간 전위차에 따른 전압이 아니므로, 큰 전력계통의 전압이 과전류 계전기와 같은 제어 계측 부 측에 인가되지 않는다.
한편, 홀 센서 조립체(20)는 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이 음극 부하 측 단자(100b4)의 주변에 비접촉으로 설치된다.
홀 센서 조립체(20)는 도 8 내지 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이 한 쌍의 자성체 코어(magnet core)(27a, 27b)와 홀 센서(hall sensor)(21)를 포함한다.
한 쌍의 자성체 코어(27a, 27b)는 한 쌍의 부하 측 단자 중 직류 션트(102)가 설치된 측의 나머지 일 측 즉, 부하 측 단자(100b4)와 절연되도록 부하 측 단자(100b4)의 주변에 분리되어 설치되며, 사이에 공극을 갖도록 서로 마주보게 설치된다.
홀 센서(21)는 자성체 코어(27a, 27b)의 공극 부위에 설치되어, 상기 부하 측 단자 중 직류 션트가 설치된 측의 나머지 일 측 즉, 부하 측 단자(100b4)를 통해 흐르는 전류에 비례하게 유기되는 자속(magnetic flux)에 따른 출력전압을 출력한다.
도 8 내지 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이, 홀 센서 조립체(20)는 외함(23), 커버(cover)(23a), 홀 센서 출력 제어기(22), 연장 기판 부(22a), 단자 관통 관 부(24) 및 자기 회로 홀더(26)를 더 포함한다.
외함(23)은 전기적 절연성을 갖는 합성수지 재와 같은 전기적 절연재로 만들어지고 상부가 개방된 상자형으로 형성된 부재로서, 중앙부분에 부하 측 단자(도 3의 부호 30 참조)가 관통하게 허용하도록 부하 측 단자(100b4)보다 큰 직경의 단자 관통 관 부(24)를 가진다.
외함(23)은, 단자 관통 관 부(24)를 관통하도록 부하 측 단자(100b4)를 단자 관통 관 부(24)의 내측 중공 부(25)에 끼워 설치된다.
커버(23a)는 홀 센서 출력 제어기(22)를 구성하는 인쇄회로기판을 보호하는 수단으로서 긴 수평 판 부와 해당 수평 판 부로부터 후방으로 절곡 연장형성되는 절곡부를 가진다. 커버(23a)도 합성수지 재와 같은 전기적 절연재로 만들어질 수 있다. 커버(23a)는 외함(23)에 돌출형성되는 나사접속기둥 부에 고정 나사를 나사체결함에 의해서 외함(23)과 결합될 수 있다.
홀 센서(21)는 단자 관통 관 부(24)와 인접한 외함(23) 내의 위치에 설치되어, 부하 측 단자(100b4)를 통해 흐르는 직류 전류량에 따른 자속량(amount of manetic flux)에 비례하는 전압신호를 출력한다. 다시 말해서, 부하 측 단자(100b4)를 통해 흐르는 직류 전류에 따라서 전류 주변에 자속이 발생하고, 해당 자속량은 전류량에 비례한다. 홀 센서(21)는 인가되는 자속량에 비례한 전압신호를 출력한다. 홀 센서(21)는 잘 알려진 바와 같이 출력단자로서 인쇄회로기판에 접속될 수 있는 핀 단자(pin terminals)(21a)를 구비한다.
홀 센서 출력 제어기(22)는 외함(23)에 고정 나사와 같은 고정수단에 의해 고정 설치되는 인쇄회로기판으로 구성된다.
홀 센서 출력 제어기(22)는 홀 센서(21)와 전기적으로 접속되고 홀 센서(21)를 지지하며, 홀 센서(21)로부터의 전압신호를 처리하여 출력한다. 다시 말해서 홀 센서 출력 제어기(22)는 인쇄회로기판으로 구성되므로 홀 센서(21)의 상기 핀 단자(21a)를 인쇄회로기판의 해당 접속 구에 삽입하고 납땜하는 것에 의해 홀 센서(21)와 홀 센서 출력 제어기(22)가 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 홀 센서 출력 제어기(22)는 홀 센서(21)에 전원을 공급하는 전원 회로 부 및 홀 센서의 출력신호를 증폭하는 증폭 회로 부, 온도 보상 회로 부 등 보상회로 부를 포함할 수 있으며, 해당 회로 부에 의해서 홀 센서(21)로부터의 전압신호를 증폭하고 보상처리를 한 후 출력단자를 통해 미 도시의 신호 선으로 연결된 직류 회로차단기의 과전류계전기와 같은 제어부로 송신한다.
연장 기판 부(22a)는 홀 센서(21)와의 전기적 접속을 위해서 홀 센서 출력 제어기(22)로부터 연장형성되는 기판 부로서, 상기와 같이 홀 센서(21)의 상기 핀 단자가 삽입되고 납땜으로 접속 고정될 수 있게 허용하는 접속 구를 가진다.
단자 관통 관 부(24)는 도 9에 가장 잘 보이는 바와 같이 부하 측 단자(100b4)가 관통하도록 허용하는 중공 부(25)를 형성하는 부분으로서, 외함(23)중앙 하부에 형성된다.
자기 회로 홀더(26)는 단자 관통 관 부(24)의 주위를 둘러싸게 고정되며 한 쌍의 자성체 코어(27a, 27b)를 지지한다. 한 쌍의 자성체 코어(27a, 27b)와 자기 회로 홀더(26)를 관통하는 복수의 고정 나사에 의해서 한 쌍의 자성체 코어(27a, 27b)가 자기 회로 홀더(26)에 고정 설치될 수 있다.
한편 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 전류검출 기구의 전류 검출 동작 및 지락과 지락전류의 검출 동작을 도면을 참조하여 설명한다.
도 3에 있어서 전원 측 단자(100a1)와 전원 측 단자(100a3)에 각각 직류전원의 양극과 음극이 접속된다.
그러면, 직류전류는 양극인 전원 측 단자(100a1)로부터 폐로 상태인 주 회로 부(110)와 연결 도체(100c)를 통해 주 회로 부(120)와 직류 션트(102) 및 직류 션트(102)의 부하 단자 부(102c, 102f)를 통해서 부하 측으로 흘러나가고, 다시 부하 측으로부터 음극의 부하 측 단자(100b4)를 통해서 흘러들어와서 폐로 상태인 주 회로 부(140)와 연결 도체(100c)를 통해 주 회로 부(130) 및 음극의 전원 측 단자(100a3)로 흘러들어간다.
이때 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)는 부하 측으로 흘러나가는 직류 전류 또는 부하 측으로부터 흘러들어오는 직류 전류에 비례한 전압신호를 출력한다. 그러나 본 발명에 있어서 직류 션트(102)는 높은 직류 전력계통 전압을 출력하는 것이 아니고 저항 부재(102b, 102e)의 양단 전압만을 출력하는 것이고, 홀 센서 조립체(20)는 비접촉식으로 부하 단자 측을 흐르는 전류에 대응되는 출력전압을 검출하므로, 종래기술과 달리 과전류 계전기와 같은 제어부에 검출 전압신호를 전달하기 위한 강압 및 절연회로가 불 필요하다.
이와 같이 출력된 전압신호는 상술한 바와 같이 신호 선을 통해 접속된 미 도시한 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부의 마이크로 프로세서에 전송되고, 해당 마이크로 프로세서는 수신한 전압신호를 미리 결정되어 저장된 전압 대 전류의 비율 및 환산프로그램에 의해 전류로 환산하여 직류 회로차단기를 통해 흐르는 전류량을 계측할 수 있다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 직류 회로차단기의 지락 사고(ground fault) 발생 여부와 지락 전류를 검출하는 동작은 다음과 같다.
직류 회로차단기에 접속된 회로에서 지락이 발생하지 않은 경우, 양극의 부하 측 단자 부(102c, 102f)와 직렬연결된 통전 경로에 접촉식으로 설치된 직류 션트(102)와 음극의 부하 측 단자(100b4)와 직렬연결된 통전 경로에 비접촉식으로 설치된 홀 센서 조립체(20)는 각각 서로 부호만 반대이고 수준이 다른 출력전압을 출력한다.
따라서, 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)로부터 출력된 전압신호를 수신한 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부의 마이크로 프로세서는 미리 결정되어 저장된 비율에 따라서 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)로부터 출력된 전압신호의 수준을 맞춘다{이를 스케일링(scaling)한다고 부른다}.
다음, 스케일링하여 맞춘 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)가 각각 출력한 출력전압을 가산하여(즉 벡터 합을 구해) 결과 0(zero)를 얻고 이때 해당 마이크로 프로세서는 지락 발생이 없음을 결정한다.
직류 회로차단기에 접속된 회로에서 지락이 발생한 경우, 양극의 부하 측 단자 부(102c, 102f)와 직렬연결된 통전 경로에 설치된 직류 션트(102)는 전류에 상응한 출력 전압을 출력한다. 사고 전류(지락 전류)가 직류 회로차단기의 외함 부(frame)의 접지를 통해 음극의 직류 전원 측으로 유입되므로, 홀 센서 조립체(20)의 출력 전압은 미리 결정된 비율에 따라서 수준을 맞추어도 직류 션트(102)의 출력 전압과 절대값이 다른 값이 된다.
본 발명에 있어서 직류 션트(102)는 높은 직류 전력계통 전압을 출력하는 것이 아니고 저항 부재(102b, 102e)의 양단 전압만을 출력하는 것이고, 홀 센서 조립체(20)는 비접촉식으로 부하 단자 측을 흐르는 전류에 대응되는 출력전압을 검출하므로, 두 센서 즉, 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)의 출력전압 간 전위차는 수 볼트 정도의 전위차만 존재한다. 따라서 종래기술과 달리 과전류 계전기와 같은 제어부에 검출 전압신호를 전달하기 위한 강압 및 절연회로가 불 필요하다.
따라서, 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)에 접속된 과전류 계전기와 같은 계측 및 제어부의 마이크로 프로세서는 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)가 각각 출력한 출력전압을 가산하여(즉 벡터 합을 구해) 결과 0(zero)이 아닌 지락 전류에 비례하는 값을 얻으며 이로써 해당 마이크로 프로세서는 지락 전류 량을 측정하고 지락이 발생했음을 결정한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 직류 회로차단기의 전류 검출기구는 직류 션트(102)와 홀 센서 조립체(20)를 포함하며, 직류 션트(102)의 출력 전압은 직류 션트(102) 중 저항 부재(102b, 102e) 양단의 전위차이고 직류 회로차단기가 접속된 직류 전력계통의 전압이 아니며, 홀 센서 조립체(20)는 직류 전력계통 즉, 부하 측 단자와 비접촉으로 절연되게 설치되므로, 검출 출력전압에 대한 절연 및 강압회로가 불필요하여, 직류 회로차단기를 소형화할 수 있고 제조원가도 절감할 수 있는 효과가 있다.
20: 홀 센서 조립체
21: 홀 센서 22: 홀 센서 출력 제어기
22a: 연장 기판 부 23: 외함
24: 단자 관통 관 부 25: 내측 중공 부
26: 자기 회로 홀더 26a: 플랜지 부
26b: 관 부 26c: 격벽 부
27a, 27b: 자성체 코어
100: 차단기 본체 100a1, 100a3: 전원 측 단자
100a2, 100a4: 전원 측 공통 단자
100b2, 100b4: 부하 측 단자 100b1, 100b3: 부하 측 공통단자
102: 직류 션트 102a, 102d: 연결 도체
102a1: 접속 부 102a2, 102d1: 제 1 홈 부
102c1: 제 2 홈 부 102b, 102e: 저항 부재
102c, 102f: 부하 단자 부
103: 가동접촉자
104: 측 판 105: 지지 브라켓
110, 120, 130, 140: 주회로 부
150a: 제 1 직류 션트 150b: 제 2 직류 션트

Claims (2)

  1. 적어도 한 쌍의 전원 측 단자와 적어도 한 쌍의 부하 측 단자를 갖는 직류 회로차단기 용으로서, 상기 직류 회로차단기의 전류검출 기구에 있어서,
    상기 한 쌍의 부하 측 단자 중 어느 하나에 전기적으로 접속되게 접촉하게 설치되고, 저항률이 큰 저항 부재를 가져, 상기 부하 측 단자를 통해 흐르는 전류에 비례하는 상기 저항 부재 양단의 전위차를 전압신호로서 출력하는 직류 션트(DC SHUNT); 및
    상기 한 쌍의 부하 측 단자 중 상기 직류 션트가 설치된 측의 나머지 일 측과 절연되도록 상기 나머지 일 측의 주변에 분리되어 설치되며, 사이에 공극을 갖도록 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 자성체 코어(CORE)와,
    상기 자성체 코어의 공극 부위에 설치되어, 상기 부하 측 단자 중 상기 직류 션트가 설치된 측의 나머지 일 측을 통해 흐르는 전류에 비례하게 유기되는 자속에 따른 출력전압을 출력하는 홀 센서(HALL SENSOR)를 갖는 홀 센서 조립체;를 포함하는 직류 회로차단기의 전류 검출기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직류 션트는 한 쌍의 부하 측 단자 중 양극 부하 측 단자에 직접 접촉하게 설치되고,
    상기 홀 센서는 한 쌍의 부하 측 단자 중 음극 부하 측 단자의 주변에 비접촉으로 설치되는 것을 특징으로 하는 직류 회로차단기의 전류 검출기구.
KR1020120056277A 2012-05-25 2012-05-25 직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구 KR101277225B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120056277A KR101277225B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구
US13/889,280 US9054523B2 (en) 2012-05-25 2013-05-07 Current detecting mechanism capable of detecting ground fault for direct current circuit breaker
ES13167626.4T ES2666308T3 (es) 2012-05-25 2013-05-14 Mecanismo de detección de corriente capaz de detectar falla a tierra para disyuntor de corriente continua
EP13167626.4A EP2667397B1 (en) 2012-05-25 2013-05-14 Current detecting mechanism capable of detecting ground fault for direct current circuit breaker
CN201310198894.5A CN103424597B (zh) 2012-05-25 2013-05-24 用于直流电路断路器的能够检测接地故障的电流检测机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120056277A KR101277225B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101277225B1 true KR101277225B1 (ko) 2013-06-24

Family

ID=48867439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120056277A KR101277225B1 (ko) 2012-05-25 2012-05-25 직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101277225B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101860350B1 (ko) * 2017-04-26 2018-05-23 엘에스산전 주식회사 직류 회로차단기의 전류 센서 제조방법
CN108109862A (zh) * 2017-12-29 2018-06-01 国家电网公司 一种能检测直流接地的智能空气开关
CN116973680A (zh) * 2023-07-21 2023-10-31 国网宁夏电力有限公司银川供电公司 小电流接地选线装置、***及故障线路排查方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830008453A (ko) * 1980-09-26 1983-11-18 사바 쇼오이찌 회로차단기
KR880013284A (ko) * 1987-04-30 1988-11-30 시끼모리야 회로차단기
KR20010111285A (ko) * 1999-03-31 2001-12-17 추후제출 전류 검출 유닛
KR20050040718A (ko) * 2003-10-29 2005-05-03 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤 직류 전원 회로 및 이 직류 전원 회로를 이용한 누전차단기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR830008453A (ko) * 1980-09-26 1983-11-18 사바 쇼오이찌 회로차단기
KR880013284A (ko) * 1987-04-30 1988-11-30 시끼모리야 회로차단기
KR20010111285A (ko) * 1999-03-31 2001-12-17 추후제출 전류 검출 유닛
KR20050040718A (ko) * 2003-10-29 2005-05-03 후지 덴키 기기세이교 가부시끼가이샤 직류 전원 회로 및 이 직류 전원 회로를 이용한 누전차단기

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101860350B1 (ko) * 2017-04-26 2018-05-23 엘에스산전 주식회사 직류 회로차단기의 전류 센서 제조방법
CN108109862A (zh) * 2017-12-29 2018-06-01 国家电网公司 一种能检测直流接地的智能空气开关
CN116973680A (zh) * 2023-07-21 2023-10-31 国网宁夏电力有限公司银川供电公司 小电流接地选线装置、***及故障线路排查方法
CN116973680B (zh) * 2023-07-21 2024-06-11 国网宁夏电力有限公司银川供电公司 小电流接地选线装置、***及故障线路排查方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2667397B1 (en) Current detecting mechanism capable of detecting ground fault for direct current circuit breaker
US7910852B2 (en) Encapsulated pole unit conductor assembly for an encapsulated pole unit and medium voltage circuit interrupter including the same
US9720044B2 (en) Method and apparatus for sensing the status of a circuit interrupter
US20160380422A1 (en) Electrical switching apparatus including alternating current electronic trip circuit with arc fault detection circuit and power supply
KR101277225B1 (ko) 직류 회로차단기의 지락 검출이 가능한 전류검출 기구
KR20150039767A (ko) 태양광 시스템의 안전한 스위칭을 위한 디바이스
JP5116582B2 (ja) 漏電遮断器
KR101290170B1 (ko) 직류 회로차단기의 직류 전류 검출장치
KR20170092052A (ko) 배선용 차단기 단락시험용 고장 전류 검출 장치
US8526154B2 (en) Current transformer assembly and electromechanical switching device
US9384928B2 (en) Electrical switching apparatus including transductor circuit and alternating current electronic trip circuit
US20240194387A1 (en) Accessory device for low-voltage switches
JP2013231642A (ja) 電力計測ユニットおよび分電盤
US11821923B2 (en) Arrangement and switching device with contactless current measuring capability
KR200310166Y1 (ko) 전압 감지 수단 내장형 지지애자
JP7233355B2 (ja) 回路遮断器用の取付端子台
CN110286295B (zh) 一种直流馈电屏支路ct极性测试装置及方法
KR101604279B1 (ko) 직류 회로차단기용 직류 전류 센서
AU2014203741B2 (en) A low voltage residual current device with solid neutral
ITMI20002850A1 (it) Polo elettrico per un interruttore di potenza di bassa tensione
CN112670943A (zh) 交流电气设备的保护装置
KR100735860B1 (ko) 배전반용 접속장치
JPH10302603A (ja) 回路遮断器
CN112670947A (zh) 交流电气设备的保护装置
JP2013161752A (ja) 回路遮断器

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170403

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180502

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190603

Year of fee payment: 7