KR101726340B1 - Anti-electric shock apparatus in water immersion and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 침수 시 감전을 방지하는 기술에 관한 것으로, 특히 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용하면서 누전에 따른 두 개의 전원선로 간의 전류량 차이를 보상하여 누설 전류량이 일정치 이하로 발생되게 함으로써 누전 차단기의 차단동작과 감전사고를 방지할 수 있도록 한 침수 시 감전 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a technique for preventing electric shock during flooding, and more particularly, to a method for preventing electric shock during flooding by using a neutral point grounding method in a single-phase, two-wire low-voltage power distribution system, And more particularly, to an apparatus and method for preventing an electric shock during flooding, which can prevent a circuit breaker operation and an electric shock accident.
일반적으로, 단상2선식 저압 배전 방식, 단상3선식 저압 배전 방식 및 3선4선식 저압 배전 방식 등의 여러 가지 저압 배전 방식(이하, '제1종래기술 '이라 칭함)이 있다. Generally, there are various low-voltage distribution systems (hereinafter referred to as "first prior art") such as a single-phase two-wire low-voltage distribution system, a single-phase three-wire low-voltage distribution system, and a three-wire four-
먼저, 도 1을 참조하여 단상2선식 저압 배전 방식에 대하여 살펴보면, 도 1은 종래의 단상2선식 저압 배전 방식을 설명하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 출력 측의 플러스(+) 단자와 마이너스(-) 단자 간에서 220V 전압을 인출하여 사용하고 있으며, 이때 마이너스 단자에 접지 측이 연결되어 있는 접지 방식을 사용하고 있다.First, referring to FIG. 1, a single-phase, two-wire low voltage distribution system will be described. FIG. 1 illustrates a conventional single-phase, two-wire low voltage distribution system. As shown in FIG. 1, The 220V voltage is drawn out between the minus (-) terminals, and the grounding method is used in which the negative terminal is connected to the ground.
다음으로, 단상3선식 저압 배전방식에 대하여 살펴보면, 기존에 대부분의 전기 장치가 110V를 사용한 경우가 있었다. 그러다가 산업화가 활성화되면서 220V로 변경되는 시기가 도래하였다. 그에 따라, 이미 사용하고 있는 110V 전기 장치와 새로 생겨나는 220V 전기 장치를 병행하여 사용할 수 있는 저압 배전 방식이 필요하게 되었는데, 이때 등장한 저압 배전 방식이 바로 단상3선식 저압 배전 방식이다.Next, considering the single-phase three-wire low-voltage distribution system, most of the electric apparatuses used 110V in some cases. Then, as the industrialization became active, the time came to change to 220V. As a result, a low-voltage power distribution system that can use both the 110V electrical apparatus already used and the newly-generated 220V electrical apparatus becomes necessary. The low-voltage power distribution system at this time is a single-phase three-wire low-voltage power distribution system.
다음으로, 3선4선식 저압 배전 방식에 대하여 살펴보면, 산업화가 활성화 되어 가면서 동력 사용에 적합한 3상 전기의 수요가 증대되었으며, 그에 따라 3상 전기와 단상 전기를 동시에 사용할 수 있는 3상4선식 저압 배전 방식 또한 그에 비례하여 증대되어 현재 대부분의 저압 배전방식에 사용되고 있다.Next, considering the three-wire, four-wire low-voltage distribution system, the demand for three-phase electricity suitable for power use has been increased while the industrialization has been activated. Accordingly, the three- The distribution system has also been increased in proportion to it and is now being used in most low-voltage distribution systems.
도 2는 종래의 3상4선식 저압 배전방식을 설명하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 R,S,T 단자는 380V 3상 전동기 등에 연결하여 사용하게 되고, N 단자와 R,S,T 단자 중 어느 한 단자를 조합하여 220V 전기를 인출하여 사용하게 된다.2, the R, S, and T terminals shown in FIG. 2 are connected to a 380 V three-phase motor or the like, and the N terminals and the R, S, and T terminals And 220V electricity is taken out and used.
그런데, 일반적으로 전기를 사용할 때, 단상2선식 저압 배전 방식과 단상3선식 저압 배전방식과 3상4선식 저압 배전 방식에서 인출된 220V 전기가 모두 동일한 것 같지만, 접지 방식의 특성 측면에서 살펴보면 그 성질이 많이 다르다. 이를 단상3선식 저압 배전방식과 3상4선식 저압 배전 방식을 예로 들어 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.In general, when using electricity, the single-phase, two-wire low-voltage distribution system, the single-phase three-wire low-voltage distribution system and the 220V electricity drawn from the three-phase four-wire low-voltage distribution system are all the same. However, This is a lot different. Hereinafter, the single-phase three-wire low-voltage distribution system and the three-phase four-wire low-voltage distribution system will be described with reference to FIG.
도 3은 종래의 단상3선식 저압 배전방식과 3상4선식 저압 배전 방식에서의 콘센트를 나타낸 도면이다.3 is a view showing an outlet in a conventional single-phase three-wire low-voltage distribution system and a three-phase four-wire type low-voltage distribution system.
먼저, 3상4선식 저압 배전 방식의 콘센트의 경우 1번 단와 접지인 3번 단자의 전압을 측정하면 220V가 나오고, 2번 단자와 3번 단자의 전압을 측정하면 0V가 나온다. First, in the case of a three-phase four-wire low-voltage distribution system, 220V is measured when the voltage of the first terminal and the
그리고, 단상3선식 저압 배전 방식의 콘센트의 경우 1번 단자와 접지인 3번 단자의 전압을 측정하면 110V가 나오고, 2번 단자와 3번 단자의 전압을 측정하면 역시 110V가 나오게 된다.In the case of a single-phase three-wire low-voltage distribution system, 110V is measured when the voltage of the first terminal and the third terminal of the ground is measured. When the voltage of the second terminal and the third terminal is measured, 110V is also outputted.
이를 통하여, 단상3선식 저압 배전 방식과 3상4선식 저압 배전 방식의 대지(접지) 전압이 서로 다름을 알 수 있다.It can be seen that the ground (ground) voltages of the single-phase three-wire low-voltage distribution system and the three-phase four-wire low-voltage distribution system are different from each other.
도 4a는 종래의 단상2선식 저압 배전 방식에서 침수 시의 누설 전압을 측정한 결과를 나타낸 도면이고, 도 4b는 종래의 단상2선식 저압 배전 방식에서 침수 시의 누설전류를 전류계를 이용하여 측정한 상태를 나타내는 도면이며, 도 4c는 도 4b의 등가회로이고, 도 4d는 도 4c의 등가 회로도에서의 순간 전류 흐름을 나타내는 도면이다.FIG. 4A is a graph showing a result of measurement of leakage voltage during flooding in a conventional single-phase, two-wire low-voltage distribution system, and FIG. 4B is a graph showing the results of measurement of leakage current during immersion in a conventional single- Fig. 4C is an equivalent circuit of Fig. 4B, and Fig. 4D is a diagram showing an instantaneous current flow in the equivalent circuit diagram of Fig. 4C.
도 4a에 도시한 바와 같이, 종래의 단상2선식 저압 배전 방식으로부터 인출된 220V 전원에서 플러스 및 마이너스 단자의 두 선을 연장하여 플라스틱 수조 속에 담그고, 물속의 플러스 및 마이너스 선과 약 1m 정도 이격된 거리에서 물과 접지 단자 간의 전압을 전압계로 측정하면, 이때 측정된 전압은 220V의 중간값인 110V가 나온다. 따라서, 사람이 손으로 직접 물과 접지 단자를 동시에 접촉하면 많은 전류가 순식간에 흘러 바로 감전에 이르게 된다. 이때, 누설되는 전류의 양을 도 4b에 도시된 바와 같이 물과 접지 단자 간에 전류계를 연결하여 측정할 수 있다. As shown in FIG. 4A, two lines of positive and negative terminals are extended from a 220 V power source drawn from a conventional single-phase, two-wire low-voltage power distribution system and immersed in a plastic water tank. At a distance of about 1 m from the plus and minus lines in water When the voltage between the water and the ground terminal is measured with a voltmeter, the measured voltage is 110V, which is the middle value of 220V. Therefore, when a person touches the water and the ground terminal at the same time by hand, a lot of electric current flows instantaneously, leading to an electric shock immediately. At this time, the amount of leakage current can be measured by connecting an ammeter between water and a ground terminal as shown in FIG. 4B.
여기서, 도 4b의 두 접지 간의 대지 저항값을 약 3KΩ 정도라고 가정하면 도 4b에 대한 등가 회로를 도 4c와 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the earth resistance between the two grounds in FIG. 4B is about 3 KΩ, the equivalent circuit for FIG. 4B can be represented as FIG. 4C.
이때, 도 4d를 참조하여 등가 회로에서의 순간 전류 흐름을 살펴보면, 220V 전압에 의한 기전력 방향에 의하여 a 경로와 b 경로를 따라 전류가 흐른 후에 물을 통하여 c 경로를 따라 흐르게 된다. 즉, 전류의 흐름에 있어서 그 힘이 서로 상쇄되지 않고 흐르기 때문에 전류계가 대전류의 값을 나타내게 된다. 따라서, 전류계의 위치에 사람이 위치하게 되면(즉, 사람이 손으로 직접 물과 접지 단자를 동시에 접촉하면) 신체에 많은 전류가 순식간에 흘러 바로 감전에 이르게 된다.Referring to FIG. 4D, in the instantaneous current flow in the equivalent circuit, current flows along the path a and path b according to the electromotive force direction by the 220V voltage, and then flows along the path c through the water. That is, since the forces do not cancel each other in the current flow, the ammeter shows a large current value. Therefore, when a person is positioned at the position of the ammeter (that is, when a person touches the water and the ground terminal directly by hand), a large amount of current flows into the body instantaneously, resulting in immediate electric shock.
전술한 종래의 단상2선식 저압 배전 방식과 3상4선식 저압 배전 방식에서의 접지 방식은 전기 장치의 침수 시 누전 차단기가 정상적으로 동작하는 경우 해당 전기 장치의 동작이 정지되는 단점이 있고, 전기 장치의 침수 시 누전 차단기가 동작하지 않은 상태를 가정하면 많은 양의 전류가 외부로 누설되어 감전사고의 위험이 매우 큰 단점이 있다.The conventional single-phase, two-wire low-voltage power distribution system and the three-phase, four-wire low-voltage power distribution system have a disadvantage in that when the electric circuit breaker is normally operated, the operation of the electric device is stopped. Assuming that the earth leakage circuit breaker does not operate during flooding, a large amount of current is leaked to the outside and there is a great risk of electric shock accident.
한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0037986호(이하, '제2종래기술'이라 함)는 전기 장치가 통전 중에 침수되었을 때 나충전부(피복이 없어 전류가 통하는 부분)로부터 흘러나오는 누설전류를 흡수하여 누전사고 또는 감전사고를 방지하는 침수 감전 방지 장치를 게시하고 있다. 제2종래기술의 침수 감전 방지 장치는 몇 가지 실시예로 예시되어 있는데, 그 실시예들의 공통점은 노출된 연결단자들(단상접속단자 P, 중성단자 N, 접지단자 E)이 배치된 연결단자대를 포함하여 차단기와 안정기 등과 같은 다른 디바이스들을 모두 커버하는 정도로 넓은 면적을 갖는 평판형 금속판을 중성점 단자(N) 또는 접지단자(E)에 전기적으로 연결한 채 이들 연결단자대, 차단기, 안정기 등의 저면 밑에 배치되는 형태로 설치한 구성이라는 점이다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2005-0037986 (hereinafter referred to as " second prior art ") discloses a technique in which an electric device is flooded during energization and a leakage current flowing from a charger To prevent water leakage or electric shock accidents. The second prior art immersion electric shock protection device is exemplified by several embodiments. The common point of the embodiments is that the connection terminal block in which the exposed connection terminals (the single-phase connection terminal P, the neutral terminal N, the ground terminal E) A flat plate-like metal plate having a large area covering all of other devices such as a breaker and a ballast is electrically connected to the neutral point terminal N or the ground terminal E under the bottom surface of the connecting terminal block, And the like.
이러한 제2종래기술의 설명에 의하면, 이런 구성에 의해 연결단자대의 노출된 연결단자들이 침수되더라도 나충전부를 통해 흘러나오는 전류의 거의 대부분이 그 평판형 금속편을 통해 흐르게 되어 인체가 물에 접촉되더라도 인체를 통해 흐르는 전류의 세기가 극히 미약하여 감전사고 또는 누전사고가 방지될 수 있다.According to the second conventional art, even when the exposed connection terminals of the connection terminal block are submerged, almost all of the current flowing through the charging section flows through the flat metal piece, An electric shock or a short circuit accident can be prevented.
그러나, 제2종래기술과 동일한 구성의 침수 감지 방지 장치를 제작하여 실험한 바에 따르면, 제2종래기술은 몇 가지의 치명적인 약점이 있다.However, according to the experimental results of the immersion detection apparatus having the same construction as the second conventional art, the second conventional technique has some fatal weak points.
첫째는 누전 및 감전 방지 효과를 얻기 위해서는 누전방지용 금속판이 교류전원의 중성점단자에 연결되어야 하는데, 이를 완벽하게 보장해주는 것이 문제가 된다. 제2종래 기술의 설명에 따르면, 침수 시 누전 방지 효과를 얻기 위해서는 평형판 금속판이 교류전원의 중성점단자(N)이나 접지단자(E)에 연결되어야 한다. 이를 위한 하나의 방법은 연결단자대를 설치할 때 단상(1P) 교류전원 공급선로 두 가닥 중에서 전원 측의 중성점 단자에 연결된 제1공급선로를 미리 찾아내어 그것을 평판형 금속판이 연결되는 연결단자와 직결시키고 나머지 제2공급선로를 나머지 연결단자에 직결시키는 방법이다. 그런데, 이러한 방법은 전원 측의 중성점단자에 연결된 제1공급선로를 찾아내야 하는 번거로움이 있고, 잘못 찾아서 연결하면 원하는 누전 및 감전 방지 효과를 얻을 수 없으며, 부하에 전원공급을 할 필요가 없는 때에도 부하는 항상 전원 측에 연결되어 있게 하여 전력 낭비를 초래하는 문제가 있다. 필요한 때에만 부하를 전원 측에 연결되도록 하기 위해서는 전원 측과 연결단자대 사이에 플러그와 콘센트를 배치하는 방안을 고려할 수 있다. 이러한 방안의 경우, 평판형 금속판이 교류전원 측에 전기적으로 연결되는 경로를 보면, 연결단자대의 단자 → 플러그 단자 → 콘센트를 통하여 연결된다. 이때, 평판현 금속판이 교류전원의 중성점단자에 연결되기 위해서는 평판형 금속판이 연결된 콘센트 단자와 연결되는 것을 완벽히 보장할 수 있어야 한다. 플러그는 연결단자대의 세 개의 단자와 각각 전기적으로 연결된 두 개의 플러그 단자(IN1, IN2)와 하나의 접지단자(G)를 구비한다. 그런데, 두 개의 플러그 단자(IN1, IN2)는 외관이 서로 동일하다. 또한, 교류 전원이 인가되는 콘센트의 두 콘센트 단자 즉, 교류 전원의 중성점 단자와 연결된 제1콘센트단자(N) 및 단상전압단자와 연결된 제2콘센트단자(R) 역시 외관이 동일하다. 따라서, 사용자가 플러그를 콘센트에 꽂을 때 제1플러그(IN1)가 제1콘센트단자(N)에 반드시 연결되게 하기 위해서는 두 개의 플러그 단자 중 어느 것이 제1플러그단자(IN1)인지를 알아야 하고, 동시에 두 개의 콘센트단자 중 어느 것이 제1콘센트단자(N)인지도 알아야 한다. 이러한 조건을 보장하는 것은 실제로 매우 어렵다. 설사 플러그와 콘센트의 단자 극성을 알고 있는 사용자라 하더라도 플러그를 콘센트에 꽂을 때 그 점에 주의하지 않게 되면 올바른 극성으로 연결하지 못하는 실수를 범할 수 있다. 사용자의 실수를 방지하기 위해, 플러그단자와 콘센트단자에 극성 표시를 해두는 것도 한 가지 방법이 되겠으나, 이런 점을 모르는 사용자가 플러그를 콘센트에 꽂을 가능성도 있고, 부주의에 따른 실수 유발의 가능성을 고려할 때, 이 방법 또한 완전한 것이 되지 못하는 단점이 있다.First, in order to obtain a short circuit and an electric shock prevention effect, a metal plate for preventing an electric leakage must be connected to the neutral point terminal of the AC power source, and it is a problem to ensure this. According to the description of the second prior art, a flat plate metal plate should be connected to the neutral point terminal (N) or the ground terminal (E) of the AC power source in order to obtain an effect of preventing leakage during immersion. One way to do this is to locate the first supply line connected to the neutral point terminal on the power side of the two strands with a single-phase (1P) AC power supply line in advance and connect it directly to the connection terminal to which the plate- And the second supply line is directly connected to the remaining connection terminal. However, this method has a problem in that it is troublesome to find the first supply line connected to the neutral point terminal on the power source side. If it is mistakenly connected, desired leakage and electric shock prevention effect can not be obtained. There is a problem that the load is always connected to the power source side, thereby wasting power. To ensure that the load is connected to the power supply only when necessary, consider placing a plug and receptacle between the power supply and the connection terminal. In such a case, the path through which the flat metal plate is electrically connected to the AC power source side is connected through the terminal of the connection terminal block, the plug terminal, and the outlet. At this time, in order to connect the flat plate metal plate to the neutral point terminal of the AC power supply, it is necessary to ensure that it is completely connected to the outlet terminal of the plate metal plate. The plug has two plug terminals (IN1, IN2) and one ground terminal (G) which are respectively electrically connected to three terminals of the connection terminal block. Incidentally, the two plug terminals IN1 and IN2 have the same appearance. In addition, the two receptacle terminals of the receptacle to which the AC power is applied, that is, the first receptacle terminal N connected to the neutral point terminal of the AC power source and the second receptacle terminal R connected to the single- Therefore, in order for the first plug IN1 to be connected to the first receptacle terminal N when the user plugs the plug into the receptacle, it is necessary to know which one of the two plug terminals is the first plug terminal IN1, It is also necessary to know which of the two receptacle terminals is the first receptacle terminal N. It is actually very difficult to guarantee these conditions. Even users who know the terminal polarity of the plug and receptacle can make mistakes when not plugging in the plug with the correct polarity if they do not pay attention to that point. One way to prevent the user from making a mistake is to have a polarity mark on the plug terminal and the outlet terminal. However, there is a possibility that a user who does not know this might plug the plug into the outlet, When considered, this method also has the disadvantage of being incomplete.
또한, 제2종래 기술은 누전방지용 금속판이 '접지단자(E)'에 연결되어도 같은 효과가 얻어지는 것처럼 설명하고 있지만, 실험한 바에 의하면 누전방지 금속판을 '중성단자(N)'가 아닌 접지단자(E)에 연결하면 원하는 누전 및 감전 방지 효과를 얻을 수 없는 단점이 있다.According to the experiment, the anti-leakage metal plate is connected to the ground terminal (N) instead of the neutral terminal (N). However, according to the second prior art, the same effect can be obtained when the metal plate for preventing electric leakage is connected to the ground terminal E), there is a disadvantage that a desired leakage current and an electric shock prevention effect can not be obtained.
둘째는 제2종래 기술이 제안한 누전방지용 도전성 금속판은 제2종래 기술에서 주장하는 바와 같이 침수 시 누전 및 감전 방지 기능을 제공하지 못한다는 점이다. 여러 가지 테스트를 통해 확인한 바와 따르면, 그 원인이 누전방지용 도전성 금속판이 '평판형'구조인 점에 있었다. 실험에 의하면, 제2종래 기술이 제시한 바와 같이 큰 평판형의 금속판을 연결단자대 등의 아래에 배치한 구성은 연결단자대가 침수된지 수 초 내지 수십 초만에 누설전류량이 커져 누전 차단기가 작동하여 부하에 대한 전원공급이 끊기고 연결단자대를 침수시킨 물에 손을 담그면 전기 감전의 충격이 느껴졌다. 이렇게 되는 원인은 누전방지용 도전성 금속판과 단상전압단자에 연결된 제2연결단자 간의 거리가 지나치게 멀고 그들 사이에는 절연물질로 된 연결단자대의 몸체가 배치되어 그들 간의 최단 경로를 통해 전류가 흐르는 것을 방해하는 점 때문에 그들 사이의 저항값이 크고, 그에 따라 제2연결단자에서 나오는 전류량의 일부는 누전방지용 도전성 금속판으로 흘러들어가지만 나머지 상당량의 전류가 다른 곳으로 누설되기 때문인 것으로 추정된다. 제2종래 기술은 누전방지용 평판형 도체판의 크기를 사용전압이 380V일 때 50×30cm로 제시하였지만, 시험한 바에 따르면 이보다 훨씬 더 크 사이즈(예를 들어, 60×60cm)의 도체판을 사용하면 누전 차단기가 떨어지는 시간이 좀 더 길어지는 변화는 생기지만, 결국에는 누전 차단기가 작동하였다. 따라서, 도체판의 사이즈를 키워서 해결할 수 있는 문제가 아님을 알 수 있었다. 실제적으로도 도체판이 설치될 수 있는 공간적인 제약 등의 이유로 도체판의 사이즈를 무한정 키울 수도 없다. 따라서, 평판형 도체판의 사이즈를 키우는 방식으로는 근본적으로 해결할 수 없는 단점이다.Second, the electro-leakage conductive metal plate proposed by the second prior art does not provide a leakage preventing function and an electric shock prevention function in the case of immersion, as claimed in the second prior art. As a result of various tests, it was found that the conductive metal plate for preventing electric leakage was a flat plate type structure. According to the experiment, as shown in the second prior art, in the structure in which a large plate-shaped metal plate is disposed below the connection terminal block or the like, the leakage current increases in a few seconds to several tens of seconds after the connection terminal block is flooded, The electric power supply to the terminal board was cut off and the hand terminal was immersed in the water, an electric shock was felt. The reason for this is that the distance between the electroconductive metal plate for preventing electric leakage and the second connection terminal connected to the single-phase voltage terminal is excessively long, the body of the connection terminal block made of the insulating material is disposed between them and the current is prevented from flowing through the shortest path therebetween Therefore, it is presumed that the resistance value between them is large, so that a part of the amount of current from the second connection terminal flows into the electro-leakage prevention conductive metal plate, but a substantial amount of current leaks to another place. In the second conventional technique, the size of the plate-shaped conductive plate for preventing electric leakage is 50 × 30 cm when the operating voltage is 380 V, but it has been tested that a conductor plate of much larger size (for example, 60 × 60 cm) If there is a change that will take a longer time to break down the earth leakage breaker, the earth leakage breaker eventually works. Therefore, it can be understood that the size of the conductive plate is not a problem that can be solved. Actually, the size of the conductive plate can not be increased indefinitely because of the space constraint that the conductive plate can be installed. Therefore, it is a disadvantage that can not be fundamentally solved by a method of increasing the size of the flat plate-like conductor plate.
전술한 바와 같이, 제2종래 기술은 전기 장치의 침수 시 누전 차단기가 정상적으로 동작하는 경우 해당 전기 장치의 동작이 정지되고, 전기 장치의 침수 시 누전 차단기가 동작하지 않는 상태를 가정하면 많은 양의 전류가 외부로 누설되어 감전사고의 위험이 매우 큰 문제점이 있고, 제2종래 기술은 누전 및 감전 방지 효과를 제공하지 못하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 후술되는 제3종래 기술(도 5 내지 도 7 참조)이 개발되었다. As described above, according to the second prior art, when the electric circuit breaker is normally operated, the operation of the electric device is stopped, and when the electric device is flooded, assuming that the electric circuit breaker is inoperative, There is a problem in that the risk of an electric shock accident is very great, and the second prior art has a problem in that it can not provide an electric leakage and an electric shock prevention effect. In order to solve such a problem, a third prior art described below (see Figs. 5 to 7) has been developed.
도 5는 종래의 중성점 접지 방식의 변압기 및 그 방법을 설명하기 위한 것으로 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 나타내고 있다.FIG. 5 illustrates a conventional neutral-point grounded transformer and its method, and shows a neutral point grounded system in a single-phase, two-wire low-voltage power distribution system.
도 5에 도시된 바와 같이, 제3종래 기술은 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용하여 전압을 공급하는 변압기(50)를 포함한다. 즉, 제3종래 기술은 단상(1P) 입력 측과 2선 출력 측으로 이루어진 단상2선식 저압 배전 방식에 있어서, 2차 권선(출력 측의 권선)의 중심점(51, 2차 권선의 중간 위치)을 접지(52)와 연결하는 중심점 접지 방식을 사용한다. 그 외의 변압기 기술은 공지 기술이므로 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다.As shown in Fig. 5, the third prior art includes a
도 5에 도시한 바와 같이, 단상2선식 저압 배전 방식에서의 중성점 접지 방식을 사용하면, 전기 장치의 노출된 단자들이 침수되는 경우 양극 단자 간에 전류가 흘러, 즉 플러스(+) 전극 단자에서 마이너스(-) 전극 단자로 전류가 흐르고 그 힘이 서로 상쇄되어 양극 단자 간과 그 주변을 제외한 외부로 누설전류가 거의 발생하지 않게 된다(후술되는 도 6a 내지 도 6d 참조).As shown in FIG. 5, when the neutral point grounding system in the single-phase, two-wire low-voltage power distribution system is used, current flows between the positive terminals when the exposed terminals of the electric apparatus are submerged, that is, -) electrode terminal and their forces cancel each other, so that almost no leakage current occurs between the positive terminal and the outside except for the periphery thereof (see FIGS. 6A to 6D described later).
도 6a는 종래의 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용한 침수 시의 누설 전압을 측정한 결과를 나타내는 도면이고, 도 6b는 종래의 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용한 경우 침수 시의 누설전류를 전류계를 이용하여 측정하는 상태를 나타낸 도면이며, 도 6c는 도 6b의 등가 회로도이고, 도 6d는 도 6c의 등가 회로도에서의 순간 전류 흐름을 나타내는 도면이다.FIG. 6A is a graph showing the result of measurement of leakage voltage during flooding using the neutral point grounding method in the conventional single-phase, two-wire low-voltage power distribution system. FIG. FIG. 6C is an equivalent circuit diagram of FIG. 6B, and FIG. 6D is a diagram showing an instantaneous current flow in the equivalent circuit diagram of FIG. 6C.
도 6a에 도시된 바와 같이, 단상2선식 저압 배선 방식에서의 중성점 접지 방식으로부터 인출된 220V 전원에서 플러스 및 마이너스 단자의 두 선을 연장하여 플라스틱 수조 속에 모두 담그고, 물속의 플러스 및 마이너스 선과 약 10cm 정도 이격된 거리에서 물과 접지 단자 간의 전압을 전압계로 측정하면, 이때 측정딘 전압은 10V 이하로 나온다. 좀 더 구체적으로 예를 살펴보면, 4V 내지 10V 정도의 전압이 측정된다. 따라서, 일반적으로 30V 미만의 전압에서는 감전이 발생하지 않는 것으로 알려져 있으므로, 손으로 직접 물과 접지 단자를 동시에 접촉하여도 전류가 거의 흐르지 않아 감전사고가 발생하지 않게 된다. 이처럼, 전류가 거의 흐르지 않는다는 것은 도 6b에 도시한 바와 같이 물과 접지 단자 간에 전류계를 연결하여 누설되는 전류를 측정함으로써 확인할 수 있다. As shown in FIG. 6A, two lines of positive and negative terminals are extended from a 220V power source drawn from a neutral point grounding system in a single-phase, two-wire low-voltage wiring system and immersed in a plastic water tank. If the voltage between the water and the ground terminal is measured with a voltmeter at a distance, the measured voltage will be less than 10V. More specifically, for example, a voltage of about 4 V to 10 V is measured. Therefore, it is generally known that electric shock does not occur at a voltage of less than 30 V, so that electric current hardly flows even when the hand and the ground terminal are in contact with each other at the same time. The fact that the current hardly flows can be confirmed by measuring the leakage current by connecting an ammeter between water and the ground terminal as shown in Fig. 6B.
여기서, 도 6b의 두 접지 간의 대지 저항값을 약 3kΩ 정도라고 가정하면 도 6b에 대한 등가회로를 도 6c와 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the ground resistance between the two grounds of FIG. 6B is about 3 k ?, the equivalent circuit of FIG. 6B can be represented as FIG. 6C.
이때, 도 6d를 참조하여 등가회로에서의 순간 전류 흐름을 살펴보면, 220V 전압에 의한 기전력의 방향(예를 들어, 도 6d에서는 위쪽에서 아래쪽의 방향)에 의하여 220V 전압에 의한 전류가 g 경로를 따라 흐른 후에 물을 통하여 I 경로를 따라 흐르게 된다 이를 좀 더 상세히 살펴보면, d 단자와 e 단자 간의 전압은 220V 이다. 이처럼, d 단자와 e 단자 간에 220V의 전위차가 있고 플라스틱 수조 속의 물을 도선으로 하는 제1폐회로(g 경로 - 물의 도선 - I 경로)가 형성되므로 당연히 제1폐회로를 따라 220V 전압에 의한 전류가 흐르게 된다. Referring to FIG. 6D, referring to the instantaneous current flow in the equivalent circuit, a current due to the 220V voltage flows along the g path by the direction of the electromotive force by the 220V voltage (for example, from upper to lower direction in FIG. 6D) The voltage between the terminal d and the terminal e is 220V. Thus, since a first closed loop (g-path of the water-I path) having a potential difference of 220 V between the terminals d and e and water in the plastic tank is formed, a current of 220 V is naturally flowed along the first closed circuit do.
한편, d 단자와 f 단자 간 및 f 단자와 e 단자 간의 전압은 110V이다. 이처럼, d 단자와 f 단자 간 및 f 단자와 e 단자 간에 각각 110V의 전위차가 있고 플라스틱 수조 속의 물을 도선으로 하는 제2폐회로(g 경로 - 물의 도선 - h 경로) 및 제3폐회로(h 경로 - 물의 도선 - I 경로)가 각각 형성되므로 당연히 제2폐회로 및 제3폐회로를 따라 전류가 흘러야 하는 것으로 보이지만, d 단자와 f 단자 간 및 f 단자와 e 단자 간의 전압이 110V로 서로 동일하고 그 기전력 방향이 서로 반대여서 그에 따른 전류 흐름이 서로 반대 방향이기 때문에 전류가 거의 흐르지 않는다. 즉, 중성점(51)을 기준으로 위쪽 110V 전압과 아래쪽 110V 전압이 서로 동일하고 전류계 입장에서 두 전압에 의한 기전력 방향이 서로 반대여서 그에 따른 전류 흐름이 서로 반대 방향이기 때문에 그 힘이 거의 완전히 서로 상쇄되어 전위차도 거의 없고 전류도 거의 흐르지 않게 되며, 그에 따라 전류계의 값은 거의 "0"이 된다.On the other hand, the voltage between the terminals d and f and the voltage between the terminals f and e is 110V. In this way, a second closed circuit (g-path of the water-h path) and a third closed circuit (h-path of the water in the plastic tank) having a potential difference of 110 V between the terminals d and f and between the terminals f and e, The voltage between the terminal d and the terminal f and the voltage between the terminal f and the terminal e are equal to each other at 110 V, and the electromotive force direction Are opposite to each other so that the current flows in opposite directions, so that the current hardly flows. That is, the upper 110V voltage and the lower 110V voltage are equal to each other with respect to the neutral point (51), and the directions of the electromotive force due to the two voltages are opposite to each other in the position of the ammeter, So that there is almost no potential difference and almost no current flows, so that the value of the ammeter becomes almost "0".
결과적으로, 침수의 우려가 많은 전기 장치에 단상 2선식 저압 배전 방식에서의 중성점 접지 방식의 단상 220V를 사용하게 되면, 누전 차단기가 고장으로 동작하지 않거나 또는 누전 차단기 1차 측이 침수되는 경우가 발생되더라도 감전사고의 위험을 크게 줄일 수 있다. 다시 말하면, 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용함으로써, 전기 장치의 노출된 단자들이 침수되는 경우 그 단자들로부터 외부로 누설되는 누설전류가 거의 발생하지 않아 감전을 근본적으로 방지할 수 있다. As a result, if the single-
도 7은 종래의 누전 차단기의 차단 동작을 방지하는 방식을 설명하기 위한 것으로, 차단 동작 방지부(720)가 누전 차단기(710)와 일체형으로 구현된 경우를 나타내고 있다. 7 is a view for explaining a conventional method of preventing a circuit breaker operation of a circuit breaker, in which the
일반적으로, 누전 차단기(720)는 정격 전압보다 더 높은 전압이 들어오거나, 전기 장치에서 누전이 발생하는 상태를 미리 감지하여 자동으로 전기를 차단시켜 주는 배선 기구이다. 이때, 누전 차단기(710)는 인체 기준의 경우 누전 발생 후 0.03초 이내에 누전 차단 동작을 수행하여야 하고, 산업 기준의 경우 누전 발생 후 0.1초 이내에 누전 차단 동작을 수행하여야 한다. 이러한 누전 차단기(710)는 공지 기술이므로 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 다만, 누전 차단기(710)는 도 5에서 전술한 변압기(50)에서 출력되는 전원과 연결되며, 플러스 단자에 연결된 플러스 노출 단자(721)와 마이너스 단자에 연결된 마이너스 노출 단자(722)를 지지하는 기능을 기본적으로 수행한다. 그리고, 누전 차단기(710)는 방수형 누전 차단기인 것이 바람직하다.In general, the
이때, 누전은 침수가 아닌 일반적인 상태에서 발생하는 경우와 전기 장치가 침수된 경우에 발생할 수 있다. 이렇게 누전이 발생하면 누전 차단기(710)가 정상적으로 동작하여 전기 공급을 차단함으로써, 후단의 전기 장치의 동작이 정지된다.At this time, a short circuit may occur in a normal state, not immersion, and in a case where an electric device is submerged. If a short circuit occurs, the electric
그런데, 도 5 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하면 전술한 바와 같이, 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용함으로써, 전기 장치의 노출된 단자들이 침수되는 경우 그 단자들로부터 외부로 누설되는 누설전류를 크게 저감시켜 감전을 방지할 수 있다면, 침수로 인하여 누전이 발생한 경우에는 누전 차단기의 차단 동작을 방지하여 후단의 전기 장치(특히, 가로등, 교통신호제어기, 지항 시설물의 콘센트 및 농업용 기기 등)가 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.However, referring to FIG. 5 and FIGS. 6A to 6D, as described above, by using the neutral point grounding method in the single-phase, two-wire low-voltage power distribution system, when the exposed terminals of the electric device are flooded, If electric leakage can be prevented by greatly reducing the leakage current, it is possible to prevent the circuit breaker operation of the earth leakage breaker in case of a short circuit due to submergence so that the electric device at the rear end (especially, the street light, the traffic signal controller, To be able to operate normally.
이를 감안하여, 제3종래 기술은 전기 장치의 노출된 플러스 및 마이너스 단자가 기 결정된 시간 차이 이내(예를 들어, 0.03초 이내)에, 즉 거의 동시에 침수되도록 하여 누전 차단기(710)의 차단 동작을 방지하기 위한 차단 동작 방지부(720)를 포함한다.In view of this, the third prior art technique has been proposed in order to allow the exposed positive and negative terminals of the electric device to flood within a predetermined time difference (e.g., within 0.03 seconds) Blocking preventing
이때, 차단 동작 방지부(720)는 누전 차단기(710)의 플러스 단자에 연결된 플러스 노출 단자(721)와 누전 차단기(710)의 마이너스 단자에 연결된 노출단자(722)를 기 결정된 이격 거리(예를 들어, 7mm 내지 8mmm)를 가지면서 하단이 평형이 되도록 구비하여, 플러스 노출단자(721)와 마이너스 노출단자(722)가 기 설정된 시간 차이 이내에 침수되도록 하여 플러스 노출단자(721)에서 마이너스 노출단자(722)로 전류가 흐르게 하고, 이에 의해 누전 차단기(710)의 차단 동작이 방지된다. 즉, 차단 동작 방지부(720)는 플러스 노출단자(721)와 마이너스 노출단자(722)의 하단이 평형(설치 시에 물방울 수평계 등을 이용하여 하단이 평형이 하단이 평형이 되도록 설치함)을 이루도록 하여 두 단자가 거의 동시에 침수되고, 이에 의해 플러스 노출단자(721)에서 마이너스 노출단자(722)로 전류가 흐르도록 함으로써, 누전 차단기(710)가 침수로 인한 차단 동작이 일어나지 않도록 할 수 있다. At this time, the blocking
그리고, 차단동작 방지부(720)는 플러스 노출단자(721)와 마이너스 노출단자(722)를 지지하여 이격 거리 및 하단 평형을 유지하기 위한 지지부재(723)를 더 포함한다. 그리고, 차단동작 방지부(720)는 물의 유속으로부터 자신을 보호하기 위한 보호 케이스(724)를 더 포함한다. 이때, 보호 케이스(724)는 물이 입수되고 배출되도록 하며, 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 이물질 유입 방지부(725)를 더 포함한다. 그리고, 보호 케이스(724)는 물이 입수되는 경우 내부의 공기가 배기되도록 하기 위한 공기 배기부(726)를 더 포함한다. The blocking
이처럼, 제3종래 기술은 단상2선식 저압 배전 방식에서 중심점 접지 방식을 사용하면 노출 단자가 침수되어도 누설전류가 발생하지 않는다. As described above, according to the third prior art, when the center point grounding method is used in the single-phase, two-wire low-voltage power distribution system, leakage current is not generated even if the exposed terminal is submerged.
그런데, 상기와 같은 제3종래기술은 대부분의 경우, 평상시에는 부하에 연결된 두 개의 전원선로 간에 흐르는 전류량이 밸런싱 상태를 유지하지만 양쪽 노출단자가 동시에 침수되지 않아 누설전류에 의하여 이들 간의 전류량 밸런싱이 이루어지지 않는 경우가 발생되면 누설전류에 따른 누전 차단기의 차단동작이 발생되고 감전사고가 발생되는 문제점이 있다.
However, in the third prior art as described above, the amount of current flowing between the two power supply lines connected to the load is maintained in a balanced state in most cases. However, since both the exposed terminals are not flooded at the same time, There is a problem that a circuit breaker of the earth leakage breaker is generated due to the leakage current and an electric shock accident occurs.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용하면서 누전에 따른 두 개의 전원선로 간의 전류량 차이를 보상하여 누설전류에 따른 누전 차단기의 차단동작 및 감전사고를 방지하는데 있다.A problem to be solved by the present invention is to compensate a difference in current amount between two power lines due to a short circuit while using a neutral point grounding method in a single phase two-wire low-voltage power distribution system, thereby preventing a circuit breaker operation and an electric shock accident according to a leakage current .
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 침수 시 감전 방지 장치는, 단상 입력측과 2선 출력측으로 이루어진 단상2선식 저압 배전방식 및 2차권선의 중성점이 접지와 연결되는 중성점 접지 방식이 적용되고 누전 차단기 및 제1,2전원선로를 통해 부하에 전원을 공급하는 변압기; 정격전압 이상의 전압이 입력되거나 누전이 발생되는 것을 감지하여 상기 부하에 공급되는 전원을 차단하는 누전 차단기; 상기 제1,2전원선로에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 제1,2누전감지신호를 출력하는 누전 센서부; 상기 제1,2누전감지신호를 근거로 상기 제1,2전원선로 간의 전류 밸런싱이 유지되도록 하기 위한 제1,2제어신호를 출력하는 마이크로프로세서; 및 상기 제1제어신호 또는 상기 제2제어신호에 따른 스위칭 동작으로 상기 제1전원선로 또는 상기 제2전원선로의 전류량을 제어하여 상기 제1,2전원선로 간의 전류량 밸런싱이 유지되도록 하는 밸런스 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for preventing electric shock in a flooded state, including a single-phase, two-wire low-voltage power distribution system having a single-phase input side and a two-wire output side, and a neutral point grounding system having a neutral point connected to a ground A transformer for supplying power to the load through the earth leakage breaker and the first and second power supply lines; An earth leakage breaker for detecting a voltage exceeding a rated voltage input or generating a leakage current to cut off power supplied to the load; A leakage sensor unit for sensing the amount of current flowing through the first and second power supply lines and outputting first and second leakage detection signals corresponding thereto; A microprocessor for outputting first and second control signals for maintaining current balancing between the first and second power supply lines based on the first and second electrical leak detection signals; And a balance switching unit for controlling a current amount of the first power supply line or the second power supply line by a switching operation in accordance with the first control signal or the second control signal to maintain current amount balancing between the first and second power supply lines .
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 침수 시 감전 방지 방법은, 단상 입력측과 2선 출력측으로 이루어진 단상2선식 저압 배전방식 및 2차권선의 중성점이 접지와 연결되는 중성점 접지 방식이 적용된 변압기에서 누전 차단기 및 제1,2전원선로를 통해 부하에 전원을 공급하는 단계; 누전 센서부가 상기 제1,2전원선로에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 제1,2누전감지신호를 출력하는 단계; 마이크로프로세서가 상기 제1,2누전감지신호를 근거로 상기 제1,2전원선로 간의 전류 밸런싱이 유지되도록 하기 위한 제1,2제어신호를 출력하는 단계; 및 밸런스 스위칭부가 상기 제1제어신호 또는 상기 제2제어신호에 따른 스위칭 동작으로 상기 제1전원선로 또는 상기 제2전원선로의 전류량을 제어하여 상기 제1,2전원선로 간의 전류량이 밸런싱이 유지되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of preventing electric shock in a flooded state, including a single-phase two-wire low-voltage power distribution system having a single-phase input side and a two-wire output side, and a neutral point grounding system in which a neutral point of a secondary winding is connected to a ground Supplying power to the load through the earth leakage breaker and the first and second power supply lines in the applied transformer; Detecting an amount of current flowing through the first and second power supply lines and outputting a first and second leakage detection signals according to the amount of current flowing through the first and second power supply lines; Outputting first and second control signals for allowing the microprocessor to maintain current balancing between the first and second power supply lines based on the first and second electrical leak detection signals; And a balance switching unit controls a current amount of the first power line or the second power line by a switching operation according to the first control signal or the second control signal so that the amount of current between the first and second power lines is balanced The method comprising the steps of:
본 발명은 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용하면서 누전에 따른 두 개의 전원선로 간의 전류량 차이를 보상하여 두 개의 전원선로 간의 전류량이 평형이 유지되도록 함으로써, 누설전류에 따른 누전 차단기의 차단동작 및 감전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
The present invention uses neutral point grounding in a single-phase, two-wire low-voltage power distribution system to compensate for the difference in current between two power lines due to a short circuit so that the amount of current between the two power lines is balanced, The operation and the electric shock accident can be prevented.
도 1은 종래기술에 의한 단상2선식 저압 배전 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래기술에 의한 3상4선식 저압 배전 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래기술에 의한 단상3선식 저압 배전 방식과 3상4선식 저압 배전 방식에서의 콘센트를 나타낸 도면이다.
도 4a는 종래기술에 의한 단상2선식 저압 배전 방식에서 침수 시의 누설전압 측정결과를 나타낸 도면이다.
도 4b는 종래기술에 의한 단상2선식 저압 배전 방식에서 침수 시의 누설전류를 전류계를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 4c는 도 4b의 등가 회로도이다.
도 4d는 도 4c의 등가회로도에서의 순간 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 종래기술에 의한 중성점 접지 방식의 변압기 및 그 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 종래기술에 의한 단상2선식 저압 배전 방식에서 중성점 접지 방식을 사용한 경우 침수 시의 누설전압을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 6b는 종래기술에 의한 단상2선식 저압 배전 방식에서중성점 접지 방식을 사용한 경우 침수 시의 누설전류를 전류계를 이용하여 측정한 상태를 나타낸 도면이다.
도 6c는 도 6b의 등가 회로도이다.
도 6d는 도 6c의 등가회로도에서의 순간 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 7은 종래기술에 의한 누전차단기의 차단동작을 방지하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 침수 시 감전 방지 장치의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 침수 시 감전 방지 방법의 흐름도이다.1 is a view for explaining a conventional single-phase, two-wire low voltage distribution system.
2 is a view for explaining a three-phase four-wire type low voltage distribution system according to the prior art.
3 is a view showing a socket in a single-phase three-wire low-voltage distribution system and a three-phase four-wire low-voltage distribution system according to the prior art.
FIG. 4A is a graph showing a leakage voltage measurement result during immersion in a conventional single-phase, two-wire low-voltage power distribution system.
FIG. 4B is a graph showing a result of measurement of leak current during immersion in a conventional single-phase, two-wire low-voltage power distribution system using an ammeter.
4C is an equivalent circuit diagram of Fig. 4B.
4D is a diagram showing the instantaneous current flow in the equivalent circuit diagram of FIG. 4C.
5 is a view for explaining a conventional transformer of a neutral grounding method and a method thereof.
6A is a graph showing a result of measurement of leakage voltage during flooding when a neutral point grounding system is used in a single-phase, two-wire low-voltage power distribution system according to the related art.
FIG. 6B is a diagram showing a state in which leakage current during flooding is measured using an ammeter when a neutral point grounding system is used in a single-phase, two-wire low-voltage power distribution system according to the related art.
Fig. 6C is an equivalent circuit diagram of Fig. 6B.
FIG. 6D is a diagram showing the instantaneous current flow in the equivalent circuit diagram of FIG. 6C. FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of preventing a circuit breaker operation according to the related art.
FIG. 8 is a block diagram of an electric shock preventive apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
9 is a flowchart of a method of preventing electric shock in flooding according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명에 의한 침수 시 감전 방지 장치의 실시예를 나타낸 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 감전방지 장치(800)는 변압기(810), 누전차단기(820), 부하(830), 누전 센서부(840), 마이크로프로세서(850) 및 밸런스 스위칭부(860)를 포함한다.8 is a block diagram showing an embodiment of an electric shock preventive apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 8, the
변압기(810)는 단상(1P) 입력측과 2선 출력측으로 이루어진 단상2선식 저압 배전방식의 변압기로서, 2차권선의 중성점(2차권선의 중간 위치)이 접지와 연결되는 중성점 접지 방식이 적용된다. 상기 변압기(810)에서 출력되는 전원은 누전 차단기(820) 및 전원선로(L1,L2)를 통해 부하(830)에 공급된다. 여기서, 상기 전원선로(L1,L2)는 자신과 연결된 연결단자를 각기 포함할 수 있다.The
상기 제1전원선로(L1) 또는 제2전원선로(L2)에 누전이 발생되지 않거나 미리 설정된 기준치 이하의 누전이 발생되는 경우, 마이크로프로세서(850)는 대기상태에 놓이게 된다. 즉, 평상시에는 제1전원선로(L1)와 상기 중성점에 연결된 중성선 간의 리퀴지저항(VR1)의 저항값과 제2전원선로(L2)와 중성선 간의 리퀴지저항(VR2)의 저항값은 일정치 이상의 동일한 높은 값으로 유지되어 대기상태에 놓이게 된다. 여기서, 상기 리퀴지저항(VR1,VR2)은 인위적으로 만들어진 저항이 아니라 전원선로(L1,L2)와 중성선 간에 자연적으로 존재하는 저항을 의미한다. If a short circuit is not generated in the first power line L1 or the second power line L2, or if a short circuit is generated within a preset reference value, the
그러나, 어떠한 이유로 인하여 상기 제1전원선로(L1) 또는 제2전원선로(L2)에 기준치 이상의 누전이 발생되는 경우, 예를 들어 상기 제1전원선로(L1)에 기준치 이상의 누전이 발생되는 경우 제2전원선로(L2)의 누설전류량을 조정하여 누전차단기(820)의 트립 동작을 지연시키게 되는데, 이와 같은 처리 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.However, if a leakage current of more than a reference value is generated on the first power line L1 or the second power line L2 due to any reason, for example, when a short circuit exceeding a reference value is generated on the first power line L1 The leakage current of the second power line L2 is adjusted to delay the tripping operation of the
누전 차단기(820)는 감전방지 장치(800)에 정격전압 이상의 전압이 입력되거나, 누전이 발생되는 것을 감지하여 상기 변압기(810)에서 상기 전원선로(L1,L2)를 통해 부하(830)에 공급되는 전원을 차단하는 역할을 한다.The
누전 센서부(840)는 상기 전원선로(L1,L2)에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 누전감지신호(SEN1,SEN2)를 출력한다. 이를 위해 상기 누전 센서부(840)는 상기 제1전원선로(L1) 상에 설치된 제1전류센서(841), 상기 제2전원선로(L2) 상에 설치된 제2전류센서(842) 및 누전감지신호 처리부(843)를 구비한다. 제1전류센서(841)는 상기 제1전원선로(L1) 상에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 제1누전감지신호(SEN1)를 출력한다. 마찬 가지로, 제2전류센서(842)는 상기 제2전원선로(L2) 상에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 제2누전감지신호(SEN2)를 출력한다. 누전감지신호 처리부(843)는 상기 제1,2누전감지신호(SEN1,SEN2)를 다음 단의 마이크로프로세서(850)에서 처리하는데 적당한 형태의 신호로 처리하여 출력하는 역할을 한다.The
마이크로프로세서(850)는 상기와 같은 경로를 통해 입력되는 누전 감지신호(SEN1,SEN2)를 근거로 상기 제1전원선로(L1) 또는 상기 제2전원선로(L2) 상에 누전이 발생되는 것을 인식하여 상기 전원선로(L1,L2) 상의 전류 밸런싱 동작을 제어한다. 예를 들어, 상기와 같이 제1선로(L1)에 기준치 이상의 누전이 발생되는 경우, 마이프로프로세서(850)는 제1전원선로(L1) 상에 흐르는 전류량이 제2전원선로(L2)상에 흐르는 전류량에 비하여 제1전원선로(L1)상의 누설전류량 만큼 적은 량의 전류가 흐르는 것으로 인식한다. 이와 같은 경우 상기 마이크로프로세서(850)는 상기 누설전류량에 상응되는 제2제어신호(CTL2)를 출력한다.The
밸런스 스위칭부(860)는 상기 마이크로프로세서(850)로부터 공급되는 제1제어신호(CTL1) 또는 제2제어신호(CTL2)에 따른 스위칭 동작으로 제1전원선로(L1) 또는 제2전원선로(L2)의 전류량을 제어하여 두 전원선로(L1,L2) 간의 전류량이 밸런싱을 이루도록 한다. 이를 위해 상기 밸런스 스위칭부(860)는 제1밸런스 스위칭회로(861) 및 제2밸런스 스위칭회로(862)를 구비한다. 상기 예에서와 같이 제1전원선로(L1)에 누전이 발생되어 상기 마이크로프로세서(850)에서 제2제어신호(CTL2)를 출력되는 경우, 제2밸런스 스위칭회로(862)는 상기 제2제어신호(CTL2)에 따라 내부의 능동소자 예를 들어 트라이악(TRIAC)의 도통시간을 조절하여 제2전원선로(L2)로부터 중성선에 상기 제1전원선로(L1)의 누설전류량 만큼의 전류가 흐르도록 한다. 이와 같은 경우, 상기 제1,2제어신호(CTL1,CTL2)는 펄스폭변조신호(PWM)의 형태로 구현될 수 있다.The
이에 따라, 상기와 같이 제1전원선로(L1)에 기준치 이상의 누전이 발생되는 경우 상기 제2밸런스 스위칭회로(862)에 의해 누전차단기(820)가 동작점에 이르기 전에 제2전원선로(L2)의 누설전류량이 조정되어 두 전원선로(L1,L2) 간의 전류 밸런싱이 이루어지게 된다. 이에 따라, 누전차단기(820)의 트립 동작이 지연된다.Thus, when a leakage current equal to or higher than a reference value is generated in the first power line L1 as described above, the second
다른 예로써, 상기 제2전원선로(L2)에 기준치 이상의 누전이 발생되는 경우 상기와 같은 처리과정을 통해 상기 제1밸런스 스위칭회로(861)에 의해 누전차단기(820)가 동작점에 이르기 전에 제1전원선로(L1)의 누설전류량이 조정되어 두 전원선로(L1,L2) 간의 전류 밸란싱이 이루어지게 된다. 이에 따라, 누전차단기(820)의 트립 동작이 지연된다.As another example, when a leakage current of more than a reference value is generated in the second power line L2, the first
감전방지 장치(800)의 침수 시 상기와 같은 전류 밸런싱 동작이 원활하게 이루어지도록 하기 의해 상기 두 전원선로(L1,L2)는 상기 누전 센서부(840)에 비하여 하부에 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable that the two power supply lines L1 and L2 are positioned lower than the
한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 침수 시 감전 방지 방법의 흐름도로서 이의 처리과정을 상기 감전방지 장치(800)의 작용설명을 참조하여 설명하면 다음과 같다.9 is a flowchart of a method of preventing an electric shock during flooding according to another embodiment of the present invention, and a process thereof will be described with reference to an operation description of the electric shock
단상(1P) 입력측과 2선 출력측으로 이루어진 단상2선식 저압 배전방식의 변압기로서, 2차권선의 중성점(2차권선의 중간 위치)이 접지와 연결되는 중성점 접지 방식이 적용된 변압기는 누전 차단기 및 제1,2전원선로를 통해 부하에서 필요로 하는 전원을 공급한다(S910).A transformer with a single-phase, two-wire, low-voltage distribution system consisting of a single-phase (1P) input and a two-wire output, with a neutral point grounded connection, where the neutral point of the secondary is connected to ground, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 9 are supplied through the power line (S910).
누전 센서부는 상기 제1,2전원선로에 누전이 발생되는 것을 감지하여 그에 따른 제1누전 감지신호 또는 제2누전감지신호를 출력한다(S920). The leakage sensor unit detects the occurrence of a short circuit on the first and second power supply lines, and outputs a first or second short circuit detection signal in step S920.
마이크로프로세서는 상기 누전 감지신호(SEN1,SEN2)를 근거로 상기 제1전원선로(L1) 또는 상기 제2전원선로(L2) 상에 누전이 발생되는 것을 인식하여 상기 전원선로(L1,L2) 상의 전류 밸런싱 동작을 제어하기 위해 제1제어신호 또는 제2제어신호를 출력한다(S930). The microprocessor recognizes that a short circuit is generated on the first power line L1 or the second power line L2 based on the electrical leak detection signals SEN1 and SEN2, And outputs a first control signal or a second control signal to control the current balancing operation (S930).
밸런스 스위칭부는 상기 제1제어신호에 따른 스위칭 동작으로 제1전원선로로부터 상기 중성점으로 흐르는 전류량을 제어하거나, 상기 제2제어신호에 따른 스위칭 동작으로 제2전원선로로부터 상기 중성점으로 흐르는 전류량을 제어하여 상기 두 전원선로(L1,L2) 간의 전류 밸런싱이 이루어지도록 한다(S940).The balance switching unit controls the amount of current flowing from the first power supply line to the neutral point by the switching operation according to the first control signal or controls the amount of current flowing from the second power supply line to the neutral point through the switching operation according to the second control signal So that current balancing is performed between the two power supply lines L1 and L2 (S940).
이에 따라, 제1전원선로 또는 제2전원선로에 누전이 발생되어 일정치 이상의 누설전류가 흐르더라도 자동적으로 누전차단기(820)의 트립 동작이 지연되고, 감전사고가 발생되지 않는다. Accordingly, even if a leakage current flows through the first power line or the second power line and a leakage current exceeds a predetermined value, the tripping operation of the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, it should be understood that the scope of the present invention is not limited thereto. These embodiments are also within the scope of the present invention.
800 : 감전방지 장치 810 : 변압기
820 : 누전차단기 830 : 부하
840 : 누전 센서부 850 : 마이크로프로세서
860 : 밸런스 스위칭부800: Electric shock prevention device 810: Transformer
820: Earth leakage breaker 830: Load
840: Leakage sensor section 850: Microprocessor
860: Balance switching unit
Claims (7)
정격전압 이상의 전압이 입력되거나 누전이 발생되는 것을 감지하여 상기 부하에 공급되는 전원을 차단하는 누전 차단기; 및
상기 제1,2전원선로에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 제1,2누전감지신호를 출력하는 누전 센서부;를 구비한 침수 시 감전 방지 장치에 있어서,
상기 제1,2누전감지신호를 근거로 상기 제1,2전원선로 간의 전류 밸런싱이 유지되도록 하기 위한 제1,2제어신호를 출력하는 마이크로프로세서;
상기 제1제어신호 또는 상기 제2제어신호에 따른 스위칭 동작으로 상기 제1전원선로 또는 상기 제2전원선로의 전류량을 제어하여 상기 제1,2전원선로 간의 전류량 밸런싱이 유지되도록 하는 밸런스 스위칭부;를 포함하되,
상기 누전 센서부는
상기 제1전원선로에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 상기 제1누전감지신호를 출력하는 제1전류센서;
상기 제2전원선로에 흐르는 전류량을 감지하여 그에 따른 상기 제2누전감지신호를 출력하는 제2전류센서; 및
상기 제1,2누전감지신호를 상기 마이크로프로세서에서 처리하는데 적당한 형태의 신호로 변환하여 출력하는 누전감지신호 처리부를 포함하고,
상기 밸런스 스위칭부는
상기 제1제어신호에 따라 내부의 제1 스위칭 소자를 제어하여 상기 제1전원선로로부터 상기 중성점에 연결된 중성선에 상기 제2전원선로의 누설전류량 만큼의 전류가 흐르도록 하는 제1밸런스 스위칭회로; 및
상기 제2제어신호에 따라 내부의 제2 스위칭 소자를 제어하여 상기 제2전원선로로부터 상기 중성점에 연결된 중성선에 상기 제1전원선로의 누설전류량 만큼의 전류가 흐르도록 하는 제2밸런스 스위칭회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 침수 시 감전 방지 장치.
Phase transformer with a single-phase, two-wire low-voltage distribution system consisting of a single-phase input side and a two-wire output side and a neutral point grounding method in which the neutral point of the secondary winding is connected to the ground,
An earth leakage breaker for detecting a voltage exceeding a rated voltage input or generating a leakage current to cut off power supplied to the load; And
And a leakage sensor unit for sensing an amount of current flowing through the first and second power supply lines and outputting first and second leakage detection signals according to the amount of current flowing through the first and second power supply lines,
A microprocessor for outputting first and second control signals for maintaining current balancing between the first and second power supply lines based on the first and second electrical leak detection signals;
A balance switching unit for controlling a current amount of the first power supply line or the second power supply line by a switching operation according to the first control signal or the second control signal to maintain current amount balancing between the first and second power supply lines; , ≪ / RTI &
The leakage sensor unit
A first current sensor for sensing an amount of current flowing through the first power line and outputting the first electrical leak detection signal according to the amount of current flowing through the first power line;
A second current sensor for sensing an amount of current flowing through the second power line and outputting the second electrical leak detection signal corresponding thereto; And
And a leakage detection signal processor for converting the first and second leakage detection signals into signals of a type suitable for processing by the microprocessor,
The balance switching unit
A first balance switching circuit for controlling an internal first switching element according to the first control signal to cause a current equal to a leakage current amount of the second power line to flow from the first power line to a neutral line connected to the neutral point; And
And a second balanced switching circuit for controlling the second switching element in accordance with the second control signal so that a current corresponding to a leakage current amount of the first power line flows from the second power line to a neutral line connected to the neutral point Wherein the electrolytic waterproofing device is a waterproof electrolytic waterproofing device.
The apparatus according to claim 1, wherein the first switching element and the second switching element are TRIACs.
The apparatus according to claim 1, wherein the first and second control signals are pulse width modulation signals.
The apparatus of claim 1, wherein the first and second power lines each include a connection terminal connected to the first and second power lines.
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