KR20040099057A - 분전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분전반에 관한 것으로서, 베이스패널과, 상기 베이스패널 상에 설치되는 주배선차단기와 다수의 보조배선차단기 및 누전차단기와, 상기 베이스 패널 상에 그 일단이 고정지지되는 다수의 모선부스바와, 상기 모선부스바와 연결되고, 적어도 그 일단이 상기 차단와 전기적으로 연결되는 다수의 자선부스바를 포함하는 분전반에 있어서, 상기 주배선차단기의 R상, S상, T상 전력선과 연결되는 제1 계전기와, 상기 제1 계전기의 R상, S상, T상 및 주배선차단기의 N상에 연결되어, 부하측 에너지 소비를 효율화하는 절전부와, 상기 절전부로부터 입력되는 R상, S상, T상 전류를 상기 모선부스바로 통전시키는 제2 계전기와, 그 입력단이 상기 제1 계전기의 입력단과 보조전력선으로 공통 접속되어, 상기 주배선차단기로부터 입력되는 R상, S상, T상 전류를 상기 모선부스바로 통전시키는 제3 계전기를 더 포함함으로써 부하측으로 공급되는 전원의 역률을 높여 고조파로 인한 전력손실을 최소화하는 한편, 전력선에서 발생하는 과부하, 단락 등의 전력사고를 검출하여 사고 발생시 사고가 확산되는 것을 방지하고, 계전기에 연결된 전류회로의 불완전 접속을 감지하여 전원을 차단하는 효과가 있다.

Description

분전반{distributing board}

본 발명은 분전반에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 발전소로부터 부하측으로 공급되는 전원의 역률을 높여 고조파로 인한 전력손실을 최소화하는 한편, 전력선에서 발생하는 과부하, 단락 등의 각종 전력사고를 검출하여 사고 발생시 사고가 확산되는 것을 방지하고, 계전기에 연결된 전류회로의 불완전 접속을 감지하여전원을 차단하는 분전반에 관한 것이다.

일반적으로 분전반은 주배선차단기, 다수의 보조 배선차단기 및 누전차단기가 설치되고, 각 차단기는 다수의 부스바로 전기적으로 연결되어 발전소로부터 송전배선을 통해 부하측으로 전력을 공급 및 차단하는 장치이다. 주지하다시피, 빌딩과 같은 대형건물에는 적어도 각 층마다 강철로 만든 분전반이 벽 속에 설치되어 사무실 내에 설치된 각종 기기에 전원을 공급한다.

그런데, 전기를 발전소에서 발전하여 최종 소비자가 사용할 수 있도록 부하에 전력을 공급하는 송배전 전력선에서는 종종 과부하, 단락 등의 각종 전력사고가 발생한다. 이로 인해 분전반은 물론 부하측 기기들이 고장이나 파손이 되는 문제점이 있었다. 또한, 종래 분전반은 부하측에 공급되는 전원 전류의 위상 변화로 인해 역률이 저하되고, 고조파 성분의 전류가 많게 되어 무효전력이 증가하여 전력손실이 증가하며, 아울러 안정적인 전력의 공급이 용이하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 또한, 종래에는 분전반 시공시 부주의로 인해 혹은 사용상 차단기와 전력선의 불완전한 접속으로 인한 단락 등의 전력사고가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 역률제어 및 고조파를 저감할 수 있는 분전반을 제공함을 그 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 전력선에서 발생하는 과부하, 단락 등의 전력사고에 따른 기기의 고장, 파손 등을 방지할 수 있는 분전반을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 분전반의 외부 사시도이다.

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분전반의 블록도이다.

<도면부호의 간단한 설명>

10:베이스패널 11:주배선차단기

12:보조 배선차단기 13:누전차단기

14:지지판 15:모선부스바

16:자선부스바 17:제1 개폐기

18:제2 개폐기 19:제3 개폐기

20:절전부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분전반의 일 양상에 따르면, 베이스 패널(10)과, 상기 베이스 패널(10) 상에 설치되는 주배선차단기(11)와 다수의 보조배선차단기(12) 및 누전차단기(13)와, 상기 베이스 패널(10) 상에 그 일단이 고정지지되는 다수의 모선부스바(15)와, 상기 모선부스바(15)와 연결되고, 적어도 그 일단이 상기 차단기(12,13)와 전기적으로 연결되는 다수의 자선부스바(16)를 포함하는 분전반에 있어서, 상기 주배선차단기(11)의 R상, S상, T상 전력선과 연결되는 제1 계전기와, 상기 제1 계전기의 R상, S상, T상 및 주배선차단기(11)의 N상에 연결되어, 부하측 에너지 소비를 효율화하는 절전부와, 상기 절전부로부터 입력되는 R상, S상, T상 전류를 상기 모선부스바(15)로 통전시키는 제2 계전기와, 그 입력단이 상기 제1 계전기의 입력단과 보조전력선으로 공통 접속되어, 상기 주배선차단기(11)로부터 입력되는 R상, S상, T상 전류를 상기 모선부스바(15)로 통전시키는 제3 계전기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 분전반은 절전부를 통해 전원전류의 위상 및 역률를 보상하고, 고조파를 저감하여 실효전력을 높여 부하측의 전력소비 및 부하측으로의 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 것이다.

본 발명의 부가적인 양상에 따른 분전반은 상기 주배선차단기(11)에 입력되는 R상, S상, T상 및 N상 전류를 검출하는 변류기(CT1∼CT3)와, 상기 변류기(CT1∼CT3)로부터 입력되는 교류전원을 감압하는 변압기 (PT1∼PT4)와, 상기 변압기(PT1∼PT4)로부터 출력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 브리지회로로 이루어진 제1∼제4 정류부와, 상기 제1∼제4 정류부로부터의 입력신호에 따라 상기제1, 제2, 제3 계전기를 개폐 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 양상에 따라 본 발명의 분전반은 각 전력선에 발생하는 과부하, 단락 혹은 보조배선차단기(12)와 누전차단기(13)의 불완전 접속 등이 검출되면 상기 제1, 제2, 제3 계전기(17, 18,19)를 제어함으로써 전력선에서 발생하는 과부하, 단락 등의 전력사고에 따른 분전반과 부하측 기기들의 고장, 파손 등을 방지할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 과전류는 정상적인 전류가 아닌 이상 전류, 즉 전력사고로 인해 정상전류가 증가되는 것과 전력선이 단락(Short)되었을 경우에 순간적으로 전류가 과대하게 흐르는 전류를 말하고, 지락은 전력이 부하에 의하여 누전 또는 전력선이 땅으로 떨어졌을 경우에 순간적으로 전류가 과도하게 흐르는 것을 말한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 분전반의 외부 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 분전반은 베이스패널(10)과 상기 베이스패널(10) 상에 설치되는 주배선차단기(11)와 상기 주배선차단기(11)로부터 입력되는 전력을 부하측으로 인가하는 다수의 보조 배선차단기(12) 및 누전차단기(13)와 지지판(14)과 모선부스바(15)와 자선부스바(16)와 제1, 제2, 제3 계전기(17, 18,19)와 절전부(20)를 포함한다.

본 실시예에 있어서, 상기 분전반은 주배선차단기(11)를 상기 지지판(14)에 지지하여 모선부스바(15) 및 자선부스바(16) 위 공간에 설치함으로써, 분전판의 설치공간을 더욱 컴팩트하게 구성한 것이나, 본 발명에 따른 분전반은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 분전반의 배전방식은 3상 전류를 네 줄의 전력선으로 배전하는 3상 4선식이 바람직하나, 3상 3선식, 단상 3선식도 가능하다.

상기 주배선차단기(11)와 보조 배선차단기(12)는 전력선에 고장이 없을 때 정상전류의 개폐는 물론, 단락(短絡) 등의 고장으로 인해 과전류/지락전류가 흐를 경우 즉, 정격 전력 이상의 전류가 흐르면 전기를 차단할 수 있다.

상기 누전차단기(13)는 전기가 배선이 아닌 다른 곳으로 흐를때 즉, 누전시 전력공급을 차단한다.

상기 모선부스바(15)는 그 단면적이 사각형 또는 원형일 수 있고, 각각 R상 , S상, T상, N상 전력선으로 구분되어 사용된다. 상기 모선부스바(15)는 주배선차단기(11)의 정격 전력에 따라 다양하게 제조될 수 있다.

상기 자선부스바(16)는 상기 모선부스바(15)에 끼움부(도시하지 않음)를 통해 연결되고, 적어도 그 일단이 상기 차단기(12, 13)와 전기적으로 연결된다.

상기 제1, 제2, 제3 계전기(17, 18,19)는 전기회로를 개폐(開閉)하는 것으로서, 전류, 전압 및 온도, 빛 등의 신호를 입력받아 작동할 수 있다. 본 실시예에서 상기 제1, 제2, 제3 계전기(17, 18,19)는 공지된 전자계전기로 구현될 수 있다.

상기 절전부(20)는 상기 제1 계전기(17)의 R상, S상, T상 및 주배선차단기 (11)의 N상 전력선과 연결되어, 부하측에 공급되는 전원 전류의 위상 및 역률을 보상제어하는 한편, 고조파를 저감하여 실효전력을 높여 부하측의 전력소비를 효율화하고, 아울러 부하측으로의 전력을 안정적으로 공급하기 위한 것이다.

상기 절전부(20)는 계기용 변류기와 변성기와 콘텐서와 코일 등을 적절히 결선한 장치로써, 이건 출원일 이전에 출원되어 등록된 대한민국 등록실용신안번호 제 20-0278351호 "무부하손실차단 자기장을 이용한 전기절감기" 로 구현가능하다.

도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분전반의 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 계전기(17)는 주배선차단기(11)의 R상, S상, T상 전력선과 연결되고, 상기 제2 계전기(18)는 절전부(20)의 R상, S상, T상 전력선과 연결되고, 상기 제3 계전기(19)는 그 입력단이 상기 제1 계전기(17)의 입력단과 보조전력선으로 공통 접속되어, 상기 주배선차단기(11)의 R상, S상, T상 전력선과 연결된다. 상기 제3 계전기(19)는 상기 절전부(20)가 고장이 발생하였을 경우 주배선차단기(11)로부터 부하측으로 공급되는 전원을 바이패스시켜 주는 역할을 수행한다.

일반적으로 공장, 아파트 단지 등과 같은 집단 전력 수요처에는 6,600V 이상 22,900V급의 특고압을 380V 또는 220V 급의 저압으로 변환하여 전력을 얻기 위한 수변전 시설이 갖추어져 있다. 또한, 필수적으로 상기 수변전 시설에는 전력선에 흐르는 전류의 상태를 감시하는 안전장치가 구비되어 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 분전반은 종래 별개로 설치되어 사용되던 안전장치를 분전반에 일체로 장착함으로써 정검, 고장수리 등의 작업을 효율적으로 할 수 있다. 본 발명에 적용된 안전장치에 대한 개략적인 구성은 도 2에 도시된 바와 같이, 주배선차단기(11)에 입력되는 R상, S상, T상 및 N상 전류를 검출하는 변류기(CT1∼CT3)와 상기 변류기(CT1∼CT3)로부터 입력되는 교류전원을 감압하는 변압기(PT1∼PT4)와 상기 변압기(PT1∼PT4)로부터 출력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 브리지회로로 이루어진 제1∼제4 정류부와 제어부(30)와 전류표시부(32)와 고장표시부 (34)와 릴레이 구동부(36)와 통신부(40)를 포함한다.

여기서, 상기 제어부(30)는 현재 입력전류를 설정된 기준치와 비교하여 각 상 전력선에 과전류가 흐르는지 혹은 지락과전류 발생하였는지를 판단하여 그에 따른 제어동작을 수행한다. 상기 제어부(30)는 자체에 롬(ROM)이나 램과 주변장치가 집적된 마이크로프로세서로 구현되는 것이 바람직하다. 상기 롬(ROM)에는 실행프로그램데이터가 저장되며 R상, S상, T상 및 N상 전압의 과전류/ 단락전류 상한 설정치가 저장되어 있다.

상기 전류표시부(32)는 상기 제어부(30)로부터 입력되는 각 상 전력선에 흐르는 전류피크치를 디지탈로 표시하는 것으로서, LCD로 구현될 수 있다.

상기 고장표시부(34)는 상기 제어부(30)로부터 입력되는 현재장애가 있는 상전류라인신호를 표시하는 것으로서 다수의 발광다이오드와 상기 제어부(30)로부터 입력되는 구동신호에 따라 상기 발광다이오드를 구동하는 발광다이오드 구동회로로 구현될 수 있다.

상기 릴레이 구동부(36)는 상기 제어부(30)로부터 과전류, 지락전류 또는 접촉 불량 감지신호가 입력되면 부하에 전력공급을 차단한다. 여기서, 상기 릴레이 구동부(36)는 다수의 릴레이를 포함하며, 상기 릴레이는 상기 제어부(30)로부터의제어신호에 따라 주배선차단기(11)와 보조 배선차단기(12)에 장착된 트립코일의 개폐를 제어하여 부하측에 공급되는 전력을 차단한다.

상기 통신부(40)는 상기 제어부(30)와 외부 단말기와의 데이터 통신을 중계하는 것으로서, 공지된 케이블모뎀 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 데이터는 각 상의 전력선에 흐르는 전압 및 전류를 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어부(30)는 변류기(CT1∼CT3)와 변압기 (PT1∼PT4)와 제1∼제4 정류부를 통해 각 전력선에 발생하는 과부하, 단락 혹은 보조배선차단기(12)와 누전차단기(13)의 불완전 접속 등이 검출되면 상기 제1, 제2, 제3 계전기(17, 18,19)의 접점을 제어한다. 이와 같은 양상에 따르면 전력선에서 발생하는 과부하, 단락 등의 전력사고에 따른 분전반과 부하측 기기들의 고장, 파손 등을 방지할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 분전반은 부하측에 공급되는 전원 전류의 위상 및 역률을 보상제어하고, 고조파를 저감하여 실효전력을 높여줌으로써 부하측에 안정적으로 전력이 공급되는 한편, 부하측의 전력소비를 효율화할 수 있는 유용한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 분전반은 부하에 전력을 공급하는 송배전 전력선에서발생하는 과부하, 단락 및 분전반 시공시 부주의로 인해 혹은 사용상 차단기와 전력선의 불완전한 접속으로 인한 단락 등의 전력사고를 미리 감지하여 분전반은 물론 부하측 기기들이 고장이나 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 분전반은 통신장치를 통해 원방제어가 가능한 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다라는 것은 명백하다. 따라서, 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석되어져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 베이스 패널(10)과; 상기 베이스 패널(10) 상에 설치되는 주배선차단기(11)와 다수의 보조배선차단기(12) 및 누전차단기(13)와; 상기 베이스 패널(10) 상에 그 일단이 고정지지되는 다수의 모선부스바(15)와; 상기 모선부스바(15)와 연결되고, 적어도 그 일단이 상기 차단기(12,13)와 전기적으로 연결되는 다수의 자선부스바(16)를 포함하는 분전반에 있어서,

   상기 주배선차단기(11)의 R상, S상, T상 전력선과 연결되는 제1 계전기와;

   상기 제1 계전기의 R상, S상, T상 및 주배선차단기(11)의 N상 전력선과 연결되어, 부하측 에너지 소비를 효율화하는 절전부와;

   상기 절전부로부터 입력되는 R상, S상, T상 전류를 상기 모선부스바(15)로 통전시키는 제2 계전기와;

   그 입력단이 상기 제1 계전기의 입력단과 보조전력선으로 공통 접속되어, 상기 주배선차단기(11)으로부터 입력되는 R상, S상, T상 전류를 상기 모선부스바(15)로 통전시키는 제3 계전기;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 분전반이:

   상기 주배선차단기(11)에 입력되는 R상, S상, T상 및 N상 전류를 검출하는 변류기(CT1∼CT3)와;

   상기 변류기(CT1∼CT3)로부터 입력되는 교류전원을 감압하는 변압기 (PT1∼PT4)와;

   상기 변압기(PT1∼PT4)로부터 출력되는 교류전원을 직류전원으로 변환하는 브리지회로로 이루어진 제1∼제4 정류부와;

   상기 제1∼제4 정류부로부터의 입력신호에 따라 상기 제1, 제2, 제3 계전기를 개폐 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 분전반이:

   상기 제어부로부터 입력되는 각 상 전력선에 흐르는 전류를 표시하는 전류표시부와;

   상기 제어부로부터 입력되는 현재장애가 있는 상전류라인신호를 표시하는 고장표시부;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 분전반이:

   상기 제어부로부터 과전류, 지락전류 또는 접촉 불량 감지신호가 입력되면 부하에 전력공급을 차단하는 릴레이 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 분전반이:

   상기 제어부와 각종 데이터를 교환하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반.