KR910007039B1 - 교류배전회로망을 보호하는 단락회로 보호장치 및 그 장치에 사용되는 전류제한회로차단기 - Google Patents

교류배전회로망을 보호하는 단락회로 보호장치 및 그 장치에 사용되는 전류제한회로차단기 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

교류배전회로망을 보호하는 단락회로 보호장치 및 그 장치에 사용되는 전류제한회로차단기
제1도는 본 발명의 보호장치의 다이어그램.
제2도는 제1도장치의 하류전류제한 회로 차단기의 단락사고에 대응하는 아아크 전압과 단락전류에 대한 그래프.
본 발명은 교류배전회로망을 보호하는 단락회로보호장치와 그 장치에 사용되는 전류제한회로차단기에 관한 것이다.
교류배전회로망을 보호하기 위하여 지난 수년동안 전류제한형 회로차단기를 사용하는 것이 공지되어 있었다. 이러한 회로차단기는, 예를 들면 15KA~30KA의 값으로 피이크전류를 제한함으로써, 회로차단에 의해 발생되는 과도현상으로 높게 추정되는 50KA~100KA의 전류를 초급속으로 차단할 수 있는 소용량의 콤팩트한 것이었다. 따라서, 바아세트내에서의 전류력은 전류 제한을 하지 않는 회로차단기의 전류력보다 약 10배정도의 값이 감소되고, 작동으로 소비되는 에너지는 약10배 내지 100배 정도 감소되었다.
전류제한회로 차단기는 분리가능한 접점과, 전류가 트리핑임계값에 도달한 경우 로크(lock)를 통하여 상기 접점을 개방할 수 있는 마그네틱 트립을 가지고 있다. 분리가능한 접점 (또는 분리가능한 접점과 일체적으로 접속된 다른 분리가능한 접점)은, 접점을 통하여 흐르는 전류값이 트리핑 임계값보다 일반적으로 약간 큰 반발임계값에 도달한 경우, 전류력반발에 의해 매우 급속하게 개방될 수 있다.
그러므로, 전류제한회로차단기는 일반적으로 선택성(과도현상에 따른 이상전류를 배제하여 선택하는 특성)이 결여된 결점을 가지며, 상기 장치가 배전계통에서 전류용량에 따라 여러 종류의 레벨로 분류하여 사용되면, 배전시스템의 작동이 바람직하지 못한 것을 관찰하게 된다. 실제로, 전류용량이 작은 하류측 전류제한회로 차단기에 흐르는 전류가 제한임계값에 도달하는 순간 과도현상에 따른 전류력반발로 인하여, 회로차단기의 접점이 개방된다. 상기 과도전류는 정상상태로 되기전 1.5ms 내지 2ms 동안 계속해서 증가하므로 전류용량이 큰 상류측 전류제한회로차단기의 제한 입계값을 초과할 위험성이 있고, 또한, 전류가 공급되는 모든 하류측 분기회로를 차단할 우려가 있다. 그 결과, 배전계통에 전력을 원할하게 계속공급하기 위하여, 높은 전류용량을 가지는 상류레벨에서 종래의 전류제한 회로차단기 대신에 상기 피이크전류를 바이패스시키는 소위 선택회로차단기를 가지는 것이 바람직하다.
상기 상류측 레벨에 있는 전류제한 회로차단기( 및 다른 상류측 레벨에 있는 저류제한 회로차단기)에 상기선택회로 차단기를 구비하고 있지 않을 경우 실제발생하는 단락 전류보다 높으며, 상당한 전류력을 발생하므로서 배전시스템에 중량이 무겁고 값비싼 회로차단기와, 매우 강고하여 비용도 비싼 바아의 세트를 사용하여야 한다.
본 발명의 목적은, 특히 종래의 상기 결점을 배제하기 위하여, 2개 이상의 전류용량이 다른 연속레벨로 구성되어 있는 배전회로망에, 소정의 선택성(과도현상에 따른 이상전류를 배제하여 선택하는 특성)을 가지는 전류회로 차단기를 구비한 보호장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 간단한 전자회로수단을 사용하여 상기 선택성을 가지고 제어하여 상기 수단의 정확한 작동에 나쁜 영향을 주는 오동작을 배제하므로써, 배전계통을 안전하게 유지하는 데 있다.
본 발명의 교류배전회로망을 보호하는 단락회로 보호장치에 관한 것으로서, 분리가능한 접점과, 전류값이 트리핑 임계전류값에 도달할때에는 상기 접점을 개방할 수 있도록 하는 마그테틱 트리핑수단과, 전류값이 제한 임계전류값에 도달할때에는 이에 대응하는 분기회로를 차단하도록 하는 전류제한기로 이루어진 주전원 회로를 가지고 있는 전류제한회로 차단기가 교류배전회로망의 상류측분기회로에 연속해서 배치되어 있는 한개 이상의 상류측 전류제한 회로차단기와, 상기 상류측 전류제한 회로차단기 각각에 대해서 한 개 이상의 종속적인 하류측 분기회로에 연속해서 배치되어 있는 한 개 이상의 하류측 전류제한 회로차단기로 구분되어 구비하고 있는 상기 교류배전회로망에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 하류측 전류제한 회로차단기를 가지는 하류측 분기회로는, 하류측 분기회로에 흐르는 전류값이 트리핑임계 전류값보다 적거나 상류측 전류제한 회로차단기의 제한임계 전류값보다 적은 소정의 중화(소정의 과도전류를 소정의 시간동안 선택적으로 무시하는 것)임계전류값을 초과할때에는, 접점을 개방할 수 있는 중화신호를 발생하는 임계신호처리회로에 접속되는 전류센서를 구비하고 있고, 서로 반대방향으로 배치된 한쌍의 다이리스터의 케이트를 제어하는 회로를 하류측 전류제한 회로차단기로부터 출력되는 중화신호에 의하여 제어하므로써, 반주기 정도 동안 상류측 전류제한 회로차단기에 있는 주전원회로를 차단하는 동안 한개 이상의 다이리스터를 통전시키도록 하기위하여 상류측 전류제한 회로차단기의 주전원회로와 병렬로 배치되어 있다.
따라서, 매우 간단한 전자회로를 사용한 중화수단을 구비하고 있는 전류제한 회로차단기를 사용하므로써 소정의 선택성을 제어할 수 있다.
본 발명의 장점과 다른 특징은 단지 하나의 실시예만으로 제한되지 않은 다음 설명으로부터 쉽게 이해될 수 있다.
제1도에 도시한 보호장치는 단락전류에 대응하여, 교류밴저회로망을 보호한다. 교류배전회로망 전류용량이 다른 여러종류의 연속배전레벨, 예를들면 부하레벨(N1), 중간레벨(N2) 및 상위 레벨(N3)을 가지고 있다.
레벨(N1)과 (N2)사이에는 전류제한 회로차단기(D1),(D'1)...등이 배치되어 있으며, 레벨(N2)과 (N3)사이에는 전류제한 회로차단기 (D2),(D2')...등이 배치되어 있으며, (N3)의 상류에는 전류제한 회로차단기(D3)가 배치되어 있다.
상기 전류제한 회로차단기는 수동식, 전기식, 유압식 등으로 제어될 수 있다. 각각의 전류제한 회로차단기는 로크(11)를 통하여 분리가능한 접점(12)을 작동시키는 열자기 트리핑수단(10)을 구비한 주전원회로를 가진다. 또한, 주전원회로는, 접점(12)과 일체적으로 되어 있거나 직렬로 접속된 접점을 전기적으로 또는 기계적으로 분리가능한 접점을 구비한 회로차단기와 일체적으로 배치되거나 병렬로 배치된 도시하지 않은 전류제한 부재를 가진다.
전류제한 회로차단기 (D1),(D'2)...를 구비하며, 전류제한 회로차단기(D2)가 배치된 배전회로망의 상류측 분기회로에 종속되어 있는 각 분기회로에는 중화신호(S)를 출력할 수 있는 임계값 신호처리회로 (14)에 접속되는 전류센서(13)를 구비하고 있다. 센서(13)는 자기트리핑수단의 일부분으로 바람직하게 형성되어 있다. 임계값 신호처리회로는 상류측전류 제한회로차단기에(D2)에 통합시키거나 상류측 전류제한 회로차단기에 내장되는 부가블록에 통합시켜도 된다. 이 경우에 있어서, 임계값 처리회로 (14)는, 전류제한 회로차단기(D1),(D'1),...에 내장되어 그의 출력회로의 역할을 하면서, 상류측 전류제한 회로차단기(D2)의 입력회로(15)에 접속된다. 또한, 이 입력회로(15)는, 상류측 전류제한 회로차단기(D2)의 주전원회로와 병렬접속 되는 서로 반대방향으로 배치되어 있는 다이리스터(TH1),(TH2)의 게이트를 제어하는 회로 (16)에 접속된다.
특히 단일도체 버스 또는 다중도체 접속에 채용된 전송모우드에 따라서, 전류제한 회로차단기(D1),(D,1)...의 임계값 신호처리회로(14) 또는 전류제한 회로차단기(D2)의 입력회로(15)는, OR 논리조합을 제공하는 논리소자를 가진다. 가장 간단한 경우에 있어서, 이 논리소자는 전류제한회로 차단기(D1),(D'1),...중에서 어느 하나로부터(D2)를 중화하기 위한 다이오우드(18)이다.
이하, 본 발명의 장치의 작동에 대해서 제2도를 참조하여 설명한다.
단락전류(Icc) 가 전류제한 회로차단기 (D1)에 의해 보호된 단자회로의 "추정된 Icc"곡선을 따라서 전개되는 것과 같이 발생되는 경우, 전류제한 회로차단기(D1)의 열자기트립수단이 개방전류 감지하는 시간(t1)에서 전류제한 회로차단기(D1)의 전류제한기는 대응하는 분기회로를 개방함과 동시에 아아크전압(Uarc)은 전류 제한 회로차단기(D1)의 단자에서 발생하여 전개된다. 임계전류값 (IA1),(ID1) 및(IR1)은 각각, 전류제한 회로차단기(D1)에 대한 것으로서, 임계값 신호처리회로(14)에 의해서 중화하기 위한 임계전류, 로크(11)에 의해서 트립핑하는 임계전류, 전류제한기에 의해서 전류력반발을 하는 임계전류를 나타낸다. 임계전류값 (IA1),(ID2),(IR2),및(IA3),(ID3),(IR3)은 각각 전류제한회로 차단기 (D2) 및 (D3)에 대한 대응 한계값을 나타낸다. (IA1)＜(ID2) 또는 (IA1)(＜(IR2)그리고 (IA2)＜(ID3) 또는 (IA2)＜(IR3)이면 상기 장치는 작동할 수 있다. 예를들면, (IA1)은 (ID1)과 동일해도 된다.
전류회로차단기(D1)에 의해 보호되는 단자회로의 (A)점에서 단락이 될 경우, 전류값이 전류회로제한 차단기(D1) 의 임계값 신호처리회로(14)에서 중화임계값 (IA1) 에 도달하는 순간, 전류회로제한 차단기(D1)의 임계값 신호처리회로는 중화신호 (S)를 출력하며, 이 중화신호(S)에 따라서 전류회로제한 차단가(D2)의 회로(16)는 다이리스터(TH1) 및(TH2)의 게이트에 수 ms동안 바람직하게 도통신호를 발생한다. 중화임계 전류값(IA1)을 초과한 후 수 ㎲ 동안 도통을 가능하게 해도 된다. 전류가 제한임계전류값 ,(IR2)을 넘기 전에, 전류회로제한차단기(D2)의 열자기트리핑수단(10) 및 로크(11)에 의해 접점(12)압력이 낮아지므로 다이리스터의 양-음극 전압이 증가된다. 이 전압이 예를 들어 10V정도에 도달하면, 다이리스터중의 하나가 도통되는 것이 유효하다. 이와같이 작동가능하게 되어 있는 두 다이리스터중 하나는, 전류가 제한임계전류값,(IR2)을 통과하기 바로 전에 상류측 전류제한 회로차단기(D2)의 주전원회로의 접점의 분로를 형성하게 된다. 따라서, 전류는 상류측 전류제한회로 차단기(D2)의 로크 (11)와 전류제한부재에 의해서 트리핑을 방지하기 위해서, 다이리스트로 흐르게 된다. 그러므로, 전류제한 회로차단기(D2)는, 소정의 서어비스의 연속성을 유지시키는 서로 반대방향을 배치된 다이리스터에 의해, 전류제한 회로차단기 (D'1)등을 수반하는 하류측 분기회로에 계속해서 전원을 공급할 수 있다.
전류제한 회로차단기(D1)에서 전류가 트리핑임계값(ID1)을 초과하고 로크를 트리핑하는 임계값(IR1)을 초과할때에는, 전류제한 차단기(D1)가 설치된 분기회로가 차단되면서 아아크전압이 발생되고, 단락전류(Icc)의 미분값(dIcc/dt)이 감소됨을 관측할 수 있다.
도통된 다이리스터는 단락전류값이 다시 OA를 통과할때까지(전류의 반주기 정도동안) 도통상태로 유지된다. 그후, 상류전류제한 회로차단기(D2)의 접점은, 상류측 분기회로에 전류가 계속해서 흐를 수 있도록 닫히게 된다. 다이리스터는 도통시간이 짧아 낮은 열량만이 소모되므로 히이트싱크는 필요없는 점에 유의해야 한다. 또한, 다이리스터는, 전류제한 회로차단기의 주전원회로를 분로시키거나 분로시키지 않도록 작동하므로, 상기 단락전류에 의해서 차단되지 않는다. 그러므로, 전류제한 회로차단기의 주전원회로는 차단시에 발생하는 높은 전압변화율(
Figure kpo00001
)의 영향을 받지 않는다.
중간레벨(N2)의 (B)점에서의 단락된 경우, 상술한 바와 같은 방법으로 선택성을 가지도록 하여 직류회로차단기를 제어한다. 임계값신호처리회로(14)내에는 예를 들면 제1의 중화신호(S)의 출력후, 2 ~3 주기 보다 긴 소정의 시간내에 제2의 중화신호의 제출력을 금지하는 지연논리 또는 타이밍소자가 구비되어 있다.
따라서, 하류측 전류제한 회로차단기 (D1)가 차단고장을 일으키거나 접점이 융착되는 경우에는, 상류측 전류제한 회로차단기(D2)(D1)가 차단되어 있지 않으면(D3)도 가능함)는 전류의 반주기 정도 동안 중화된 채로 유지될 뿐이다. 따라서, 다음의 반주기동안, 선택성은 다이리스터에 대해 더 이상 확보되지 않아 더이상 도통되지 않으며, 그후, 두 개의 상류측회로차단기는 작동되어, 임계값(IA1)에 도달하면 함께 차단되어야만 한다. 그러므로, 선택성에 대해서 주어진 시간후 안정성이 유지됨을 알 수 있다.
상기 장치는 단상 배전계통에 대해서만 단순함을 고려하여 설명하였지만, 다상 배전시스템에 대한 보호장치로도 물론 적용할 수 있다. 또한, 원격제어되는 회로차단기의 경우에도 바람직하게 사용할 수 있다.
다이리스터(TH1),(TH2) 및 다이리스터에 연관되는 전자회로(15),(16),(14)는 대응하는 전류제한 회로 차단기 내에 일체적으로 조립되거나, 그의 전원단자의 상호접속가능하며 상기 전류제한 회로차단기와 인접하여 위치된 부가장치(19) 내에 조립되어도 된다

Claims (5)

  1. 분리가능한 접점과, 전류값이 트리핑임계전류값 (ID)에 도달할때에는 상기 접점을 개방할 수 있도록 하는 마그네틱트리핑수단과, 전류값이 제한임계전류값(IR)에 도달할때에는 이에 대응하는 분기회로를 차단하도록 하는 전류제한기로 이루어진 주전원회로를 가지고 있는 전류제한 회로차단기기가, 교류배전회로망의 상류측 분기회로에 연속해서 배치되어 있는 한 개 이상의 상류측 전류제한 회로차단기와, 상기 상류측 전류제한 회로 차단기 각각에 대해서 한개 이상의 종속적인 하류측분기회로에 연속해서 배치되어 있는 한 개 이상의 하류측 전류제한 회로차단기로 구분되어 구비하고 있는 교류배전회로망에 있어서, 하류측 전류제한 회로차단기(D1)를 가지는 하류측분기회로는, 하류측분기회로에 흐르는 전류값이, 트리핑임계전류값 (ID) 보다 적거나 상류측 전류제한회로 차단기(D2)의 제한임계전류값 (IR2)보다 적은 소정의 중화임계값 (IA1)을 초과할 때에는, 접점을 개방할 수 있는 중화신호(S)를 발생하는 임계신호처리회로(14)에 접속되는 전류센서(13)를 구비하고 있고, 서로 반대방향으로 배치된 한쌍의 다이리스터(TH1,TH2)는, 상기 다이리스터의 게이트를 제어하는 회로(16)를 하류측 전류제한 회로차단기(D1)로부터 출력되는 중성신호(S)에 의하여 제어하므로써, 반주기 정도동안 상류측 전류제한 회로차단기(D2)에 있는 주전원회로를 차단하는 동안 한 개 이상의 다이리스터를 통전시키도록 하기 위하여 상류측 전류제한 회로차단기(D2)의 주전원회로와 병렬로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 교류배전회로망을 보호하는 단락회로보호장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 임계값신호처리회로(14)는, 제2의 중화신호(S)를 출력한후, 소정의 시간동안 다른 중화신호를 재출력하는 것을 금지시키는 지연논리회로를 구비하고 있느 것을 특징으로 하는 교류배전 회로망을 보호하는 단락회로보호장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다이리스터의 게이트를 제어하는 회로(16)는 수 ms 정도의 도통신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 교류배전회로망을 보호하는 단락회로 보호장치.
  4. 분기가능한 접점과, 전류값이 트리핑임계전류값 (ID) 에 도달할때에는 상기 접점을 개방할 수 있도록 하는 마그네틱트리핑수단과, 전류값이 제한임계전류값(IR)에 도달할때에는 이에 대응하는 분기회로를 차단하도록 하는 전류제한기로 이루어진 주전원회로를 구비한 제1항에 따른 교류배전회로망을 보호하는 단락회로보호장치에 사용되는 전류제한회로차단기에 있어서, 상류측 전류제한 회로차단기의 접점을 개방을 중화하기 위하여 중화신호(S)를 발생하는 전류임계값 신호처리회로(14)에 접속되는 전류센서(13)와, 반주기정도 동안 주전원회로가 차단될때에는 한 개이상의 다이리스터를 도통시키도록 하기 위히여, 종속적인 하류측 전류제한 회로차단기로부터 출력되는 중화신호 (S)에 의하여 제어되는 다이리스터의 게이트를 제어하는 회로(16)와 주전원회로와 병렬접속하는 상호 반대방향으로 배치되어 있는 다이리스터(TH1,TH2)를 구비하는 것을 특징으로 하는 교류배선회로망을 보호하는 단락회로 보호장치에 사용되는 전류제한 회로차단기.
  5. 제4항에 있어서, 동일한 상류측 전류제한 회로차단기에 종속하고 있는 여러개의 하류측 전류제한 회로차단기로부터 출력되는 중화신호를 OR 논리조합으로 처리할 수 있는 논리소자를 가지는 것을 특징으로 하는 교류배선회로망을 보호하는 단락회로 보호장치에 사용되는 전류제한 회로차단기.
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