KR100304252B1 - 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명은, 정전 발생 모드에서는 제 1 차단 신호를 상기 정상용 기중 차단기의 차단 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 2 투입 신호를 상기 비상용 기중 차단기의 투입 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 부하에 상기 비상 전원이 절체되도록 제어하고, 정전 해제 모드에서는 상기 제 2 차단 신호를 상기 비상용 기중 차단기의 차단 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 1 투입 신호를 상기 정상용 기중 차단기의 투입 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 상기 부하에 상기 정상 전원이 절체되도록 제어하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 자동으로 절체 조작을 수행함에 따라 절체 시간이 단축될 뿐만 아니라 관리자가 부재중인 경우에는 즉각적인 조치가 가능하고, 비상용 기중 차단기와 정상용 기중 차단기가 상대적으로 먼 거리에 상호이격되어 있을 경우에는 경제적으로 관리가 가능하며 고가의 비상 전원절체 개폐기를 사용하지 않으면서도 어느 특정한 순간에 두 기중 차단기 중 어느 하나를 안정적으로 개폐할 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 연동형 기중 차단기에 있어서, 비상 전원절체 개폐기를 사용하지 않으면서도 비상용 기중 차단기와 정상용 기중 차단기를 정상 전원의 정전 발생 또는 정전 해제 여부에 따라 부하에 정상 전원과 비상 전원이 동시에 공급되는 상황을 방지하기 위해 어느 한 순간에는 오직 하나의 기중 차단기만 온 상태가 되도록 확인하면서 비상용 기중 차단기 또는 정상용 기중 차단기를 턴온 동작과 턴오프 동작을 전자적으로 자동 제어하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치에 관한 것이다.
통상, 차단기는 정상 시에는 전류를 통하고 전력 계통의 사고 시에 순간적으로 동작하여 전기계통을 보호하는 일을 하는 장치로, 정상 상태에 있는 회로의 개폐뿐만 아니라 단락 상태와 같은 이상 상태의 회로도 개폐할 수 있다는 것이 최대의 특징이라 할 수 있는 데, 기계적으로는 지진, 충격 등에 충분한 강도를 갖고 있어야 하고 개폐 조작 시에 발생하는 소음이 작고 소형이며 보수·점검이 용이해야 할 뿐만 아니라 장기간에 걸쳐 특성이 변하지 않아야 한다.
특히, 차단기는 폐로 시에는 양호한 도체성을 제공하여야 하고 단락 전류나정상 전류에 대해 열적 또는 기계적으로 견고해야 한다. 또한, 개로 시에는 양호한 절연성을 갖고 있어야 하고, 이상 시에도 대지 및 동상 단자간의 전압에 대한 적정한 내력을 갖고 있어야 하며, 폐로 상태의 임의 시점에서 이상 전류를 발생하지 않고 정격 차단 전류 이상의 전류를 가능한 단시간에 차단할 수 있어야 할뿐만 아니라 개로 상태의 임의 시점에서 접촉자가 용착되지 않도록 하면서 단락 상태에 있는 회로를 단시간에 안전하게 투입할 수 있는 등의 역할이 요구된다.
여기서, 단락이란 부하에 전류가 흐르지 않고 전원이 양극이 직접 연결되는 것을 말하는 것으로, 단락 전류는 발생 순간에 단락시의 위상에 의해 직류 성분이 더해져서 가장 크고 시간이 경과됨에 따라 감소하여 최후에는 지속적인 단락 전류가 되는 데, 단락 전류의 발생으로 문제가 되는 것은 단락 순간의 전자력에 의한 기계적인 문제와 흐르는 전류에 의해 야기되는 열적인 문제가 있다.
저압 차단기에는 아크(arc)를 기중으로 소호시키는 기중 차단기(ACB; Air Current Breaker)와, 기중 차단기와 마찬가지로 기중에서 전류를 개폐하지만 취급자가 전문가만으로 한정되지 않기 때문에 안전을 위해 외부 전체를 몰드케이스(mold case)로 한 배선용 차단기(MCCB)와, 지락(ground fault)을 검출하여 동작하는 누전 차단기와, 한류 작동에 의해 직류를 차단하는 직류 차단기 등이 있다.
아크(arc)란 전류가 흐르고 있을 때의 도체와 전류가 끊어진 후의 절연체를 잇는 역할을 하는 것으로, 전류도 일반적인 물리적인 성질처럼 갑자기 흘렀다가 갑자기 끊기는 어렵기 때문에 전류를 갑자기 끊으려고 하면 점접 사이에서 아크가 발생하여 접촉자간에 전류를 지속시키다가 전류의 영점에서 사라져 없어지는 특징이 있다.
기중 차단기와 관련해서는 다수의 선출원예들이 공지되어 있는 데, 대표적인 선출원예로는 대한민국 특허출원 제 94-024350 호, '기중 차단기의 아크 소호 장치', 대한민국 특허출원 제 95-054980 호, '기중 차단기의 아크 누출 방지 장치', 대한민국 특허출원 제 95-055095 호, '기중 차단기의 펌핑 장치', 대한민국 특허출원 제 83-000207 호, '기중 차단기', 대한민국 특허출원 제 85-0085145 호, '기중 차단기', 미합중국 특허공고 제 03873950 호, 'Air circuit breaker', 미합중국 특허공고 제 04497992 호, 'Air circuit breaker', 미합중국 특허공고 제 04475021 호, 'ARC CHUTE FOR AIR CIRCUIT BREAKER', 미합중국 특허공고 제 03555224 호, 'ARC CHUTE FOR AN AIR CIRCUIT BREAKER', 미합중국 특허공고 제 05003137 호, 'Switch', 미합중국 특허공고 제 04457780 호, 'Electric contact materials', 미합중국 특허공고 제 0347623 호, 'Air circuit breaker' 등을 들 수 있다.
통상적으로, 병원, 공장, 연구소 등과 같이 정전에 따른 피해를 크게 받는 기관에서는 이러한 피해를 최소화하기 위해 대용량 충전지나 자체 발전기 등의 비상 전원을 보유하고 있는 경우가 많은 데, 이 경우, 정상 전원과 비상 전원을 개폐하기 위한 1조의 차단기가 필요하며 이러한 용도의 차단기로 연동형 기중 차단기가 빈도높게 이용되고 있다.
도 1은 일반적인 연동형 기중 차단기의 비상 전원절체 개폐 시스템을 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 경우에는 정상적으로 전원이 공급되다가 정전 상태가 되면, 부하와 기중 차단기들 사이에 개재된 비상 전원절체 개폐기(ATS; Automatic Transfer Switch, 3)를 이용하여 정상용 기중 차단기(1)에 접속된 부하가 정상용 기중 차단기(1)에서 비상용 기중 차단기(2)로 접속되도록 수동으로 절체시킨다. 반대로, 비상 전원을 이용하다가 정전 상태가 해제되면, 비상 전원절체 개폐기(3)를 이용하여 비상용 기중 차단기(2)에 접속된 부하가 비상용 기중 차단기(2)에서 정상용 기중 차단기(1)로 접속되도록 수동으로 절체시킨다.
이와 같이, 비상 전원절체 개폐기(3)를 통해 연동형 기중 차단기를 수동으로 절체할 경우, 정전 상태가 발생되면, 정전을 감지한 관리자가 직접 비상 전원절체 개폐기(3)로 이동하여 수동으로 스위치를 조작해야 함에 따라 절체 시간이 불필요하게 많이 소요될 뿐만 아니라 관리자가 부재중인 경우에는 즉각적인 조치가 어려운 문제가 있다.
또한, 비상용 기중 차단기(2)와 정상용 기중 차단기(1)가 상대적으로 먼 거리에 상호이격되어 있을 경우에는 두 기중 차단기를 연결하는 연동 케이블(interlock cable)을 설치함에 있어 과도한 설치 비용이 소요되고 설치 작업 및 관리가 불편한 문제가 있으며, 어느 특정한 순간에 두 기중 차단기 중 어느 하나를 안정적으로 절체하기 위한 고가의 비상 전원절체 개폐기를 사용해야 하는 경제적인 부담이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 연동형 기중 차단기에 있어서, 비상 전원절체 개폐기를 사용하지 않으면서도 비상용 기중 차단기와 정상용 기중 차단기를 정상 전원의 정전 발생 또는 정전 해제 여부에 따라 부하에 정상 전원과 비상 전원이 동시에 공급되는 상황을 방지하기 위해 어느 한 순간에는 오직 하나의 기중 차단기만 온 상태가 되도록 확인하면서 비상용 기중 차단기 또는 정상용 기중 차단기를 턴온 동작과 턴오프 동작을 전자적으로 자동 제어하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 연동형 기중 차단기의 비상 전원절체 개폐 시스템을 나타낸 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치의 바람직한 실시예를 도시한 예시도,
도 3은 본 발명의 제 1 과전류 계전기를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 제 2 과전류 계전기를 나타낸 블록도이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 정상 전원 입력 단자 12 : 제 1 고정 주접촉자
13 : 정상 전원 출력 단자 14 : 제 1 가동 주접촉자
21 : 비상 전원 입력 단자 22 : 제 2 고정 주접촉자
23 : 비상 전원 출력 단자 24 : 제 2 가동 주접촉자
110 : 제 1 차단 코일부 120 : 제 1 투입 코일부
130 : 제 1 리미트 스위치 140 : 정상 전원 인가 감지부
210 : 제 2 차단 코일부 220 : 제 2 투입 코일부
230 : 제 2 리미트 스위치 240 : 비상 전원 인가 감지부
300 : 모드 선택부 400 : 부하
500 : 전원 절체 제어부
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치는, 연동형 기중 차단기에 있어서, 정상 전원 입력 단자에 전기적으로 접속된 제 1 고정 주접촉자와 정상 전원 출력 단자에 전기적으로 접속된 제 1 가동 주접촉자의 단속에 의해 발생되는 아크를 소호시킴으로써 정상 전원을 단속하는 제 1 기중 차단기와;
비상 전원 입력 단자에 전기적으로 접속된 제 2 고정 주접촉자와 비상 전원 출력 단자에 전기적으로 접속된 제 2 가동 주접촉자의 단속에 의해 발생되는 아크를 소호시킴으로써 비상 전원을 단속하는 제 2 기중 차단기; 및
상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하는 정전 발생 모드에서는 제 1 차단 신호를 상기 제 1 기중 차단기의 차단 코일부(trip coil)에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 2 투입 신호를 상기 제 2 기중 차단기의 투입 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 부하에 상기 비상 전원이 절체되도록 제어하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되는 정전 해제 모드에서는 상기 제 2 차단 신호를 상기 제 2 기중 차단기의 차단 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 1 투입 신호를 상기 제 1 기중 차단기의 투입 코일부(closing coil)에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 상기 부하에 상기 정상 전원이 절체되도록 제어하는 전원 절체 제어부를 포함하는 것이 특징이다.
여기서. 본 발명은 상기 제 1 가동 주접촉자가 상기 제 1 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 1 가동 주접촉자와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 1 리미트 스위치; 및 상기 제 2 가동 주접촉자가 상기 제 2 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 2 가동 주접촉자와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 2 리미트 스위치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 상기 정상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 정상 전원이 인가되는지를 감지하는 정상 전원 인가 감지부; 및 상기 비상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 비상 전원이 인가되는지를 감지하는 비상 전원 인가 감지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 상기 정상 전원 인가 감지부와 상기 비상 전원 인가 감지부로부터 각각의 감지 신호를 입력받아 상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하면 정전 발생 모드를 선택하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되면 정전 해제 모드를 선택하는 모드 선택부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치의 바람직한 실시예를 도시한 예시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 도 2에 도시한 바와 같이, 정상 전원을 입력받는 정상 전원 입력 단자(11)에 전기적으로 접속된 제 1 고정 주접촉자(12)와;
상기 정상 전원을 출력하는 정상 전원 출력 단자(13)에 전기적으로 접속된 제 1 가동 주접촉자(14)와;
상기 정상 전원을 차단하기 위한 제 1 차단 신호를 입력받음에 따라 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 1 고정 주접촉자(12)로부터 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 분리시켜 상기 정상 전원 입력 단자(11)와 상기 정상 전원 출력 단자(13)간의 통전을 차단시키는 제 1 차단 코일부(110)와;
상기 정상 전원을 통전시키기 위한 제 1 투입 신호가 인가되면 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 1 고정 주접촉자(12)와 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 접촉시켜 상기 정상 전원 입력 단자(11)와 상기 정상 전원 출력 단자(13) 간을 통전시키는 제 1 투입 코일부(120)와;
상기 제 1 가동 주접촉자(14)가 상기 제 1 고정 주접촉자(12)로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 1 가동 주접촉자(14)와 접촉함에 따라 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 1 리미트 스위치(limit switch; 130)와;
상기 정상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 정상 전원이 인가되는지를 감지하는 정상 전원 인가 감지부(140)와;
비상 전원을 입력받는 비상 전원 입력 단자(21)에 전기적으로 접속된 제 2 고정 주접촉자(22)와;
상기 비상 전원을 출력하는 비상 전원 출력 단자(23)에 전기적으로 접속된 제 2 가동 주접촉자(24)와;
상기 비상 전원을 차단하기 위한 제 2 차단 신호를 입력받음에 따라 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 2 고정 주접촉자(22)로부터 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 분리시켜 상기 비상 전원 입력 단자(21)와 상기 비상 전원 출력 단자(23) 간의 통전을 차단시키는 제 2 차단 코일부(210)와;
상기 비상 전원을 통전시키기 위한 제 2 투입 신호가 인가되면 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 2 고정 주접촉자(22)와 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 접촉시켜 상기 비상 전원 입력 단자(21)와 상기 비상 전원 출력 단자(23) 간을 통전시키는 제 2 투입 코일부(220)와;
상기 제 2 가동 주접촉자(24)가 상기 제 2 고정 주접촉자(22)로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 2 가동 주접촉자(24)와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 2 리미트 스위치(230)와;
상기 비상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 비상 전원이 인가되는지를 감지하는 비상 전원 인가 감지부(240)와;
상기 정상 전원 인가 감지부(140)와 상기 비상 전원 인가 감지부(240)로부터 각각의 감지 신호를 입력받아 상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하면 정전 발생 모드를 선택하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되면 정전 해제 모드를 선택하는 모드 선택부(300)와;
상기 정전 발생 모드에서는 상기 제 1 차단 신호를 상기 제 1 차단 코일부(110)에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자(12)와 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 분리시킴에 따라 상기 제 1 리미트 스위치(130)로부터 상기 제 1 차단 완료 신호가 입력되면, 상기 제 2 투입 신호를 상기 제 2 투입 코일부(220)에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자(22)와 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 접촉시킴으로써 부하(400)에 상기 비상 전원이 절체되도록 제어하고, 상기 정전 해제 모드에서는 상기 제 2 차단 신호를 상기 제 2 차단 코일부(210)에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자(22)와 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 분리시킴에 따라 상기 제 2 리미트 스위치(230)로부터 상기 제 2 차단 완료 신호가 입력되면, 상기 제 1 투입 신호를 상기 제 1 투입 코일부(120)에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자(12)와 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 접촉시킴으로써 상기 부하(400)에 상기 정상 전원이 절체되도록 제어하는 전원 절체 제어부(500)를 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예의 작용을 설명하기에 앞서, 일반적인 기중차단기의 동작 원리와 특징에 대해서 간략하게 살펴보기로 한다.
기중 차단기는 아크 전압을 상승시켜 전류를 차단하는 한류 차단 방식을 채용하고 있는 차단기로, 통전중의 회로 개로 시에 발생하는 아크를 대기중에서 소호시키는 저압 차단기이다. 배선용 차단기에 비해서 차단 용량이 크고 과전류 트립 장치가 부착되며 조정이 가능하다는 것이 특징이다. 한류란 흐름이 예상되는 단락 전류를 그대로 흐르게 하지 않고 작게 제어하는 것을 말하는 데, 이로 인해 차단 시의 에너지를 작게 만들어 주기 때문에 차단기를 소형화할 수 있다.
기중 차단기는 대기중에서 전선로를 개폐하므로 현재에는 차단 전류에 의해 만들어지는 자계에 의해 아크(arc)를 구동하고 아크를 지르콘 분말재 등의 내아크성 절연 재료로 만들어진 아크슈트(arcchute) 내로 밀어넣어 냉각 이온 소멸을 행하여 전류를 차단하는 것이다. 기중 차단기의 전류 차단은 고압용 차단기의 전류 차단과 다르게 회로 전압에 대한 아크 전압값이 상대적으로 크기 때문에 차단 전류는 아크 전압에 의해 한류되는 형태의 한류 차단 방식에 따른다. 통상적으로, 전류 트립 장치나 과전류 트립 장치를 내장하고 있으며, 과전류 트립 장치에는 동작 시한에 의해 크게 세 가지로 구분되는 데, 단락 사고를 검출하여 차단기를 순간적으로 트립하는 순시(INST)와, 단락 사고를 검출하여 차단기를 트립하는 단한시(ST)와, 회로과열을 검출하여 차단기를 트립하는 장한시(LT)로 구분된다.
구조적으로는 전자형, 열동형, 반도체식의 정지형 등이 있으며 최근에는 복잡한 반면에 조밀한 눈금 정정이 가능한 정지형이 많이 사용되고 있다.
기중 차단기는 다른 저압 차단기와 비교하여 차단 용량이 크고, 현지에서 과전류 트립 장치의 정정이 가능하고, 접점, 아크슈트 등 간단히 보수 및 교환이 가능한 장점을 가지고 있다. 주로, 교류 600V 이하의 전압 전선로, 직류 3000V 이하의 전선로에 적용되고 있고, 철강, 중화학 공업, 빌딩 시설, 발전소·변전소의 저압 수 배전설비용의 차단기로써 로드 센터(load center) 또는 파워 센터(power center)라 불려지는 저압 폐쇄 배전반에 다단으로 쌓아 수납되고 외형은 입방체 형태로 되어 있다.
기중 차단기의 단락·과전류 보호 방식에는 전선로를 흐르는 단락전류를 단일 차단기로 차단하는 전용량 차단 방식과, 단일 차단기로는 차단 용량이 부족할 경우에 그 차단기의 전원측에 설치되는 차단기와 협동하여 상위 차단기의 백업(backup)에 의해 단락 전류를 차단하는 케스케이드(cascade) 차단 방식과, 사고점에 가장 가까운 전원측의 차단기만으로 단락 전류를 차단하여 상위의 차단기는 추정차단하지 않도록 차동기의 동작 협조를 취하는 선택 차단 방식이 있다.
이하, 이와 같이 기중 차단기에 대한 지식에 기초하여 본 발명에 따른 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치의 바람직한 실시예의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 과전류 계전기를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 과전류 계전기를 나타낸 블록도이다.
우선, 연동형 기중 차단기를 구성하는 2개의 기중 차단기들 중에서 정상 전원 용도의 제 1 기중 차단기에 있어서, 제 1 고정 주접촉자(12) 및 제 1 가동 주접촉자(14)는 정상 전원을 입력받는 정상 전원 입력 단자(11)와 상기 정상 전원을 출력하는 정상 전원 출력 단자(13)에 각각 전기적으로 접속된다.
제 1 기중 차단기가 정상적으로 동작할 시에는 제 1 차단 코일부(110)는 도 3에 도시한 바와 같은 제 1 과전류 계전기(Over-Current Relay; 150)로부터 상기 정상 전원을 차단하기 위한 제 1 차단 신호를 입력받음에 따라 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 1 고정 주접촉자(12)로부터 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 분리시켜 상기 정상 전원 입력 단자(11)와 상기 정상 전원 출력 단자(13)간의 통전을 차단시킨다.
반면에 정상 전원의 과전류 원인이 제거되면, 제 1 투입 코일부(120)는 상기 정상 전원을 통전시키기 위한 제 1 투입 신호를 인가받아 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 1 고정 주접촉자(12)와 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 접촉시켜 상기 정상 전원 입력 단자(11)와 상기 정상 전원 출력 단자(13) 간을 통전시킨다.
마찬가지로, 연동형 기중 차단기를 구성하는 나머지 하나의 기중 차단기인 비상 전원 용도의 제 2 기중 차단기에 있어서, 제 2 고정 주접촉자(22) 및 제 2 가동 주접촉자(24)는 비상 전원을 입력받는 비상 전원 입력 단자(21)와 상기 비상 전원을 출력하는 비상 전원 출력 단자(23)에 각각 전기적으로 접속된다.
제 2 기중 차단기가 정상적으로 동작할 시에는 제 2 차단 코일부(210)는 도 4에 도시한 바와 같은 제 2 과전류 계전기(250)로부터 상기 비상 전원을 차단하기 위한 제 2 차단 신호를 입력받음에 따라 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 2 고정 주접촉자(22)로부터 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 분리시켜 상기 비상 전원입력 단자(21)와 상기 비상 전원 출력 단자(23) 간의 통전을 차단시킨다.
반면에 정상 전원의 과전류 원인이 제거되면, 제 2 투입 코일부(220)는 상기 비상 전원을 통전시키기 위한 제 2 투입 신호를 인가받아 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 2 고정 주접촉자(22)와 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 접촉시켜 상기 비상 전원 입력 단자(21)와 상기 비상 전원 출력 단자(23) 간을 통전시킨다.
물론, 제 1 차단 신호 및 제 2 차단 신호는 기중 차단기의 전면 채널에 구비된 차단 버튼(trip button)을 통해서도 인가할 수 있으며, 유사하게 제 1 투입 신호 및 제 2 투입 신호도 기중 차단기의 전면 패널에 구비된 투입 버튼(close button)으로 인가할 수도 있음은 당분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공히 인정되는 주지의 사실이다.
한편, 제 1 리미트 스위치(130)는 상기 제 1 가동 주접촉자(14)가 상기 제 1 고정 주접촉자(12)로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 1 가동 주접촉자(14)와 접촉함에 따라 제 1 차단 완료 신호를 발생하고, 제 2 리미트 스위치(230)는 상기 제 2 가동 주접촉자(24)가 상기 제 2 고정 주접촉자(22)로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 2 가동 주접촉자(24)와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생한다.
이에 따라, 모드 선택부(300)는 상기 정상 전원 인가 감지부(140)와 상기 비상 전원 인가 감지부(240)로부터 각각의 감지 신호를 입력받아 상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하면 정전 발생 모드를 선택하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되면 정전 해제 모드를 선택함으로써 전원 절체제어부(500)가 제 1 기중 차단기와 제 2 기중 차단기에 대한 절체 여부를 결정할 수 있도록 해준다.
모드 선택부(300)가 정전 발생 모드를 선택하면, 전원 절체 제어부(500)는 상기 제 1 차단 신호를 상기 제 1 차단 코일부(110)에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자(12)와 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 분리시킴에 따라 상기 제 1 리미트 스위치(130)로부터 상기 제 1 차단 완료 신호가 입력되면, 상기 제 2 투입 신호를 상기 제 2 투입 코일부(220)에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자(22)와 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 접촉시킴으로써 부하(400)에 상기 비상 전원이 절체되도록 제어한다.
한편, 모드 선택부(300)가 정전 해제 모드를 선택하면, 전원 절체 제어부(500)는 상기 제 2 차단 신호를 상기 제 2 차단 코일부(210)에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자(22)와 상기 제 2 가동 주접촉자(24)를 분리시킴에 따라 상기 제 2 리미트 스위치(230)로부터 상기 제 2 차단 완료 신호가 입력되면, 상기 제 1 투입 신호를 상기 제 1 투입 코일부(120)에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자(12)와 상기 제 1 가동 주접촉자(14)를 접촉시킴으로써 상기 부하(400)에 상기 정상 전원이 절체되도록 제어한다.
본 발명에 따른 연동형 기중 차단기는 자동(auto) 조작과 수동(manual) 조작이 가능한 데, 이를 표 1에 나타내면 다음과 같다.
| 절체 방법 구분 | 운전 상태 조합 | |
| 정상용 기중 차단기 | 비상용 기중 차단기 | |
| 자동 조작 | ON | OFF |
| OFF | ON | |
| 수동 조작 | ON | OFF |
| OFF | ON | |
| OFF | OFF |
결과적으로, 본 발명은 비상 전원절체 개폐기를 사용하지 않으면서도 비상용 기중 차단기와 정상용 기중 차단기를 정상 전원의 정전 발생 또는 정전 해제 여부에 따라 부하에 정상 전원과 비상 전원이 동시에 공급되는 상황을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 어느 한 순간에는 오직 하나의 기중 차단기만 온 상태가 되도록 확인하면서 비상용 기중 차단기 또는 정상용 기중 차단기를 턴온 동작과 턴오프 동작을 전자적으로 자동 제어할 수 있다.
이상의 설명에 있어서, 정상 전원은 기간 전력 제공체(즉, 우리나라의 경우에는 한국 전력 공사를 말함)로부터 제공되는 전원을 말하는 것이고, 비상 전원은 대용량 충전지나 자체 발전기 등으로부터 제공되는 전원을 말하는 것이다.
본원에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로써 이는 당분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본원의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 본 발명의 특정한 실시예가 설명·도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
또한, 본원에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 설명했으므로 본 발명의 기술적인 난이도 측면을 고려할 때, 당분야에 통상적인 기술을 가진 사람이면 용이하게 본 발명에 대한 또 다른 실시예와 다른 변형을 가할 수 있으므로, 상술한 설명에서 사상을 인용한 실시예와 변형은 모두 첨부된 본 발명의 청구 범위에 귀속됨은 명백하다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하는 정전 발생 모드에서는 제 1 차단 신호를 상기 제 1 기중 차단기의 차단 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 2 투입 신호를 상기 제 2 기중 차단기의 투입 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 부하에 상기 비상 전원이 절체되도록 제어하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되는 정전 해제 모드에서는 상기 제 2 차단 신호를 상기 제 2 기중 차단기의 차단 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 1 투입 신호를 상기 제 1 기중 차단기의 투입 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 상기 부하에 상기 정상 전원이 절체되도록 제어하는 본 발명에 따르면, 자동으로 절체 조작을 수행함에 따라 절체 시간이 단축될 뿐만 아니라 관리자가 부재중인 경우에는 즉각적인 조치가 가능하고, 비상용 기중 차단기와 정상용 기중 차단기가 상대적으로 먼 거리에 상호이격되어 있을 경우에는 경제적으로 관리가 가능하며 고가의 비상 전원절체 개폐기를 사용하지 않으면서도 어느 특정한 순간에 두 기중 차단기 중 어느 하나를 안정적으로 개폐할 수 있는 이점이 있다.
Claims (10)
- 연동형 기중 차단기에 있어서:정상 전원을 입력받는 정상 전원 입력 단자에 전기적으로 접속된 제 1 고정 주접촉자와;상기 정상 전원을 출력하는 정상 전원 출력 단자에 전기적으로 접속된 제 1 가동 주접촉자와;상기 정상 전원을 차단하기 위한 제 1 차단 신호를 입력받음에 따라 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 1 고정 주접촉자로부터 상기 제 1 가동 주접촉자를 분리시켜 상기 정상 전원 입력 단자와 상기 정상 전원 출력 단자간의 통전을 차단시키는 제 1 차단 코일부와;상기 정상 전원을 통전시키기 위한 제 1 투입 신호가 인가되면 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 접촉시켜 상기 정상 전원 입력 단자와 상기 정상 전원 출력 단자 간을 통전시키는 제 1 투입 코일부와;상기 제 1 가동 주접촉자가 상기 제 1 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 것을 감지하여 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 1 차단 감지 수단과;비상 전원을 입력받는 비상 전원 입력 단자에 전기적으로 접속된 제 2 고정 주접촉자와;상기 비상 전원을 출력하는 비상 전원 출력 단자에 전기적으로 접속된 제 2 가동 주접촉자와;상기 비상 전원을 차단하기 위한 제 2 차단 신호를 입력받음에 따라 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 2 고정 주접촉자로부터 상기 제 2 가동 주접촉자를 분리시켜 상기 비상 전원 입력 단자와 상기 비상 전원 출력 단자간의 통전을 차단시키는 제 2 차단 코일부와;상기 비상 전원을 통전시키기 위한 제 2 투입 신호가 인가되면 솔레노이드 방식의 동작에 의해 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 접촉시켜 상기 비상 전원 입력 단자와 상기 비상 전원 출력 단자 간을 통전시키는 제 2 투입 코일부와;상기 제 2 가동 주접촉자가 상기 제 2 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 것을 감지하여 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 2 차단 감지 수단과;정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하는 정전 발생 모드에서는 상기 제 1 차단 신호를 상기 제 1 차단 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 분리시킴에 따라 상기 제 1 차단 감지 수단으로부터 상기 제 1 차단 완료 신호가 입력되면, 상기 제 2 투입 신호를 상기 제 2 투입 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 부하에 비상 전원이 절체되도록 제어하고, 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되는 정전 해제 모드에서는 상기 제 2 차단 신호를 상기 제 2 차단 코일부에인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 분리시킴에 따라 상기 제 2 차단 감지 수단으로부터 상기 제 2 차단 완료 신호가 입력되면, 상기 제 1 투입 신호를 상기 제 1 투입 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 상기 부하에 상기 정상 전원이 절체되도록 제어하는 전원 절체 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 차단 감지 수단은,상기 제 1 가동 주접촉자가 상기 제 1 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 1 가동 주접촉자와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 리미트 스위치인 것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차단 감지 수단은,상기 제 2 가동 주접촉자가 상기 제 2 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 2 가동 주접촉자와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 리미트 스위치인 것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 정상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 정상 전원이 인가되는지를 감지하는 정상 전원 인가 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 비상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 비상 전원이 인가되는지를 감지하는 비상 전원 인가 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 정상 전원 인가 감지부와 상기 비상 전원 인가 감지부로부터 각각의 감지 신호를 입력받아 상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하면 정전 발생 모드를 선택하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되면 정전 해제 모드를 선택하는 모드 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 연동형 기중 차단기에 있어서:정상 전원 입력 단자에 전기적으로 접속된 제 1 고정 주접촉자와 정상 전원 출력 단자에 전기적으로 접속된 제 1 가동 주접촉자의 단속에 의해 발생되는 아크를 소호시킴으로써 정상 전원을 단속하는 제 1 기중 차단기와;비상 전원 입력 단자에 전기적으로 접속된 제 2 고정 주접촉자와 비상 전원 출력 단자에 전기적으로 접속된 제 2 가동 주접촉자의 단속에 의해 발생되는 아크를 소호시킴으로써 비상 전원을 단속하는 제 2 기중 차단기; 및상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하는 정전 발생 모드에서는 제 1 차단 신호를 상기 제 1 기중 차단기의 차단 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 2 투입 신호를 상기 제 2 기중 차단기의 투입 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 부하에 상기 비상 전원이 절체되도록 제어하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되는 정전 해제 모드에서는 상기 제 2 차단 신호를 상기 제 2 기중 차단기의 차단 코일부에 인가하여 상기 제 2 고정 주접촉자와 상기 제 2 가동 주접촉자를 분리시킨 후, 제 1 투입 신호를 상기 제 1 기중 차단기의 투입 코일부에 인가하여 상기 제 1 고정 주접촉자와 상기 제 1 가동 주접촉자를 접촉시킴으로써 상기 부하에 상기 정상 전원이 절체되도록 제어하는 전원 절체 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체제어 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 가동 주접촉자가 상기 제 1 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 1 가동 주접촉자와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 1 리미트 스위치; 및상기 제 2 가동 주접촉자가 상기 제 2 고정 주접촉자로부터 분리되어 전기적으로 완벽하게 절연되는 지점에서 상기 제 2 가동 주접촉자와의 접촉에 의해 제 1 차단 완료 신호를 발생하는 제 2 리미트 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 정상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 정상 전원이 인가되는지를 감지하는 정상 전원 인가 감지부; 및상기 비상 전원에 접속된 변압기의 2차측 전압을 감지하여 상기 비상 전원이 인가되는지를 감지하는 비상 전원 인가 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 정상 전원 인가 감지부와 상기 비상 전원 인가 감지부로부터 각각의 감지 신호를 입력받아 상기 정상 전원이 인가되다가 정전이 발생하면 정전 발생 모드를 선택하고, 상기 비상 전원이 인가되다가 상기 정상 전원이 인가되면 정전 해제 모드를 선택하는 모드 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는것을 특징으로 하는 연동형 기중 차단기의 자동 절체 제어 장치.
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