KR100878144B1

KR100878144B1 - 서지보호 시스템

Info

Publication number: KR100878144B1
Application number: KR1020080099818A
Authority: KR
Inventors: 추원호
Original assignee: 한국방재기술 주식회사
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2009-01-12
Anticipated expiration: 2028-10-10

Abstract

본 발명의 서지보호시스템은 R, S, T , N선을 차단, 투입하는 메인 차단기와 메인차단기로부터 분지된 분지선을 차단 투입하는 서브 차단기로 이루어진 배전선로의 서지 보호시스템에 있어서: 메인차단기와 서브 차단기는 중성선 N선을 상 전원에 대하여 먼저 차단하거나 투입하도록 하는 것이다.

3상 4선식, 서지, 변류기, 영상변류기

Description

서지보호 시스템{protecting system for eletric surge}

본 발명은 배전선로를 유입되는 서지로부터 보호하는 보호 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배전선로에 서지가 유입되어 차단될 때 중성선 보다 R, S, T 상이 먼저 차단되고, 복구를 위하여 재 투입될 때 R, S, T 상보다 중성선이 먼저 투입되도록 함으로써 서지가 유입되는 경우에도 안정적으로 전원공급의 차단 및 재공급이 안정적으로 이루어지도록 하는 배전선로의 서지보호시스템에 관한 것이다.

우리나라의 고압 배전선로는 통상적으로 3상 4선식으로 이루어지며, 그 중 중성선(N)으로 다중 접지되어 있어 각 상의 전원을 안정적으로 공급하도록 하고 있다. 또한 서지 보호기는 전원선에 과전류 또는 서지가 유입될 때 이를 검출하여 전원이 부하측에 공급되는 것을 차단한다. 또한, 전원공급이 차단된 후 일시적인 서지유입인 경우를 위하여 전원을 재투입하여 정상적인 경우에는 전원을 계속공급하게 되지만 여전히 비정상적인 경우인 경우에는 이러한 과정을 수회반복한 후 치유되지 않는 경우에는 비정상으로 판정하고, 비정상원인을 제거하게 된다.

이와 같은 과정에서 중성선의 차단이 3상선의 차단보다 먼저 차단되게 되면 전원이 불안정하게 되어 왜란이 더욱 크게 증폭되는 경우가 발생되고, 투입시에도 3상선의 투입이 중성선의 투입보다 먼저 발생되게 되면 기준선이 연결되지 않은 상태에서 각 상에 전원이 공급된 상태가 발생되므로 부하측에 공급되는 전원이 불안정하게 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 본 발명에는 R, S, T , N선을 차단, 투입하는 메인 차단기와 메인차단기로부터 분지된 분지선을 차단 투입하는 서브 차단기로 이루어진 배전선로의 서지 보호시스템에서 메인차단기와 서브 차단기는 중성선 N선을 상 전원에 대하여 먼저 차단하거나 투입하도록 함으로써 부하와 전력계통을 보호하기 위한 것이다.

상기 해결과제를 본 발명의 해결수단은 3상 4선식 배전선로를 차단하거나 투입하는 메인차단기와 상기 메인차단기로 분지된 각 상전원을 차단하거나 투입하는 서브차단기가 설치되어 부하측에 전원을 공급하는 서지보호시스템에 있어서: 상기 메인차단기는 각 상전원을 함께 차단하거나 투입하는 제1스위치; 중성선을 차단하거나 투입하는 제2스위치; 차단시에 상기 제1스위치가 차단된 후 제1지연시간이 경과된 후 상기 제2스위가 차단되도록 하고, 투입시에는 상기 제2스위치가 투입된 후 제2지연시간이 경과된 후 상기 제1스위치가 투입되도록 하는 콘트롤러를 포함하고, 상기 서브차단기는 상기 서브차단기에 연결된 상전원선을 차단하거나 투입하는 제3스위치; 중성선을 차단하거나 투입하는 제4스위치; 차단시에 상기 제3스위치가 차단된 후 제3지연시간이 경과된 후 상기 제4스위가 차단되도록 하고, 투입시에는 상기 제4스위치가 투입된 후 제4지연시간이 경과된 후 상기 제3스위치가 투입되도록 하는 서브콘트롤러를 포함하는 것이다.

상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 과전류 및 서지가 부하측에 유입될 때 중성선을 삼상선보다 차단함으로써 차단동작이 안정적으로 이루어지도록 하여 부하측을 보호할 수 있다. 또한 복구를 위한 투입시에 중성선을 먼저 투입함으로써 삼상전원에 왜란이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 전체적인 구성을 나타내는 회로도이다.

도 1에 도시된 실시예는 메인 차단기(ELB-M)에는 상전원(R), (S), (T)과 중성선(N)이 연결되고, 메인 차단기(ELB-M)으로부터 3개의 전원선(R-N), (S-N), (T-N)이 분지되고, 3개의 분지전원 각각에는 서브 차단기(ELB-R), (ELB-S), (ELB-T)가 연결되어 전원을 부하에 공급한다. 분지전원선으로 부터 누설전류가 발생하거나, 단락사고로 인한 과전류가 흐르게 되는 경우에 각각 서브 차단기가 동작하게되고, 전력계통으로 부터 과전류가 유입되거나 서지 전압이 유입될 때는 메인 차단기가 차단되게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에서 메인 차단기의 회로도이다.

도 2의 배전선로는 3상 4선식으로 이루어지며, 3상선은 각각 R, S, T로 표기되어 있으며, 중성선은 N으로 표기되어 있다. 메인차단기(ELB-M)은 R, S, T 선을 개방(차단)하거나 연결(투입)하는 동작을 하는 하나의 스위치(MS1)과, N선을 차단하거나 투입하는 또 다른 스위치(MS2)와, 각 R, S, T, N 선에 흐르는 과도전류를 검출하는 변류기(CT1), (CT2), (CT3), (CT4)와, 지락사고 등에 의한 과도전류를 검출하는 영 상 변류기(ZCT)와 , 콘틀롤러(30)로 이루어진다.

변류기(CT1), (CT2), (CT3), (CT4)에서 검출된 전류는 I-V 컨버터(10)에서 전압으로 변환되어 콘트롤러(30)에 전송되고, 영상변류기(ZCT)에서 검출된 전류는 I-V 컨버터(20)에서 전압으로 변환되어 콘트롤러(30)로 전송된다. 콘트롤러(30)에서는 I-V 컨버터(10)와 I-V 컨버터(20)에 유입되는 전압이 기설정된 전압들보다 크게 되면 과전류 또는 서지가 유입되는 것으로 판정하여 제1구동부(50)와 제2구동부(60)에 차단신호를 전송한다. 이때, I-V 컨버터(10)로부터 전송되는 전압신호가 기설정된 전압보다 큰 경우는 과전류에 의하여 발생되는 과도현상인 경우이고, I-V 컨버터(20)로부터 전송되는 신호가 기설정된 전압보다 큰 경우는 각 상선들이 지락된 경우이고, 이 상태에 따라서 콘트롤러(30)에 연결된 표시부(40)에 표시하도록 한다. 표시부(40)에는 지락 표시등, 과전류 표시등, 정상상태 표시등이 설치되어 콘트롤러(30)로부터 전송되는 신호에 의하여 특정 표시등이 점등되게 된다.

또한, 콘트롤러(30)는 과도상태에서 자연치유를 위하여 제1스위치(MS1) 및 제2스위치(MS2)를 투입하여 I-V 컨버터(10), I-V 컨버터(20)에서 입력되는 전압값과 기설정전압값과 비교하여 정상상태를 판정하고, 비정상인 경우에 다시 차단동작을 수행하고, 정상상태인 경우에는 정상적으로 운전한다. 비정상적인 경우 기설정된 횟 수 만큼 투입과 차단을 반복한 후 정상상태로 복구되지 않는 경우에는 비정상상태로 최종결정하여 표시부(40)의 보수필요 표시등을 점등시킨다.

도 3은 본 발명의 메인차단기의 콘트롤러의 동작과정을 설명하기 위한 순서 도이다.

콘트롤러(30)는 I-V 컨버터(10)로부터 전송되는 전압이 기설정된 전압보다 높은 경우에는 과전류로 판정하고(S1), 제1구동부(50)에 차단동작을 하도록 하는 구동신호를 공급하고, 제1구동부(50)는 제1스위치(MS1)를 차단시킨다(S2, S3).

콘트롤러(30)는 제1스위치(MS1)가 차단된 후 제1 지연시간만큼 경과된 후에 제2구동부(60)에 차단동작을 하도록 하는 구동신호를 공급하고, 제2구동부(60)는 제2스위치(MS2)를 차단시킨다(S4, S5, S6). 재투입하고 차단하는 횟수(i)가 기설정된 횟수(n) 만큼 이루어졌을 때에는 고장판정을 하며 더 이상 재투입하지 않고 보수 필요 표시등을 점등시켜 보수가 이루어지도록 하며(S7, S8, S9), 재투입횟수 및 차단횟수(i)가 기설정된 횟수(n) 만큼 이루어지지 않은 경우에는 차단된 후 투입시간이 경과되기를 기다려 제2구동부(60)에 투입신호를 전송하여 제2스위치(MS2)가 투입되도록 하고, 제2스위치(MS2)가 투입된 후에 제2 지연경과시간이 경과되면 제1구동부(50)에 투입구동신호를 전송하여 제1구동부(50)는 제1스위치(MS1)를 투입하게 된다. 이때, 제2 지연경과시간은 제1 지연경과시간보다 크게 설정됨으로써 차단시에는 제1스위치의 차단동작이 보다 빠르게 일어나도록 하고, 투입시에는 천천히 제1스위치가 투입되도록 함으로써 부하측을 보다 안정적으로 보호할 수 있도록 한다(S10, S11, S12, S13, S14, S15).

제1스위치(MS1)과 제2스위치(MS2)가 투입된 후 I-V 컨버터(10)로 입력되는 전압을 기설정전압과 비교하여 정상상태인지를 판별하고, 비정상적인 과전류 상태인 경우에는 S2과정부터 단시 반복 수행한다.

이상의 동작과정은 과전류에 따른 콘트롤러(30)의 동작에 대하여 설명하였으나, 영상변류기(ZCT)로부터 영상전류에 의한 과도현상이 발생되는 경우에도 동일한 과정을 수행한다.

도 4는 본 발명의 일실시예의 서브 차단기의 회로도이다.

메인차단기(ELB-M)와 부하측 사이에는 동일한 구성을 갖는 서브차단기(ELB-R), (ELB-S), (ELB-T)가 각 상전원 마다 설치된다. 각 서브서브차단기는 동일 구성으로 이루지기 때문에 서브차단기(ELB-R)에 대하여만 설명하기로 한다.

서브 차단기(ELB-R)는 R상 전원선을 차단하기 위한 서브 스위치(S1)과 중성선을 차단하는 서브 스위치(S2)와, R상 전원선과 중성선의 전류를 감지하는 변류기(CT5), (CT6)와 변류기로부터 검출되는 전류를 전압으로 변환하는 I-V 컨버터(120)와 I-V 컨버터(120)로 부터 입력되는 전압이 기설정된 전압과 설정된 오차이상의 오차값을 갖는 경우에 서브 스위치(S1)를 구동시키는 구동부(131)에 차단 구동신호를 전송하고, 제3지연시간이 경과되면 서브 스위치(S2)를 구동시키는 구동부(132)에 차단 구동신호를 전송하고, 재 투입시키는 경우에는 서브 스위치(S2)를 구동시키는 구동부(132)에 먼저 투입신호를 전송하여 제4지연시간이 경과된 후 서브 스위치(S1)를 구동시키는 구동부(131)에 투입 구동신호를 전송하도록 하는 서브 콘트롤러(110)로 이루어진다. 이때, 메인차단기와 같이 서브차단기에서도 제4지연시간은 제3지연시간 보다 길게하도록 한다.

이와 같이 부하계통에 차단시에 중성선을 나중에 차단하도록 하고, 투입시에 먼저 투입함으로써 부하계통을 중성선을 먼저 안정시키고, 나아가 전원 공급선에 전원이 투입되거나 차단되도록 함으로써 전원에서 발생되는 불안정현상을 제거시켜 결국 전체 전력계통을 안정시킨다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 전체적인 구성을 나타내는 회로도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예의 메인차단기의 회로도이다.

도 3는 본 발명의 일실시예의 메인차단기의 콘트롤러의 동작과정을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예의 서브 차단기의 회로도이다.도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하는 회로도이다.

Claims

3상 4선식 배전선로를 차단하거나 투입하는 메인차단기와 상기 메인차단기로 분지된 각 상전원을 차단하거나 투입하는 서브차단기가 설치되어 부하측에 전원을 공급하는 서지보호시스템에 있어서:

상기 메인차단기는

각 상전원을 함께 차단하거나 투입하는 제1스위치;

중성선을 차단하거나 투입하는 제2스위치;

차단시에 상기 제1스위치가 차단된 후 제1지연시간이 경과된 후 상기 제2스위가 차단되도록 하고, 투입시에는 상기 제2스위치가 투입된 후 제2지연시간이 경과된 후 상기 제1스위치가 투입되도록 하는 콘트롤러를 포함하고,

상기 서브차단기는

상기 서브차단기에 연결된 상전원선을 차단하거나 투입하는 제3스위치;

중성선을 차단하거나 투입하는 제4스위치;

차단시에 상기 제3스위치가 차단된 후 제3지연시간이 경과된 후 상기 제4스위가 차단되도록 하고, 투입시에는 상기 제4스위치가 투입된 후 제4지연시간이 경과된 후 상기 제3스위치가 투입되도록 하는 서브콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 서지보호시스템.
청구항 1에서, 상기 제2지연시간은 상기 제1지연시간보다 크고, 상기 제4지 연시간은 상기 제3지연시간보다 큰 것을 특징으로 하는 서지보호시스템.
청구항 1에서, 상기 R, S, T, N 선에는 변류기가 설치되고, 상기 변류기로부터 검출되는 전류는 제 1 전류- 전압 변환기(I-V 컨버터)에서 전압으로 변환되어 상기 콘트롤러에 입력되고, 상기 콘트롤러는 입력된 전압이 기설정된 전압 보다 큰 경우에 과전류로 판정하는 것을 특징으로 하는 서지보호시스템.
청구항 1에서, 상기 R, S, T선에는 영상 변류기가 설치되고, 상기 영상 변류기로부터 검출되는 전류는 제 2 전류- 전압 변환기(I-V 컨버터)에서 전압으로 변환되어 상기 콘트롤러에 입력되고, 상기 콘트롤러는 입력된 전압이 기설정된 전압 보다 큰 경우에 과도 전류로 판정하는 것을 특징으로 하는 서지보호시스템.