[논문]통신 기능을 갖는 센서 내장형 차단기 개발

이상익; 주남규; 김기현; 배석명

[국내논문] 통신 기능을 갖는 센서 내장형 차단기 개발
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이상익 (전기안전연구원) , 주남규 ((주) 대륙) , 김기현 (전기안전연구원) , 배석명 (전기안전연구원)

산업이 발달함에 따라 전기는 우리 일상생활에 있어 없어서는 안 될 중요한 요소이나, 전기는 시각적인 흐름을 볼 수가 없어 전기설비나 전기용품 사용중에 발생할 수 전기사고에 대해서 사전에 사고를 감지하고 예측하기 어려워 사고 위험성에 대하여 무방비 상태가 되나, 전력 사용량, 전기 위험도 분석 등에 대한 기술은 그에 미치지 못하고 있다. 이에 전기 사용 상태에 대한 분석이 가능하기 위해서는 분전반내부에 분석 회로장착이 필요하며, 전류 분석을 위해서는 전류센서(CT)가 구성되어 져야 하고, 이 전류신호는 data cable을 통하여 분석보드로 전송 되어져야 한다. 이는 수배전반 내부에 전력 케이블과의 접촉 문제, 결선 의 어려움 등이 있어 이를 해결 하고자 통신기능을 갖는 센서 내장형 차단기를 개발하고자 한다.

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제안 방법

Zigbee는 IEEE 802.15.4를 기반으로 낮은 전력을 소모하며, 초저가의 센서 네트워크 구현에 최적의 방안으로 제고하도록 설계되었다. Zigbee 는 Phycial Layer와 Mac Laye, Network/Security Layer와 Application Framework Layer로 구성되어 있다.

성능/효과

2) 소호부<Arc Chute>는 차단기의 접촉부를 개방시키면 통전중인 전류가 어느 한도 이하가 아니면 아크를 발생한다.
선로의 정확한 보호를 위하여 차단기의 기능 요건은 1) 정상 상태 또는 단락 상태와 같은 이상 조건하에서는 열적강도를 가지고 있어 구조적으로 견디어야 한다. 2) 개방 상태에서는 양호한 절연체로 상간 또는 상대지간 절연이 유지되어야 한다.
선로의 정확한 보호를 위하여 차단기의 기능 요건은 1) 정상 상태 또는 단락 상태와 같은 이상 조건하에서는 열적강도를 가지고 있어 구조적으로 견디어야 한다. 2) 개방 상태에서는 양호한 절연체로 상간 또는 상대지간 절연이 유지되어야 한다. 3) 차단기 투입 시에는 정격 차단 전류 이하의 전류를 이상 전압 발생 없이 가능한 한 단시간에 차단 할 수 있어야 한다.
2) 개방 상태에서는 양호한 절연체로 상간 또는 상대지간 절연이 유지되어야 한다. 3) 차단기 투입 시에는 정격 차단 전류 이하의 전류를 이상 전압 발생 없이 가능한 한 단시간에 차단 할 수 있어야 한다. 4) 차단기 개방 시에는 접촉자 손상 없이 신속하고 안전하게 회로를 분리 할 수 있어야 한다.
3) 차단기 투입 시에는 정격 차단 전류 이하의 전류를 이상 전압 발생 없이 가능한 한 단시간에 차단 할 수 있어야 한다. 4) 차단기 개방 시에는 접촉자 손상 없이 신속하고 안전하게 회로를 분리 할 수 있어야 한다. 그리고 차단기는 정상상태에 있어 회로를 개폐 할 뿐만 아니라, 단락 상태와 같은 이상 상태의 회로도 개폐 할 수 있다는 것이 최대의 특징이다.
1) 접촉부는 전로의 개폐가 이루어지는 부분을 말하며 가동접점과 고정접점으로 되어 있다. 접촉부도 전선의 일부분에 해당하므로 전류의 통전능력이 중요하다.

후속연구

이를 해결하기 위하여 급격하게 발전하고 있는 IT 기술을 보다 쉽게 수배전반, 분전반에 접목이 가능하도록 3상용 차단기 일체형의 CT, ZCT를 내장하고 이를 Digital값으로 변환하여 무선 통신 Zigbee를 사용함으로써 분석 모듈과의 통신이 가능하도록 하여 전력 분석을 위하여 data cable을 사용할 경우 발생할 수 있는 시공상 문제점, AS문제점 등을 보완하여 새롭게 건설되는 U-City환경에 활용될 전력 설비에 IT기술을 적용하여 운용, 유지 보수의 비용 절감과 설비 운용의 효율성이 증대되기를 기대한다.
본 연구에서 전력설비에 대한 상시 감시시스템으로의 변환에 있어 기존의 배선용 차단기의 한계점인 전류, 과전류, 누설 전류에 대한 검출을 위한 센서를 외부에 별도의 설치가 필요한 부분에 대하여 차단기 내부에 구성함으로써 어려움을 해결 하였고, 분석모듈로 data 전송에 있어 설치 및 분전반 구성의 어려움을 해결하기 위하여 차단기에서 검출된 전류, 누설전류 등의 data를 digital변환과 무선통신을 이용한 data 송수신이 가능해져 u환경에 적합한 전력IT수배전반에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

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