고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법

고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법{APPARATUS FOR INSPECTIONING HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKER AND METHOD FOR EMPLOYING THEREOF}

본 발명은 고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전소에 배치되는 고압 차단기를 점검하기 위한 고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발전소를 포함한 다양한 산업설비에는 소내 전원을 공급하기 위하여 고압 차단기가 배치된다. 여기서, 고압 차단기는 소내 전원의 공급에서 전류를 공급 및 차단하기 위한 장치로, 각종 안전사고를 미연에 방지하기 위하여 정기적인 점검이 요구된다.

이러한 고압 차단기에 대한 종래의 점검 장치는 이미 "대한민국 공개특허공보 제 2009-0096148호(고압 차단기 점검 장치, 2009.09.10.)"에 의해 개시된 바 있다. 여기서, 공개특허는 발전소 또는 일반 산업 설비에 설치된 고압 차단기를 점검하기 위한 것으로, 고압 차단기를 리프팅하고 회전시켜 점검을 수행하는 것을 특징으로 한다.

한편, 발전소의 고압 차단기로는 높은 절연내력을 가지는 고압 진공 차단기가 주로 사용된다.

도 1은 고압 진공 차단기와 배전반의 연결을 나타낸 개념도이고, 도 2는 고압 진공 차단기의 튤립 접촉자를 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 고압 진공 차단기(10)는 차단기 본체(11), 차단기 주접점(13), 진공관(15) 및 복수 개의 튤립 접촉자(17)로 마련될 수 있다.

차단기 본체(11)는 고압 진공 차단기(10)의 외형을 형성하며, 복수 개의 롤러에 의해 이송 가능하게 마련된다. 차단기 주접점(13)은 외부 명령에 의해 회로를 개폐하고, 진공관(15)은 고진공 상태로 높은 절연내력을 유지하고 있어 아크 소호의 기능을 수행한다. 또한, 튤립 접촉자(17)는 부하 케이블(C1)로부터의 전력을 모선(C2)으로 전달 및 차단하기 위하여 부하 케이블(C1)과 모선(C2) 각각에 연결된 접속부(C3)에 탈착 가능하게 마련된다. 여기서, 튤립 접촉자(17)는 각각 복수 개의 핑거와 스프링으로 구성될 수 있다.

이러한 고압 진공 차단기(10)는 진공관(15) 내의 절연파괴, 차단기 주접점(13)의 채터링에 따른 회로의 개폐 불량, 튤립 접촉자(17)의 핑거 및 스프링 불량, 접촉 저항 불량에 따른 발열 및 튤립 접촉자(17) 간 불균형이 발생될 수 있다. 이에, 고압 진공 차단기(10)는 안전사고를 미연에 방지하기 위하여 정기적인 점검이 수행되어야 한다.

그러나 고압 진공 차단기에 대한 일반적인 점검은 튤립 접촉자의 장력 측정에 의해 이루어지나, 튤립 접촉자의 경우 일체형으로 용접되어 있기 때문에 분리하는 과정에서 장력 저하를 비롯한 핑거 및 스프링 불량 현상이 발생될 수 있었다.

특히, 고압 진공 차단기의 점검은 실제 사용되는 설비에 접촉된 상태에서 측정해야만 정확한 점검이 가능하나, 실제 배전반에 연결된 상태에서는 진공 차단기의 점검을 수행하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 배전반과 동일한 조건에서 고압 진공 차단기에 대한 점검을 수행할 수 있는 고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 배전반의 모선 접속부와 연결 가능하도록 고압 차단기에 포함되는 튤립 접촉자와 연결되어, 상기 고압 차단기에 대한 점검을 수행하는 고압 차단기 점검 장치는 상기 고압 차단기가 안착되는 본체 및 상기 본체에 지지되며, 상기 튤립 접촉자와 연결 가능하도록 상기 배전반의 모선 접속부와 동일한 형태로 마련되는 연결부 및 상기 연결부와 연결되어, 상기 연결부를 통해 상기 고압 차단기를 진단하는 진단부를 포함한다.

상기 진단부는 상기 배전반과 동일한 조건에서 상기 고압 차단기에 대한 진단을 수행할 수 있다.

상기 본체와 연결부 사이에 배치되어 상기 연결부로부터 전력 또는 열이 상기 본체로 인가되는 것을 방지하는 절연부를 더 포함할 수 있다.

상기 진단부는 상기 고압 차단기의 접촉 저항을 측정하는 접촉 저항 검사부를 포함할 수 있다.

상기 접촉 저항 검사부는 상기 고압 차단기가 폐쇄(Close)된 상태에서 상기 튤립 접촉자의 접촉 저항을 측정할 수 있다.

상기 진단부는 상기 고압 차단기의 동작에 대한 채터링(Chattering) 타임차트를 출력하는 채터링 카운터부를 포함할 수 있다.

상기 진단부는 상기 연결부에 절연부재가 연결된 상태로, 상기 고압 차단기에 대한 절연 내력을 검사하는 절연내력 검사부를 포함할 수 있다.

상기 본체는 복수 개의 롤러에 의해 이송 가능할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 배전반의 모선 접속부와 연결 가능하도록 고압 차단기에 포함되는 튤립 접촉자와 연결되어, 상기 고압 차단기에 대한 점검을 수행하는 고압 차단기 점검 장치의 운용 방법은 (a) 상기 고압 차단기를 본체에 안착하는 단계 및 (b) 상기 본체에 지지되며 상기 배전반의 모선 접속부와 동일한 형태로 마련되는 연결부에 상기 튤립 접촉자를 연결하는 단계 및 (c) 상기 연결부에 연결된 진단부에 의해 상기 고압 차단기가 진단되도록 하는 단계를 포함한다.

상기 (c)단계는 상기 진단부가 상기 배전반과 동일한 조건에 조성하여 상기 고압 차단기에 대한 진단을 수행할 수 있다.

상기 (c)단계는 상기 고압 차단기의 접촉 저항을 측정할 수 있다.

상기 (c)단계는 상기 고압 차단기가 폐쇄(Close)된 상태에서 상기 튤립 접촉자의 접촉 저항을 측정할 수 있다.

상기 (c)단계는 상기 튤립 접촉자의 접촉 저항 값을 기초로, 정상 튤립 접촉자와 불량 튤립 접촉자의 접촉 저항 값을 서로 비교하여 불량 튤립 접촉자를 판단할 수 있다.

상기 (c)단계는 상기 고압 차단기의 동작에 대한 채터링(Chattering) 타임차트를 출력할 수 있다.

상기 (c) 단계는 상기 연결부에 절연부재가 연결된 상태로, 상기 고압 차단기의 절연 내력을 검사할 수 있다.

본 발명에 따른 고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법은 실제 배전반과 동일한 조건에서 고압 진공 차단기에 대한 점검이 수행되어 점검의 정확도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법은 단일의 점검 장치에서 고압 진공 차단기에 대한 다양한 점검을 일괄 수행할 수 있어, 점검 및 유지보수의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

이상과 같은 본 발명의 기술적 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 고압 진공 차단기와 배전반의 연결을 나타낸 개념도이고,
도 2는 고압 진공 차단기의 튤립 접촉자를 나타낸 사시도이고,
도 3은 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기 점검 장치를 나타낸 개념도이고,
도 4는 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기 점검 장치를 나타낸 블록 개념도이고,
도 5는 본 실시예에 따른 채터링 카운터에서 출력된 타임 차트이고,
도 6은 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기의 운용 방법을 나타낸 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예는 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면 상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.

도 3은 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기 점검 장치를 나타낸 개념도이고, 도 4는 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기 점검 장치를 나타낸 블록 개념도이다. 그리고 도 5는 본 실시예에 따른 채터링 카운터에서 출력된 타임 차트이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기 점검 장치(100, 이하, 점검 장치라 칭한다.)는 발전소를 포함한 산업 설비에서 소내 전원 공급을 위하여 전력을 배전반으로 공급 및 차단되도록 하는 고압 진공 차단기(10)에 대한 점검을 실제 배전반과 동일한 환경에서 수행할 수 있다.

이러한, 점검 장치(100)는 본체(110), 연결부(130), 절연부(150) 및 진단부(170)를 포함한다.

먼저, 본체(110)는 점검 장치(100)의 몸체를 형성한다. 여기서, 본체(110)에는 고압 진공 차단기(10)가 반입 및 반출되는 개구가 형성되며, 하부면에 배치되는 복수 개의 롤러(111)에 의해 이송 가능하게 마련될 수 있다.

연결부(130)는 본체(110)의 측벽에 배치될 수 있다. 여기서, 연결부(130)는 실제 배전반 환경과 유사한 환경을 조성하기 위하여, 부하 케이블(C1) 및 모선(C2)에 연결된 접속부(C3, 도 1참조)와 동일한 형태 및 크기로 마련될 수 있다. 또한, 연결부(130)는 튤립 접촉자(17)의 개수와 배치구조에 대응되도록 본체(110)의 측벽에 복수 개로 배치될 수 있다.

이러한, 연결부(130)는 일단이 튤립 접촉자(17)와 연결되기 위하여 본체(110) 내측으로 연장되고, 타단이 진단부(170)와 케이블을 통해 연결될 수 있도록 본체(110) 외측으로 연장될 수 있다. 이때, 연결부(130)는 케이블 연결부재와 용이하게 연결되기 위하여 타단의 직경이 일단의 직경보다 작게 형성되거나, 타단에 별도의 연결 클립이 설치될 수 있다.

그리고 절연부(150)는 본체(110)와 연결부(130) 사이에 배치된다. 절연부(150)는 절연용 에폭시로 마련될 수 있으며, 연결부(130)로부터 본체(110) 측으로 전력 또는 열이 인가되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 진단부(170)는 본체(110)에 지지된다. 여기서, 진단부(170)는 본체(110)의 상부면에 지지되도록 배치되어 케이블을 통해 연결부(130)와 연결된다. 진단부(170)는 점검 장치(100)의 전반적인 제어를 수행할 수 있으며, 실제 배전반과 동일한 환경을 조성하여 고압 진공 차단기(10)에 대한 점검이 배전반에 연결된 상태와 동일한 조건에서 수행되도록 한다.

이러한 진단부(170)는 접촉 저항 검사부(171), 채터링(Chattering) 카운터부(173) 및 절연 내력 검사부(175)를 포함할 수 있다.

이에, 고압 진공 차단기(10)에 대한 접촉 저항을 점검할 경우, 접촉 저항 검사부(171)는 고압 진공 차단기(10)가 폐쇄(Close)된 상태에서 고압 진공 차단기(10)의 접촉 저항을 점검하여 튤립 접촉자(17)의 건전성을 검사할 수 있다. 예를 들어, 접촉 저항 검사부(171)는 연결부(130)를 통해 복수 개의 튤립 접촉자(17)에 대한 접촉 저항을 측정하고, 정상 튤립 접촉자의 접촉 저항을 기초로 상대적으로 상이한 접촉 저항을 갖는 튤립 접촉자, 즉 불량 튤립 접촉자를 판별할 수 있다.

접촉 저항의 경우, 고압 진공 차단기(10)가 실제 적용되는 설비에 접촉된 상태에서 측정하여야만 절대적인 기준, 즉 정상 튤립 접촉자의 접촉 저항을 정확하게 검사할 수 있다. 이에, 본 점검 장치(100)를 활용할 경우, 실제 부하 케이블 및 모선 접촉부(C3)와 동일한 형태와 크기로 마련되는 연결부(130)에 튤립 접촉자(17)가 연결되어 실제 설비에 연결된 상태와 동일한 조건에서 접촉 저항을 검사할 수 있는 이점이 있다.

한편, 고압 진공 차단기(10)에 대한 동작 점검을 위한 채터링 타임차트를 출력할 경우, 채터링 카운터부(173)가 고압 진공 차단기(10)의 개방(Open) 및 폐쇄(Close) 시에 고압 진공 차단기(10)로 직류 전원을 송수신하며 고압 진공 차단기(10)의 동작을 타임차트로 출력할 수 있다.

이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 타임차트를 활용하여 고압 진공 차단기(10)의 개방 및 폐쇄 동작 점검, 동작시간 측정, 채터링 횟수 측정 및 개방 및 폐쇄 시 연결부(130)의 상별 불평형을 실제 배전반과 동일한 조건에서 검사할 수 있는 이점이 있다.

한편, 고압 진공 차단기(10)에 대한 절연 내력을 점검할 경우, 연결부(130)의 동일 상간 또는 각 연결부(130)에 높은 절연내력을 갖는 절연부재, 예를 들어 절연 에폭시를 설치하여 절연 내력 검사부(175)가 실제 배전반과 동일한 조건에서 고압 진공 차단기(10)에 대한 절연 내력 검사를 수행할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기의 운용방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 6은 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기의 운용 방법을 나타낸 순서도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고압 진공 차단기(10)의 운용 방법은 배전반과 동일한 조건에서 고압 진공 차단기(10)에 대한 점검을 수행하는 고압 진공 차단기 점검 장치(100, 이하, 점검 장치라 칭한다.)에 고압 진공 차단기(10)가 연결된 상태로 점검 장치(100)를 운용하여 고압 진공 차단기(10)에 대한 점검을 수행할 수 있다.

먼저, 고압 진공 차단기(10)는 배전반으로부터 분리되어 본체(110) 내측으로 반입된다(S100). 이후, 튤립 접촉자(17)와 연결부(130)가 상호 연결되고(S200), 고압 진공 차단기(10)에 대한 점검이 진행된다(S300).

먼저, 고압 진공 차단기(10)의 접촉 저항이 점검될 수 있다. 여기서, 접촉 저항 검사부(171)는 고압 진공 차단기(10)가 폐쇄(Close)된 상태에서 정상 튤립 접촉자의 접촉 저항을 감지하고, 상대적으로 상이한 접촉 저항을 갖는 튤립 접촉자를 판단하여 불량 튤립 접촉자를 판별할 수 있다.

이에 대하여 본 실시예에 따른 점검 장치(100)에서 고압 진공 차단기(10)의 접촉 저항 검사를 수행한 결과, 정상 튤립 접촉자의 접촉 저항이 23μΩ 일 경우, 상대적으로 스프링 장력이 저하된 튤립 접촉자의 접촉 저항의 경우 접촉 저항이 40μΩ으로 나타났으며, 핑거가 손상된 튤립 접촉자의 경우 35μΩ으로 나타났다.

이와 같이, 불량 튤립 접촉자의 접촉 저항의 경우 정상 튤립 접촉자의 접촉 저항 수치보다 높은 수치로 나타나, 이를 기초로 불량 접촉자를 판별할 수 있다.

이후, 고압 진공 차단기(10)의 동작 점검이 수행될 수 있다. 이를 위해, 채터링 카운터부(173)는 고압 진공 차단기(10)의 개방 및 폐쇄 시에 고압 진공 차단기(10)로 직류 전원을 송수신하며, 접점의 동작을 타임차트로 출력한다. 이에, 출력된 타임차트를 기초로 고압 진공 차단기(10)의 동작, 및 복수 상의 연결부(130)에 연결된 튤립 접촉자(17)의 불평형 등과 같은 문제점이 검사될 수 있다.

동작 점검이 완료되면, 고압 진공 차단기(10)에 대한 절연 내력 점검이 수행될 수 있다. 이를 위해, 절연 내력 검사부(175)는 동일 상간의 연결부(130) 또는 각 연결부(130)에 설치된 절연부재를 기초로 고압 진공 차단기(10)의 절연 내력을 점검하며, 고압 진공 차단기(10)에 대한 점검이 완료될 수 있다.

한편, 본 실시예서는 고압 진공 차단기(10)의 점검이 접촉 저항 점검, 채터링 타임 차트 출력에 따른 동작 점검 및 절연 내력 점검 순으로 진행되는 것을 설명하고 있으나, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 하나의 실시예로 점검 순서는 한정하지 않고, 각각의 점검 또한 개별적으로 진행될 수 있다.

또한, 본 실시예서는 점검 장치(100)가 고압 진공 차단기(10)의 점검을 수행하는 실시예를 설명하고 있으나, 이는 본 실시예를 설명하기 위한 하나의 실시예로 고압 차단기의 종류는 한정하지 않는다.

이와 같이, 고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법은 실제 배전반과 동일한 조건에서 고압 진공 차단기에 대한 점검이 수행되어 점검의 정확도가 향상되는 효과가 있다.

또한, 고압 차단기 점검 장치 및 이의 운용 방법은 단일의 점검 장치에서 고압 진공 차단기에 대한 다양한 점검을 일괄 수행할 수 있어, 점검 및 유지보수의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

10 : 고압 진공 차단기 100 : 고압 진공 차단기 점검 장치
110 : 본체 130 : 연결부
150 : 절연부 170 : 진단부