KR100300138B1

KR100300138B1 - 수변전 장치

Info

Publication number: KR100300138B1
Application number: KR1020000020810A
Authority: KR
Inventors: 박기주
Original assignee: 이기표, 박기주; 주식회사 케이디파워
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-11-09
Also published as: KR20000037360A

Abstract

고효율의 수배전을 위한 관련 장치들을 하나의 케이스내에 장착하여 변전 설비의 초소형화 및 무인 운전을 가능하게 하는 수변전 장치가 개시되어 있다. 수변전 장치는 냉각 팬; 외부로부터의 고압을 변압기로의 공급을 제어하기 위한 개폐기; 변압기의 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서; 변압기로부터 출력되는 전압을 검출하기 위한 전압 검출기; 변압기로부터 출력되는 전류를 검출하기 위한 계기용 변류기; 변압기의 출력단과 전기적으로 연결되는 경우, 변압기로부터 출력되는 전압 및 상기 전류 사이의 역률을 조절하기 위한 역률 조절기; 상기 변압기의 출력단과 부하 사이의 전기적 연결을 온/오프하기 위한 고속 배선용 차단기; 및 제1 온도 센서에 의해 감지된 온도를 기초로 냉각 팬 및 자동 구간 개폐기를 각각 제어하며, 전압 검출기로부터의 검출 전압 및 계기용 변류기로부터의 검출 전류를 기초로 상기 역률 조절기의 상기 변압기와의 전기적 연결 및 상기 고속 배선용 차단기의 온/오프를 각각 제어하기 위한 제어 장치를 포함한다.

Description

수변전 장치{ELECTRIC POWER DISTRIBUTION APPARATUS}

본 발명은 6,600V 이상 22,900V 급의 특고압을 380V 또는 220V급의 저압으로 변환하여 건물 단위 또는 공장 단위 별로 공급하기 위한 수변전 장치에 관한 것으로 특히, 고효율의 수배전을 위한 관련 장치들을 하나의 케이스내에 장착하여 변전 설비의 초소형화 및 무인 운전을 가능하게 하는 수변전 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

학교, 빌딩, 아파트 단지, 공장등과 같은 집단 전력 수요처에서는 그 각각이 필요로하는 전력을 얻기 위해 수변전 시설을 갖추고 있다. 이러한 수변전 시설은 변전소로부터 공급되는 특고압을 적정한 저압의 상용 전압으로 변전하기 위해 변전기, 스위치 장치 및 기타 안전 장치들을 포함한다.

종래의 수변전 시설은 전력 수용가 단위로 정해지게 되는 대형의 변압기를 중심으로 그 주변에 고압 스위치 장치들과 관련 계기등이 평면적으로 배치되며 또한, 감전 사고등의 안전을 고려하여 수변전 시설 내부에서 장치들은 상호 충분한 이격 거리를 유지시켜야 하기 때문에 수변전 시설을 설치하는데에 큰 설치 면적이 요구되었고 또한 큰 중량의 수변전 설비를 운반 이동시키기 위한 물류상의 어려움이 있었다.

또한, 종래의 수변전 시설은 특고압을 처리하는 관계로 특고압의 누설에 따른 안전 사고의 예방 차원에서 접지 장치와 실드를 위한 케이스를 다중으로 설치하고 있어 변전 설비의 중량이 더욱 증가하게 되었다.

이러한 수변전 설비의 사이즈 증가 및 중량 증가는 시설 기간 및 증설 기간의 증가를 초래하여 설비의 설치 비용을 증가시키게 된다.

또한, 종래의 수변전 설비는 환경 소음 및 유해 전자파에 대해 많은 고려를 하지 않았기 때문에 전력 수요처의 중심으로부터 원격의 장소에 설치할 수밖에 없어 상당량의 전력 전송 손실을 초래해 왔으며, 이를 세이브하기 위해 전력 수요처의 중심지에 수변전 설비를 설치한다고 할 때 소음과 유해 전자파를 차폐시키기 위한 별도의 대책이 요구되게 되므로 추가 비용이 발생되는 문제가 있었다.

따라서, 최근의 수변전 설비의 설계 및 제작 과정에서 주요시되는 과제는 설치설비의 사이즈 및 중량을 축소시킬 수 있고 전력 공급의 안정성 및 특고압의 누설 대책에 그 초점이 맞추어지고 있다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 변압기를 자동으로 관리할 수 있는 수변전 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 관점에 따른 수변전 장치는 외부로 부터의 고압을 변압기로의 공급을 제어하기 위한 자동구간 개폐기와, 상기 변압기의 온도를 감지하기 위한 제1온도센서와, 상기 변압기로부터 출력되는 전압을 검출하기 위한 전압검출기와, 상기 변압기로부터 출력되는 전류를 검출하기 위한 계기용 변류기와, 상기 변압기의 출력단과 전기적으로 연결되어 상기 변압기로 부터 출력되는 전압 및 전류 사이의 역률을 조절하기 위한 역률 조절기와, 상기 변압기의 출력단과 부하 사이의 전기적 연결을 온/오프하기 위한 고속 배선용 차단기로 이루어진 수변전수단; 상기 수변전수단이 내부에 배치된 하우징; 상기 하우징에 설치된 냉각팬; 상기 제1온도센서에 의해 감지된 온도를 기초로 상기 냉각팬, 경보수단, 히터 및 상기 자동구간 개폐기를 각각 제어하는 제어장치를 포함하는 수변전장치에 있어서, 상기 하우징에는 내부의 온도를 감지하고 이 감시진호를 제어장치에 제공하여 상기 냉각팬, 경보수단, 히터 및 자동구간 개폐기를 상기 제1온도센서와 함께 단계적으로 제어하는 제2온도센서가 설치되고, 상기 제어장치에는, 상기 전압 검출기, 계기용 변류기, 역률조절기로부터 제공되는 검출신호 및 상기 제1,2 온도센서으로 부터 제공되는 감지신호에 의한 데이터가 저장되는 메모리와 이 테이터를 외부에 전송하기 위한 통신장치가 구비된 것을 특징으로 하는 수변전장치를 포함하여 구성된다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 수변전 장치를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 수변전 장치의 회로 구성도이다.

도 3은 도 2에 도시된 수변전 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11: 자동구간 개폐기 12: 한류형 퓨즈

13: 피뢰기 14: 계기용 변압기

16: 변압기 110: 역률 조절기

112: 제1 온도 센서 113: 전압 검출기

114: 계기용 변류기 115: 고속 배선용 차단기

200: 하우징 300: 제어 장치

350: 메모리 400: 냉각 팬

500: 경보 램프/알람 600: 충격 검출기

700: 통신 장치 800: 히터

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 수변전 장치의 회로 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 상기 수변전 장치는 자동 구간 개폐기(ASS : Automatic Section Switch; 11), 제1 온도 센서(112), 전압 검출기(113), 계기용 변류기(114), 역률 조절기(110), 고속 배선용 차단기(115), 및 제어 장치(300)를 포함한다.

상기 자동 구간 개폐기(11)는 상기 제어 장치(300)으로부터의 제어 신호(301)에 응답하여, 고압 선로(34)를 통해 인입되는 외부로부터의 고압을 한류형 퓨즈(12)를 통한 변압기(16)로의 공급을 제어한다. 또한, 상기 자동 구간 개폐기(11)의 상기 고압 출력단 및 상기 한류형 퓨즈(12) 사이에는 그 일단이 접지된 피뢰기(13)가 전기적으로 연결된다.

상기 제1 온도 센서(112)는 상기 변압기(16)의 온도를 감지하고, 그 감지한 변압기 온도를 상기 제어 장치(300)에 제공한다.

상기 전압 검출기(113)상기 변압기(16)의 2차측으로부터 출력되는 전압을 검출하고, 그 검출 전압을 상기 제어 장치(300)에 제공한다.

상기 계기용 변류기(21)는 상기 변압기(16)의 2차측으로부터 부하(23)로 출력되는 전류를 검출하고, 그 검출 전류를 상기 제어 장치(300)에 제공한다.

상기 역률 조절기(110)는 상기 제어 장치(300)로부터의 제어 신호(302)에 응답하여 상기 변압기(16)의 출력단과 전기적으로 연결되어, 상기 변압기(16)로부터 출력되는 상기 전압 및 상기 전류 사이의 역률을 조절한다.

상기 고속 배선용 차단기(115)는 상기 변압기(16)의 출력단과 부하(23) 사이에 위치하여 상기 제어 장치(300)로부터의 제어 신호에 응답하여 상기 변압기(16)의 출력단과 상기 부하 사이의 전기적 연결을 온/오프한다.

그리고, 상기 제어 장치(300)는 상기 제1 온도 센서(112)에 의해 감지된 상기 변압기 온도를 기초로 냉각 팬(400) 및 상기 자동 구간 개폐기(11)를 각각 제어한다. 또한, 상기 제어 장치(300)는 상기 전압 검출기(113)로부터의 검출 전압 및 상기 계기용 변류기(21)로부터의 검출 전류를 기초로 상기 역률 조절기(110)의 상기 변압기와(16)의 전기적 연결 및 상기 고속 배선용 차단기(11)의 온/오프를 각각 제어한다.

바람직하게는, 상기 수변전 장치는 변압기(500)의 이상을 경보하기 위한 경보 램프/알람(500)을 구비한다. 상기 제어 장치(300)는 상기 제1 온도 센서(112)로부터의 변압기 온도가 제1 기준 온도 예컨데, 65 ℃ 이상인 경우, 상기 냉각 팬(400)을 가동시킨다. 상기 변압기 온도가 제2 기준 온도 예컨데, 75 ℃ 이상인 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 경보 램프/알람(500)을 가동시킨다. 또한, 상기 변압기 온도가 제3 기준 온도 예컨데, 90 ℃ 이상인 경우, 상기 자동 구간 개폐기(11)를 제어하여, 상기 고압의 상기 변압기(16)로의 공급을 차단시킨다.

바람직하게는, 상기 수변전 장치는 외부로부터 상기 변압기(16)로의 충격을 감지하기 위한 충격 검출기(600)를 더 포함한다. 상기 제어 장치(300)는 상기 충격 검출기(600)에 의해 검출된 충격이 소정의 기준 충격 이상인 경우, 상기 경보 램프/알람(500)을 가동시키고, 상기 자동 구간 개폐기(11)를 제어하여, 상기 고압의 상기 변압기(16)로의 공급을 차단시킨다.

바람직하게는, 상기 수변전 장치는 상기 변압기(16)가 수용하는 하우징(200)의 내부 온도를 감지하기 위한 제2 온도 센서(116)를 포함한다. 상기 제어 장치(300)는 상기 제2 온도 센서(116)에 의해 감지된 하우징(200) 내부 온도가 제4 온도 예컨데, 60 ℃ 이상인 경우 상기 경보 수단을 가동시키고, 상기 하우징(200)의 내부 온도가 제5 온도 예컨데 80 ℃ 이상인 경우 상기 자동 구간 개폐기(11)를 제어하여, 상기 고압의 상기 변압기(16)로의 공급을 차단시킨다.

또한 바람직하게는 상기 수변전 장치는 상기 하우징(200) 내부에 장착되는 히터(800)를 포함한다. 그리고, 상기 제어 장치(300)는 상기 제2 온도 센서(112)에 의해 감지된 하우징 내부 온도가 제6 온도 예컨데, -10 ℃ 이하인 경우, 상기 히터(800)를 가동시켜, 본 장치의 결상을 방지한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어 장치(300)는 데이터를 저장하기 위한 메모리(350)를 포함하며, 상기 수변전 장치는 상기 데이터를 네트워크를 통해 외부에 전송하기 위한 통신 장치(700)을 포함한다. 상기 데이터는 상기 냉각 팬(400), 상기 자동 구간 개폐기(11)의 제어 상태, 및 상기 제1 및 제2 온도 센서(112 및 116)로부터의 감지 온도들, 상기 고압 및 변압기(16)의 출력 주파수, 상기 변압기(16)로부터 출력되는 전압 및 전류, 및 유효 전력을 포함하며, 상기 제어 장치는 상기 메모리(350)의 상기 데이터의 저장 및 상기 통신 장치(700)의 상기 데이터의 전송을 제어한다.

이하, 상기 구성으로된 수변전 장치의 동작을 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 외부로부터의 고압 예컨데, 3상의 22,900V는 상기 자동 구간 개폐기(ASS : 11), 고압 선로(48), 및 계기용 변압기(MOF : Metering Out Fin; 14)를 통해 상기 변압기(16)의 Δ-결선 방식의 1차측(도시하지 않음)에 인입되며, 상기 고압은 상기 변압기(16)의 Y-결선 방식의 2차측(도시하지 않음)에서 저압으로 변환되어 출력된다. 상기 변압기(16)의 2차측 출력 단자를 통해 출력되는 저압은 4 단자의 고속 배선용 차단기(MCCB : Molded Case Circuit Bearker; 19)를 통해 적어도 하나 이상의 부하(23)에 제공된다.

상기 변압기(16)가 가동됨에 따라, 상기 변압기(16)는 열을 발생시키게 되며, 상기 변압기(16)의 온도 및 상기 하우징(200)의 내부 온도는 제1 및 제 온도 센서(112 및 116)에 의해 각각 검출된다. 상기 제1 및 제2 온도 센서(112 및 116)에 의해 검출되는 변압기 온도 및 하우징 내부 온도는 상기 제어 장치(300)에 각각 제공된다(S1, S7).

한편, 상기 변압기(16)의 2차측으로부터 출력되는 전압 및 전류 각각은 상기 전압 검출기(113) 및 상기 계기용 변류기(21)에 의해 각각 검출되며, 상기 검출된 전압 및 전류는 상기 제어 장치(300)에 각각 제공된다(S14).

또한, 외부로부터 본 장치로의 충격은 상기 충격 검출기(600)에 의해 검출되며, 검출된 충격은 상기 제어 장치(300)에 제공된다(S18).

이어, 상기 제1 온도 센서(112)로부터 변압기 온도가 입력되는 경우, 상기제어 장치(300)는 상기 변압기(16)의 온도가 제1 기준 온도(65 ℃) 이상인지를 판단한다(S2).

상기 변압기(16)의 온도가 제1 기준 온도(65 ℃) 이상인 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 냉각 팬(400)을 제어하여, 상기 냉각 팬(400)을 가동시킨다(S3).

상기 냉각 팬(400)이 가동됨에도 불구하고, 상기 변압기(16)의 온도가 제2 기준 온도(75 ℃) 이상이 되는 경우, 상기 제어 장치(400)는 상기 경보 램프/알람(500)을 가동시킨다(S4, S5).

상기 변압기(16)의 온도가 상기 제2 기준 온도 이상으로 상승하여 변압기 온도가 제3 기준 온도(90 ℃) 이상이 되는 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 자동 구간 개폐기(11)를 제어하여 본 장치로의 전력 공급을 차단시킨다. 그리고, 상기 제어 장치(300)는 상기 변압기 온도의 상승 및 전력 공급의 차단 결과를 상기 메모리(350)에 저장하는 한편, 상기 통신 장치(700)을 제어하여, 상기 변압기 온도의 상승 및 전력 공급의 차단 결과를 외부로 전송한다(S6, S22, S16, S17).

또한, 상기 제어 장치(300)는 상기 제2 온도 센서(116)에 의해 검출되는 상기 하우징(200) 내부의 온도가 제4 온도(60 ℃) 이상인지를 판단한다. 상기 판단 결과, 상기 하우징(200) 내부의 온도가 제4 온도(60 ℃) 이상인 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 경보 램프/알람(500)를 가동시킨다. 또한, 상기 제어 장치(300)는 상기 하우징(200) 내부의 온도가 제5 온도(80 ℃) 이상인지를 판단한다. 상기 하우징(200) 내부의 온도가 제5 온도(80 ℃) 이상인 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 자동 구간 개폐기(11)를 제어하여 본 장치로의 전력 공급을 차단시킨다. 그리고, 상기 제어 장치(300)는 상기 하우징 내부 온도의 상승 및 전력 공급의 차단 결과를 상기 메모리(350)에 저장하는 한편, 상기 통신 장치(700)을 제어하여, 상기 하우징 내부 온도의 상승 및 전력 공급의 차단 결과를 외부로 전송한다(S11, S16, S17).

또한, 상기 제어 장치(300)는 상기 제2 온도 센서(116)에 의해 검출되는 상기 하우징(200) 내부의 온도가 제6 온도(-10 ℃) 미만인지를 판단한다. 상기 판단 결과, 상기 하우징(200) 내부의 온도가 제6 온도(-10 ℃) 미만인 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 히터(800)를 가동시켜 상기 하우징(200) 내부의 온도 조절한다(S12, S13).

상기 전압 검출기(113) 및 상기 계기용 변류기(21)로부터 상기 변압기(16)로부터 출력되는 전압 및 전류가 입력되는 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 입력되는 전압 및 전류를 기초로 상기 변압기(16)으로부터 출력되는 전력의 역률, 유/무효 전력량 및 전원 주파수를 각각 연산한 다음, 상기 역률이 기준 역률 미만인 경우, 상기 제어 장치(300)는 역률 조절기(110)를 온오프 제어하여 상기 변압기(16)의 역률을 조절한다. 또한, 상기 제어 장치(300)는 상기 변압기(16)으로부터 출력되는 전력의 역률, 유/무효 전력량 및 전원 주파수를 각각을 상기 메모리(350)에 저장하는 한편, 상기 통신 장치(700)를 통해 외부에 전송한다(S15, S16, S17).

상기 충격 검출기(600)로부터 검출된 충격이 상기 제어 장치(300)에 입력되는 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 충격이 기준 충격 이상인지를 판단한다. 만일, 상기 충격이 기준 충격 이상인 경우, 상기 제어 장치(300)는 상기 경보 램프/알람(500)을 구동시키는 한편, 상기 자동 구간 개폐기(11)를 제어하여 본 장치로의 전력 공급을 차단시킨다. 그리고, 상기 제어 장치(300)는 상기 변압기(16)의 충격 및 전력 공급의 차단 결과를 상기 메모리(350)에 저장하는 한편, 상기 통신 장치(700)를 통해 외부에 전송한다(S19, S20, S21, S16, S17).

따라서, 상기 구성에 의하면, 변압기의 온도, 출력 및 외부의 충격에 따라 변압기로의 전력 공급을 차단하는 한편, 그 사실을 통신 네트워크를 통해 외부에 알리므로써, 변압기를 보다 효율적으로 운용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 변압기를 자동으로 관리할 수 있는 수변전 장치 및 그 제어 방법을 실현할 수 있게 된다.

본 발명을 상기 실시 예에 의해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims

(정정)

외부로 부터의 고압을 변압기(16)로의 공급을 제어하기 위한 자동구간 개폐기(11)와, 상기 변압기(16)의 온도를 감지하기 위한 제1온도센서(112)와, 상기 변압기(16)로부터 출력되는 전압을 검출하기 위한 전압검출기(113)와, 상기 변압기(16)로부터 출력되는 전류를 검출하기 위한 계기용 변류기(114)와, 상기 변압기(16)의 출력단과 전기적으로 연결되어 상기 변압기(16)로 부터 출력되는 전압 및 전류 사이의 역률을 조절하기 위한 역률 조절기(110)와, 상기 변압기(16)의 출력단과 부하 사이의 전기적 연결을 온/오프하기 위한 고속 배선용 차단기(115)로 이루어진 수변전수단;

상기 수변전수단이 내부에 배치된 하우징(200);

상기 하우징(200)에 설치된 냉각팬(400);

상기 제1온도센서(112)에 의해 감지된 온도를 기초로 상기 냉각팬(400), 경보수단(500), 히터(800) 및 상기 자동구간 개폐기(11)를 각각 제어하는 제어장치(300)를 포함하는 수변전장치에 있어서,

상기 하우징(200)에는 내부의 온도를 감지하고 이 감시진호를 제어장치(300)에 제공하여 상기 냉각팬(400), 경보수단(500), 히터(800) 및 자동구간 개폐기(11)를 상기 제1온도센서(112)와 함께 단계적으로 제어하는 제2온도센서(116)가 설치되고,

상기 제어장치(300)에는, 상기 전압 검출기(113), 계기용 변류기(114), 역률조절기(110)로부터 제공되는 검출신호 및 상기 제1,2 온도센서(112)(116)으로 부터 제공되는 감지신호에 의한 데이터가 저장되는 메모리(350)와 이 테이터를 외부에 전송하기 위한 통신장치(700)가 구비된 것을 특징으로 하는 수변전장치.
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(정정)

제 1 항에 있어서, 상기 데이터는 냉각팬(400), 자동구간 개폐기(11), 히터(800)의 제어상태, 및 온도센서(112)(116)로부터의 감지온도, 상기 변압기(16) 출력의 주파수, 상기 변압기(16)로부터 출력되는 전압,전류 및 유효전력을 포함하는 것을 특징으로 하는 수변전장치.
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