KR100451375B1 - 저전압 및 과전압 발생장치 - Google Patents

저전압 및 과전압 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저전압 및 과전압 발생장치에 관한 것으로, 특히 배전계통에서는 지락 및 단락 사고가 발생하게 되면 짧은 시간동안 발생되는 저전압과 과전압을 인위적으로 발생시키기 위한 저전압 및 과전압 발생장치에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 지락 및 단락사고시와 같이 짧은 시간동안 과전압과 저전압을 발생시키기 위한 전압 발생기에 있어서, 전원으로부터의 1차권선 입력전압과 2차권선의 턴수에 비례하여 2차측으로 과전압과 정상전압을 출력하는 변압기와; 상기 변압기로부터의 과전압과 정상전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭부와; 가변하는 점호각에 따라서 상기 스위칭부의 출력전류를 스위칭하여 무효전류를 발생시키고, 상기 무효전류의 양에 상응하게 상기 스위칭부로부터의 출력전압을 조절하기 위한 전압제어부와; 상기 스위칭부의 과전압 또는 정상전압 선택을 제어하고, 상기 전압제어부의 점호각을 제어하기 위한 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

저전압 및 과전압 발생장치{APPARATUS FOR GENERATING VOLTAGE SAG AND VOLTAGE SWELL}
본 발명은 저전압 및 과전압 발생장치에 관한 것으로, 특히 배전계통에서의 지락 및 단락 사고시와 같이 짧은 시간동안 저전압과 과전압을 인위적으로 발생시킬 수 있도록 한 저전압 및 과전압 발생장치에 관한 것이다.
일반적으로, 배전계통에 지락 및 단락 사고가 발생하면 인근 배전계통에 짧은 시간동안 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)이 발생하게 된다. 그 짧은시간동안 이루어지는 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)은 전력품질에 악영향을 미치는 것으로 이를 제거하기 위해 전력품질 향상기기가 개발되고 있다.
하지만, 전력품질 향상기기가 개발된다고 하여도 이를 실제 배전계통에 연결하여 시험할 수도 없으며, 실제 지락이나 단락사고를 일으켜 시험할 수도 없으므로 지락이나 단락사고를 발생시키는 대신 사고로 인하여 파생되는 저전압과 과전압을 인위적으로 발생시키기 위한 것으로, 이와 같은 종래의 기술을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 저전압과 과전압 발생장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 입력으로부터 전원을 공급 받아 이를 변압기(1)에 인가하고, 그 변압기(1)의 2차측은 여러가지 턴수를 가지고 다양하게 전압을 낼 수 있는 2차 권선(일명 탭)들로 구성되어 있다.
즉, 상기 변압기(1)의 2차측 탭(TAP)은 정상전압을 기준으로 정상전압보다 높은 전압의 탭과 정상전압보다 낮은 전압의 탭을 모두 갖추고 있다.
상기 변압기(1)의 2차측 탭과 그 수 만큼의 전자 스위치부(2~6)가 연결되어 짧은 시간동안 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)을 발생시키고자 할 때 발생하고자 하는 전압의 탭과 연결된 전자 스위치부(2~6)를 도통시킴으로써 이루어진다.
이때, 제1 탭(Tap-N)은 정상전압의 탭을, 제1 과전압 탭(Tap-O1)~제n 과전압 탭(Tap-On)은 과전압의 탭을, 그리고 제1 저전압 탭(Tap-U1)~제n 저전압 탭(Tap-Un)은 저전압의 탭을 의미한다. 이때 전자 스위치부(2~6)는 각각 변압기(1)의 탭과 연결되어 있는데, 정상전압 전자 스위치부(Thy-N)(4)는 정상전압 탭과, 제1 과전압 전자 스위치부(Thy-O1)(3)~제n 과전압 전자 스위치부(Thy-On)(2)는 제1 과전압 탭(Tap-O1)~ 제n 과전압 탭(Tap-On)과 연결되어 있고, 그리고 제1 저전압 전자 스위치부(Thy-U1)(5)~제n 저전압 전자 스위치부(Thy-Un)(6)는 제1 저전압 탭(Tap-U1)~제n 저전압 탭(Tap-Un)으로 연결되어 있다.
여기서, 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)은 각각 저전압과 과전압의 일종으로 단지 지속시간이 수 싸이클(Cycle)내지 수십 싸이클이내의 짧은 시간동안 발생되는 전압을 의미한다.
참고적으로 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)의 파형을 도 2에 나타내었다.
도 2에서와 같이 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)은 지속적이지 않고 일시적인 저전압 상태, 짧은 시간동안 발생하는 과전압(Voltage Swell)은 지속적이지 않고 일시적인 과전압 상태의 파형을 나타내고 있다.
종래의 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell) 발생장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 짧은 시간동안 발생하는 저전압은 변압기(1)의 탭 중 제1 저전압 탭(Tap-U1), 짧은 시간동안 발생하는 과전압(Voltage Swell)일때의 전압은 제1 과전압 탭(Tap-O1)으로 가정한다. 그러므로 탭과 연결되어 도통될 전자 스위치부(2~6)는 제1 저전압 전자 스위치부(5)와 제1 과전압 전자 스위치부(3)가 된다.
이때, 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)은 도 3의 (a)와 같은 순서대로 발생시키게 된다.
도 3 (a),(b)의 첫번째 그래프는 출력측 전압의 실효치값이 시간에 따라 변화되는 형태를 나타낸 그림으로, y축은 출력측 전압의 실효치값을, x축은 시간을 의미한다.
두번째 그래프는 정상 전압 전자 스위치부(Thy-N)의 도통상태를 나타내며, 도 3의 (a)의 세번째 그래프는 제1 저전압 전자 스위치부(Thy-U1)의 도통상태를 나타내고, 도 3의 (b)는 제 1 과전압 전자 스위치부 (Thy-O1)의 도통상태를 나타낸다.
도 3의 (a)에서 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)을 발생하기 전까지는 변압기(1)의 정상전압 탭(Tap-N)과 연결되어 있는 정상전압 전자 스위치부(Thy-N)(4)를 도통시켜 정상전압으로 전력을 공급하게 된다.
t1시점에서 정상전압 전자 스위치부(Thy-N)(4)을 오프(Off)시키고 제1 저전압 전자 스위치부(Thy-U1)(5)를 도통시키면 변압기(1)의 탭 전압만큼 떨어지게 된다. 제1 저전압 전자 스위치부(Thy-U1)(5)의 도통시간을 수 싸이클(Cycle)에서 수십 싸이클(Cycle)정도 유지시킨 다음,t2시점에서 제1 저전압 전자 스위치부(Thy-U1)(5)를 오프(Off)시키고 정상전압 전자 스위치부(Thy-N)(4)를 도통시키면 다시 정상전압으로 돌아가게 되고 출력측에는 t1과 t2사이의 짧은 시간동안 저전압(Voltage Sag)이 발생하게 된다.
짧은 시간동안 발생하는 과전압(Voltage Swell)도 마찬가지 방법으로 도 3의 (b)와 같은 순서대로 발생한다.
짧은 시간동안 발생하는 과전압(Voltage Swell)을 발생하기 이전에는 정상전압 탭과 연결되어 있는 정상전압 전자 스위치부(Thy-N)(4)를 도통시켜 정상전압으로 전력을 공급한다. t1시점에서 정상전압 전자 스위치부(Thy-N)(4)를 오프(Off)시키고 제1 과전압 전자 스위치부(Thy-O1)(3)를 도통시켜 변압기(1)의 탭만큼 전압을 상승시킨다.
도통시간을 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)때와 마찬가지로 수 싸이클(Cycle)에서 수십 싸이클(Cycle)정도 유지시킨 다음, 다시 t2시점에서 과전압 전자 스위치부(Thy-O1)(3)를 오프(Off)시키고 정상전압 전자 스위치부(Thy-N)(4)를 도통시키면 출력은 정상전압으로 되돌아가고 출력측에는 t1 ~ t2사이의 짧은 시간동안 발생하는 과전압(Voltage Swell)이 발생하게 된다.
그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 실제 배전계통에서 짧은 시간동안 발생하는 저전압과 과전압은 사고가 난 배전계통의 임피던스와 인근 배전계통의 임피던스로 인하여 다양한 전압으로 나타나게 된다. 하지만 종래의 저전압과 과전압 발생장치는 전적으로 변압기의 탭과 전자 스위치부에 의존하여 전압을 발생시키게 되므로 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)의 전압이 탭의 수로 제한되는 단점이 있다. 만일 이를 위해 변압기의 탭과 실리콘 정류기를 다양한 전압을 수용할 수 있게 하려면 변압기의 탭 수가 많아지게 되고, 이에 비례하여 전자 스위치부도 필요하게 되므로 기하급수적으로 전자 스위치부가 늘어나게 되어 비용 또한 많이 들게 되는 단점이 있다. 또한, 배전계통의 전압이 수kV에서 수십 kV정도로 높아 전자 스위치부를 직렬 연결하게 되므로 그 수는 더욱 불어나게 되어 비용이 늘어나는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 배전계통의 지락 및 단락사고시 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)이 지속적이지 않고 수 싸이클(Cycle)에서 수십 사이클(Cycle) 이내의 짧은 시간동안 발생되는 점에서 착안하여, 전자 스위치부의 점호각을 변화시켜 다양한 저전압과 과전압을 발생시킬 수 있도록 함으로써, 경제적인 비용으로 배전계통의 지락 및 단락사고시와 같은 다양한 저전압과 과전압을 발생시킬 수 있도록 한 저전압 및 과전압 발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 저전압과 과전압 발생장치의 구성을 보인 회로도.
도 2는 일반적인 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)의 파형을 보인 파형도.
도 3은 종래의 저전압과 과전압 발생순서를 보인 예시도.
도 4는 본 발명 저전압 및 과전압 발생장치의 구성을 보인 회로도.
도 5의 (a)는 본 발명 전압제어부의 회로도, (b)는 본 발명 전압제어부의 동작에 따른 파형을 보인 파형도.
도 6은 일반적인 변압기의 등가회로를 보인 예시도.
도 7은 본 발명 저전압과 과전압 발생순서를 보인 예시도.
도 8은 본 발명 저전압만을 발생시킬 수 있는 저전압 발생기의 일예를 보인 회로도.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***
41: 변압기 42: 스위칭부
42a: 과전압 스위치 42b: 정상전압 스위치
42c, 42d: 과전압 및 정상전압 리액터 43: 전압제어부
43a: 리액터 43b: 전자 스위치
44: 고조파 필터 45: 제어부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지락 및 단락사고시와 같이 짧은 시간동안 과전압과 저전압을 발생시키기 위한 전압 발생기에 있어서, 전원으로부터의 1차권선 입력전압과 2차권선의 턴수에 비례하여 2차측으로 과전압과 정상전압을 출력하는 변압기와; 상기 변압기로부터의 과전압과 정상전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭부와; 가변하는 점호각에 따라서 상기 스위칭부의 출력전류를 스위칭하여 무효전류를 발생시키고, 상기 무효전류의 양에 상응하게 상기 스위칭부로부터의 출력전압을 조절하기 위한 전압제어부와; 상기 스위칭부의 과전압 또는 정상전압 선택을 제어하고, 상기 전압제어부의 점호각을 제어하기 위한 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명 저전압 및 과전압 발생장치의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 지락 및 단락사고시와 같이 짧은 시간동안 과전압과 저전압을 발생시키기 위한 전압 발생기에 있어서, 전원으로부터의 1차권선 입력전압과 2차권선의 턴수에 비례하여 2차측으로 과전압과 정상전압을 출력하는 변압기(41)와; 상기 변압기(41)로부터의 과전압과 정상전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭부(42)와; 가변하는 점호각에 따라서 상기 스위칭부(42)의 출력전류를 스위칭하여 무효전류를 발생시키고, 상기 무효전류의 양에 상응하게 상기 스위칭부(42)로부터의 출력전압을 조절하기 위한 전압제어부(43)와; 상기 스위칭부(42)의 과전압 또는 정상전압 선택을 제어하고, 상기 전압제어부(43)의 점호각을 제어하기 위한 제어부(45)로 구성된 것으로, 이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 변압기(41)의 출력측은 2가지의 전압을 낼 수 있게 구성되어 있다.
즉, 과전압과 정상전압을 각각의 2차측 권선(탭)을 통하여 출력하는데, 변압기(41)의 2차측 탭 중 과전압 탭은 과전압 스위치(SW-OV)(42a)와 과전압 리액터(L-OV)(42c)와 직렬 연결되고, 변압기(41)의 2차측 탭 중 정상전압 탭은 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)와 정상전압 리액터(L-NV)(42d)와 직렬 연결된다.
상기 과전압 스위치(SW-OV)(42a)와 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)는 과전압에 대한 내력을 중요시할 경우 예컨대 릴레이와 같은 기계적 스위치로 구성할 수 있고, 이러한 기계적 스위치는 고속 스위칭이 곤란하기 때문에 고속 스위칭 기능에 중점을 두는 경우 싸이리스터(THYRISTOR)와 같은 전자 스위치로 구성할 수 있다.
과전압 리액터(L-OV)(42c)와 정상전압 리액터(L-NV)(42d)는 뒤에서 설명될 전압 제어부(43)의 전압강하를 통해 전압 제어부(43)내 리액터의 용량이 작아도 희망하는 저전압을 만들 수 있도록 하는 역할과 더불어 자체 임피던스에 의해 전압 제어부(43)에서 발생하는 고조파가 전원측으로 인가되는 것을 저지하는 역할을 수행한다.
또한, 상기 과전압 스위치(SW-OV)(42a)와 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)가 기계적 스위치로 구성되는 경우, 이들 두 스위치(42a)와 (42b)가 동시에 온되는 시간적 구간에서는 실질적으로 전기적 단락상태가 되므로, 과전압 리액터(L-OV)(42c)와 정상전압 리액터(L-NV)(42d)는 이러한 단락전류를 소모시키는 역할도 수행한다.
상기 과전압과 정상전압은 각각 과전압 스위치(SW-OV)(42a)와 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)와 연결되어 짧은 시간동안 발생하는 과전압(Voltage Swell)이 필요할 경우, 과전압 스위치(SW-OV)(42a)를 온(On)시키고, 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)이 필요할 경우, 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)를 온(On)시켜 출력에 공급하게 된다.
상기 과전압 리액터(L-OV)(42c)와 정상전압 리액터(L-NV)(42d)는 다시 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)와 과전압(Voltage Swell)의 크기를 조정하기 위해서, 리액터(43a)와 싸이리스터와 같은 전자 스위치(43b)가 접속되어 구성되는 전압 제어부(일명, 전자 스위치 제어 리액터 (TCR; Thyristor Controlled Reactor))(43)와 연결되어, 그 전자 스위치(43b)의 점호각(스위칭 위상각)에 따라 그 크기가 조정되고, 이때 전압 제어부(43)에서 발생되는 고조파를 제거하기 위해 고조파 필터부(44)를 구비하여 전원측으로 고조파 유입을 최소화시킨다.
제어부(45)는 과전압 스위치(SW-OV)(42a)와 정상전압 스위치(SW-NV)(42b) 및 전자 스위치(43b)에 접속되어, 과전압 스위치(SW-OV)(42a)와 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)를 선택적으로 ON 또는 OFF하도록 제어하고, 그리고 전자 스위치(43b)를 소망하는 점호각에서 온/오프(ON/OFF)하는 제어신호를 출력함으로써 제어한다.
먼저, 본 발명에 따라서, 짧은 시간동안 저전압(Voltage Sag)을 인위적으로 발생시키는 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)은 전압 제어부(43)를 이용하여 발생된다.
여기서, 전압 제어부(43)의 원리는 도 5의 (a), (b)에 나타나 있다. 도 5의 (a)와 같이 전압 제어부(43)는 리액터(43a)와 전자 스위치(43b)로 구성되어 있으며, 원리는 도 5의 (b)와 같다.
즉, 전압 제어부(43)는 리액터(43a)에 흐르는 전류를 전자 스위치(43b)의 점호각을 변화시킴으로써 크기를 변화시킬 수 있게 한 장치로서, 결국 무효전류의 양을 조절함으로써 출력전압을 감압시켜 저압으로 조절할 수 있다.
도 5의 (b)와 같이 점호각 α=0일 때는 최대의 전류가 흐르면서 연속적으로 흐르게 된다. 이때 전류는 리액터(43a)을 통해 흐르게 되므로 전압과의 위상이 90도 지연된 무효전류성분이 된다. 여기서 α는 전압을 기준으로 90도 지연된 시점을 0으로 한다.
만일 α=α1일 때는 전류가 α1에서 시작하므로 전류의 크기도 작아지고 불연속적으로 흐르게 되나 위상은 여전히 90도를 유지하게 되어 무효전류성분이 흐르게 된다. 만일 점호각이 α=90도일 때는 전압이 0이 되는 시점이므로 전류는 흐르지 않게 된다. 그러므로 전자 스위치(43b)의 점호각을 0에서 90도까지 조절함에 따라 무효전류를 조절할 수 있다.
이때, 전자 스위치(43b)에 의한 점호각을 조정하게 되면 전류는 불연속적으로 흐르게 되어 고조파 전류가 된다.
이에, 상기 고조파 전류를 흡수하기 위해서 고조파 필터(44)를 사용하여 전원측으로 고조파 유입을 최소화시킨다.
도 6의 등가회로와 같이 전원 입력용 변압기(41)는 이상적인 변압기(19)부분과 자화성분(18)을 제외하면 1차측 누설 리액턴스 성분(17)와 2차측 리액턴스 성분(20)이 남게 되고, 이 리액턴스 성분을 크게 하면 과전압 및 정상전압 리액터(42c, 42d)를 사용하지 않아도 된다.
배전계통에서의 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)은 수 메가볼트(MV)이상의 용량이므로 이를 과전압 및 정상전압 리액터(42c, 42d)에서 수용하기에는 큰 용량이며 이를 제작하게 되면 비용 또한 크게 들게 된다. 그래서 짧은 시간동안 발생하는 저전압(Voltage Sag)은 앞서 설명한 바와 같이 수 싸이클(Cycle)에서 수십 싸이클(Cycle)정도만 필요하게 되므로 굳이 과전압 및 정상전압 리액터(42c, 42d)를 사용하지 않고 변압기(41)의 단락내량을 이용하게 되면 변압기(41)의 용량도 줄이게 되고 비용 또한 줄일 수 있게 된다.
전압 제어부(43) 동작에 따른 전압강하를 크게 하여 짧은 시간동안 저전압(Voltage Sag)을 발생시키기 용이하게 하기 위해 정상 전압 리액터(42d)를 정상 전압 스위치(42b)에 직렬 연결하여 전압 강하가 크게 되도록 배려한다.
짧은 시간동안 저전압(Voltage Sag)을 발생시키는 동작과정은 도 7의 (a)와 같다.
즉, t1구간까지는 정상적인 전압으로 전력을 공급하는 구간으로서, 변압기(41)의 정상전압 탭으로부터의 전류는 제어부(45)로부터 정상전압스위치 턴온제어신호에 의해 정상 전압 스위치(SW-NV)(42b)가 온(On)되어 정상 전압 리액터(L-NV)(42d)를 통해 흐른다.
이때, 최종 출력은 정상 전압 리액터(L-NV)(42d)에 의해 다소 강압되지만, 정상전압 탭으로부터의 정상전압에 근접하는 수준으로 출력된다.
또한, t1~t2구간동안 제어부(45)가 전자 스위치 점호각 제어신호를 출력하여 전자 스위치(43b)를 동작시켜 무효전류를 흐르게 하면, 그 전자 스위치(43b)의 점호각에 따라 무효전류의 양이 달라지게 되고, 그 무효전류의 양에 따라 짧은 시간동안 저전압(Voltage Sag)이 발생되고, 수 싸이클(Cycle)에서 수십 싸이클(Cycle)이 지난 다음, 제어부(45)에서 전자 스위치 점호각 제어신호를 출력하지 않게되면 t2구간부터 다시 전자 스위치(43b)가 동작을 멈춰 정상전압으로 최종출력한다.
한편, 짧은 시간동안 과전압(Voltage Swell)을 발생시키는 순서는 도 7의 (b)와 같다.
t1 구간까지는 변압기(41)의 정상 전압 탭으로부터의 전류는 제어부(45)로부터의 정상전압 스위치 턴온 제어신호에 의해 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)가 On되면서 정상전압으로 출력측에 전력을 공급한다. t1~t2구간동안은 제어부(45)가 턴온 제어신호를 출력중지함으로써, 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)를 오프(Off)시키고, 제어부 (45)가 턴온 제어신호를 출력함으로써, 과전압 스위치(SW-OV)(42a)를 온(On)시켜 전압을 상승시킨다.
이때, 정상전압 스위치(SW-NV)(42a)는 완전히 오프(Off)되지 않기 때문에 t1~t2구간동안은 과전압 스위치(SW-OV)(42a)와 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)가 동시 온(On)되는 공존구간이 존재하며 출력측 전압은 상승하게 된다.
t2~t3구간 동안은 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)가 완전히 오프(Off)되어 과전압 스위치(SW-OV)(42a)에 의해 상승된 전압으로 출력에 전력을 공급하는 구간이다.
t3~t4구간은 제어부(45)가 과전압 스위치(SW-OV)(42a)를 오프(Off)시키고 정상전압 스위치(SW-NV)(42b)를 온(On)시키나, 과전압 스위치(SW-OV)(42a)가 아직 오프(Off)되지 않아 출력은 과전압상태로 있게 된다.
이때, 제어부(45)가 점호각 제어신호를 출력하여 전자 스위치(43b)를 동작시켜 무효전류를 발생시키게 하면 출력은 이 무효전류로 인해 정상전압이 된다.
이때, 전자 스위치(43b)의 점호각은 출력측 전압이 정상전압으로 되게 조정한 미리 설정되는 값이다. t4구간부터 제어부(45)는 과전압 스위치(SW-OV)(42a)를 오프(Off)하면서 동시에 전자 스위치(43b)를 오프(Off)시켜 정상전압으로 공급되게 함으로써 출력측은 수 싸이클(Cycle)에서 수십 싸이클(Cycle)의 짧은 시간동안 과전압(Voltage Swell)이 발생된다.
또한, 본 발명의 짧은 시간동안 발생되는 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell) 발생장치에 사용되는 전압 제어부(43)는 리액터(43a)의 단락내량까지 이용함으로써 정격용량보다 아주 작은 용량으로 가능하게 되고, 전자 스위치(43b)의 전압내량 또한 1개의 전자 스위치(43b)로 감당할 수 있는 전압내량까지 낮출 수 있어 유리하다.
한편, 저전압의 발생만이 필요한 경우, 도 8과 같은 구성으로 일시적인 저전입의 발생과 고조파의 제거가 가능하다.
여기서, 과전압 및 정상전압 스위치(SW-OV, SW-NV)(42a, 42b)는 싸이리스터와 같은 고속 스위칭이 가능한 전자 스위치로 대치가 가능하고, 과전압 및 정상전압 리액터(L-OV, L-NV)(42c, 42d)를 없애고, 변압기(41)의 누설 리액턴스를 크게하여 짧은 시간동안 저전압과 과전압을 발생시키도록 한 변형 실시예도 가능하다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 지락 및 단락사고가 발생하면 인근 배전계통에 발생하는 저전압(Voltage Sag)과 과전압(Voltage Swell)이 수 싸이클에서 수십 싸이클 이내의 짧은 시간동안 지속되는 점에 착안하여, 전자 스위치의 점호각을 변화시켜 다양한 저전압과 과전압을 발생시킬 수 있는 전압제어부(TCR; Thyristor Controlled Reactor)을 이용함으로써 경제적인 비용으로 지락 및 단락사고시와 같은 다양한 저전압과 과전압을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 지락 및 단락사고시와 같이 짧은 시간동안 저전압과 과전압을 인위적으로 발생시키기 위한 저전압 및 과전압 발생장치에 있어서, 전원으로부터의 1차권선 입력전압과 2차권선의 턴수에 비례하여 2차측으로 과전압과 정상전압을 출력하는 변압기와;
    상기 변압기로부터의 과전압과 정상전압을 선택적으로 출력하기 위한 스위칭부와;
    가변하는 점호각에 따라서 상기 스위칭부의 출력전류를 스위칭하여 무효전류를 발생시키고, 상기 무효전류의 양에 상응하게 상기 스위칭부로부터의 출력전압을 조절하기 위한 전압제어부와;
    상기 스위칭부의 과전압 또는 정상전압 선택을 제어하고, 상기 전압제어부의 점호각을 제어하기 위한 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 출력중 과전압 출력과 접속되어, 상기 제어부로부터의 제어신호에 따라서 과전압을 선택적으로 출력 또는 출력 중지하는 제1 스위치와;
    상기 변압기의 2차측 출력중 정상전압 출력과 접속되어, 상기 제어부로부터의 제어신호에 따라서 정상전압을 선택적으로 출력 또는 출력 중지하는 제2 스위치를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 스위치에 의해 공급되는 전압을 강하시키는 동시에 상기 전압제어부에 의해 발생하는 고조파 성분이 상기 전원측으로 인가되지 않토록 저지하기 위한 제1 리액터와;
    상기 제2 스위치에 의해 공급되는 전압을 강하시키는 동시에 상기 전압제어부에 의해 발생하는 고조파 성분이 상기 전원측으로 인가되지 않토록 저지하기 위한 제2 리액터를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 전압 제어부는 점호각에 따라서 무효전류의 크기를 조절하여 출력할 수 있는 전자 스위치 제어 리액터로 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 전자스위치 제어 리액터는 전압강하를 위한 하나의 리액터와;
    점호각에 따라서 고속 스위칭이 가능한 전자 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 리액터는 누설 리액턴스가 큰 리액터인 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 전압제어부에 의해 발생되는 고조파 성분을 제거하기 위한 고조파 필터부를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  8. 제2 항에 있어서, 상기 제 1 스위치와 제 2 스위치는 릴레이를 포함하는 기계적 스위치인 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
  9. 제2 항에 있어서, 상기 제 1 스위치와 제 2 스위치는 싸이리스터를 포함하는 전자 스위치인 것을 특징으로 하는 저전압 및 과전압 발생장치.
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