KR100740913B1 - 배선용차단기가 설치된 지상변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용차단기가 설치된 지상변압기에 관한 것으로서, 그 구성은, 내부에 절연유가 내장되는 본체부; 통전 중에도 부하 개폐가 가능한 플러그 인 타입의 로드브레이크 커텍터로서, 상기 본체부의 외벽에 설치되며, 전력공급계통으로부터 특고압 전력을 공급받는 다수의 특고압 붓싱; 상기 본체부에 내장되며, 일단이 상기 특고압 붓싱에 연결되는 한류 휴즈; 상기 본체부에 내장되며, 1차 측이 상기 한류 휴즈와 연결되는 코일부; 및 상기 본체부의 외벽에 설치되며, 일단이 상기 코일부의 2차 측과 연결되는 배선용차단기;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 배선용차단기를 설치함으로써, 무정전 유지보수가 가능하며, 즉, 별개로 설치된 루프회로용 지상개폐기를 조작하여 루프회로를 정전시킬 필요 없이 루프회로 통전상태로 사고가 발생한 특정 변압기만을 임의로 단전하여 유지, 보수할 수 있으며, 지상변압기의 내부 단락 사고와 2차 선로 사고를 별도로 구분하여 보호, 차단할 수 있을 뿐 아니라 변압기의 특성에 맞추어 과부하와 단락의 보호 수준을 조정하여 보호하므로 변압기의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

지상변압기, 특고압 붓싱, 플러그 인 타입, 로드브레이크 커넥터, 한류 휴즈, 배선용차단기

Description

배선용차단기가 설치된 지상변압기{Pad Mounted Transformer}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배선용차단기가 설치된 지상변압기의 외형을 도시한 정면도.

도 2는 도 1의 내부 회로도.

도 3은 종래 지상변압기의 외형을 도시한 정면도.

도 4는 도 3의 내부 회로도.

도 5는 종래 다른 지상변압기의 외형을 도시한 정면도.

도 6은 도 5의 내부 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 본체부 200 : 특고압 붓싱

300 : 한류 휴즈 400 : 코일부

500 : 배선용차단기 600 : 절연유

700 : 접속재걸이부 800 : 유온계

900 : 유면계

본 발명은 지중으로 공급하는 특고압(22.9Kv-y) 지중 배전선로 공급계통에서 저압(220V/380V)으로 전력을 공급하기 위해 설치되는 배선용차단기가 설치된 지상변압기에 관한 것이다.

지상변압기에 대한 일반적인 사항은 한국 등록특허 10-0460622호인 "개폐장치가 내장된 지상변압기"에서 설명하고 있지만, 지상변압기는 통상 사람의 왕래가 많고 첨단 장비와 근린, 편이 시설이 집중된 도심지에 설치되어 사용되고 있으며, 사고 발생시 정전을 일으켜 인명 및 재산상 큰 손실을 발생시킬 수 있으므로 사고발생을 최소화하여야 할 뿐만 아니라 사고를 신속히 보수할 수 있어야 한다.

종래의 지상변압기의 구조를 살펴보기로 한다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, HA 단자와 HB 단자는 특고압 붓싱(10)인 전원측 붓싱으로 다른 개폐기나 지상 변압기에 접속되어 전력을 공급받으며, 접지단자(11)와 지상변압기 본체(12), 저압단자(13)와 내부온도를 파악할 수 있는 유온계(15)와 지상변압기 내부의 절연유 유량을 파악할 수 있는 유면계(14)이다. 특고압 붓싱(10)으로 입력되는 특고압을 변압기 내부 코일의 권선비에 의하여 저압으로 변압시켜 저압단자(13)를 통해 저압 전력을 공급하는 것이다. 특고압 붓싱(10)은 전원 공급을 위한 붓싱이며, 한류 휴즈(Current Limit Fuse)(21)는 지상변압기의 단락사고 등으로 인하여 발생되는 내부의 고장 시에 동작하여 변압기 1차 전원측 배전선로로 사고의 파급을 억제하며, 이중소자 휴즈(Bay-O-Net Fuse)(22)는 지상변압기의 2차 측 고장 및 과부하를 보호하는 기능이 있다.

그러나 전술한 종래 지상변압기는 지상변압기 자체로서 무정전 유지보수를 할 수 없으므로 사고 변압기를 보수하기 위해서는 변압기가 설치된 루프회로 전체를 정전시킬 수밖에 없으며, 한 번의 보수작업을 위해 별도로 설치된 루프회로용 지상 개폐기를 2회 이상 조작해야 하므로 루프회로 전체를 최소한 2회 이상 정전시켜야 하는 문제점이 있다.

또한, 사고가 발생하면 루프회로 전체를 정전시켜야 할 뿐만 아니라 변압기 본체부 전체를 해체해야 하기 때문에 사고처리 시간 또한 과다하게 소요된다는 문제점이 있다.

상기와 같이 종래 지상변압기의 문제점을 해결하기 위한 지상변압기가 상기에서 제시한 한국 등록특허 10-0460622호의 공보에 제시되어 있다. 상기의 공보에 따르면, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 지중 배전선로 전력공급 계통에서 저압으로 전력을 공급하는 지상변압기의 상부에 특고압 전원을 개폐할 수 있는 개폐스위치(46, 47)가 구비되어 전력의 공급을 차단한다. 이렇게 지상변압기의 내부에 구비된 개폐스위치(46, 47)는 지상변압기 HB단자측과 지상변압기 HA단자측에서 공급되는 전력을 차단 또는 연결할 수 있는 특고압 전원 개폐장치이다. 한류 휴즈(48)는 지상변압기의 단락사고 등의 내부 고장시에 동작하여 변압기 1차 측 배전선로로의 사고 파급을 억제하며, 이중소자 휴즈(Bay-O-Net Fuse)(49)는 지상변압기 2차 측 고장 및 과부하를 보호하며, 개폐스위치(46, 47)는 스위치 기능을 하는 것으로 특고압 전원을 지상변압기 HB단자측 붓싱과 지상변압기 HA단자측 붓싱으로 나뉘어져 차단 또는 연결을 하여 부하전환을 시킨다.

그러나 전술한 구성의 개폐장치가 내장된 지상변압기는 다음과 같은 문제가 있다.

유지 보수 시간을 최소화하기 위해 변압기 1차 측에 설치한 개폐스위치가 4단으로 구성된 로터리 타입 스위치(Rotary type Switch)로 조작할 때마다 순간 정전이 발생하며, 이러한 구성은 사고가 발생한 변압기를 정전 상태로 보수하도록 하려면 사고 변압기 좌,우 두 대의 변압기에 설치된 개폐스위치를 조작해야하므로 사고가 발생하지도 않은 정상적인 양측의 변압기에 여러 번의 순간 정전이 발생한다는 문제점이 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 지상변압기는 첨단 장비와 근린, 편이 시설이 집중된 도심지에 설치되며, 순간정전은 각종 첨단 장비들에 심각한 악영향을 끼칠 수 있으므로 종래보다 유지 보수 시간이 줄어든다고 하더라도 예고 없는 순간 정전으로 인하여 더 큰 사고를 유발할 수 있는 취약점이 있다.

또한, 변압기와 2차 측의 사고에 대한 구분 보호가 불가하여 보호기능이 미약하고, 사고발생요인도 많다.

또한, 변압기 본체부 내부에 설치된 개폐스위치가 차지한 부피만큼 절연유의 양이 줄어들고, 복잡한 내부 구조에 따라 절연유의 순환효과도 떨어지며, 개폐스위치와 연결부위가 추가로 열을 발생함에 따라 절연유의 온도가 상승한다는 문제점이 있다.

또한, 통전 중 개폐스위치 조작으로 인하여 발생하는 스위칭 아크(Switching arc)를 소호하며, 발생되는 오염물질로 인해 절연유의 절연내력이 저하되고, 온도 상승에 따른 조기 열화로 절연유 내에 설치된 변압기의 수명이 감소한다.

또한, 협소한 지상변압기의 내부에 개폐스위치를 설치하는 것이 어렵고 부품 및 작업추가 비용으로 인하여 원가가 상승하는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 개폐장치를 내장하거나 별개로 설치된 루프회로용 지상개폐기를 조작할 필요 없이 루프회로 통전 상태로 특정 변압기 만을 임의로 단전하여 유지, 보수하는 무정전 유지보수가 가능하며, 변압기 자체의 소손 사고와 2차 선로 사고를 별도로 구분하여 보호하고 차단할 수 있을 뿐만 아니라 과부하와 단락의 보호 수준을 조정하여 변압기의 특성에 맞게 변압기를 보호할 수 있으므로 변압기의 수명을 연장할 수 있는 배선용차단기가 설치된 지상변압기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배선용차단기가 설치된 지상변압기는, 내부에 절연유가 내장되는 본체부; 통전 중에도 부하 개폐가 가능한 플러그 인 타입의 로드브레이크 커텍터로서, 상기 본체부의 외벽에 설치되며, 전력공급계통으로부터 특고압 전력을 공급받는 다수의 특고압 붓싱; 상기 본체부에 내장되며, 일단이 상기 특고압 붓싱에 연결되는 한류 휴즈; 상기 본체부에 내장되며, 1차 측이 상기 한류 휴즈와 연결되는 코일부; 및 상기 본체부의 외벽에 설치되며, 일단이 상기 코일부의 2차 측과 연결되는 배선용차단기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배선용차단기가 설치된 지상변압기의 외형을 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 내부 회로도이다.

도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 배선용차단기가 설치된 지상변압기는 본체부(100)와 특고압 붓싱(200)과 한류 휴즈(300)와 코일부(400)와 배선용차단기(500)를 포함한다.

본체부(100) 내부에는 내부에 흐르는 높은 전압 때문에 각 부품간의 거리를 좁히기 위하여 절연유(600)가 내장된다.

본체부(100)의 외벽에 설치된 도면부호 700은 보수용 접속재걸이부 이다.

특고압 붓싱(200)은 다수개로 구성되어, 본체부(100)의 외벽에 설치되며, 전력공급계통으로부터 특고압 전력을 공급받는다.

즉, 특고압 붓싱(200)이 설치된 HA단자와 HB단자는 전원측 붓싱으로 전력공급계통에 접속되어 전력공급계통으로부터 전력을 공급받는다.

이러한 특고압 붓싱(200)은 플러그 인 타입(Plug-in type)의 로드브레이크 커텍터(Loadbreak Connector)이다.

이렇게, 특고압 붓싱(200)이 플러그 인 타입의 로드브레이크 커넥터로 구성되고, 하기에서 설명할 배선용차단기(500)가 설치됨으로써, 통전 중에도 부하 개폐가 가능하다.

한류 휴즈(300)(Current Limitting Fuse)는 본체부(100)에 내장되며, 일단이 특고압 붓싱(200)에 연결된다.

이러한 한류 휴즈(300)는 지상변압기의 단락사고 등의 내부 고장시에 동작하여 변압기 1차 측 배전선로로의 사고 파급을 억제한다.

코일부(400)는 본체부(100)에 내장되며, 1차 측이 한류 휴즈(300)와 연결된다. 이러한 코일부(400)는 내부 코일의 권선비에 의해 고압을 저압으로 강압한다.

배선용차단기(500)(Molded Case Circuit Breaker ; MCCB)는 본체부(100)의 외벽에 설치되며, 일단이 코일부(400)의 2차 측과 연결되어 있다.

이러한 배선용차단기(500)는 과부하와 저압선로의 단락 사고를 차단시키며, 배선용차단기(500)에 의해 변압기의 과부하를 보호할 수 있고, 별개로 설치된 루프회로용 지상개폐기를 조작하여 정전시킬 필요 없이 루프회로 통전 상태로 특정 변압기 만을 임의로 단전하여 유지, 보수를 할 수 있어 무정전 유지보수가 가능하다.

그 이유는 특고압 붓싱(200)이 단상(Single Phase)씩 개폐하므로 기본적으로 삼상(Three Phase) 개회로 부하는 개폐할 수 없다. 따라서, 배선용차단기(500)를 통해 2차 측 삼상 개회로 부하를 폐쇄하므로 특고압 붓싱(200)에는 변압기로 된 폐회로 부하만 걸리게 되어 단상씩 개폐가 가능하여 통전 중에 부하개폐가 가능한 특고압 붓싱(200)으로 플러그 인 타입의 로드브레이크 커넥터를 사용하면, 루프회로 통전 상태로 사고가 발생한 특정 변압기 만을 임의로 단전하여 유지, 보수를 할 수 있어 루프회로 무정전 유지, 보수가 가능하다.

또한, 변압기 자체의 소손 사고와 2차 선로 사고를 별도로 구분하여 보호하고 차단할 수 있다.

나아가, 과부하와 단락의 보호 수준을 조정하여 변압기의 특성에 맞게 과부 하나 2차 선로 단락사고로부터 변압기를 보호하여 변압기의 수명을 연장할 수 있다.

미설명 부호인 800은 본체부(100)의 내부온도를 파악할 수 있는 유온계이며, 900은 본체부(100) 내부의 절연유 유량을 파악할 수 있는 유면계이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 배선용차단기가 설치된 지상변압기에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 별개로 설치된 루프회로용 지상개폐기를 조작할 필요 없이 루프회로 통전 상태로 특정 변압기 만을 임의로 단전하여 유지, 보수를 할 수 있어 무정전 유지보수가 가능하다.

둘째, 한류 휴즈는 변압기 내부의 단락 사고를 차단하고, 배선용차단기는 과부하와 저압선로의 단락 사고를 차단하도록 구분됨으로써, 변압기 자체의 소손 사고와 2차 선로 사고를 별도로 구분하여 보호하고 차단할 수 있다.

셋째, 과부하와 단락의 보호 수준을 조정하여 변압기의 특성에 맞게 과부하나 2차 선로 단락사고로부터 변압기를 보호하여 변압기의 수명을 연장할 수 있다.

넷째, 종래의 개폐스위치는 물론 배선용차단기와 기능이 중복되는 이중소자 휴즈(Bay-O-Net Fuse)를 삭제하여 전력손실을 줄일 수 있고, 변압기 본체부의 내부 구조를 단순화하여 절연유의 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.

다섯째, 변압기 본체부의 내부 구조가 단순해짐에 따라 제작이 쉬우며, 변압기 본체의 사이즈를 줄일 수 있어 콤팩트한 변압기를 생산할 수 있으며, 이에 따라 변압기의 생산비용을 절감할 수 있어 경제적이다.

Claims (1)

1. 내부에 절연유가 내장되는 본체부;

   통전 중에도 부하 개폐가 가능한 플러그 인 타입의 로드브레이크 커텍터로서, 상기 본체부의 외벽에 설치되며, 전력공급계통으로부터 특고압 전력을 공급받는 다수의 특고압 붓싱;

   상기 본체부에 내장되며, 일단이 상기 특고압 붓싱에 연결되는 한류 휴즈;

   상기 본체부에 내장되며, 1차 측이 상기 한류 휴즈와 연결되는 코일부; 및

   상기 본체부의 외벽에 설치되며, 일단이 상기 코일부의 2차 측과 연결되는 배선용차단기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선용차단기가 설치된 지상변압기.

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