KR100790523B1

KR100790523B1 - 전력 절감기능을 갖춘 고조파 제거장치

Info

Publication number: KR100790523B1
Application number: KR1020050056416A
Authority: KR
Inventors: 정근광
Original assignee: (주) 에스아이이
Priority date: 2005-06-28
Filing date: 2005-06-28
Publication date: 2008-01-02
Also published as: KR20070000795A

Abstract

본 발명은 전력 절감기능을 갖춘 고조파 제거장치에 관한 것으로, 총 6개의 코일(a,a',b,b',c,c')이 2개씩 쌍(a,b' ; b,c' ; c,a')을 이루며 독립된 3개의 R형 코어(131,132,133)에 각각 개별적으로 권취되어진 구조로 되어, 코일(a,a',b,b',c,c')의 자력선이 쌍(a,b' ; b,c' ; c,a')을 이루는 해당 코일에만 작용되며, 이를 제외한 다른 코일에는 어떠한 작용도 미치지 않게 되므로, 고조파 제거장치(100)의 자속밀도가 크게 높아져서 고조파 제거기능과 전력 절감기능이 크게 향상되는 잇점이 있다.

Description

전력 절감기능을 갖춘 고조파 제거장치{Harmonics removal equipment that possess electric power curtailment function}

도 1은 종래 기술에 따른 고조파 제거장치를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 고조파 제거장치를 도시한 도면이다.

- 첨부도면의 주요 부분에 대한 용어 설명 -

1a,1b ; 리액터, 2a,2b ; 캐패시터,

3a,3b ; 저항, 10 ; 전력공급원,

20 ; 부하, 30 ; 전력공급제어스위치,

100 ; 고조파 제거장치, 110 ; 제1고조파 제거유닛,

120 ; 제2고조파 제거유닛, 130 ; 3상 자동리액터,

131,132,133 ; R형 코어, a,a',b,b',c,c' ; 코일.

본 발명은 전력 절감기능을 갖춘 고조파 제거장치에 관한 것으로, 고조파 제거기능과 전력 절감기능이 보다 향상되어진 고조파 제거장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 고조파는 일정한 주파수(f)를 가진 파(사인파는 제외)를 푸리에분해한 성분 사인파 중, 주파수가 기본주파수(f)의 n배(여기서 n은 2 이상의 정수)인 파를 나타내는데, 특성이 비선형인 장치를 지나면 입력(入力)이 사인파라도 출력(出力)에는 고조파가 포함되며, 특히 특성곡선이 중심대칭일 경우는 홀수차의 고조파만이 발생한다.

한편, 전력계통에 3상 자동리액터가 사용될 때, 3상 사이에 불균형이 발생되고, 3배수 이상의 고조파 전류가 불평형 전류와 함께 중성선에 다양으로 흐르게 된다. 이러한 불평형 전류와 고조파는 변압기, 콘덴서, 전동기, 케이블 등의 각종 전기기기에 이상전류를 발생시켜서 전기기기의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 운전에 지장을 주며, 배선계통에서 중성접지 리액터(NGR ; Neutral Grounding Reactor)의 과열과, 중선선의 과열 등과 같은 다양한 문제를 야기시킨다.

이러한 문제를 해소하기 위해 특허등록 제428459호와 같은 고조파 제거장치가 제안되었는데, 이에 대해서 도 1을 참조하여 설명해 보면 다음과 같다.

도 1에 의하면 종래 고조파 제거장치(100)는, R·S·T선의 임피던스를 작게하여 이들 선(R·S·T선)으로의 고조파를 흡수하는 제1고조파 제거유닛(110)과 ; N 선(중성선)의 임피던스를 작게하여 N선으로의 고조파를 흡수하는 제2고조파 제거유닛(120) 및; 제1고조파 제거유닛(110)과 제2고조파 제거유닛(120) 사이의 R·S·T·N선에 연결되어, 부하(20)로부터의 고조파를 흡수하면서, 정상 및 역상분 전류의 불평형분만 N선을 통해 흐르게 하는 3상 자동리액터(130)로 이루어진다.

상기 3상 자동리액터(130)는, 3개의 코어레그(130a,130b,130c)를 갖춘 코어와, 각각의 코어레그(130a,130b,130c) 상·하단에 개별적으로 권취되는 재질과 직경 및 권선수가 모두 동일한 6개의 코일(a,a',b,b',c,c')로 이루어지되, R선에 연결된 제1코일(a)이 제1코어레그(130a)의 상단에 순방향으로 권취되고, 제1코일(a)에 연결된 제2코일(a')이 제3코어레그(130c)의 하단에 역방향으로 권취된 후에 N선에 연결되고, S선에 연결된 제3코일(b)이 제2코어레그(130b)의 상단에 순방향으로 권취되고, 제3코일(b)에 연결된 제4코일(b')이 제1코어레그(130a)의 하단에 역방향으로 권취된 후에 N선에 연결되고, T선에 연결된 제5코일(c)이 제3코어레그(130c)의 상단에 순방향으로 권취되고, 제5코일(c)에 연결된 제6코일(c')이 제2코어레그(130b)의 하단에 역방향으로 권취된 후에 N선에 연결되는 구조를 이룬다.

이러한 3상 자동리액터(130)는, 제1·2·3코어레그(130a,130b,130c)의 상단에 권취된 제1·3·5코일(a,b,c)은 자속방향이 서로 동일하고, 제1·2·3코어레그(130a,130b,130c)의 하단에 권취된 제2·4·6코일(a',b',c')은 자속방향이 서로 동일하며, 이들 제1·3·5코일(a,b,c)의 자속방향과 제2·4·6코일(a',b',c')의 자속방향은 서로 대향되는 구조를 이루고 있어서, 3상 사이의 불균형이 방지되고, 정상 및 역상분 전류의 불평형분만 N선을 통해 흐르게 되어 중선선의 과열 등과 같은 문 제는 발생되지 않는다.

또한, 상기 고조파 제거장치에 의해서 전력계통의 임피던스가 감소되면 부하(20)의 전력 사용량이 절감된다.

그러나, 상기 종래 기술에 따르면, 3상 자동리액터(130)의 제1·2·3코어레그(130a,130b,130c) 상·하단에 제1∼6코일(a,a',b,b',c,c')을 권취되어진 구조를 이루므로, 제1∼6코일(a,a',b,b',c,c')이 해당 코어레그(130a,130b,130c)에 대향되게 감겨진 코일(a,b' ; b,c' ; c,a')뿐만 아니라 인접한 코일(a,b,c ; a',b',c')에도 영향을 끼치게 되어, 자속밀도가 감소된다.

이와 같이, 3상 자동리액터(130)의 자속밀도가 감소되면, 고조파 제거기능과 전력 절감기능이 이에 상응하게 감소되는 문제가 초래되어, 기능이 우수한 전력 절감기능을 갖춘 고조파 제거장치의 개발이 제약되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 고조파 제거기능과 전력 절감기능이 보다 향상되어진 고조파 제거장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, R·S·T선의 임피던스를 작게 하여 이들 선(R·S·T선)으로의 고조파를 흡수하는 제1고조파 제거유닛과 ; N선(중성선)의 임피던스를 작게하여 N선으로의 고조파를 흡수하는 제2고조파 제거유닛 및; 제1고조파 제거유닛과 제2고조파 제거유닛 사이의 R·S·T·N선에 연결되어, 부하로부터의 고조파를 흡수하면서, 정상 및 역상분 전류의 불평형분만 N선을 통해 흐르게 하는 3상 자동리액터로 이루어진 고조파 제거장치에 있어서, 상기 3상 자동 리액터는, 독립된 3개의 R형 코어와, 각각의 R형 코어의 마주보는 양쪽 코어레그에 한 쌍을 이루며 권취되는 재질과 직경 및 권선수가 모두 동일한 총 6개의 코일로 이루어지되, R선에 연결된 제1코일이 R형 제1코어의 한쪽 코어레그에 권취되고, 제1코일에 연결된 제2코일이 R형 제3코어의 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되고, 또한 S선에 연결된 제3코일이 R형 제2코어의 한쪽 코어레그에 권취되고, 제3코일에 연결된 제4코일이 R형 제1코어의 다른 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되는 한편, T선에 연결된 제5코일이 R형 제3코어의 다른 한쪽 코어레그에 권취되고, 제5코일에 연결된 제6코일이 R형 제2코어의 다른 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되며, 각각의 R형 코어의 양쪽 코어레그에 권취되어진 한 쌍의 코일이 동일한 방향으로 권취되어진 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 고조파 제거장치를 도시한 도면으로서, 종래 기술을 도시한 도 1과 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 그 설명은 생략하기로 한다.

도 2에 의하면 본 발명에 따른 고조파 제거장치(100)는, R·S·T선의 임피던스를 작게하여 이들 선(R·S·T선)으로의 고조파를 흡수하는 제1고조파 제거유닛(110)과 ; N선(중성선)의 임피던스를 작게하여 N선으로의 고조파를 흡수하는 제2고조파 제거유닛(120) 및; 제1고조파 제거유닛(110)과 제2고조파 제거유닛(120) 사이의 R·S·T·N선에 연결되어, 부하(20)로부터의 고조파를 흡수하면서, 정상 및 역상분 전류의 불평형분만 N선을 통해 흐르게 하는 3상 자동리액터(130)로 이루어진다.

여기서 본 발명의 경우, 상기 3상 자동 리액터(130)가, 독립된 3개의 R형 코어(131,132,133)와, 각각의 R형 코어(131,132,133)의 마주보는 양쪽 코어레그에 한 쌍을 이루며 권취되는 재질과 직경 및 권선수가 모두 동일한 총 6개의 코일(a,a',b,b',c,c')로 이루어지되, R선에 연결된 제1코일(a)이 R형 제1코어(131)의 한쪽 코어레그에 권취되고, 제1코일(a)에 연결된 제2코일(a')이 R형 제3코어(133)의 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되고, 또한 S선에 연결된 제3코일(b)이 R형 제2코어(132)의 한쪽 코어레그에 권취되고, 제3코일(b)에 연결된 제4코일(b')이 R형 제1코어(131)의 다른 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되는 한편, T선에 연결된 제5코일(c)이 R형 제3코어(133)의 다른 한쪽 코어레그에 권취되고, 제5코일(c)에 연결된 제6코일(c')이 R형 제2코어(132)의 다른 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되며, 각각의 R형 코어(131,132,133)의 양쪽 코어레그에 권취되어진 한 쌍의 코일(a,b' ; b,c' ; c,a')이 동일한 방향으로 권취되어진 것을 특징으로 하고 있다는 점을 주목할 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 총 6개의 코일(a,a',b,b',c,c')이 2개씩 쌍(a,b' ; b,c' ; c,a')을 이루며 독립된 3개의 R형 코어(131,132,133)에 각각 개별적으로 권취되어진 구조를 이루므로, 코일(a,a',b,b',c,c')의 자력선이 쌍(a,b' ; b,c' ; c,a')을 이루는 해당 코일에만 작용되며, 이를 제외한 다른 코일에는 어떠한 작용도 미치지 않게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 고조파 제거장치는, 동일한 조건{코일(a,a',b,b',c,c')의 재질과 직경 및 권선수가 동일}하에서, 종래 기술에 따른 고조파 제거장치보다 자속밀도가 상당히 높게 향상되므로, 고조파 제거기능과 전력 절감기능이 크게 향상된다.

본 발명에 따른 고조파 제거장치(100)는, 2개의 코일(a,b' ; b,c' ; c,a')이 한 쌍을 이루며 R형 코어(131,132,133)의 양쪽 코어레그에 평행하게 배치되므로, 한 쌍을 이루는 코일(a,b' ; b,c' ; c,a')을 해당 R형 코어(131 ; 132 ; 133)의 양쪽 코어레그에 동일한 방향(순방향, 또는 역방향)으로 권취해서, 한 쌍의 코일(a,b' ; b,c' ; c,a')의 자속방향을 일치시켜 이들 자속이 서로 상쇄되도록 한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도내에서, 보다 다양하게 변형 실시될 수 있음은 물론이다.

일예로, 종래 기술을 도시한 도 1과 같이, 리액터(1a)와 캐패시터(2a)가 직 렬로 연결되고, 저항(3a)이 리액터(1a)와 병렬 연결되어진 것을 제1고조파 제거유닛(110)으로 적용할 수 있지만, 필요에 따라서는 도 2에 도시된 바와 같이, 리액터(1a)만을 제1고조파 제거유닛(110)으로 적용할 수도 있다.

또한, 종래 기술을 도시한 도 1과 같이, 리액터(1b)와 캐패시터(2b)가 병렬로 연결되어진 것을 제2고조파 제거유닛(120)으로 적용할 수 있지만, 필요에 따라서는 도 2에 도시된 바와 같이, 이들 리액터(1b)와 캐패시터(2b)에 저항(3b)이 병렬 연결되어진 것을 제2고조파 제거유닛(120)으로 적용할 수도 있다.

한편, 미설명부호 "30"은 R·S·T선을 단락제어하여 전력공급원(10)으로부터 부하(20)로의 전력공급을 제어하는 전력공급제어스위치(30)이다.

이상 상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 총 6개의 코일(a,a',b,b',c,c')이 2개씩 쌍(a,b' ; b,c' ; c,a')을 이루며 독립된 3개의 R형 코어(131,132,133)에 각각 개별적으로 권취되어진 구조로 되어, 코일(a,a',b,b',c,c')의 자력선이 쌍(a,b' ; b,c' ; c,a')을 이루는 해당 코일에만 작용되며, 이를 제외한 다른 코일에는 어떠한 작용도 미치지 않게 되므로, 고조파 제거장치(100)의 자속밀도가 크게 높아져서 고조파 제거기능과 전력 절감기능이 크게 향상되는 잇점이 있다.

Claims

R·S·T선의 임피던스를 작게하여 이들 선(R·S·T선)으로의 고조파를 흡수하는 제1고조파 제거유닛(110)과 ; N선(중성선)의 임피던스를 작게하여 N선으로의 고조파를 흡수하는 제2고조파 제거유닛(120) 및; 제1고조파 제거유닛(110)과 제2고조파 제거유닛(120) 사이의 R·S·T·N선에 연결되어, 부하(20)로부터의 고조파를 흡수하면서, 정상 및 역상분 전류의 불평형분만 N선을 통해 흐르게 하는 3상 자동리액터(130)로 이루어진 고조파 제거장치에 있어서,

상기 3상 자동 리액터(130)는, 독립된 3개의 R형 코어(131,132,133)와, 각각의 R형 코어(131,132,133)의 마주보는 양쪽 코어레그에 한 쌍을 이루며 권취되는 재질과 직경 및 권선수가 모두 동일한 총 6개의 코일(a,a',b,b',c,c')로 이루어지되, R선에 연결된 제1코일(a)이 R형 제1코어(131)의 한쪽 코어레그에 권취되고, 제1코일(a)에 연결된 제2코일(a')이 R형 제3코어(133)의 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되고, 또한 S선에 연결된 제3코일(b)이 R형 제2코어(132)의 한쪽 코어레그에 권취되고, 제3코일(b)에 연결된 제4코일(b')이 R형 제1코어(131)의 다른 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되는 한편, T선에 연결된 제5코일(c)이 R형 제3코어(133)의 다른 한쪽 코어레그에 권취되고, 제5코일(c)에 연결된 제6코일(c')이 R형 제2코어(132)의 다른 한쪽 코어레그에 권취된 후에 N선에 연결되며, 각각의 R형 코어(131,132,133)의 양쪽 코어레그에 권취되어진 한 쌍의 코일(a,b' ; b,c' ; c,a')이 동일한 방향으로 권취되어진 것을 특징으로 하는 고조파 제거장치.