KR100915919B1 - System for speed control of cooling fan in main transformer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주변압기 권선온도를 이용해서 냉각팬 입력전원의 주파수를 가변하여 속도를 제어함으로써 효율적으로 변압기를 냉각시키고 사용전력량 감소와 발생소음을 최소화시킬 수 있는 주변압기 냉각팬 속도제어시스템에 관한 것으로서, 권선온도계 설정치와 온도를 동일하게 설정하여 설정값과 온도센서에서 측정된 측정값을 아날로그로 출력하는 온도조절기; 상기 온도조절기에서 출력된 아날로그 신호를 받아 극수 제어방식 또는 주파수 제어 방식이 적용된 인버터를 이용하여 미리 설정된 주파수로 변환시켜 그에 해당하는 신호를 출력하는 주파수 변환기; 및 상기 주파수 변환기(2)에서 출력신호를 받아 주변압기의 주회로 및 모터를 순차적으로 구동시키는 마그네틱 컨택터(3) 및 상기 마크네틱 컨택어와 연결되어 입력 전원의 주파수가 가변되어 속도가 제어되는 냉각팬으로 이루어져, 효율적으로 변압기를 냉각시키고 사용전력량 감소와 발생소음을 최소화시킬 수 있으며, 전력요금도 절감시킬수 있으며, 냉각팬의 고속기동에 따른 설비고장을 예방하여 냉각팬 설비보수에 따른 비용 및 인력도 절감할 수 있게 되는 것이다.The present invention relates to a peripheral pressure cooling fan speed control system capable of efficiently cooling a transformer, minimizing the amount of power used and generating noise by controlling the speed by varying the frequency of the cooling fan input power using the ambient pressure winding temperature. A temperature controller configured to equally set the winding thermometer set value and the temperature and output the set value and the measured value measured by the temperature sensor as analog; A frequency converter which receives the analog signal output from the temperature controller and converts the signal into a preset frequency using an inverter to which the pole number control method or the frequency control method is applied and outputs a corresponding signal; And a magnetic contactor 3 which receives the output signal from the frequency converter 2 and sequentially drives the main circuit and the motor of the peripheral voltage and the magnetic contactor so that the frequency of the input power is variable to control the speed. It is composed of fans to efficiently cool the transformer, reduce power consumption and minimize noise, reduce power bills, and prevent equipment failure due to high-speed startup of cooling fans. Will also be able to save.
주변압기, 냉각팬, 마그네틱 컨택터, 전력량계, 속도 제어, 주파수 변환기 Peripheral Pressure, Cooling Fan, Magnetic Contactor, Wattmeter, Speed Control, Frequency Converter
Description
본 발명은 주변압기 권선온도를 이용해서 냉각팬 입력전원의 주파수를 가변하여 속도를 제어함으로써 효율적으로 변압기를 냉각시키고 사용전력량 감소와 발생소음을 최소화시킬 수 있는 주변압기 냉각팬 속도제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a peripheral pressure cooling fan speed control system capable of efficiently cooling a transformer, minimizing the amount of power used and generating noise by controlling the speed by varying the frequency of the cooling fan input power using the ambient pressure winding temperature. .
변압기를 장기간 안전하게 운전하기 위하여 적당한 냉각방식을 강구하여 발생된 열을 방산시켜 각부의 온도를 정해진 한도 이하로 유지하도록 하여야 하는 것은 주지의 사실이다.In order to safely operate the transformer for a long time, it is well known that a proper cooling method should be devised to dissipate the generated heat to maintain the temperature of each part below a predetermined limit.
이에 다수의 변압기에서 냉각팬을 이용한 냉각방식을 채택하여 변압기의 온도를 컨트롤하고 있으나, 현행 팬 냉각방식은 주변압기 권선온도가 65℃일 때 냉각팬 전체가 가동하여 높게 상승된 변압기의 온도를 신속하게 하강시키지 못하고 장기간 팬의 작동을 유발하게 되어 높은 소음과 막대한 전력의 소비가 발생하고 있는게 실정이다.Many transformers adopt cooling method using a cooling fan to control the temperature of the transformer. However, current fan cooling method enables the entire cooling fan to operate quickly when the ambient pressure winding temperature is 65 ℃, thereby rapidly increasing the temperature of the transformer. It does not fall down to cause the operation of the fan for a long time is a high noise and enormous power consumption is occurring.
또한, 주변압기 권선온도가 65℃ 도달 즉시 냉각팬 모터가 60Hz 속도로 급격히 기동되어 팬 모터의 베어링 및 샤프트(Shaft) 등의 잦은 고장이 발생되는 원인 이 되고 있다.In addition, as soon as the ambient pressure winding temperature reaches 65 ° C, the cooling fan motor is rapidly started at 60 Hz, causing frequent failure of bearings and shafts of the fan motor.
이것은 냉각팬의 회전속도가 60Hz로 일정하게 설정되어 있기 때문에 팬의 속도를 제어하지 못하여 일어나는 현상으로 볼 수 있다.This is because the rotation speed of the cooling fan is set to a constant 60Hz can be seen as a phenomenon that does not control the speed of the fan.
따라서, 변압기 권선온도가 65℃까지 상승하기 전에 주파수 제어를 통하여 팬의 속도를 제어함으로써 소음발생과 전력소비의 절감, 변압기 권선온도의 완만한 상승 또는 유지를 통하여 효율적인 변압기의 운전을 도모할 수 있는 시스템이 필요로 하게 되었다. Therefore, by controlling the speed of the fan through the frequency control before the transformer winding temperature rises to 65 ℃, it is possible to achieve efficient transformer operation by reducing noise generation and power consumption, and gradually increasing or maintaining the transformer winding temperature. The system was needed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로, The present invention is invented to solve the above problems,
본 발명의 목적은 주변압기 권선온도를 이용해서 냉각팬 입력전원의 주파수를 가변하여 속도를 제어함으로써 효율적으로 변압기를 냉각시키고 사용전력량 감소와 발생소음을 최소화시킬 수 있는 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to control the speed by varying the frequency of the cooling fan input power by using the ambient pressure winding temperature to efficiently cool the transformer and reduce the amount of power used and noise generated by the peripheral pressure cooling fan speed control system. To provide.
본 발명의 다른 목적은 주변압기 권선온도를 이용해서 냉각팬 입력전원의 주파수를 가변하여 속도를 제어하여 효율적으로 변압기를 냉각시키고 사용전력량을 감소시킴으로써 전력요금을 감소시킬수 있는 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to control the speed by varying the frequency of the cooling fan input power by using the ambient pressure winding temperature to efficiently cool the transformer and reduce the power consumption by reducing the power consumption of the peripheral pressure cooling fan speed control system To provide.
본 발명의 또 다른 목적은, 냉각팬의 고속기동에 따른 설비고장을 예방하여 냉각팬 설비보수에 따른 비용 및 인력을 절감할 수 있는 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide an ambient pressure cooling fan speed control system which can reduce the cost and manpower associated with cooling fan facility maintenance by preventing equipment failure due to high speed startup of the cooling fan.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 주변압기 냉각팬 속도제어시스템은,Peripheral pressure cooling fan speed control system according to an embodiment of the present invention to achieve the above object,
권선온도계 설정치와 온도를 동일하게 설정하여 설정된 설정값과 온도센서에서 측정된 측정값을 아날로그로 출력하는 온도조절기; 상기 온도조절기에서 출력된 아날로그 신호를 받아 극수 제어방식 또는 주파수 제어 방식이 적용된 인버터를 이용하여 미리 설정된 주파수로 변환시켜 그에 해당하는 신호를 출력하는 주파수 변환기; 상기 주파수 변환기에서 출력신호를 받아 주변압기의 주회로 및 모터를 순차적으로 구동시키는 마그네틱 컨택터; 상기 온도조절기, 주파수 변환기 및 마그네틱 컨택터에 연결되어 전력 소비량을 측정해주는 전력량계 및; 상기 전력량계에 연결되며 내부고장 및 과전류 발생시 전원을 차단해주는 배선용 차단기로 이루어진 것을 특징으로 한다.A temperature controller configured to set the winding thermometer set value and temperature equally and output the set value and the measured value measured by the temperature sensor as analog; A frequency converter which receives the analog signal output from the temperature controller and converts the signal into a preset frequency using an inverter to which the pole number control method or the frequency control method is applied and outputs a corresponding signal; A magnetic contactor which receives the output signal from the frequency converter and sequentially drives the main circuit and the motor of the peripheral voltage transformer; A power meter connected to the thermostat, the frequency converter, and the magnetic contactor to measure power consumption; It is connected to the electricity meter and characterized in that consisting of a circuit breaker for shutting off the power in the event of internal failure and overcurrent.
본 발명에 의한 주변압기 냉각팬 속도제어시스템은 주변압기 권선온도를 이용해서 냉각팬 입력전원의 주파수를 가변하여 속도를 제어함으로써 효율적으로 변압기를 냉각시키고 사용전력량 감소와 발생소음을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.Peripheral pressure cooling fan speed control system according to the present invention by controlling the speed by varying the frequency of the cooling fan input power by using the ambient pressure winding temperature to efficiently cool the transformer and reduce the amount of power used and noise generated There is.
또한, 상기의 효과와 같이 효율적으로 변압기를 냉각시키고 사용전력량을 감소시킴으로써 전력요금도 절감시킬수 있으며, 냉각팬의 고속기동에 따른 설비고장을 예방하여 냉각팬 설비보수에 따른 비용 및 인력을 절감할 수 있다.In addition, by efficiently cooling the transformer and reducing the amount of power used as described above, it is possible to reduce the electricity bill, and to prevent the equipment failure due to the high-speed start of the cooling fan to reduce the cost and manpower associated with the cooling fan installation. have.
이와 같은 본 발명을 첨부도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. The present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings as follows.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라 질 수 있으며, 이에 따라 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. And the following terms are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator, etc. Accordingly, the meaning of each term should be interpreted based on the contents throughout the present specification. something to do.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 나타낸 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주변압기 냉각팬 속도제어시스템의 회로도이다.1 is a block diagram showing a peripheral pressure cooling fan speed control system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a circuit diagram of a peripheral pressure cooling fan speed control system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 주변압기 냉각팬 속도제어시스템은 온도조절기(1)에서 권선온도계 설정치와 온도를 동일하게 설정하여 설정된 설정값과 온도센서를 통해서 측정된 실제 측정값을 아날로그로 출력한다.As shown in the figure, the peripheral pressure cooling fan speed control system outputs the actual measured value measured through the set value and the temperature sensor by setting the winding thermometer set value and the temperature in the
이때, 권선온도계 설정치와 설정값은 조작 스위치(6)를 통해 입력하여 설정한다.At this time, the winding thermometer set value and the set value is set by input through the operation switch (6).
이렇게 상기 온도조절기(1)에서 출력된 아날로그 신호는 주파수 변환기(2)를 통해서 주파수로 변환된 다음에 미리 설정된 주파수에 해당하는 신호를 출력하게 된다.The analog signal output from the
이것은 냉각팬의 가동온도를 예를 들어 온도조절기(1)에 30℃로 설정을 하면, 설정된 온도인 30℃에 도달할 때의 주파수도 같이 설정을 하여, 상기 온도조절기(1)에서 30℃를 측정하여 주파수 변환기(2)로 그 값을 아날로그 신호로 보내면 주파수 변환기(2)에서는 미리 설정된 주파수로 변환시켜 주회로와 모터가 가동되도록 신호를 출력한다.When the operating temperature of the cooling fan is set to 30 ° C in the
이때, 상기 주파수 변환기(2)는 미리 설정된 주파수로 변환시키기 위하여 극수 제어 방식 또는 주파수 제어 방식이 적용된 인버터를 이용하여 수행되는데, 인버터, 극수 제어 및 주파수 제어 방식은 다음과 같은 특징을 가질 수 있다.In this case, the
1) 인버터의 원리1) The principle of the inverter
모터속도제어 방식에는 하기의 [식 1]과 같이 주파수 f를 변환시키던가 모터의 극수 P나 슬립 S를 변화시키면 임의의 회전속도 N을 얻을 수 있다.In the motor speed control method, an arbitrary rotation speed N can be obtained by converting the frequency f or changing the number of poles P or slip S of the motor as shown in
2) 극수 제어2) Pole control
극수 P를 제어하는 것는 하기의 [그래프 1]과 같이 연속 제어가 불가능하며 극수의 값에 따라 한점에서 모터 속도가 제어된다.It is impossible to control the number of poles P as shown in [Graph 1] below, and the motor speed is controlled at one point according to the number of poles.
(3)주파수 제어(3) frequency control
모터에 가해지는 주파수를 변화시키면, 극수 제어와는 달리 연속적인 속도제어가 가능하고, 또한 하기의 [그래프 2]와 같이 고효율 운전이 가능하게 된다.By changing the frequency applied to the motor, unlike the control of the number of poles, continuous speed control is possible, and high efficiency operation is possible as shown in [Graph 2] below.
따라서, 상기 극수 제어 또는 주파수 제어 방식이 적용된 인버터에 의해 모터의 가변속이 실행되는데, 상기 인버터는 교류를 일단 직류로 변환시켜 이 직류를 트랜지스터 등의 반도체 소자의 스위칭에 의하여 교류로 역변환을 한다. 이때, 스위칭 간격을 가변시킴으로써 미리 설정된 주파수로 변화시킬 수 있게 된다. 특히, 인버터는 실제로 모터 운전시 충분한 토오크를 확보하기 위하여 주파수 뿐만 아니라 전압도 주파수에 따라 가변시킬 수 있게 된다.Accordingly, the variable speed of the motor is performed by an inverter to which the pole number control or frequency control method is applied. The inverter converts AC into direct current and inverts the direct current into AC by switching semiconductor devices such as transistors. At this time, by changing the switching interval it is possible to change to a predetermined frequency. In particular, the inverter is able to vary not only the frequency but also the voltage according to the frequency in order to ensure sufficient torque during the motor operation.
4) 전압형 인버터의 특징 및 장점4) Features and advantages of voltage inverter
인버터 출력주파수 범위가 광범위하고, 모든 부하에서 정류가 확실하다. The inverter output frequency range is wide and the rectification is reliable at all loads.
또한, 속도제어 범위가 1:10까지 확실하며, 제어회로 및 이론이 비교적 간단하다.In addition, the speed control range is certain up to 1:10, and the control circuit and theory are relatively simple.
이렇게, 주파수 변환기(2)를 통해서 주파수를 변환시키면 주파수 변환기(2)을 통해서 변환되어 출력된 신호는 마그네틱 컨택터(3)로 입력되어지고, 상기 마그네틱 컨택터(3)는 주변압기의 주회로 및 속도(회전속도)가 제어된 모터를 순차적으로 구동시키게 된다.As such, when the frequency is converted through the
또한, 상기 온도조절기(1), 주파수 변환기(2) 및 마그네틱 컨택터(3)에 연결된 전력량계(4)는 전력 소비량을 측정하게 되며, 상기 전력량계(4)에 연결된 배선용 차단기(5)는 내부고장 및 과전류가 발생되었을 때 전원을 차단해준다.In addition, the
따라서, 상기와 같이 권선온도를 이용해서 냉각팬 입력전원의 주파수를 가변하여 속도를 조절함으로써 효율적으로 주변압기를 냉각시키고 사용전력량 감소와 발생 소음을 최소화시킬 수 있는 것이다.Thus, by adjusting the speed by varying the frequency of the cooling fan input power using the winding temperature as described above, it is possible to efficiently cool the surrounding pressure, and to reduce the amount of power used and noise generated.
다음은 본 발명에 따른 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 시운전하여 그 결과를 분석한 것이다.The following is a test run of the peripheral pressure cooling fan speed control system according to the present invention and analyzed the results.
하기의 [표 1]은 1 뱅크(Bank) 전력소비량을 비교한 것으로서 수치를 비교해보아도 본 발명에 따른 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 설치하였을 때의 전력소 비량이 현저한 차이를 보일만큼 감소한 것을 알 수 있다.Table 1 below compares the power consumption of one bank, and it can be seen that the power consumption when the peripheral pressure cooling fan speed control system according to the present invention is reduced to show a remarkable difference even when comparing the numerical values. have.
[표 1] 1 Bank 전력소비량 비교[Table 1] 1 Bank Power Consumption Comparison
하기의 [표 2]는 1 뱅크 전력요금을 비교한 것으로서 본 발명에 따른 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 설치하였을 때의 전력요금이 미설치 하였을 때와 비교하여 현저한 차이를 보일만큼 감소한 것을 알 수 있다.Table 2 below compares the power rates of one bank, and it can be seen that the power rate when the peripheral pressure cooling fan speed control system according to the present invention is reduced is reduced to show a remarkable difference compared to the case where the power rate is not installed. .
[표 2] 1 Bank 전력요금 발생 비교[Table 2] Comparison of 1 Bank Power Rates
상기에서와 같은 효과를 전사로 확대했을 때에 전력요금 절감 금액은, 먼저 1 뱅크당 년간 전력요금 절감액과 전사 유입풍냉식 주변압기 1370 뱅크를 곱해주면 년간 약 12억 2천만원(￦893,532×1,370Bank=￦1,224,138,840)의 금액을 절감할 수 있게 되며, 향후 5년간 약 60억원이라는 막대한 금액을 절감할 수 있는 것이다.When the above-mentioned effect is expanded to the entire company, the electricity rate reduction amount is multiplied by the annual electricity rate reduction per bank and 1370 banks of the company's inlet wind-cooled periphery pressure. It will be able to save $ 1,224,138,840 and save a huge amount of about 6 billion won over the next five years.
하기의 [표 3]은 냉각팬의 소음발생량을 비교한 것으로서 본 발명의 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 설치하고 1m 떨어진 지점에서 소음을 측정했을 때 38,44,54Hz에서 평균 72.7dB의 측정소음이 측정되었고, 냉각팬 100% 가동시인 60Hz에서는 평균 80.2dB로 약 7.5dBd의 소음이 저감된 것을 알 수 있다.The following [Table 3] is a comparison of the noise generation of the cooling fan, the noise of the average pressure of 72.7dB at 38,44,54Hz when the noise is measured at a point 1m away after installing the ambient pressure cooling fan speed control system of the present invention It was measured, and the noise of about 7.5dBd was reduced by an average of 80.2dB at 60Hz when the cooling fan was operated at 100%.
[표 3] 소음발생량 비교[Table 3] Noise Generation Comparison
따라서, 20m 떨어진 주거지역에서의 소음을 예측해보면 본 발명의 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 설치하였을 때 44.1dB의 소음이 측정된 것으로 예측이 되며, 이것은 변전설비 소음허용기준인 주거지역 심야 45dB 이하를 충분히 충족시킨다. Therefore, when predicting the noise in the residential area 20m away, when the ambient pressure cooling fan speed control system of the present invention is installed, it is estimated that the noise of 44.1dB is measured, which is less than 45dB in the middle of the residential area which is the noise tolerance of substation facilities. To meet enough.
또한, 기존 냉각팬의 기동방식은 변압기 권선온도 설정값이 도달하면 60Hz의 주파수 속도로 급격하게 기동되어 냉각팬 모터의 권선 및 베어링, 샤프트(Shaft) 등의 잦은 고장을 유발하였으나 본 발명의 주변압기 냉각팬 속도제어시스템은 낮은 주파수(30Hz)에서 기동함으로써 냉각팬 모터의 고장을 예방하여 5년마다 발생하는 보수비용을 절감할 수 있게 된다.In addition, the starting method of the existing cooling fan is rapidly started at a frequency speed of 60 Hz when the transformer winding temperature set value is reached, causing frequent failures of the windings, bearings, shafts, etc. of the cooling fan motor. The cooling fan speed control system starts at a low frequency (30Hz) to prevent cooling fan motor failure, thereby reducing maintenance costs every five years.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주변압기 냉각팬 속도제어시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a peripheral pressure cooling fan speed control system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주변압기 냉각팬 속도제어시스템의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a peripheral pressure cooling fan speed control system according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 온도조절기 2 : 주파수 변환기1: temperature controller 2: frequency converter
3 : 마그네틱 컨택터 4 : 전력량계3: magnetic contactor 4: power meter
5 : 배전선용 차단기 6 : 조작 스위치5: circuit breaker 6: operation switch
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| KR20060000459A (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-06 | (주)신환전설 | Method and apparatus for alternatively controling cooling fans for a power transformer |
| KR200434505Y1 (en) | 2006-09-30 | 2006-12-21 | (주)명성계기 | Apparatus for measuring temperature of transformer |
-
2007
- 2007-07-19 KR KR1020070072337A patent/KR100915919B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57202714A (en) | 1981-06-05 | 1982-12-11 | Koyo Denki Kk | Automatic operating device for transformer cooling device |
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