KR100925300B1 - 제어가능 임피던스를 갖는 디바이스 - Google Patents

제어가능 임피던스를 갖는 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제어 가능한 임피던스를 가진 회로 컴포넌트(L1)에 관한 것이고, 자기성 재료의 몸체(1), 제 1 축에 대해서 상기 몸체(1)를 원형으로 감싸는 메인 권선(A1) 및 상기 제 1 축에 대해서 오른쪽 각도로 제 2 축에 대해서 상기 몸체(1)를 원형으로 감싸는 제어 권선(A2)을 포함하고, 상기 메인 권선(A1)은 상기 회로 컴포넌트(L1)가 이용되는 작동 회로에 접속되어 배치되고, 상기 제 2 권선(A2)은 작동 회로에서 임피던스를 제어하기 위한 상기 제어 유니트에 접속하여 배치된다. 본 발명은 또한 상기 회로 컴포넌트 또는 유사한 변압기 장치를 포함하는 다양한 전류 및 전압 조절 장치들에 관한 것이다.

Description

제어가능 임피던스를 갖는 디바이스 {DEVICE WITH CONTROLLABLE IMPEDANCE}
본 발명은 PCT/NO001/00217에서 설명된 유형의 제어가능 임피던스를 갖는 회로 컴포넌트에 관한 것이다.
상기 특허출원에서, 회로 컴포넌트는 자화가능 재료의 몸체, 제 1 축을 중심으로 상기 몸체 주위를 감는 메인 권선 및 제 2 축을 중심으로 상기 몸체 주위를 감는 제어 권선을 포함한다. 제어 권선의 전류를 교류화함으로써 메인 권선이 접속된 회로내의 주파수 변화에 무관하게 회로 컴포넌트의 자기저항(reluctance) 및 이에 따른 임피던스를 변화시킬 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 개념은 청구항 제 1 항에 따른 제어가능 임피던스를 갖는 회로 컴포넌트를 제공하는 것을 포함하는데, 임피던스 제어는 제어 전류에 의하여 구현된다. 본 발명의 주된 장점은 임피던스 값을 제어하기 위하여 이동가능 부분들이나 복잡한 회로들이 불필요하다는 점이다.
본 발명에 내재된 원리가 도 1에서 도시된다. 이 도면에서, 자화가능 재료의 몸체(1)가 도시되는데, 상기 자화가능 재료는 페라이트(ferrite) 또는 철 또는 다른 적절한 자화가능 재료들이다. 몸체(1) 주위로 메인 권선 A1이 감기는데, 상기 메인 권선은 가변 임피던스가 인가되도록 요구되는 지점에서 회로에 접속될 것이다. A1은 제 1 방향으로 감기는데, 도 1A에서 도시된 경우에 상기 A1은 몸체(1)의 원주와 일치한다. 제어 권선(A2)인 제 2 권선 역시 몸체(1) 주위에 감기지만, 권선 축은 A1의 권선 축과 직각(수직)으로 이루며, 그에 의하여 A1 과 A2 사이의 접속의 변형이 대부분 회피되며, 유일한 접속이 자화가능 재료내에서 일어난다. 원칙적으로 접속은 재료의 μr의 변화에 따라 분명해질 것이다. 공지된 방정식 : Rm=1/μrμ0A, L=N2/Rm 및 XL=jwL에 기초하여, μr의 변화는 L과 XL의 변화를 야기함을 볼 수 있다.
도 1A, 도 1B, 및 도 2 내지 도 12는 본 발명을 도시하는 도면이다.
특히 본 발명의 특징은 조절(regulation)과 관련하여 유용한데, 현 시점에서 상기 조절은 전력 전자 장치에 의하여 수행된다.
본 발명에 따른 회로 컴포넌트의 제 1 애플리케이션은 전송선로의 직렬보상(series compensation)(청구범위 제2항, 도 2)을 위한 것이다. 직렬보상은 여러 장치에 대한 접속으로 인해 선로 전체 임피던스가 과도하게 높은 유도성 요소를 갖는 전력 선로(12)의 경우 사용된다. 유도성 요소를 보상하기 위하여, 커패시터들(C1)이 삽입된다. 본 발명에 따른 컴포넌트(L1)는 보상이 수행되어질 선로(12)에 직렬로 접속(즉, 컴포넌트(L1) 메인 권선(A1)이 선로(12)에 직렬로 접속된다)될 것이다. 이와 동시에, 컴포넌트(L1)는 커패시터 또는 커패시터 배터리(C1)에 병렬로 접속될 것이다. L1의 제어 권선(A2)에 의하여, 컴포넌트(L1)의 임피던스를 매우 낮은 값(선로(12)의 전류가 컴포넌트(L1)를 통해 흐르지만 커패시터(C1)를 통해서는 흐르지 않는 경우)에서부터 높은 값(선로(12)의 전류가 대부분 커패시터(C1)를 통해 흐르는 경우)까지 제어하는 것이 가능할 것이다. 직렬 보상의 제 2 애플리케이션은 전송선로의 임피던스를 변화시키고 그에 의하여 몇몇의 병렬 선로들 사이의 전력 흐름을 제어하기 위한 것이다. 도 1에서 도시된 경우에서, 본 발명에 따른 컴포넌트(L1)에 의하여 선로(12)의 임피던스 및 그에 의하여 선로들(12 및 13) 사이의 부하 분배를 제어하는 것이 가능할 것이다. 종래 기술에 따르면, 이 수단에 의하여 부하 흐름 조절(전류 제한 또는 전력 흐름의 재분배) 및 안정성 제어(stability control)를 수행하는 것이 가능하다.
종래 기술에 따르면, 이러한 유형의 직렬보상은 사이리스터-제어(thyristor-controlled) 또는 사이리스터-접속(thyristor-connected) 직렬 커패시터(CSCS, TSSC)에 의하여 수행된다. 따라서, 사이리스터 그룹과 제어 디바이스들은 여러 사이리스터들을 활성화시키기 위하여 요구된다. 이는 성가시며 비용이 많이 든다.
본 발명은 또한 청구범위 제 10 항 및 제 11 항에 따른, 전송선로의 임피던스를 제어하기 위한 시스템에 관한 것이며, 특정 실시예에 있어서 청구범위 제 12 항에 따른, 전송선로들의 직렬보상을 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 상기 실시예는 선로의 작동과 관련된 파라미터들(U, Icosφ, P, Q, S, f)을 측정하기 위한 측정 유니트(2), 입력들과 출력들을 갖는 처리 유니트 - 제 1 입력은 측정 결과가 상기 처리 유니트에 전송되도록 측정 유니트에 접속되며, 제 2 입력은 원하는 값의 입력을 위한 입력 유니트에 접속되며, 적어도 하나의 출력에서는 출력 신호가 원하는 주파수(이 전류는 직류 전류 또는 교류 전류일 수 있다)와 세기를 갖는 전류 제어 신호로 전환됨 -, 및 전송선로에 접속하기 위한 메인 권선과 처리 유니트에 접속하기 위한 제어 권선을 포함하는 제어가능 임피던스를 가지는 회로 컴포넌트를 포함하고, 이에 따라 처리 유니트가 측정 결과들과 원하는 값들 사이의 비율에 기초하여 컴포넌트의 임피던스를 제어한다.
본 발명을 "개방 루프(open loop)" 제어 회로로 구현하는 것도 가능한데, 임피던스 값은 측정값들에 대한 어떠한 피드백 없이 원하는 값들에 기초하여 조절된다.
본 발명을 위한 단순화된 블록 다이어그램이 도 3에 도시된다.
도 3은 마지막에 언급된 본 발명의 실시예에 따른 시스템을 도시한다. 언급한 바와 같이, 상기 시스템은 직렬 보상되어야 하는 전송선로(12)에 접속하기 위한 것이며, 전압, 전류, cosφ와 같은 선로의 작동 파라미터들을 측정할 측정 유니트(2)을 포함한다. 측정된 값들은 처리 유니트(4)에 전송되고, 본 발명의 실시예에서 상기 처리 유니트에는 원하는 값들이 제공된다. 입력 값들에 기초하여, 처리 유니트는 컴포넌트(L1)의 임피던스에 대한 원하는 값과 그에 의하여 컴포넌트의 제어 권선(A2)에 인가될 필요한 제어 전류값을 계산한다.
따라서, 본 발명은 직렬 배터리와 결합하여 사용될 수 있는 제어가능 직렬 리액터를 구성한다.
전력 흐름을 조절하는 능력(정상 작동시 또는 장애후)의 결과로, 또는 향상된 안정성 제한(stability limit)의 결과로 향상된 네트워크 활용성(utilisation)이 유발되므로 본 발명은 높은 실용적 가치를 갖는다.
회로 컴포넌트(L1)의 출력에 대하여, 최대 출력은 바람직하게는 10-50 ohm의 임피던스에 대하여 3000A 정도일 수 있다.
시스템을 위한 조절 요구사항들에 대하여, 직렬 인덕턴스에 대한 선형제어가 필요할 것이다. 조절 시스템(설명된 예에서는 처리 유니트(4)에 제공됨)은 유니트가 안정성 제어용으로 사용될 경우 10㎐까지의 주파수를 가진 전력 변동들을 따라갈 수 있어야 한다. 저주파 공진의 보상용으로 사용될 경우에는 30-50㎐까지 상승되어야 할 것이다.
상기 시스템을 사용할 때 보호 요구사항들에 대하여, 통상적인 임피던스/거리 보호는 "파동 보호"로 대체될 것이다. 직렬 배터리가 사용된다면, 이는 금속-산화물 전환기들(MOD)의 필요성을 야기할 것이다.
시스템 손실들이 고려되는한, 고정 손실은 적어야만 하나, 컴포넌트의 전체 효용가치가 높기 때문에 이는 중요하지 않은 고려사항이다. 상기 시스템의 장점들 중 하나는 현저히 적은 작동 비용을 갖는 단일 컴포넌트를 포함한다는 것이다.
본 발명에 따른 회로 컴포넌트의 제 2 애플리케이션은 전송선로들내에서 분로 보상기(청구범위 제 3 항), 즉 가능하면 분로 베터리와 결합된 제어가능 분로 리액터이다. 종래 기술에 따르면, 이러한 유형의 분로 보상은 사이리스터-제어 리액터(TCR)에 의하여 수행되는데, 이것이 일으키는 모든 단점을 수반한다. 본 발명의 이러한 애플리케이션은 도 4에서 도시된다.
본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 분로 보상기는 메인 권선(A1)을 갖는 회로 컴포넌트(L1)에 의하여 구현되는데, 상기 메인 권선은 한측면에서는 전송선로(13)에 접속되며 다른 측면에서는 커패시터(C1)에 접속된다. 차례로 커패시터(C1)는 접지된다. 보상은 제어 권선(A2)에 의하여 회로 컴포넌트(L1)의 임피던스를 변화시키고 그에 의하여 직렬 L1-C1의 전체 임피던스를 변화시킴으로써 수행된다. 따라서, 직렬 접속에 대한 전체 임피던스는 순수 유도성(컴포넌트(L1)에 대한 높은 값의 임피던스)에서부터 0(L1과 C1 사이의 직렬 공진)까지, 그리고 그 후에 순수 용량성(회로 컴포넌트(L1)에 대한 낮은 값의 임피던스)까지 변화할 것이다. 동시에, 이 디바이스에 의하여 전압조절을 수행하는 것이 가능한데, 선로의 허용될 수 없을 정도로 높은 전압은 컴포넌트와 커패시터에 대한 전체 직렬 임피던스를 증가시킴으로써 보상될 수 있을 것이며 허용될 수 없을 정도로 낮은 전압에 대해서는 그 반대이다.
따라서, 제 2 실시예에서, 본 발명에 따른 시스템은 측정 유니트, 처리 유니트, 및 제어가능 회로 컴포넌트를 가지는 분로 보상(청구범위 제 13 항)을 위한 시스템을 포함하고, 여기서 메인 권선(A1)은 전송 선로(13)와의 병렬 접속을 위하여 배열되며, 상기 시스템은 추가적으로 전송선로(13)의 분로 보상을 위하여 회로 컴포넌트(L1)의 메인 권선(A1)에 직렬로 접속된 커패시터 또는 커패시터 배터리(C1)를 포함한다.
본 발명의 이러한 실시예의 기능은 전송선로에서의 리액티브 보상과 전압 조절일 것이다.
보다 우수한 전압 조절(정상 작동시 또는 장애후)과 리액티브(reactive) 비축의 결과로, 또는 전압 안정성에 관한 향상된 제한들의 결과로 향상된 네트워크 활용성(향상된 부하 제한)을 야기할 것이다.
분로 리액터의 출력은 80-150MV Ar(300kV, 420kV) 정도일 것이다. 처리 유니트의 조절을 위한 요구사항들은 SVC 유니트(대역폭 10-20㎐)와 유사할 것이다.
이 시스템은 아무런 특별한 보호 요구사항들을 가지지 않는데, 이는 표준 도체들(MOA)이 사용될 수 있음을 의미한다.
손실이 고려되는 한, 손실들은 보통의 리액터들, 즉 임피던스를 조절할 수 없는, 철 코어(iron core)를 갖는 리액터들에 대한 손실들과 동일하거나 작을 것이다. 제어 전류 손실은 추가(3%)된다. 본 발명의 이러한 측면을 통상적인 사이리스터-제어 리액터(TCR)와 비교하는 것이 가장 적절하다.
본 발명의 회로 컴포넌트의 제 3 애플리케이션은 접지 사고 보상(earth fault compensation)(청구범위 제 4 항)을 위한 것이다. 이 분야의 종래 기술은 접지 사고 전류를 제한하기 위한 이른바 페터슨 코일(Petersen coil)의 사용을 포함한다. 페터슨 코일은 철 코어와 공기 갭을 갖는 리액터인데, 네트워크의 중립지점과 접지사이에 접속된다. 페터슨 코일들은 매우 비싸며, 게다가 기계적으로 조절되어야만 한다. 페터슨 코일은 그 코일이 접속된 시스템의 나머지와 공진하기 위하여 항상 조절되어야만 한다. 따라서, 시스템에서의 임피던스는 코일에 대한 새롭고, 기계적인 조절의 필요성을 야기한다. 이는 성가시며 비용이 많이 소요되고, 실질적으로 상기 코일의 사용을 제한한다.
본 발명의 상기 애플리케이션은 도 5와 6에서 개략적으로 도시된다. 도 5는 1차 권선들이 델타(delta) 구조로 접속되는 반면 2차 권선들이 방사상(radial) 구조로 접속되는 3상 변환기를 도시한다. 따라서, 본 발명에 따른 회로 컴포넌트(L1)는 방사상 구조의 0지점 및 접지 사이에 배열된다. 회로 컴포넌트(L1)의 임피던스를 변화시킴으로써, 접지 사고 후퇴 또는 회귀 전류(earth fault back or return current)를 제어하는 것이 가능할 것이다.
또한, 본 발명은 접지 사고 보상을 위한 시스템(청구범위의 제 14 항, 도 6), 즉 접지 사고 임피던스를 조절하기 위한 시스템을 포함하고, 상기 시스템은 접지 사고 후퇴 또는 회귀 전류를 전기적 컴포넌트(T1)를 위한 다른 파라미터들과 함께 측정하기 위한 측정 유니트(2), 적어도 하나의 입력과 하나의 출력을 가진 처리 유니트(4) - 상기 입력은 상기 측정 유니트(2)에 접속되며, 상기 처리 유니트에서 측정값은 제어 전류 신호를 구성하는 출력신호를 유도하기 위하여 접지 사고 후퇴 전류값들에 대한 원하는 값들과 비교됨 -, 및 컴포넌트(T1)와 접지 사이에 접속하기 위한 메인 권선(A1)과 처리 유니트(4)에 접속하기 위한 제어 권선(A2)을 가지며, 그 결과 제어 전류 신호가 처리 유니트(4)로부터 제어 권선(A2)으로 공급되고, 그에 의하여 측정결과들과 원하는 값들 사이의 비율에 기초하여 처리 유니트(4) 컴포넌트(L1)의 임피던스와 접지 사고 전류를 제어하는 결과를 수반하는 회로 컴포넌트(L1)를 포함한다.
이러한 시스템의 출력은 바람직하게는 200A까지일 것이다. 상기 실시예는 특별한 보호 요구사항을 갖지 아니하며, 손실들은 회로 컴포넌트 양단 전압이 통상적으로 낮을 것이기 때문에 중요하지 않을 것이다.
회로 컴포넌트의 제 4 애플리케이션은 필터(청구범위 제 5 항), 예를 들어, 매우 빠른 조절을 수반하는 분로 또는 직렬 보상이다.
이 빠른 조절은 제어 전류의 신속한 변화를 제공함으로써 성취될 수 있다.
이 실시예에 따라, 본 발명은 필터(대역-통과 필터에 대한 도 7, 고역-통과 필터에 대한 도 8)를 포함하고, 상기 필터는 메인 회로에 접속하기 위한 메인 권선 및 제어 회로에 접속하기 위한 제어 권선을 갖는 분로 또는 직렬 보상기를 포함한다. 제어 전류에 의해서, 상기 필터에 포함된 회로 컴포넌트는 제어 전류의 특성들을 변경함으로써 간단히 요구되는 것처럼, 필터의 특성들을 변경할 수 있다.
본 발명에 따른(특허 청구항 15) 필터 시스템은 상기 컴포넌트 인덕턴스를 제어하기 위한 측정 및 처리 유니트와 함께 이전에 언급된 회로 컴포넌트를 가진 필터를 포함한다. 상기 시스템의 기능은 리액티브 보상 외에, 고조파, 위상 비대칭 및 플리커(flicker)를 감소시키기 위한 보상이다.
상기 애플리케이션에서, 본 발명은 더 향상된 전압 품질 및 HVDC 컨버터들에서의 증가된 신뢰도를 제공한다.
출력 요구조건에 관해서, 이는 필터가 사용되어야만 하는지의 여부에 따라 변하지만, 그러나 일반적으로, 50-100MVAr이다. 시스템의 조절은 빨라야만 하고, 즉 바람직하게 1초의 1/10인 밀리초이다.
따라서, 본 발명은 공지된 액티브 필터들(전력-일렉트로닉스-기초), 수동 필터들 및 하이브리드 솔루션들에 대한 대안을 나타낸다.
회로 컴포넌트의 제 5 애플리케이션은, 예를 들면 전기 부하 장치와 관련하여 전류를 제한하기 위한 제어 직렬 리액터와 같은 "발전기 스위치", 전류 제한기(특허 청구항 16)이다. 본 발명의 상기 실시예는 도9에 도시된다. 상기 실시예는, 제어가 원하는 전류값들에 기초해서 배타적으로 수행된다는 것을 제외하고, 도 3에 도시된 것과 전체적으로 유사하다. 이어, 본 발명은 전류 제한 시스템을 또한 포함하고, 본 발명에 따른 회로 컴포넌트에 의해서 스위치를 제공하는 것이 가능하다. 이어, 상기 스위치는 제어 전류에 의해서 무단계적으로 개방 상태(즉 매우 높은 임피던스)에서 폐쇄 상태(즉, 0에 가가운 임피던스)로 이동할 수 있다. 본 발명에 따른 전류 제한기를 사용함으로써, 부하 장치에 공급된 전류를 회로 차단기(breaker)에 의해서 처리될 수 있는 크기까지 감소시키는 것이 가능하다. 상기 방식에서, (회로 차단기들보다 20배 비싸지만, 다른 한 편으로 높은 전류값을 차단할 수 있는)전력 스위치들을 본 발명에 따른 전류 제한기들과 조합한 회로 차단기들로 대체할 수 있다.
상기 경우에, 시스템의 기능은 요구조건들에 따라 더 높거나 또는 더 낮은 임피던스를 도입함으로써 전류를 제한하는 것이다.
상기 발명의 실용적인 가치에 관하여, 가장 중요한 장점은 스위치 장비에 대 한 필요성을 감소하게 한다는 것이다.
상기 경우에, 출력 요구조건은 사용되는 목적에 따라 독립적이다.
조절 요구조건들에 관해서, 조절을 위해서 폐루프를 가지는 것이 필수적이지 않다.
일반적으로 "온 모드(on mode)" 의 손실들은 대략 0이다.
본 발명은 Is 제한기에 대한 대안을 나타낸다.
이제 본 발명의 가능한 구체적인 애플리케이션들을 개시할 것이다.
직렬 리액터 플리세이커-테그너비(Flesaker-Tegneby)
노르웨이의 메인 네트워크의 가능한 애플리케이션에 관하여, 직렬 리액터로 사용하는 것은 예로써 인용된다. 남부 노르웨이의 서쪽에서 동쪽까지 전송 용량의 제한들은 300kV의 플리세이커-테그너비의 용량에 의해서 주로 결정된다. 이에 대한 이유는 동부 노르웨이의 중심 선로들이 중단될 때, 이는 플리세이커 및 테그너비 사이의 선로/케이블 상에 부하가 증가될 것이다. 제어 가능한 직렬 리액터는 결함 있는 상황에서 상기 접속 상에 전력 흐름을 감소시키는 가능성을 제공하고, 따라서 플리세이커 섹션에 동작 부하 제한들을 증가시킨다.
트랙션 전력 서플라이
전력 변동들(fluctuations)은 노르웨이 및 순환 컨버터들을 이용하는 나라들의 트랙션 전력 서플라이에 대해서 증가하고 있는 문제들이다. 노르웨이의 컨버터 세트들은, 트랙션 전력 서플라이에 대략 15kV의 단상 교류 전압 및 16 2/3헤르쯔의 주파수를 공급하는 주로 기계적으로 접속된 동기 모터-동기 발전기를 포함한다. 상기 컨버터 세트들과 결합된 안정성 문제들은, 기관들(locomotives)이 더 강력하고, 더 빠른 조절을 하게 된다는 사실 때문에, 더욱 자주 접하게 된다. 상기 문제점들은 3상 측면(네트워크측)에서 전력 변동을 만드는 컨버터 세트들에 내재하는 취약한 감쇠(damping) 때문이고, 따라서 전기 품질이 감소된다. 또한, 전력 변동들은 실제 세트에서 증가된 기계적 마모를 일으킨다.
네트워크측으로부터 컨버터 세트들을 공급하는 변압기와 관련한 제어 직렬 리액터는 동작을 안정화하는데 매우 효과적인 조치일 수 있다.
다양한 애플리케이션에 대한 휴대용 제어 유니트
네트워크에서 정적 제어 유니트들에 대한 필요성은 부하 변화, 네트워크 개발 또는 특별한 일시적 요구조건들의 결과로 자연히 변한다. 제어 유니트에 대한 필요성이 항상 있었지만, 네트워크의 최상의 위치는 시간에 따라 변한다. 컴포넌트에 대한 필요성이 어디에 또는 얼마나 있는지를 알지 못하기 때문에, 네트워크의 상기 투자를 방지하기는 어렵다.
이는 소형 제어 유니트들을 개발하는 동기를 제공하고, 이는 이동식이고, 애플리케이션들에 관하여 큰 유동성을 가진다. 상기 내용에서 유동적인 애플리케이션에 의해서, 우리는 제어 기능에 관한 유동성 및 네트워크에 접속성 둘 다를 의미한다(다양한 전압 레벨들, 직렬 또는 분로 접속, 등).
특정 실시예에 따라서, 세미트레일러 상에 장착되고 커패시터 배터리와 조합되고, 보호 및 네트워크 접속을 위한 필요한 장비들과 조합되는 제어 가능한 리액터들을 구비한 유니트들을 고려할 수 있다. 제어 시스템은 유동적, 구성적(configurable)이어서, 상기 유니트가 리액티브 보상, 액티브 전압 조절 및 전압 품질 개선 또는 전력 변동의 감쇠와 같은 다양한 목적들을 위해서 사용되게 한다.
본 발명의 애플리케이션들의 다른 구체적인 예들은,
ㆍ접지 전류 보상
ㆍ결함 전류 제한기로 사용. 발전기 스위치들을 더 싸고 작게 만드는 가능성이다.
제 2 실시예에서, 본 발명은 변압기 장치의 형태(특허 청구항 7), 즉 2개의 메인 권선 및 하나 또는 가능한 2개의 제어 권선들이 있는 회로 컴포넌트로 구성되고, 따라서 변압기의 변압비가 하나 이상의 제어 전류(들)에 의해서 바뀌게 한다.
본 발명의 상기 실시예는 도 9 및 10에 도시된다. 도 9는 조절 가능한 회로 컴포넌트들을 포함하는 2개의 3상 변압기들을 도시한다. 도 10은 본 발명의 상기 실시예의 원리를 도시한다. 자화 가능 몸체(1)의 주위는, 자화 가능 몸체(1)와 함께 권선들(A1,A3)이 변압기를 형성하는 방식으로 접속된 추가 메인 권선(A3)이 있다. 제어 권선(A2)은 여전히 존재하고, 변압기의 전송비를 조절한다. 또한, 제어 권선으로서 동일한 축 주위에 메인 권선(A3)을 감는 것이 가능하다.
상기 변압기에 대한 중요한 영역은 공지된 자동 온-로드 탭 교환기들을 대신하는 변압기들과 관련한 전압 조절(특허 청구항 8)을 위한 새로운 시스템들이다. 따라서, 상기 기능은 주로 전압 조절이다. 새로운 "탭 교환기"를 구비한 변압기의 개선된 실용성의 장점은; 신뢰성, 유지성, 조절성, 모든 종류의 네트워크(분배, 지역적 및 중심 네트워크)에 동일하게 유효하다는 것이다.
본 발명으로 얻을 수 있는 장점들은 더 빠르고 더 정확한(조화된 제어로 더 간단하게) 전압 조절이다.
본 발명에 따른 회로 컴포넌트에 대한 출력은 200-2000A 이다.
조절 요구조건들에 관하여, 빠른 조절에 대한 필요성이 없지만, 그러나 10초에서 1분 까지의 조절이면 충분하다. 손실에 관하여, 종래의 변압기들에 대한 손실과 비교될 수 있다.
본 발명의 상기 실시예의 중요한 장점은 오늘날의 탭 교환기와 비교해서 훨씬 낮은 유지 비용이 든다는 것이다.
대안의 솔루션들, 즉 종래기술에 따른 솔루션들로서, 종래의 자동 탭 교환기들을 언급할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예는 위상각 조절기(특허 청구항 9)와 관련하여 이용될 수 있고, 따라서, 이는 본 발명에 따른 변압기 컴포넌트를 포함한다. 제어 전류를 조절함으로써, 1차측 및 2차측 사이의 위상 시프트를 제어할 수 있다. 상기 형태의 위상각 조절기가 도 12에 도시된다. 상기 경우에, 다양한 기술적 솔루션들이 조절가능한 직렬 변압기(전압 조절을 이용하는 직렬-접속 변압기)처럼 고려될 수 있다. 상기 위상각 조절기의 기능은 주로 부하 흐름 조절 및 가능한 안정성이다.
본 발명의 상기 실시예의 도입은, 부하 흐름의 빠른 조절(정상 동작 또는 장애 후) 및 개선된 안정성에 대한 가능성 때문에, 네트워크 실용성(증가된 부하 제한들)이 증가된다.
전력 전달은 200-1000MVA(132kV-420kV) 이다.
조절은 상기 기능에 의존한다(정적 전력 분배 또는 동적 조절 및 안정성). 순수한 부하 흐름 조절을 위해서, 대역폭 요구조건은 초단위의 영역에 있다(0.1-1Hz).
보호 요구조건들은 직렬 보상과 동일할 것이다.
손실에 관하여, 정적 손실은 낮아야 하지만, 그러나 각각의 애플리케이션에 대해서 수용할 수 있는 손실은 컴포넌트들의 전체 실용값들에 의존한다.
본 발명의 상기 실시예와 결합하여 언급된 특별한 장점은 네트워크의 동작에 있어서 보다 큰 유동성이다.
종래기술에 따른 대안의 솔루션들은 정적 직렬 보상기들(SSSC), 위상왜곡 변압기들, UPFC이다.
전압 및 위상각 조절기는 바람직하게 본 발명에 따른 조절 시스템의 일 부분을 형성하고, 상기 언급된 것처럼, 상기 시스템은 측정 유니트, 처리 유니트 및 원하는 값의 매뉴얼 입력을 위한 유니트를 포함한다.
본 발명의 상기 언급된 모든 실시예들은 해저 또는 다른 고압의 위치에서 사용하는데 특히 적당하다.

Claims (16)

  1. 전송 선로들용 직렬 보상기로서,
    상기 보상기는 제어 가능한 임피던스를 가진 회로 컴포넌트(L1)를 포함하고, 상기 회로 컴포넌트는 자화 가능 재료의 몸체(1), 제 1 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 메인 권선(A1) 및 상기 제 1 축에 직각인 제 2 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 제어 권선(A2)을 포함하고, 상기 메인 권선(A1)은 회로 컴포넌트(L1)가 사용되는 작동 회로에 접속하기 위하여 배열되고 제어 권선(A2)은 작동 회로의 임피던스를 제어하기 위한 제어 유니트에 접속하기 위하여 배열되는 직렬 보상기.
  2. 전송 선로들용 분로 보상기로서,
    상기 분로 보상기는 제어 가능한 임피던스를 가진 회로 컴포넌트(L1)를 포함하고, 상기 회로 컴포넌트는 자화 가능 재료의 몸체(1), 제 1 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 메인 권선(A1) 및 상기 제 1 축에 직각인 제 2 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 제어 권선(A2)을 포함하고, 상기 메인 권선(A1)은 회로 컴포넌트(L1)가 사용되는 작동 회로에 접속하기 위하여 배열되고 상기 제어 권선(A2)은 작동 회로의 임피던스를 제어하기 위한 제어 유니트에 접속하기 위하여 배열되는 분로 보상기.
  3. 접지 사고 보상기로서,
    상기 접지 사고 보상기는 제어 가능한 임피던스를 가진 회로 컴포넌트(L1)를 포함하고, 상기 회로 컴포넌트는 자화 가능 재료의 몸체(1), 제 1 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 메인 권선(A1) 및 상기 제 1 축에 직각인 제 2 축을 중심으로 몸체(1)에 감겨진 제어 권선(A2)을 포함하고, 상기 메인 권선(A1)은 회로 컴포넌트(L1)가 사용되는 작동 회로에 접속하기 위하여 배열되고 상기 제어 권선(A2)은 작동 회로의 임피던스를 제어하기 위한 제어 유니트에 접속하기 위하여 배열되는 접지 사고 보상기.
  4. 전류 제한기 또는 스위치 장치로서,
    상기 전류 제한기 또는 스위치 장치는 제어 가능한 임피던스를 가진 회로 컴포넌트(L1)를 포함하고, 상기 회로 컴포넌트(L1)는 자화 가능 재료의 몸체(1), 제 1 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 메인 권선(A1) 및 상기 제 1 축에 대해 직각인 제 2 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 제어 권선(A2)을 포함하고, 상기 메인 권선(A1)은 회로 컴포넌트(L1)가 사용되는 작동 회로에 접속하기 위하여 배열되고 상기 제어 권선(A2)은 작동 회로의 임피던스를 제어하기 위한 제어 유니트에 접속하기 위하여 배열되는 전류 제한기 또는 스위치 장치.
  5. 위상 각도 조절기로서,
    상기 위상 각도 조절기는 자화 가능 재료의 몸체(1), 제 1 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 일차 메인 권선(A1) 및 상기 제 1 축에 대해 직각인 제 2 축을 중심으로 몸체(1) 둘레에 감겨진 제어 권선(A2)을 포함하는 변압기 장치를 포함하고, 상기 일차 권선(A1)은 변압기 장치가 사용되는 일차 작동 회로에 접속하기 위하여 배열되고, 상기 제어 권선(A2)은 변압기의 변환 상태를 제어하기 위한 제어 유니트에 접속하기 위하여 배열되고, 상기 제 2 축을 중심으로 감겨진 이차 메인 권선(A3)은 제 2 작동 회로에 접속하기 위하여 배열되는 위상 각도 조절기.
  6. 전송 선로(12)의 임피던스를 제어하기 위한 것으로, 상기 선로의 동작(U, I cosφ, P, Q, S, f)에 관한 파라미터들을 측정하기 위한 측정 유니트(2), 적어도 하나의 입력 및 하나의 출력을 가진 처리 유니트(4) - 상기 입력은 측정 유니트(2)에 접속되고, 상기 처리 유니트에서 측정 값들은 제어 전류 신호를 구성하는 출력 신호를 유도하기 위하여 선로(12)에 대한 목표된 동작 값들과 비교됨 -, 및 전송 선로(12)에 접속하기 위한 메인 권선(A1) 및 처리 유니트(4)에 접속하기 위한 제어 권선(A2)으로 임피던스를 제어하는 회로 컴포넌트(L1)를 포함하는, 임피던스 제어 시스템으로서,
    메인 및 제어 권선들은 서로 직각으로 하나의 몸체 및 동일한 몸체 둘레에 감겨지고, 그 결과 제어 전류 신호는 처리 유니트(4)로부터 제어 권선(A2)에 공급되어, 측정된 결과들 및 목표된 값들 사이의 비율에 따라 처리 유니트(4) 컴포넌트(L1)의 임피던스 및 선로(12)의 동작을 제어하는 임피던스 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 선로에 대한 목표된 값들은 조작자에 의해 수동으로 입력되는 것을 특징으로 하는 임피던스 제어 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 메인 권선(A1)은 전송 선로(12)과 직렬로 접속하기 위하여 배열되고, 상기 임피던스 제어 시스템은 전송 선로(12)의 직렬 보상을 위한 회로 컴포넌트(L1)의 메인 권선(A1)과 병렬로 접속된 캐패시터 또는 캐패시터 배터리(C1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 제어 시스템.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 메인 권선(A1)은 전송 선로(13)과 병렬로 접속하기 위하여 배열되고, 상기 임피던스 제어 시스템은 전송 선로(I3)의 분로 보상을 위한 회로 컴포넌트(L1)의 메인 권선(A1)과 직렬로 접속된 캐패시터 또는 캐패시터 배터리(C1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 제어 시스템.
  10. 전기 컴포넌트(T1)를 위한 여러 파라미터들과 함께 접지 사고 후퇴 전류(earth fault back current)를 측정하기 위한 측정 유니트(2), 적어도 하나의 입력 및 하나의 출력을 가진 처리 유니트(4) - 상기 입력은 측정 유니트(2)에 접속되고, 상기 처리 유니트에서 측정값들은 제어 전류 신호를 구성하는 출력 신호를 유도하기 위하여 접지 사고 후퇴 전류 값들에 대한 목표된 값들과 비교됨 -, 및 컴포넌트(T1) 및 접지 사이에 접속하기 위한 메인 권선(A1) 및 처리 유니트(4)에 접속하기 위한 제어 권선(A2)을 가지고 임피던스를 제어하는 회로 컴포넌트(L1)를 포함하는 접지 사고 임피던스를 조절하기 위한 접지 결함 보상용 시스템으로서,
    상기 메인 및 제어 권선들은 서로 직각으로 하나 및 동일한 몸체 둘레에 감겨지고, 그 결과 제어 전류 신호는 처리 유니트(4)로부터 제어 권선(A2)에 공급되어, 측정 결과들 및 목표된 값들 사이의 비율을 바탕으로 처리 유니트(4) 컴포넌트(L1)의 임피던스 및 접지 사고 전류를 제어하는 접지 결함 보상용 시스템.
  11. 전기 장치의 고조파 전류들, 위상 비대칭 및 플리커(flicker)를 감소시킬뿐 아니라, 리액티브 보상을 위한 것이며, 상기 전기 장치의 동작(U, I cosφ, P, Q, S, f)에 관한 파라미터들을 측정하기 위한 측정 유니트(2), 적어도 하나의 입력 및 하나의 출력을 가진 처리 유니트(4) - 상기 입력은 측정 유니트(2)에 접속되고, 상기 처리 유니트에서 측정 값들은 제어 전류 신호를 구성하는 출력 신호를 유도하기 위하여 컴포넌트에 대한 목표된 동작 값들과 비교됨 -, 및 상기 컴포넌트에 접속되고, 필터 회로에 접속하기 위한 메인 권선(A1) 및 처리 유니트(4)에 접속하기 위한 제어 권선(A2)을 가지고 임피던스를 제어하는 회로 컴포넌트(L1)를 가진 필터를 포함하는, 필터 시스템으로서,
    상기 메인 및 제어 권선들은 서로 직각으로 하나 및 동일한 몸체 둘레에 감겨지고, 그 결과 제어 전류 신호는 처리 유니트(4)로부터 제어 권선(A2)에 공급되어, 처리 유니트(4) 컴포넌트(L1)를 제어하고, 따라서 측정 결과들 및 목표된 값들 사이의 비율을 바탕으로 필터의 임피던스 및 장치의 동작을 제어하는 필터 시스템.
  12. 전기 장치의 동작(U, I cosφ, P, Q, S, f)에 관한 파라미터들을 측정하기 위한 측정 유니트(2), 적어도 하나의 입력 및 하나의 출력을 가진 처리 유니트(4) - 상기 입력은 측정 유니트(2)에 접속되고, 상기 처리 유니트에서 측정 값들은 제어 전류 신호를 구성하는 출력 신호를 유도하기 위하여 컴포넌트에 대한 목표된 동작 값과 비교됨 -, 및 전력 공급기 및 상기 전기 장치 사이에 접속되고, 전력 공급기 및 상기 장치 사이의 접속을 위한 메인 권선(A1) 및 상기 처리 유니트(4)에 접속하기 위한 제어 권선(A2)을 가지고 임피던스를 제어하는 회로 컴포넌트를 포함하는, 전기 모터 같은 전기 장치용 스위치 또는 제한 시스템으로서,
    상기 메인 및 제어 권선들은 서로 직각으로 하나 및 동일한 몸체 둘레에 감겨지고, 그 결과 제어 전류 신호는 처리 유니트(4)로부터 제어 권선(A2)에 공급되어, 처리 유니트(4) 컴포넌트(L1)의 임피던스를 제어하고, 따라서 실질적으로 무단계적으로(steplessly) 스위치의 오프/온 위치를 제어하고, 이에 따라 측정 결과들 및 목표된 값들 사이의 비율을 바탕으로 장치의 동작을 제어하는 스위치 또는 전류 제한 시스템.
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