KR100973546B1

KR100973546B1 - 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템 및 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법

Info

Publication number: KR100973546B1
Application number: KR1020080053716A
Authority: KR
Inventors: 신동열; 신동구
Original assignee: 한국전력공사; 주식회사 신동파워텍
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2010-08-02
Also published as: KR20090127636A; US20100084919A1

Abstract

본 발명은 22.9KV 배전선로에 설치되어 있는 배전용 변압기를 신규증설, 과부하, 노후 등의 사유로 교체시 변압기 2차 고객측에 정전이 되지 않게 변압기를 교체하는 교체시스템에 관한 것이다. 본 발명은 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)과 저압선로 바이패스 케이블(22)를 포함하여 구성되는 배전선로 무정전 장치(80)에 있어서, 상기 배전선로 무정전 장치(80)는 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)와 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)와 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)와 상별 전력조절장치(90)와 에너지 변환장치(96) 및 3상 AC-DC변환장치(100)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따르면, 본 발명은 에너지 변환장치(96)을 통하여 이용율을 조절할 수 있도록 하여, 기존 변압기용량으로 1.5배까지 배전용 변압기를 교체하며, 저압방식으로 변압기를 교체하는 위상변환 무정전공법에서 에너지 변환 방식을 이용함으로써, 변압기 상별 변압기 이용률을 조절가능하고 저압 무정전으로 교체범위를 확대할 수 있는 이점이 있고, 기 보유하고 있는 무정전 장치에서 변압기 부분만 교체하면 저렴하게 실기술 장비를 확보할 수 있는 장점도 있다

무정전, 위상변환, 바이패스, 저압선로, 3상변압기

Description

배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템 및 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법{A Replacement system of Distribution Transformers and Line without Outage by power bypass device}

본 발명은 22.9KV 배전선로에 설치되어 있는 배전용 변압기를 신규증설, 과부하, 노후 등의 사유로 교체시 변압기 2차 고객 측에 정전이 되지 않게 변압기를 교체하는 교체시스템에 관한 것이다. 기존 이동용 변압기 장치와 위상변환 장치를 결합하여 위상변환기 겸용 삼상변압기 일체형 구조와 위상변환시 변압기 이용률을 조절할 수 있는 에너지 변환장치 부분으로 구성되어 있다. 특히 위상변환기 겸용 삼상변압기 일체형 구조와 에너지 변환장치 부분은 종래의 무정전 장치에 추가설치 및 개조 가능하다. 또한 발명에 의하면 종래의 이동용 변압기 장치만 있으면 쉽게 시스템을 개조하여 저렴한 장비가격으로 확대 보급 가능한 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템에 관한 것이다.

본 발명은 22.9KV의 배전선로에 설치되어 있는 배전용 변압기를 신규증설교체, 과부하교체, 노후 교체 시에 정전 없이 변압기를 교체하기 위한 배전선로 무정전 작업 방법과 무정전 장치에 관한 것이다.

현재 배전용 변압기를 무정전으로 교체하기 위한 방법으로는 이동용 변압기 를 이용하여 변압기 1차 바이패스 케이블과 변압기 2차 바이패스 케이블을 각각 연결한 상태에서 배전용 변압기를 교체하는 방법과 위상변환기를 이용하여 변압기 2차 바이패스 케이블만 연결한 상태에서 변압기를 교체하는 방법이 있다.

도 1a 및 도1b는 기존 이동변압기 방식의 무정전 장치 내부 구성도 및 시공도이다.(이하, 도면에서는 동일 구성부분에 대한 부호는 동일하다.)

도 1a와 같이 이동변압기 방식의 무정전 장치는 변압기 1차 바이패스 개폐기(31)과 삼상변압기(32)과 변압기 2차 바이패스 개폐기(33)으로 구성되어 있다.

도 1(b)를 참조하면, 배전용 변압기(3‘)을 교체하기 위해서는 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 이용하여 교체하는 변압기 1차 및 2차측에 바이패스 케이블을 연결하고, 부하전류를 바이패스 시킨 다음 구분개폐기(2)을 off하고 변압기(3’)를 교체하는 것이 일반적이다.

특히 이동용 변압기(32)를 이용한 무정전 장치는 변압기 1차 바이패스 케이블(24)을 연결하기 위해서 22.9kv OC전선 피복을 벗기고 연결해야함으로 작업시 전선피복 손상의 문제점과 무정전 장치 내부에 삼상 300KVA 변압기 설치로 단상 150KVA 대용량 변압기는 교체하지 못하는 문제점과 변압기 1-2차를 바이패스 하는 고압작업 방식으로 작업공정이 복잡하고 공사비가 많이 발생되는 문제점이 있다.

도 2a 내지 도 2c는 기존 위상변환기 방식의 무정전 장치 내부회로 및 시공도이다.

도 2a를 참조하면, 기존의 위상변환기 방식의 무정전 장치는 위상변환기(50)와 위상변환 바이패스 개폐장치(25)과 자동역율 보상장치(53)과 단상변압기(60)과 저압선로 바이패스 개폐기(26)으로 구성되어 있다.

도 2b를 참조하면, 도 1a 및 도 1b에서 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 특고압 선로에 변압기 1차 바이패스 케이블(24)를 연결하지 않고, 변압기 2차 바이패스 케이블(21)만 연결시켜 저압 무정전 상태에서 배전용 변압기를 무정전 교체하는 방법으로 종래의 1-2차 특고압 바이패스 작업하는 불편을 해소시키기 위해 저압 무정전 위상변환 바이패스 장치를 특허 제10-2001-0046088호로 출원한 바 있다.

따라서 이 위상변환 무정전 장치(40)은 변압기 2차 바이패스 케이블(21)만을 연결하면 되므로 작업이 간단하고 공사비가 절감되는 효과가 있다. 그러나 기존 변압기(3) 2대에서 교체하는 변압기(3‘) 부하를 부담해야함으로 변압기 이용율 초과시 변압기를 교체하지 못하는 문제점이 있다.

도 2c를 참조하면, 주상변압기 이용율 초과로 위상변환 방식으로 교체가 불가능하면 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결 한 후 변압기를 교체하여야 한다. 이와 같은 방식은 대용량 변압기는 단상 150KVA변압기(60)를 내장되어 있어 교체할 수 있으나, 순차적으로 변압기를 1대씩 교체를 하여야 하고, 3상 변압기를 동시 교체하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 이동용 변압기를 이용한 무정전 장치는 대용량 변압기를 교체하기 위해서 단상 150KVA 3대 또는 삼상 450KVA 변압기를 내장하여야 가능하다. 그러나 변압기 용량 증가시 무정전 차량크기 증가로 장소협소지역, 등 이동하기에 불편한 문제점이 있었다.

특히, 대부분의 공사업체에서는 최초에 보급된 고압 무정전 방식인 이동용 변압기 장치를 보유하고 있고, 작업공정이 단순하고 공사비가 저렴한 저압 무정전 작업방식인 위상변환 방식을 확대추진하기 위해서는 공사업체에서 추가로 위상변환 장치(장비가격 8천만원～1억2천) 추가 구입해야 하므로 경제적으로 많은 어려움이 있었다.

본 발명은 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)은 위상변환 개폐기(85) 개방되어 있을 때 삼상 고전압을 저압으로 변환하는 삼상 변압기로 사용하고, 위상변환 개폐기(85) 투입하면 위상을 변환하는 위상변환기(50)로 사용하는 구조로 구성되어 있다. 종래에는 무정전 변압기 장치(30) 내부에 단상변압기 100KVA 3대 또는 삼상 변압기 300KVA 1대로 구성이 되어 있어 대용량 변압기 150KVA는 교체가 불가능 하였고, 대용량 변압기를 교체하기 위해서는 단상변압기 100KVA를 150KVA로 교체하거나, 삼상 300KVA 변압기를 450KVA 변압기로 교체하여야만 가능하다. 하지만 변압기 용량이 커지면 무정전 장치부피가 증가하여 이동시 불편하고, 골목길 등과 같은 장소협소지역은 무정전 작업이 불가능한 문제점을 극복하고자 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 무정전 장치(30)와 종래의 위상변환 무정전 장치(40)가 가지고 있는 단점을 보완하며, 특히 에너지 변환장치(96)를 이용하여 무정전 장치에 내장된 100KVA 3대 또는 300KVA 변압기로 대용량 변압기 150KVA를 교체할 수 있도록 하였고, 위상변환시 기존 변압기(3) 2대에서 교체하는 변압기(3‘) 부하를 부담할 때 2대의 변압기 이용률을 최적의 상태로 조절할 수 있는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다..

구체적으로는, 본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 변압기 1차 바이 패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)과 저압선로 바이패스 케이블(22)를 포함하여 구성되는 배전선로 무정전 장치(80)에 있어서, 상기 배전선로 무정전 장치(80)는 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)와 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)와 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)와 상별 전력조절장치(90)와 에너지 변환장치(96) 및 3상 AC-DC변환장치(100)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)는, 위상변환 개폐기(85)가 개방되어 있을 때 삼상 고전압을 저압으로 변환하는 삼상 변압기로 사용하고, 상기 위상변환 개폐기(85)를 투입하면 위상을 변환하는 위상변환기(50)로 사용하는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 AC-DC 변환장치(100)는, 상기 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)의 2차측 △결선에서 3상 전원 중에 상별 전력조절개폐기(911,921,931)에 의해서 교체하지 않는 변압기 단상 전원을 입력받아 DC전압으로 변환하고, 상기 변환된 DC전압을 상기 에너지 변환장치(96)에 의해서 DC전원이 AC전원으로 다시 변환해서 상별전력조절 개폐기에 의해서 교체하는 변압기측에 전력을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 에너지 변환장치(96)는, 전류형 단상 인버터 형태로 교체하는 변압기의 부하전류에 따라서 인버터의 전류크기와 위상각을 조절하여 교 체하지 않는 변압기의 이용률과 중성선 전류를 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 배전 변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 에너지 변환장치(96)의 전류크기와 위상각 조절방법은, a,b,c상 중 c상 변압기을 교체할 때, 상기 c상의 부하전류(981)의 크기와 위상각을 조절하여 상기 a상 변압기 이용률을 감소시키는 방법으로 c상의 부하전류(981)를 Vc 전압보다 뒤지게 위상각을 조절하고, 상기 b상 변압기 이용률을 감소시키기 위해서 c의 부하전류(981)를 Vc 전압보다 앞서게 위상각을 조절하여 상기 b상 변압기의 부하전류 에너지가 상기 a상 변압기 쪽으로 전환하여 저압방식으로 변압기 교체범위를 확대하는 것을 특징으로 하는 배전 변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)과 저압선로 바이패스 케이블(22)를 포함하여 구성되는 배전선로 무정전 장치(80)에 있어서, 위상변환기 겸용 삼상변압기(82) 구조와 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)와 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)와 수동형 에너지 조절장치(700)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체 시스템을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 수동형 에너지 조절장치(700)는, 각각의 에너지 조절 뱅크(710,711,712)로 구성되며, 상기 에너지 조절뱅크의 내부에는 각각의 마그네트(94,95,99) 와 L,C 소자(750,760,770) 및 위상변환용 개폐기(85)로 형성되는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체 시스템을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 상기 수동형 에너지 조절장치(700)는, 상기 L,C 소자로 교체하는 변압기측 부하전류(981)의 위상각을 조절하여 교체하지 않는 변압기간의 이용률을 각각 조절하여 변압기 교체범위를 확대하는 것을 특징으로 하는 배전 변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 a,b,c,상 변압기 중 c상 변압기를 교체할 때, 상기 b상 변압기 이용률을 감소시키는 방법으로 c상 교체시 투입개폐기(740)의 변압기 이용률 조절스위치(94)가 투입해서 커패시터(770,771,772)을 순차적으로 조절하여 b상 부하를 a상 변압기로 에너지 변환하는 방법과, 상기 a상 변압기 이용률을 감소시키는 방법으로 c상 교체시 투입개폐기(740)의 변압기 이용율 조절스위치(95)가 투입해서 리액터(760,761,762)을 순차적으로 조절하여 a상 부하를 b상 변압기로 에너지 변환하는 방법과, 중성선 전류를 조절하기 위해 상기 c상 교체시 투입개폐기(740)의 변압기 이용율 조절스위치(99)가 투입되어 커패시터(750,751,752)을 순차적으로 조절하여 중성선의 전류와 주상변압기 이용률을 조절하는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템을 제공할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 에너지 변환장치(96)을 통하여 이용율을 조절할 수 있도록 하여, 기존 변압기용량으로 1.5배까지 배전용 변압기를 교체할 수 있는효과가 있다.

특히 저압방식으로 변압기를 교체하는 위상변환 무정전공법으로 변압기 교체 시 변압기 3대 중 나머지 2대에서 3상 전력을 감당해야함으로 에너지 변환 방식을 이용하면 변압기 상별 변압기 이용률을 조절가능하고 저압 무정전으로 교체범위를 확대할 수 있는 이점이 있고, 기 보유하고 있는 무정전 장치에서 변압기 부분만 교체하면 저렴하게 실기술 장비를 확보할 수 있는 장점도 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.(각 도면에서의 동일한 구성부분의 부호는 동일한 부호를 사용하였다.)

본 발명은 에너지 변환장치(96)를 이용하여 상별 이용률을 조절할 수 있도록 하였고, 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)를 일체형 구조로 구성된 것이 특징이다.

도 3은 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치의 구성도이다

도 3에서와 같이 배전선로 무정전 장치(80)는 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)과 저압선로 바이패스 케이블(22)로 구성되어 있다.

배전선로 무정전 장치(80)는 크게 3가지 작업방법으로 구성되어 있다. 첫째 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 이용한 변압기 공법과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 이용한 위상변환 공법과 저압선로 바이패스 케이블(22)을 이용한 선로간 바이패스 공법이다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치 내부 회로도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)와 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)와 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)와 상별 전력조절장 치(90,900)와 에너지 변환장치(96)와 AC-DC변환장치(100)으로 구성되어 있다.

위상변환기 겸용 삼상변압기(82)은 위상변환 개폐기(85) 개방되어 있을 때, 종래의 무정전 변압기 장치(30)로 사용하고, 위상변환 개폐기(85) 투입하면 종래의 위상변환 무정전장치(40)로 사용하는 구조로 구성되어 있고, AC-DC 변환장치(100)는 상기 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)의 2차측 △결선에서 3상 전원 중에 상별 전력조절개폐기(911,921,931)에 의해서 교체하지 않는 변압기 단상 전원을 입력받아 DC전압으로 변환하고, 상기 변환된 DC전압을 다시 에너지 변환장치(96)에 의해서 DC전원이 AC전원으로 다시 변환해서 상별전력조절 개폐기에 의해서 교체하는 변압기측에 전력을 공급하도록 구성되어 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이 상별 전력조절장치(90,900)은 상별 전력조절 개폐기(91,92,93,911,921,931)으로 구성이 되어 있다.

종래에는 무정전차 내부에 단상변압기 100KVA 3대 또는 삼상 변압기 300KVA 1대로 구성이 되어 있어 대용량 변압기 150KVA는 교체가 불가능하였고, 대용량 변압기를 교체하기 위해서는 단상변압기 100KVA를 150KVA로 교체하거나, 삼상 300KVA 변압기를 450KVA 변압기로 교체하여야만 가능하다. 하지만 변압기 용량이 커지면 무정전 장치부피가 증가하여 이동시 불편하고, 골목길 등과 같은 장소협소지역은 무정전 작업이 불가능한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명과 같이 에너지 변환 방식을 이용하면 변압기용량으로 1.5배까지 배전용 변압기를 교체할 수 있다. 특히 저압방식으로 변압기를 교체하는 위상변환 무정전 공법으로 변압기 교체시 변압기 3대 중 나머지 2대에서 3상 전력을 감 당해야함으로 에너지 변환 방식을 이용하면 변압기 상별 변압기 이용률을 조절가능하고 저압 무정전으로 교체범위를 확대할 수 있는 장점이 있다.

{표 1. 위상변환공법으로 변압기 무정전 교체시 본 발명에 의한 이용율 조절방법}

예를 들어 {표 1}과 같이 종래에는 변압기용량 75KVA 이용율 60%, 50KVA 이용율 80%, 50KVA 이용율 60%일 때, 저압 무정전 방식인 위상변환 무정전 공법으로 b상 변압기 교체시 종래의 방식에서는 c상 변압기가 교체기준 이용율 130%를 초과함으로 교체가 불가능하다. 따라서 고압 무정전 방식인 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결하고 고압 무정전 방식으로 교체하여야 한다.

그러나 본 발명에서는 상별에너지 변환장치(96)에서 인버터 2차 전류의 위상각을 조절하여 c상 변압기에 걸리는 부하(약 10kVA)를 a상 변압기 부하(약 10kVA)로 에너지 전환함으로 c상 변압기 이용율을 기존 138.6%에서 118.6%로 줄일 수 있어 저압 무정전 방식으로 변압기 교체가 가능하다.

도 4c는 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치로 도 4a와 비슷한 형태로 저 가형 L, C 소자를 이용하여 수동형 에너지 조절장치(700)이다. 도4(c)에 도시된 바와 같이 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)와 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)와 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)와 수동형 에너지 조절장치(700)으로 구성되어 있다.

도 4d에 도시된 바와 같이 수동형 에너지 조절장치(700)는 각각의 에너지 조절뱅크(710,711,712)로 구성되어 있고, 에너지 조절뱅크(710)의 내부는 마그넷트 3개(720,730,740), 변압기 이용율 조절스위치(94,95,99) 와 L,C 소자(750,760,770)로 회로가 구성되어 있다. 수동형 에너지 조절장치(700)는 위상변환용 개폐기(85; 도 4c 참조)이 투입되어야 조작이 가능하다. 위상 변환시 변압기 3대에서 감당하는 부하를 변압기 2대에서 부담해야함으로 이때 L,C소자로 상별 위상각을 조절해서 변압기 이용률을 조절하는 방식이다.

도 4e에 도시된 바와 같이 3상 변압기중 c상변압기를 교체할 때, 위상변환장치와 주상변압기의 상별 전압 및 전류의 벡터도이다. 수동형 에너지 조절장치(700)에서 a,b,c,상 변압기중 c상 변압기를 교체할 때, 위상변환장치 전류벡터도(97)과 같이 a, b, c상의 전류의 크기는 비슷하고, Vc 전압 반대방향으로 Ia, Ib, Ic 전류가 발생되고, 중성선의 전류는 상전류의 대략 200~300% 발생된다. 이때 반시계 방향의 전압을 기준으로 할 때 a상은 60도 만큼 뒤진 가량 앞선 전류가 발생되고 b상은 60°가량 앞선 전류가 발생된다. 이때 중성선의 전류의 크기를 줄이기 위해서 a상에 커패시터 전류(971) -Ia 크기을 조절해서 중성선 전류를 조절한다.

c상 변압기 교체시 a,b상 주상변압기 이용율을 조절하기 위해서는 주상변압기 전류벡터도(98)과 같이 c상 교체시 투입개폐기(740)의 변압기 이용율 조절스위 치(94)이 가 투입되면 커패시터(770)에 전원이 인가되면 c상 전압보다 90°앞선 커패시터 전류가 발생되고, 이때 b상 변압기 이용율(B->B')이 감소하게 되고, a상은 변압기 이용율(A->A')은 증가한다. 그리고 변압기 이용율 조절스위치(95)을 투입하면 리액터(760)에 전원이 인가되면 c상 전압보다 90°뒤진 리액터 전류가 발생되고, 이때 a상 변압기 이용율은 줄어들고, b상 변압기는 이용율이 증가 한다.

따라서 c상 변압기 교체시 부하전류(981) Ic는 Vc 보다 앞서게 하면 a상의 변압기 이용율 증가되고, b상의 변압기 이용율이 감소한다. 이와 반대로 c상에 리액터 부하를 증가하면 Vc 전압 기준보다 부하전류(981) Ic를 뒤지게 하면 b상변압기 이용율은 증가되고 a상 변압기 이용율은 감소하게 된다.

{표 2. 수동 에너지 조절 방법}

또한, 위상변환 장치로 변압기를 교체할 때 변압기 이용률을 높이고, 중성선에 전류를 줄이기 위해서 앞서 설명한 바와 같이 인버터의 에너지 변환장치(96) 없이 간단하게 L,C 소자만으로 상별 수동형 에너지 조절장치(700)이다. 표2과 같이 무효전력 조절방법은 1배의 상별 투입개폐기(720,730,740)과 2배의 상별투입개폐기(721,731,741) 과 4배의 상별 투입개폐기(722,732,742)을 조합해서 ON/OFF 제어 해서 부하전류의 크기에 따라 07단계로 무효전력을 조절 할 수 있도록 구성되어있다.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치를 이용한 작업방법에 관한 시공도이다.

도 5a는 위상변환 무정전공법으로 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 배전선로에 연결하여 배전용변압기(3‘)를 교체하는 저압방식 무정전 공법이다.

상기 방식은 위상변환원리를 이용하여 변압기 3대 중 1대를 교체시 나머지 2대의 전원을 이용하여 배전선로 무정전 장치(80)에서 위상 변환하여 부하측에 3상 전원을 공급하는 원리로 본 발명에서는 에너지 변환장치(96)와 상별 전력조절 장치(90,900)에서 변압기 이용률을 효율적으로 조절할 수 있다.

도 5b는 배전선로 무정전 장치(80)을 이용하여 인근변압기(3) 2차측에 저압선로 바이패스 케이블(22)을 연결하고, 교체하고자 하는 변압기(3‘) 2차측에 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결하여 위상검상 후 저압선로 바이패스 개폐기(도 4c의 26)를 투입하여 3상변압기를 동시에 교체하는 저압 무정전 교체방식이다.

도 5c와 도 5d는 배전선로 무정전 장치(80)을 이용한 저압선로(4,5)를 정전없는 상태에서 교체하기 위한 무정전 작업방법으로 변압기 2차 바이패스 케이블(21)과 저압선로 바이패스 케이블(22)을 이용하여 교체하고자 하는 저압선로(4,5)를 바이패스 시킨 다음 무정전으로 저압선로를 교체하는 방법이다.

도 5e를 참조하여 보면, 변압기 이용률 초과로 위상변환공법으로 변압기 교체가 불가능한 장소나 대용량 변압기를 무정전공법으로 변압기 교체가 불가능한 경 우에는 변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결하여 고압 무정전 방식으로 해당되는 변압기만 쉽게 교체할 수 있다.

도 5f를 참조하여보면, 교체하고자 하는 변압기 용량이 150kVA 이상인 경우에는 기존 이동용 변압기 장치로 교체가 불가능하고, 위상변환 무정전 공법으로 교체시 개별적으로 1개씩 교체해야 하는 문제점이 있고, 특히 3상 일체형 지상변압기를 단상으로 개별 교체가 불가능함으로 본 발명에 의한 방법과 같이 3상 일괄 무정전 교체하는 방법으로 구성되어 있다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치(80)를 이용한 작업 절차도 이다. 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치(80)를 이용하여 위상변환 무정전 공법, 이동용 변압기 무정전 공법, 저압선로 간 바이패스 공법을 할 수 있다.

도 6a에 도시된 것은 위상변환 무정전 공법의 작업절차도이다. 시공도는 도 5a에 도시된 바와 같다. 작업순서는 시작-61공정-62공정-63공정-64공정-65공정-66공정-67공정-68공정-69공정-70공정-작업종료 진행된다. 공정별로 세부적으로 열거하면 61공정은 배전선로 무정전 장치(80)에서 배전용 변압기(3) 2차측에 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결한다. 62, 63공정은 변압기 2차 바이패스 개폐기 (83)와 위상변환용 개폐기(85)를 각각 투입한다. 64공정에서는 교체하고자 하는 변압기 1차 구분개폐기(2‘)를 off한다. 65공정은 에너지 변환장치(96)에서 변압기이용율을 조정하고, 66공정에서 변압기 및 2차 인하선(41)을 교체한다. 67공정에서 변압기 1차 구분개폐기(2’) 투입한다. 68,69공정에서 위상변환용 개폐기(85)를 off하고, 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 off한다. 70공정에서는 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 철거하면 작업이 완료된다.

도 6b에 도시된 것은, 저압선로 간 바이패스 무정전 공법의 작업절차도이다. 이 공법은 인근 변압기를 이용하여 변압기(3)를 교체할 때 사용하는 방법으로, 도 5a의 시공도이다. 작업순서는 시작-61공정-71공정-62공정-72공정-65공정-64공정-66공정-67공정-73공정-69공정-74공정-70공정-작업종료 순으로 진행된다. 공정별로 세부적으로 열거하면 61공정은 배전선로 무정전 장치(80)에서 배전용 변압기(3) 2차측에 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결한다. 71공정은 저압선로 바이패스 케이블(22)을 인근변압기 2차 측에 연결한다. 62공정과 72공정은 변압기 2차 바이패스 개폐기를 투입하고 저압선로 바이패스 개폐기를 투입한다. 65공정은 에너지 변환장치(96)에서 변압기 이용율을 조정한다. 64공정은 변압기 1차 구분개폐기(2)를 off한다. 66공정은 변압기(3) 및 인하선(42)을 교체한다. 67공정은 변압기 1차 구분개폐기(2)를 on한다. 73공정과 69공정은 저압선로 바이패스 개폐기(26)를 off한 다음 변압기2차 바이패스 개폐기(83)를 off한다. 그리고 74공정과 70공정은 저압선로 바이패스 케이블(22)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21) 철거하면 작업이 완료된다.

도 6c에 도시된 것은, 저압선로 간 바이패스 무정전 공법의 작업절차도이다. 저압선로 간 바이패스 무정전 공법으로 저압선로(4) 및 인입선(5)를 교체할 때 사용하는 저압 무정전 작업 방법으로 도 5c 및 도 5d의 시공도이다. 작업순서는 시작-61공정-71공정-62공정-72공정-641공정-661공정-671공정-73공정-69공정-74공정-70 공정-작업종료 순으로 완료된다.

61공정에서 배전선로 무정전 장치(80)에서 교체하는 저압선로 시작부분에 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결한다. 71공정에서는 저압선로 바이패스 케이블(22)을 교체하는 저압선로 끝 부분에 연결한다. 62공정과 72공정에서 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 투입하고, 저압선로 바이패스 개폐기(26)를 투입한다. 641공정은 선로가 바이패스 된 상태에서 교체하는 저압선로 시작부분과 끝부분을 절단한다. 661공정은 저압선로 또는 인입선을 교체한다. 671공정은 교체된 저압선로를 시작점과 끝부분을 정상적으로 연결한다. 73공정과 69공정은 저압선로 바이패스 개폐기를 off(26)한 다음 변압기2차 바이패스 개폐기를 off(83)한다. 그리고 74공정과 70공정은 저압선로 바이패스 케이블(22)과 변압기 2차 바이패스 케이블 철거하면 작업이 완료된다.

도 6d에 도시된 것은, 이동용 변압기 무정전공법의 작업절차도이다. 이 저압 무정전 공법은 위상변환 무정전공법이나 인근 변압기를 이용하여 변압기(3) 교체가 불가능 할 경우에 시행하는 공법으로 도 5(e)(f)에 도시된 무정전작업 시공도이다.

본 공법의 작업순서는 작업시작-75공정-61공정-76공정-62공정-65공정-64공정-66공정-67공정-69공정-77공정-70공정-78공정-작업종료 순으로 진행된다. 공정별로 세부적으로 열거하면 75공정에서 배전선로 무정전 장치(80)에서 배전용 변압기(3.3‘) 1차측에 변압기 1차 바이패스 케이블(24)을 연결한다. 61공정은 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 교체하는 변압기(3) 2차 측에 연결한다. 76공정과 62공정은 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)를 투입하고, 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 투입한다. 65공정은 에너지 변환장치(96)에서 변압기 이용율을 조정한다. 64공정은 변압기 1차 구분개폐기(21)를 off한다. 66공정은 변압기(3) 및 인하선(42)을 교체한다. 67공정은 변압기 1차 구분개폐기(2)를 on한다. 69공정과 77공정은 저압선로 바이패스 개폐기(26)를 off한 다음 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 off한다. 그리고 70공정과 78공정은 저압선로 바이패스 케이블(22)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21) 철거하면 작업이 완료된다.

도 1a 및 도 1b는 기존 이동변압기 방식의 무정전 장치 내부 구성도 및 시공도이다.

도 2a 내지 도 2c 는 기존 위상변환기 방식의 무정전 장치 내부 구성도 및 시공도이다.

도 3은 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치의 구성도이다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 의한 배전선로 무정전 장치 내부회로도이다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 의한 배전선로 무정전장치를 이용한 작업 절차도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1 : 분기 고리 2: 구분개폐기(COS)

3, 3': 주상변압기 4, 5 : 저압선로

21 : 변압기2차 바이패스 케이블 22 : 저압선로 바이패스 케이블

24 : 변압기1차 바이패스 케이블 25 : 위상변환 바이패스 개폐장치

26 : 저압선로 바이패스 개폐기 27 : 리액터용 차단기

28: 위상변환 바이패스 개폐기 30: 종래의 무정전 변압기 장치

31, 62, 84: 변압기1차 바이패스 개폐기 32, 60: 변압기

33, 83: 변압기2차 바이패스 개폐기 40: 종래의 위상변환 무정전 장치

41 : 단상 변압기 2차 인하선 42: 삼상 변압기 2차 인하선

50 : 위상변환기 52: 리액터

53 : 자동역율 보상장치 54 : 삼상 역율조정 콘덴서

55 : 단상 역율조정 콘덴서 63 : 변압기 2차 자동검상 투입개폐기

80: 본 발명에의한 배전선로 무정전장치 82: 위상변환기 겸용 삼상 변압기

85: 위상변환용 개폐기 90,900: 상별 전력조절용 개폐장치

91,92,93,911,921,931: 상별 전력조절 개폐기 94,95,99:변압기 이용율 조절스위치

96: 에너지 변환 장치 97: 위상변환장치 전류벡터도

98: 주상변압기 전류벡터도 100: 삼상 AC-DC 변환장치 211: 변압기2차 바이패스 케이블 연결점 221 :저압선로 바이패스 케이블 연결점 241: 변압기 1차 바이패스 케이블 연결점 700 : 수동형 에너지 조절장치 710,711,712 에너지 조절뱅크 720,721,722 : a상 교체시 투입개폐기 730,731,732 : b상 교체시 투입개폐기 740,741,742 : c상 교체시 투입개폐기 760,761,762 : 위상각 조절용 리액터 770,771,772 : 위상각 조절용 커패시터

971 : 커패시터 전류 981 : c상 변압기 교체시 부하전류

Claims

변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)과 저압선로 바이패스 케이블(22)를 포함하여 구성되는 배전선로 무정전 장치(80)에 있어서,

상기 배전선로 무정전 장치(80)는 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)와 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)와 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)와 상별 전력조절장치(90)와 에너지 변환장치(96) 및 3상 AC-DC변환장치(100)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)는,

위상변환 개폐기(85)가 개방되어 있을 때 삼상 고전압을 저압으로 변환하는 삼상 변압기로 사용하고, 상기 위상변환 개폐기(85)를 투입하면 위상을 변환하는 위상변환기(50)로 사용하는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템.
청구항 2에 있어서,

상기 AC-DC 변환장치(100)는,

상기 위상변환기 겸용 삼상변압기(82)의 2차측 △결선에서 3상 전원 중에 상별 전력조절개폐기(911,921,931)에 의해서 교체대상이 되는 변압기 이외의 변압기에 단상 전원을 입력받아 DC전압으로 변환하고,

상기 변환된 DC전압을 상기 에너지 변환장치(96)에 의해서 DC전원이 AC전원으로 다시 변환해서 상별전력조절 개폐기에 의해서 교체하는 변압기측에 전력을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 에너지 변환장치(96)는,

전류형 단상 인버터 형태로 교체하는 변압기의 부하전류에 따라서 인버터의 전류크기와 위상각을 조절하여 교체대상이 되는 변압기 이외의 변압기의 이용률과 중성선 전류를 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 배전 변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 에너지 변환장치(96)의 전류크기와 위상각 조절방법은,

a,b,c상 중 c상 변압기을 교체할 때,

상기 c상의 부하전류(981)의 크기와 위상각을 조절하여 상기 a상 변압기 이용률을 감소시키는 방법으로 c상의 부하전류(981)를 Vc 전압보다 뒤지게 위상각을 조절하고,

상기 b상 변압기 이용률을 감소시키기 위해서 c의 부하전류(981)를 Vc 전압보다 앞서게 위상각을 조절하여 상기 b상 변압기의 부하전류 에너지가 상기 a상 변압기 쪽으로 전환하여 저압방식으로 변압기 교체범위를 확대하는 것을 특징으로 하는 배전 변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템.
변압기 1차 바이패스 케이블(24)과 변압기 2차 바이패스 케이블(21)과 저압선로 바이패스 케이블(22)를 포함하여 구성되는 배전선로 무정전 장치(80)에 있어서,

위상변환기 겸용 삼상변압기(82) 구조와 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)와 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)와 수동형 에너지 조절장치(700)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체 시스템.
청구항 6에 있어서,

상기 수동형 에너지 조절장치(700)는,

각각의 에너지 조절 뱅크(710,711,712)로 구성되며, 상기 에너지 조절뱅크의 내부에는 각각의 마그네트(94,95,99) 와 L,C 소자(750,760,770) 및 위상변환용 개폐기(85)로 형성되는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체 시스템.
청구항 7에 있어서,

상기 수동형 에너지 조절장치(700)는,

상기 L,C 소자로 교체하는 변압기측 부하전류(981)의 위상각을 조절하여 교체대상이 되는 변압기 이외의 변압기간의 이용률을 각각 조절하여 변압기 교체범위를 확대하는 것을 특징으로 하는 배전 변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템.
청구항 7에 있어서,

a,b,c,상 변압기 중 c상 변압기를 교체할 때,

상기 b상 변압기 이용률을 감소시키는 방법으로 c상 교체시 투입개폐기(740)의 변압기 이용률 조절스위치(94)가 투입해서 커패시터(770,771,772)을 순차적으로 조절하여 b상 부하를 a상 변압기로 에너지 변환하는 방법과,

상기 a상 변압기 이용률을 감소시키는 방법으로 c상 교체시 투입개폐기(740)의 변압기 이용율 조절스위치(95)가 투입해서 리액터(760,761,762)을 순차적으로 조절하여 a상 부하를 b상 변압기로 에너지 변환하는 방법과,

중성선 전류를 조절하기 위해 상기 c상 교체시 투입개폐기(740)의 변압기 이용율 조절스위치(99)가 투입되어 커패시터(750,751,752)을 순차적으로 조절하여 중성선의 전류와 주상변압기 이용률을 조절하는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체시스템.
위상 변환 무정전 공법을 이용한 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법에 있어서,

1) 배전선로 무정전 장치(80)에서 배전용 변압기(3)의 2차측에 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결하는 단계;

2) 변압기 2차 바이패스 개폐기 (83)와 위상변환용 개폐기(85)를 각각 투입하는 단계;

3) 교체하고자 하는 변압기 1차 구분개폐기(2‘)를 오프(off)하는 단계;

4) 에너지 변환장치(96)에서 상별 부하를 조정하고, 변압기 및 2차 인하선(41)을 교체시키는 단계;

5) 상기 변압기 1차 구분개폐기(2’)를 투입하는 단계;

6) 상기 위상변환용 개폐기(85)를 오프(off)하고, 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 오프(off)시키는 단계; 및

7) 상기 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 제거하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법.
저압선로 간 바이패스 무정전 공법을 이용한 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법에 있어서,

1) 배전선로 무정전 장치(80)에서 배전용 변압기(3)의 2차측에 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결하는 단계;

2) 저압선로 바이패스 케이블(22)을 인근변압기 2차 측에 연결하는 단계;

3) 변압기 2차 바이패스 개폐기를 투입하고 저압선로 바이패스 개폐기를 투입하는 단계;

4) 에너지 변환장치(96)에서 상별 부하를 조정하는 단계;

5) 변압기 1차 구분개폐기(2)를 오프(off)하는 단계;

6) 변압기(3) 및 인하선(42)을 교체하는 단계;

7) 변압기 1차 구분개폐기(2)를 온(on)하는 단계;

8) 저압선로 바이패스 개폐기(26)를 오프(off)한 다음 변압기2차 바이패스 개폐기(83)를 오프(off)시키는 단계; 및

9) 상기 저압선로 바이패스 케이블(22)과 상기 변압기 2차 바이패스 케이블(21) 제거하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법.
저압선로 간 바이패스 무정전 공법을 이용한 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법에 있어서,

1) 배전선로 무정전 장치(80)에서 교체하는 저압선로 시작부분에 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 연결하는 단계;

2) 저압선로 바이패스 케이블(22)을 교체하는 저압선로 끝 부분에 연결하는 단계;

3) 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 투입하고, 저압선로 바이패스 개폐기(26)를 투입하는 단계;

4) 선로가 바이패스 된 상태에서 교체하는 저압선로 시작부분과 끝부분을 절단하는 단계;

5) 저압선로 또는 인입선을 교체하고, 교체된 저압선로를 시작점과 끝부분을 정상적으로 연결하는 단계; 및

5) 상기 저압선로 바이패스 개폐기(26)를 오프(off)한 다음 상기 변압기2차 바이패스 개폐기(83)를 오프(off)시키는 단계;

6) 상기 저압선로 바이패스 케이블(22)과 상기 변압기 2차 바이패스 케이블 제거하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법.
이동용 변압기 무정전 공법을 이용한 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방 법에 있어서,

1) 배전선로 무정전 장치(80)에서 배전용 변압기(3.3‘)의 1차 측에 변압기 1차 바이패스 케이블(24)을 연결하는 단계;

2) 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 교체하는 변압기(3) 2차 측에 연결하는 단계;

3) 변압기 1차 바이패스 개폐기(84)를 투입하고, 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 투입하는 단계;

4) 에너지 변환장치(96)에서 상별 부하을 조정하는 단계;

5) 변압기 1차 구분개폐기(21)를 오프(off)하는 단계:

6) 변압기(3) 및 인하선(42)을 교체시키는 단계;

7) 변압기 1차 구분개폐기(2)를 온(on)시키는 단계;

8) 저압선로 바이패스 개폐기(26)를 오프(off)한 다음 상기 변압기 2차 바이패스 개폐기(83)를 오프(off)시키는 단계;

9) 저압선로 바이패스 케이블(22)과 상기 변압기 2차 바이패스 케이블(21)을 제거하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배전변압기 및 저압선로 무정전 교체방법.