KR100974327B1 - 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 의한 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템은 저역률을 고역률로 상승시켜 무효전력을 보상하되, 보조 릴레이 및 중성점 전압 검출 스위치를 통해 Capacitor VC Trip Signal을 선택적으로 공급받아 동작하는 1직렬 2병렬 3부싱 타입(1Series 2Palleral 3Bushing Type)인 콘덴서와; 콘덴서와 전기적으로 연결되어 콘덴서에서 발생하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하는 직렬 리액터와; 콘덴서 및 상기 직렬 리액터와 전기적으로 연결되어 콘덴서 및 직렬 리액터에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하는 방전 코일과; 일단이 기동변압기에 전기적으로 연결되고 타단이 직렬 리액터와 전기적으로 연결되며, 파워퓨즈와 진공접촉스위치(VCS)를 포함하고, 보조 릴레이 및 중성점 전압 검출 스위치를 통해 Capacitor VC Trip Signal을 선택적으로 공급받되, 직렬 리액터와 방전 코일에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 차단계통과; 일단이 직렬 리액터와 전기적으로 연결되고, 타단이 진공접촉스위치(VCS)와 전기적으로 연결되어 기동 변압기로부터 공급되는 전압을 승압시키거나, 콘덴서로부터 공급되는 전압을 감압시키는 CT(Current Transformer)와; 일단이 CT 및 진공접촉스위치(VCS)와 전기적으로 연결되고, 타단이 과전류 계전기(OCR)와 지락 과전류 계전기(OCGR)를 포함하는 디지털보호계전기와 전기적으로 연결되며, 중성점 전압 검출 스위치를 통해 선택적으로 공급되는 Capacitor VC Trip Signal에 동기화되되, CT에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 CTT(Current Transformer Test Terminal); 및 일단이 파워퓨즈와 전기적으로 연결되고, 디지털보호계전기와 전기적으로 연결되며, 중성점 전압 검출 스위치를 통해 선택적으로 공급되는 Capacitor VC Trip Signal에 동기화되되, 파워퓨즈에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 PTT(Potential Transformer Test Terminal);를 포함한다.

본 발명에 의하면, 기동변압기의 무부하운전시 철손(무효전력)에 의한 저 역률 개선하므로써 기동변압기 역률요금을 절감하고, 수전단 단자전압의 저하를 방지하는 효과가 있다.

기동변압기, 진공접촉기, 직렬리액터, 방전코일, 중성점 전압검출 스위치, 디지털 보호계전기

Description

발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템{ Power Plant No Load Start-up Transformer Power Factor Compensation System}

본 발명은 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템에 관한 것으로, 대용량 발전소에서 사용하는 무부하 기동변압기의 수전요금 납부 시 저 역률에 의한 역률요금을 절감하고 수전단전압의 저하를 방지할 수 있는 역률개선시스템에 관한 것이다.

일반적으로 발전소와 같은 대용량 중요 부하는 정상운전 중 자체 발전에 의한 소내전력을 보조변압기를 사용하여 전력을 자체 공급받고 잉여 발전량은 송전설비를 통하여 계통에 전력을 공급하고 있다.

그러나, 발전기 정지 시 발전소 내 중요부하에 전원을 공급하기 위해서는 송·수전계통에서 별도로 수전을 받아 사용하여야 한다. 이와 같은 이유로 수전용 변압기인 기동변압기를 설치 운영하고 있으며 발전기 정상운전 중에는 항상 무부하 대기상태로 운용된다.

이러한 경우 기동변압기의 무부하 운전에 따른 여자전류로 인하여 발생되는 무효전력에 의해 역률이 저하되고 저 역률에 의한 역률요금이 부과됨에 따라 발전소의 발전원가 상승 및 계통의 단자전압을 저하시키는 결과를 초래한다는 문제점이 있다.

본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템에 관한 배경 기술은 도 1을 토대로 설명한다. 도 1은 종래의 발전소 소내전원 계통도이다.

도 1은 대용량 발전소에서 사용하는 소내 전력계통을 간단하게 도시한 것이다. 더욱 상세하게는 발전소와 같은 대용량 중요 부하는 정상운전 중 자체 발전기(1)에 의한 발전 전력의 일부를 보조변압기(4, 5)를 이용하여 소내 전력으로(전체발전량 중 4∼6%) 사용하고 잉여 발전량은 송전설비를 주변압기(3) 통하여 계통에 전력을 공급하고 있다.

그러나, 발전기(1)의 정지시 발전소 내 중요부하(7)에 전원을 공급하기 위해서는 계통에서 별도로 수전을 받아 사용하여야 한다. 이와 같은 이유로 수전용 변압기인 기동변압기(2)를 설치하여 운영하여야 한다. 기동변압기(2)의 운영방식은 발전기 정상운전 중에는 항상 무부하 대기상태로 운용하고(진공차단기 OFF 상태) 발전기 정지 시에는 부하운전으로 (진공차단기 ON 상태) 운용된다.

특히, 발전기(1)의 정상운전 중 기동변압기(2)는 무부하 운전에 따른 여자전류로 인하여 발생되는 무효전력에 의해 역률이 저하되고 저 역률에 의한 역률요금이 부과됨에 따라 발전소의 발전원가 상승 및 계통의 단자전압을 저하시키는 결과를 초래한다.

본 발명과 관련되는 선행기술로 등록특허공보 10-0779219호"리액터식 변압기의 역률개선회로"가 공개되어 있다. 이 특허는 1차코일 후단과 2차코일이 접속되는 접속점과 삼상을 하나로 묶는 중성점과 상기 접속점과 중성점에 병렬로 연결되는 콘덴서를 포함하여 구성된다. 그러나, 발전소 무부하 기동변압기에 대한 역률개선의 기술은 공개되어 있지 아니하다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 변압기의 역률개선시스템을 설치함으로서 역률개선을 통한 송·수전계통의 단자전압 저하를 방지하고, 역률요금 절감으로 발전원가를 낮추어 경제적 손실경감을 할 수 있는 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템은 저역률을 고역률로 상승시켜 무효전력을 보상하되, 보조 릴레이 및 중성점 전압 검출 스위치를 통해 Capacitor VC Trip Signal을 선택적으로 공급받아 동작하는 1직렬 2병렬 3부싱 타입(1Series 2Palleral 3Bushing Type)인 콘덴서와; 콘덴서와 전기적으로 연결되어 콘덴서에서 발생하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하는 직렬 리액터와; 콘덴서 및 상기 직렬 리액터와 전기적으로 연결되어 콘덴서 및 직렬 리액터에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하는 방전 코일과; 일단이 기동변압기에 전기적으로 연결되고 타단이 직렬 리액터와 전기적으로 연결되며, 파워퓨즈와 진공접촉스위치(VCS)를 포함하고, 보조 릴레이 및 중성점 전압 검출 스위치를 통해 Capacitor VC Trip Signal을 선택적으로 공급받되, 직렬 리액터와 방전 코일에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 차단계통과; 일단이 직렬 리액터와 전기적으로 연결되고, 타단이 진공접촉스위치(VCS)와 전기적으로 연결되어 기동 변압기로부터 공급되는 전압을 승압시키거나, 콘덴서로부터 공급되는 전압을 감압시키는 CT(Current Transformer)와; 일단이 CT 및 진공접촉스위치(VCS)와 전기적으로 연결되고, 타단이 과전류 계전기(OCR)와 지락 과전류 계전기(OCGR)를 포함하는 디지털보호계전기와 전기적으로 연결되며, 중성점 전압 검출 스위치를 통해 선택적으로 공급되는 Capacitor VC Trip Signal에 동기화되되, CT에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 CTT(Current Transformer Test Terminal); 및 일단이 파워퓨즈와 전기적으로 연결되고, 디지털보호계전기와 전기적으로 연결되며, 중성점 전압 검출 스위치를 통해 선택적으로 공급되는 Capacitor VC Trip Signal에 동기화되되, 파워퓨즈에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 PTT(Potential Transformer Test Terminal);를 포함한다.

본 발명에 의하면, 발전소의 무부하 기동변압기의 역률개선시스템을 설치 운용으로 무부하 손실에 의한 저 역률을 개선하여 목표역률로 운전을 할 수 있는 효과가 있다. 또, 이러 인하여 발전원가 절감을 통한 경제적 이득을 확보 할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 토대로 설명하면 아래와 같다.

도 2는 본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선시스템 구성 단선도이다. 도 3은 본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선시스템 실시예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시 스템은 무부하 운전상태의 기동변압기의 역률을 개선하여 역률요금을 저감하고 발전원가 저감하기 위한 것이다.

도 2는 역률을 개선하고자 기동변압기 2차측(6.9kV)에 설치되어진 무부하 기동 변압기 역률개선 시스템의 구성 단선도를 나타낸 도면으로 각 구성에 부품에 대한 설명은 다음과 같다.

본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선 시스템은 콘덴서(50), 직렬 리액터(30), 방전 코일(40), 파워 퓨즈(10), 진공접촉스위치(VCS, 20), 보조 릴레이(80), 중성점 전압 검출 스위치(60), 디지털보호계전기(70), CT, CTT, PTT등을 포함한다.
콘덴서(50)는 1직렬2병렬3부싱 타입(1Series 2 Parallel 3Bushing Type)으로저역률을 고역률로 상승시켜 무효전력을 보상하되, 보조 릴레이(80) 및 중성점 전압 검출 스위치(60)를 통해 Capacitor VC Trip Signal(90)을 선택적으로 공급받아 동작하도록 제공된다.
이때, 중성점 전압 검출 스위치(Neutral Voltage Switch, 60)는 각상의 콘덴서(50) 내부 고장시 중성선에 흐르는 전류를 전압으로 검출하고, 진공접촉스위치(20)에 Capacitor VC Trip Signal(90)을 공급하여 기동변압기(2)와 전기적으로 차단하도록 구성된다.
직렬 리액터(30, Serial Reactor)는 콘덴서(50)와 전기적으로 연결되어 콘덴서(50)에서 발생하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하도록 제공된다.
방전 코일(40, Discharge Coil)은 콘덴서(50) 및 직렬 리액터(30)와 전기적으로 연결되어 콘덴서(50) 및 직렬 리액터(30)에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 대지로 방전시켜, 콘덴서(50) 및 직렬 리액터(30)에 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하도록 제공된다.
차단계통(10, 20)은 일단이 기동 변압기(2)에 전기적으로 연결되고 타단이 직렬 리액터(30)와 전기적으로 연결되며, 보조 릴레이(80) 및 중성점 전압 검출 스위치(60)를 통해 Capacitor VC Trip Signal(90)을 선택적으로 공급받되, 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하도록 제공된다.
이때, 기동변압기 2차측(2)은 NSPB(비상분리 모선)으로 되어 있으며, 3상 교류 6.9 kV을 제공할 수가 있다.
여기서, 차단계통(10, 20)은 파워퓨즈(10)와 진공접촉스위치(VCS, 20)를 포함할 수가 있다.
즉, 진공접촉스위치(VCS, 20)는 직렬 리액터(30)와 방전 코일(40)을 통해 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 제거되지 않을 경우, 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하도록 선택적으로 전력을 차단하게 된다.
또한, 파워퓨즈(10)는 직렬 리액터(30)와 방전 코일(40) 및 진공접촉스위치(VCS, 20)을 통해 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 제거되지 않을 경우, 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하도록 선택적으로 전기적인 접촉을 차단하여 전력을 차단하게 된다.
CT(Current Transformer)는 일단이 직렬 리액터(30)와 전기적으로 연결되고, 타단이 진공접촉스위치(VCS, 20)와 전기적으로 연결되어 기동 변압기(2)로부터 공급되는 전압을 승압시키거나, 콘덴서(50)로부터 공급되는 전압을 감압시키도록 제공된다.
CTT(Current Transformer Test Terminal)는 일단이 CT 및 진공접촉스위치(VCS)와 전기적으로 연결되고, 타단이 과전류 계전기(Over Current Relay : OCR)와 지락 과전류 계전기(Over Current Ground Relay : OCGR)를 포함하는 디지털보호계전기(70, Digital Protection Relay)와 전기적으로 연결되며, 중성점 전압 검출 스위치(60)를 통해 선택적으로 공급되는 Capacitor VC Trip Signal(90)에 동기화되되, 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하도록 제공된다.
즉, CTT는 CT를 통해 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 제거되지 않을 경우, 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하도록 선택적으로 전기적인 접촉을 차단하여 전력을 차단하게 된다.
PTT(Potential Transformer Test Terminal)는 일단이 파워퓨즈(10)와 전기적으로 연결되고, 디지털보호계전기(70)와 전기적으로 연결되며, 중성점 전압 검출 스위치(60)를 통해 선택적으로 공급되는 Capacitor VC Trip Signal(90)에 동기화되되, 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하도록 제공된다.
즉, PTT는 파워 퓨즈(10)를 통해 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 제거되지 않을 경우, 잔류하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하도록 선택적으로 전기적인 접촉을 차단하여 전력을 차단하게 된다.

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도 3은 본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선시스템 실시예시도로, 단상 콘덴서를 구성한 예이다. 도 3은 도 2와 동일한 것으로 도 2를 더욱 상세하게 도시한 3상 복선도이다. 특히 콘덴서(30)의 3Bushing의 결선과 중성점 전압검출 스위치(60)의 결선을 자세히 도시한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였다. 본 발명과 관련 한 설계 변경 또는 균등물은 당업자 수준에서 모두 본 발명의 기술사상에 속하는 것으로 간주된다.

도 1은 종래의 발전소 소내전원 계통도.

도 2는 본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선시스템 구성 단선도.

도 3은 본 발명의 발전소 무부하 기동변압기 역률개선시스템 실시예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 파워퓨즈 20 : 진공스위치

30 : 직렬리액터 40 : 방전코일

50 : 콘덴서 60 : 중성점전압검출스위치

70 : 디지털보호계전기 80 : 보조릴레이

Claims (4)

1. 저역률을 고역률로 상승시켜 무효전력을 보상하되, 보조 릴레이 및 중성점 전압 검출 스위치를 통해 Capacitor VC Trip Signal을 선택적으로 공급받아 동작하는 1직렬 2병렬 3부싱 타입(1Series 2Palleral 3Bushing Type)인 콘덴서와;

   상기 콘덴서와 전기적으로 연결되어 상기 콘덴서에서 발생하는 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하는 직렬 리액터와;

   상기 콘덴서 및 상기 직렬 리액터와 전기적으로 연결되어 상기 콘덴서 및 상기 직렬 리액터에 잔류하는 상기 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분을 제거하는 방전 코일과;

   일단이 기동변압기에 전기적으로 연결되고 타단이 상기 직렬 리액터와 전기적으로 연결되며, 파워퓨즈와 진공접촉스위치(VCS)를 포함하고, 상기 보조 릴레이 및 상기 중성점 전압 검출 스위치를 통해 Capacitor VC Trip Signal을 선택적으로 공급받되, 상기 직렬 리액터와 상기 방전 코일에 잔류하는 상기 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 차단계통과;

   일단이 상기 직렬 리액터와 전기적으로 연결되고, 타단이 상기 진공접촉스위치(VCS)와 전기적으로 연결되어 상기 기동 변압기로부터 공급되는 전압을 승압시키거나, 상기 콘덴서로부터 공급되는 전압을 감압시키는 CT(Current Transformer)와;

   일단이 상기 CT 및 상기 진공접촉스위치(VCS)와 전기적으로 연결되고, 타단이 과전류 계전기(OCR)와 지락 과전류 계전기(OCGR)를 포함하는 디지털보호계전기와 전기적으로 연결되며, 상기 중성점 전압 검출 스위치를 통해 선택적으로 공급되는 상기 Capacitor VC Trip Signal에 동기화되되, 상기 CT에 잔류하는 상기 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 CTT(Current Transformer Test Terminal); 및

   일단이 상기 파워퓨즈와 전기적으로 연결되고, 상기 디지털보호계전기와 전기적으로 연결되며, 상기 중성점 전압 검출 스위치를 통해 선택적으로 공급되는 상기 Capacitor VC Trip Signal에 동기화되되, 상기 파워퓨즈에 잔류하는 상기 고조파 성분을 포함하는 왜형파 성분이 발생할 시에, 선택적으로 전력을 차단하는 PTT(Potential Transformer Test Terminal);를 포함하는 것

   를 포함하는 발전소 무부하 기동변압기 역률개선시스템.
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