KR101288679B1 - Ｈｖｄｃ 시스템의 밸브 모듈 교체 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지지 애자에 의해 상호 연결되어 적층되는 복수의 밸브 모듈을 구비하는 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치에 관한 것으로서, 밸브 모듈을 둘러싸도록 형성되되, 밸브 모듈이 진출입할 수 있는 개구가 구비된 슬라이딩 유닛과, 슬라이딩 유닛으로부터 분리된 밸브 모듈을 수납하기 위한 'ㄷ'자 형상의 교체 지그를 포함하는 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치에 관한 것이다.

Description

ＨＶＤＣ 시스템의 밸브 모듈 교체 장치{APPARATUS FOR EXCHANGING VALVE MODULE OF HVDC SYSTEM}
본 발명은 밸브 모듈 교체 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 HVDC 시스템에 적용하기 위한 밸브 모듈 교체 장치에 관한 것이다.
초고압 직류송전(High Voltage Direct Current; HVDC)은 발전소에서 생산되는 교류전력을 직류로 변환시켜 송전한 이후, 수전점에서 교류로 재 변환시켜 전력을 공급하는 방식이다. 이러한 HVDC 송전 방식은 교류 송전방식의 장점인 전압 승압을 통한 효율적이며 경제적인 전력 전송을 가능하게 하고, 교류 송전의 여러 가지 단점을 극복할 수 있는 송전 방식이다.
교류 전력을 직류로 변환시키는 변환소는 교류 차단기, 고조파 필터 , 무효전력 공급장치, 컨버터 변압기, 사이리스터 컨버터, 평활 리액터 등이 구비될 수 있다. 사이리스터 컨버터는 HVDC 시스템의 핵심 부분으로서, 밸브 모듈(이하, 사이리스터 밸브 모듈이라 함)에 귀속되어 구성된다. 사이리스터 밸브 모듈은 HVDC 시스템의 송전 용량에 따라 다수의 밸브 모듈이 수직 방향을 적층되어 밸브 타워를 구성한다. 이러한 밸브 타워는 지진과 같은 환경적 위험 요소로부터 사이리스터 밸브 모듈을 보호하기 위하여 변환소 내부 천장에 고정시키는 구조로 설치하는 것이 일반적이며, 밸브 타워의 구조가 도 1에 간략하게 도시된다.
도 1을 참조하면, 다수의 사이리스터 밸브 모듈(10)이 지지 애자(20)에 의하여 상호 연결되어 적층되어 밸브 타워를 구성함을 알 수 있으며, 상술한 바와 같이 밸브 타워가 변환소와 같은 건축물의 내부 천장에 고정되어 있는 상태이다. 사이리스터 밸브 모듈(10)은 정기적인 점검이나 고장시 수리를 위하여 밸브 타워로부터 분리하는 경우가 발생하는데, 다수의 사이리스터 밸브 모듈(10)이 직렬로 연결되므로, 특정 사이리스터 밸브 모듈을 분리하기 위해서 일부 또는 전체 밸브 모듈을 밸브 타워에서 분리하여야 하는 문제점이 있다. 즉, 최상위의 사이리스터 밸브 모듈(10)을 분리하는 경우, 최하위의 밸브 모듈부터 순차적으로 분리하여야 하므로, 하나의 밸브 모듈을 분리하기 위해서 전체 밸브 모듈을 밸브 타워에서 분리하여야 한다. 이에 따라 사이리스터 밸브 모듈의 점검/수리를 위하여 시간 및 비용이 과다하게 소요되고, 작업자가 고공에서 장시간 작업하여야 하므로 안전사고의 위험이 커지는 문제점이 있다.

[문헌 1] 일본 공개특허공보 평07-176687호(1995. 07. 14 공개)
[문헌 2] 일본 공개특허공보 평06-343267호(1994. 12. 13 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 사이리스터 밸브 모듈 각각에 슬라이딩 유닛을 구비함으로써 특정 사이리스터 밸브 모듈을 밸브 타워로부터 용이하게 분리 및 교체할 수 있는 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 일실시예인 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치는, 지지 애자에 의해 상호 연결되어 적층되는 각각의 밸브 모듈을 둘러싸도록 형성되되, 상기 밸브 모듈이 진출입할 수 있는 개구가 구비된 슬라이딩 유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 슬라이딩 유닛은 상기 슬라이딩 유닛의 내부에 서로 대향하도록 형성되는 제1 및 제2 슬라이딩 가이드 및 상기 슬라이딩 가이드를 따라 이동하는 복수의 슬라이딩 부재를 포함한다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 슬라이딩 유닛은 상기 지지 애자가 고정되는 복수의 고정 지지부를 더 포함한다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 일단은 상기 슬라이딩 부재에 각각 연결되고, 타단은 상기 밸브 모듈에 연결되는 복수의 절연 부재를 포함한다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 슬라이딩 유닛으로부터 분리된 상기 밸브 모듈을 수납하기 위한 교체 지그를 더 포함한다.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 교체 지그는 상기 교체 지그의 서로 대향하는 내부 면에 형성되는 수직 가이드, 상기 수직 가이드를 따라 상하로 이동하며, 상기 슬라이딩 유닛으로부터 분리된 상기 밸브 모듈이 수납되는 밸브 수납부 및 상기 슬라이딩 유닛으로부터 분리된 상기 밸브 모듈이 위치하는 높이에 따라 상기 교체 가이드를 상하로 이동시키는 회전 모터를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 사이리스터 밸브 모듈에 장착된 슬라이딩 유닛을 통하여 사이리스터 밸브 모듈의 진출입이 용이하게 이루어짐으로써 밸브 타워로부터 소정의 밸브 모듈을 선택적으로 분리/교체할 수 있으며, 교체 지그를 이용하여 분리한 밸브 모듈을 수납함으로써 작업의 편의성 및 안정성이 확보되는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 밸브 타워를 도시한 일예시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치의 슬라이딩 유닛을 나타낸 평면도 및 부분 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치의 교체 지그를 도시한 사시도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치를 이용한 밸브 교체 과정을 설명하기 위한 도면이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 교체 장치의 슬라이딩 유닛을 나타낸 평면도 및 부분 사시도이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 교체 장치는, HVDC 시스템에 구비되는 사이리스터 밸브 모듈(10)의 외부를 둘러싸는 슬라이딩 유닛(100)을 포함한다.
슬라이딩 유닛(100)은 직사각형 형상의 사이리스터 밸브 모듈(10)를 둘러싸도록 형성되되, 사이리스터 밸브 모듈(10)이 진출입할 수 있는 개구가 형성된다. 이에 따라, 슬라이딩 유닛(100)은 하나의 변이 제거된 직사각형 형상, 즉, 'ㄷ'자 로 형성된다. 상기 개구를 통하여, 지지 애자에 의해 상호 연결되어 적층되는 복수의 사이리스터 밸브 모듈(10) 중 어느 하나를 교체할 수 있다.
이러한 슬라이딩 유닛(100)의 상세 구성을 설명하기 위하여, 도 2a의 'A' 부분을 확대한 부분 사시도가 도 2b에 도시된다.
도 2b를 참조하면, 슬라이딩 유닛(100)은 슬라이딩 가이드(110), 슬라이딩 부재(120), 절연 부재(130), 고정 지지부(140)를 포함한다.
슬라이딩 가이드(110)는 슬라이딩 유닛(100)의 내부에 서로 대향하도록 형성된다. 즉, 'ㄷ'자 형상의 슬라이딩 유닛(100)의 서로 마주보는 변에 각각 형성된다. 슬라이딩 가이드(110)는 교체 대상인 사이리스터 밸브 모듈(10)이 이동하는 경로를 제공한다.
슬라이딩 부재(120)는 슬라이딩 가이드(110)를 따라 이동하는 일종의 롤러를 나타낸다. 슬라이딩 부재(120)는 복수 개가 구비되는데, 슬라이딩 가이드(110)와 평행하는 사이리스터 밸브 모듈(10)의 두 개의 변과 절연 부재(130)를 통하여 접속된다.
절연 부재(130)는 슬라이딩 부재(120)와 사이리스터 밸브 모듈(10) 사이에 형성된다. 절연 부재(130)의 일단은 슬라이딩 부재(120)와 접속되고, 타단은 사이리스터 밸브 모듈(10)과 접속되므로, 슬라이딩 부재(120)의 개수만큼 구비된다.
고정 지지부(140)는 슬라이딩 유닛(100)의 네 개의 꼭지점에 형성되고, 지지 애자(20)가 연결된다. HVDC 시스템에 구비되는 밸브 타워는 복수의 사이리스터 밸브 모듈(10)이 지지 애자(20)를 통하여 상호 연결되어 적층됨으로써 이루어지는 것이 일반적이며, 본 발명에서도 지지 애자(20)가 고정 지지부(140)에 연결되고 서로 분리되지 않은 슬라이딩 유닛(100)과 사이리스터 밸브 모듈(10)이 상하로 적층되어 HVDC 시스템의 밸브 타워를 이룬다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 교체 장치는 각 사이리스터 밸브 모듈(10)에 슬라이딩 유닛(100)이 일체로 형성된다.
사이리스터 밸브 모듈(10)에는 절연 부재(130)를 통하여 슬라이딩 부재(120)가 연결된다. 슬라이딩 부재(120)는 슬라이딩 가이드(110)를 따라 이동하는 일종의 롤러를 나타낸다.
슬라이딩 부재(120)가 슬라이딩 가이드(110)를 따라 이동함에 따라, 교체하고자 하는 밸브 모듈(10)은 슬라이딩 유닛(100)에 형성된 개구를 통하여 밸브 타워에서 용이하게 분리 및 교체가 가능하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 교체 장치의 교체 지그를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 밸브 타워에서 분리된 사이리스터 밸브 모듈(10)을 수납하기 위한 교체 지그(200)가 도시된다.
교체 지그(200)는 단면이 'ㄷ'자 형상으로서, 사이리스터 밸브 모듈(10)이 진출입할 수 있는 개구를 구비하고, 상하로 길게 연장된 기둥 형상이다. 교체 지그(200)는, 상기 밸브 타워에서 임의의 사이리스터 밸브 모듈(10)을 분리/교체하는데 적용되므로, 상기 밸브 타워의 길이와 동일하거나 그보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
교체 지그(200)는 수직 가이드(210), 밸브 수납부(220) 및 회전 모터(230)를 포함한다.
수직 가이드(210)는 교체 지그(200)의 서로 대향하는 내측 면에 형성되어, 밸브 수납부(220)를 수직 이송하기 위한 경로를 제공한다.
밸브 수납부(220)는 수직 가이드(210)를 따라 수직으로 이동하며, 상기 밸브 타워에서 분리된 사이리스터 밸브 모듈(10)을 수납하기 위한 공간을 제공한다. 밸브 수납부(220)는 수직 가이드(210)를 따라 이동하여 분리 대상인 사이리스터 밸브 모듈(10)의 위치로 정렬된다. 밸브 수납부(220)에는 슬라이딩 유닛(100)에 구비되는 슬라이딩 부재(120)가 이동할 수 있는 일종의 홈이 형성되며, 이에 따라 분리된 사이리스터 밸브 모듈(10)은 슬라이딩 부재(120)가 상기 홈을 따라 이동함으로써 밸브 수납부(220)에 용이하게 수납될 수 있다.
회전 모터(230)는 밸브 수납부(220)를 분리 대상인 사이리스터 밸브 모듈(10)의 위치에 따라 상하로 수직 이동 이동시킨다. 회전 모터(230)는 사용자의 조작에 의해 분리하고자 하는 사이리스터 밸브 모듈(10)의 상기 밸브 타워에서의 위치에 대응되도록 밸브 수납부(220)를 이동시킨다.
상술한 슬라이딩 유닛(100)과 교체 지그(200)를 이용하여, HVDC 시스템의 사이리스터 밸브 모듈을 교체하는 과정에 대하여 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 4a를 참조하면, HVDC 시스템에 구비되는 밸브 타워와 교체 지그(200)가 도시된다. 상기 밸브 타워는 사이리스터 밸브 모듈(10)과 슬라이딩 유닛(100)이 일체화되어 구성된 하나의 단위체가 지지 애자(20)를 통해 적층되어 형성됨을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 HVDC 시스템의 밸브 교체 장치에 포함되는 슬라이딩 유닛(100)과 교체 지그(200)를 이용하여 사이리스터 밸브 모듈(10)을 선택적으로 분리/교체하기 위하여, 먼저, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 분리/교체하고자 하는 사이리스터 밸브 모듈(10)이 구비되는 상기 밸브 타워에 교체 지그(200)를 근접하도록 위치시킨다.
도 4(b)는 사이리스터 밸브 모듈(10)이 교체 지그(200)에 수납되는 과정을 상세하게 도시한다. 도 4(b)는 분리/교체하고자 하는 사이리스터 밸브 모듈(10)이 상기 밸브 타워의 가장 상측에 위치한 경우를 일예로써 도시한 것이며, 밸브 수납부(220)는 회전 모터(230)에 의해 수직 가이드(210)를 따라 이동하여 해당되는 사이리스터 밸브 모듈(10)의 위치에 정렬된다. 사이리스터 밸브 모듈(10)의 위치에 정렬된 밸브 수납부(220)는 부분 확대 도면에 도시된다.
확대된 도면을 참조하면, 슬라이딩 유닛(100)에 구비되는 슬라이딩 가이드(110)와 교체 지그(200)에 구비되는 밸브 수납부(220)에 형성된 홈이 일치한다. 사이리스터 밸브 모듈(10)과 절연 부재(130)를 통하여 연결된 슬라이딩 부재(120)는 슬라이딩 가이드(110)로부터 밸브 수납부(220)의 홈으로 이동하게 되고, 이에 따라 사이리스터 밸브 모듈(10) 또한 밸브 수납부(220)로 이동한다.
밸브 수납부(220)로 이동하여 수납된 사이리스터 밸브 모듈(10)이 도 4(c)에 도시된다. 사이리스터 밸브 모듈(10)은 교체 지그(200)로 이동이 완료되어 상기 밸브 타워에서는 완전히 분리된다.
도 4(d)를 참조하면, 사용자는 회전 모터(230)를 조작하여 사이리스터 밸브 모듈(10)이 수납된 밸브 수납부(220)를 하방으로 이동시키고, 밸브 수납부(220)로부터 사이리스터 밸브 모듈(10)을 분리하여 수리, 점검 등을 행할 수 있다. 이에 따라 사용자가 고공에서 작업할 필요없이, 각 사이리스터 밸브 모듈(10)에 대한 고장 수리 및 정기 점검 등이 용이하게 이루어질 수 있다.
사이리스터 밸브 모듈(10)을 교체하거나, 점검 후 다시 상기 밸브 타워에 적층하는 경우에는, 상술한 도 4(a)~도 4(d)까지의 과정이 역으로 수행될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 사이리스터 밸브 모듈 20 : 지지 애자
100 : 슬라이딩 유닛 110 : 슬라이딩 가이드
120 : 슬라이딩 부재 130 : 절연 부재
140 : 고정 지지부 200 : 교체 지그
210 : 수직 가이드 220 : 밸브 수납부
230 : 회전 모터

Claims (6)

  1. 지지 애자에 의해 상호 연결되어 적층되는 복수의 밸브 모듈을 구비하는 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치에 있어서,
    복수의 상기 밸브 모듈을 둘러싸도록 형성되되, 상기 밸브 모듈이 진출입할 수 있는 개구가 구비된 슬라이딩 유닛; 및
    상기 슬라이딩 유닛으로부터 분리된 상기 밸브 모듈을 수납하기 위한 교체 지그를 포함하고, 상기 슬라이딩 유닛은,
    상기 슬라이딩 유닛의 내부에 서로 대향하도록 형성되는 제1 및 제2 슬라이딩 가이드;
    상기 제1 및 제2 슬라이딩 가이드를 따라 이동하는 복수의 슬라이딩 부재; 및
    상기 지지 애자가 고정되는 복수의 고정 지지부를 포함하고, 상기 교체 지그는,
    상기 교체 지그의 서로 대향하는 내부 면에 형성되는 수직 가이드;
    상기 수직 가이드를 따라 상하로 이동하며, 상기 슬라이딩 유닛으로부터 분리된 상기 밸브 모듈이 수납되는 밸브 수납부; 및
    상기 슬라이딩 유닛으로부터 분리된 상기 밸브 모듈이 위치하는 높이에 따라 상기 밸브 수납부를 상하로 이동시키는 회전 모터를 포함하고, 상기 복수의 슬라이딩 부재는, 상기 제1 및 제2슬라이딩 가이드로부터 상기 밸브 수납부에 형성되는 홈을 따라 이동하여 수납되는 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 슬라이딩 유닛은,
    일단은 상기 슬라이딩 부재에 각각 연결되고, 타단은 상기 밸브 모듈에 연결되는 복수의 절연 부재를 포함하는 HVDC 시스템의 밸브 모듈 교체 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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