KR101398599B1

KR101398599B1 - 친환경 절전형 하이브리드 변압기 및 그 절전방법

Info

Publication number: KR101398599B1
Application number: KR1020130012526A
Authority: KR
Inventors: 김인태; 김나운
Original assignee: 김나운
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-05-28
Also published as: KR20130036264A

Abstract

고조파를 제거하고 전력품질을 개선하는 변압기로서, 배전계통에서 전압 불평형, 전류 불평형 및 고조파가 발생되는 문제를 전압, 전류를 평형으로 유지하고, 고조파제거를 변압기 자체에서 해결하여 변압기의 성능을 향상시키고 별도의 고조파 감쇄장치 및 전압전류평형장치 설비를 구비하지 않아도 변압기 자체에서 전력품질을 개선하고, 전력손실을 줄이고자 친환경 절전형 하이브리드 변압기가 개시된다.
개시된 친환경 절전형 하이브리드 변압기는, 제1 레그와; 제2 레그와; 제3 레그와; 인덕턴스(철심, 코일)를 구비하고, 상기 2차 코일은 제1 권선과 제2 권선, 제3 권선이 각자 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 순서대로 권취되고, 상기 제1 권선과 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 일단은 중성점에 연결된 중성선이며, 상기 제1 권선과 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 타단은 각각의 다른 위상으로 변압한 전력선이고, 상기 중성선과 상기 전력선의 3상중에 한상의 전력만을 부하에서 사용하여도, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 권취된 권선의 변압된 셋 이상의 전력을 합하여 상기 부하에 공급하는 상기 2차 코일의 상기 전력선을 포함하고. 또한 중성점으로 흘러 들어온 고조파는 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 권취된 상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선을 통해 위상이 다른 각각의 상기 레그(1, 2, 3)들을 정해진 순서대로 흐른 후 제거되어 부하 측에 공급되는 상기 2차코일의 전력선을 포함한다.

Description

친환경 절전형 하이브리드 변압기 및 그 절전방법{Eco-friendly energy-saving hybrid transformer and the energy-saving methods}

본 발명은 친환경 절전형 하이브리드 변압기 및 그 절전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특히 Δ-Y 형태의 변압기에 있어서 2차 코일의 권취방법을 다르게 하여 3상의 다른 위상을 가진 각각의 레그를 통과하게 한 고조파가 서로 다른 위상 때문에 제거되고, 3상의 다른 각각의 레그에서 변압된 전력을 합하여 사용함으로서, 3상중에 하나의 상에서만 전력을 사용하여도 변압기 쪽의 삼상 전력을 모두 사용하여 변압기에 흐르는 전력(전압, 전류)을 평형으로 유지하며 변압기의 성능을 향상시키고 변압기자체에서 고조파를 제거함으로서 전력품질을 개선하여 전력을 절감하고 철손과 동손을 줄일 수 있는 친환경 절전형 하이브리드 변압기 및 그 절전방법에 관한 것이다.

일반적으로, 변압기(electric transformer)는 전자기 유도 현상을 이용하여 교류의 전압 또는 전류의 값을 변화시키는 장치로 송배전 계통에 직렬로 연결하여 사용한다. 이와 같은 변압기에는 전기적으로 연결된 부하에 의하여 발생하는 부하손실(동손)과 부하사용과 관계없이 발생하는 변압기 자체적인 무 부하 손실(철손)이 존재한다.

따라서 전력손실을 줄이고 변압기의 효율을 증대시키기 위해서는 부하손실과 무 부하 손실을 최소화하여야 한다. 변압기의 무 부하 손실(철손)을 줄이기 위해 저손실형 아몰퍼스 코어가 사용되고 있다. 그러나, 아몰퍼스 코어를 이용한 변압기는 규소강판 변압기에 비해 1.5배 이상 가격이 높고, 소음문제 또는 제작용량에 제한이 따른다. 따라서 아몰퍼스 코어를 이용한 변압기는 경제성과 효율성에서 한계성을 나타내고 있고, 부하율이 40％ 이상일 경우 무 부하 손실(철손) 감소 효과를 기대하기 어렵다.

한편, 부하손실(동손)은 부하율에 비례하고, 부하의 종류에 따라 고조파와 불평형이 발생함으로써 불필요한 전력손실을 초래한다. 이러한 고조파와 불평형은 컴퓨터, UPS, 정류기기, 조명장치 및 사무용기기 등 비선형 부하의 사용이 급증함에 따라 증가되고 있고, 배전계통에서 전력손실의 증가, 중성선의 과열 및 화재, 각종 기기의 절연파괴와 오동작 등 여러 가지 문제를 발생시킨다.

따라서 이러한 과도한 영상고조파를 감쇄시키기 위한 고조파감소장치에는 여러 가지 방식이 제안되고 있는데, 그 중에서 3개의 위상선과 중성선에 연결된 지그재그(Zig Zag) 결선 변압기(지그-재그 트랜스)를 이용하여 영상 임피던스를 작게 하여 중성선에서 부하 계통 측으로 영상고조파가 흐르지 않도록 하고 지그재그 결선 변압기 측으로 흡수하여 영상고조파를 감쇄시키는 장치가 대표적이다. 이와 같이 지그재그 결선 변압기를 이용한 영상고조파 필터는 발생량이 가장 많은 저 차수인 3차 고조파를 효율적으로 감쇄할 수 있다.

지그재그 결선 변압기를 이용한 영상고조파 필터가 적용된 고조파감소장치에 대한 종래의 기술이, 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0795037호(발명의 명칭: 과부하 보호기능을 구비한 영상고조파 저감장치)(이하, "종래기술 1" 이라 약칭함)와 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0849463호(발명의 명칭: 과부하 방지장치가 구비된 영상고조파 저감장치)(이하, "종래기술 2"라 약칭함)와 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0825058호(발명의 명칭: 고조파 감쇄 변압기)(이하, "종래기술 3"라 약칭함)에 개시되어 있다.

개시된 종래 기술 1은 복수의 차단기가 분배전반으로 결선되고, 전원의 3상선(A, B, C) 및 중성선(N)이 분전반 차단기를 거쳐 영상고조파 저감장치의 결선변압기의 각 위상선(A, B, C)과 중성선(N)에 연결되되, 상기 중성선(N)에는 차단스위치를 개재시켜, 결선변압기가 설정된 일정온도이상 상승 시 회로를 차단하고, 다시 결선변압기의 온도가 일정온도 미만으로 낮아지면 회로를 자동 복구하는 과부하 보호기능을 하도록 동작한다.

또한, 개시된 종래기술 2는, 분배전반을 통과하는 전원의 3상선(R, S, T) 및 중성선(N)과 각각 연결되도록 구성되되, 상기 분전반으로부터 영상고조파 저감장치로 입력되는 3상선(R, S, T)의 입력단에는 전자접촉기가 구비되며, 상기 전자접촉기를 구성하는 코일이 상기 영상고조파 저감장치에 내장된 온도스위치에 연결되도록 구성되어, 상기 온도스위치의 동작에 따라 상기 3상선(R, S, T)을 연결하는 전자접촉기의 개폐가 이루어지도록 구성된다.

또한, 개시된 종래기술 3은, 고조파 감쇄 변압기로서, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 상기 제1 레그, 제3 레그, 제1 레그, 제3 레그 및 제1 레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제1 권선과, 상기 제2 레그, 제1 레그, 제2 레그, 제1 레그 및 제2 레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제2 권선 및 상기 제3 레그, 제2 레그, 제3 레그, 제2 레그 및 제3 레그의 순서로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제3 권선으로 구성된다.

대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0795037호(발명의 명칭: 과부하 보호기능을 구비한 영상고조파 저감장치) 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0849463호(발명의 명칭: 과부하 방지장치가 구비된 영상고조파 저감장치) 대한민국특허청 등록특허공보 등록번호 10-0825058(발명의 명칭: 고조파 감쇄 변압기)

그러나 상기와 같은 종래의 기술들은 중성선에 흐르는 영상 고조파를 어느 정도는 감소할 수 있는 장점은 있으나, 변압기와 별도로 설치하여야 하거나 고조파 의 감소나 전력의 평형이 제대로 이루어 지지 않아, 전류의 불평형에 의하여 변압기가 소손되거나 전력품질이 떨어져 전력을 낭비하는 문제점을 발생하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기위해서 제안된 것 의로서,

본 발명이 해결 하고자 하는 과제는 고조파 감쇄장치를 따로 설치하지 않아도 변압기 자체적으로 고조파를 감소하는데 있다.

본 발명이 해결 하고자 하는 또 다른 과제는 전류의 불평형을 변압기 자체적으로 평형으로 유지하는데 있다.

본 발명이 해결 하고자 하는 또 다른 과제는 전압의 불평형을 변압기 자체적으로 평형으로 유지하는데 있다.

본 발명이 해결 하고자 하는 또 다른 과제는 불평형과 고조파로 인하여 발생되는 전력의 낭비를 막아 전력을 절감하고, 배전계통 및 부하의 전기기기를 불평형과 고조파로부터 보호하는데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기는,

1차 코일, 2차 코일이 있고 2차 코일에는 중성점이 있는 고조파를 감쇄하는 변압기에 있어서,

상기 변압기는 제1 레그와; 제2 레그와; 제3 레그와; 인덕턴스(철심, 코일)를 구비하고, 상기 2차 코일은 제1 권선과 제2 권선, 제3 권선이 각자 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 순서대로 권취되고, 상기 제1 권선과 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 일단은 중성점에 연결된 중성선이며, 상기 제1 권선과 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 타단은 각각의 다른 위상으로 변압한 전력선이고, 상기 중성선과 상기 전력선의 3상중에 한상의 전력만 부하에서 사용하여도, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 권취된 권선의 변압된 셋 이상의 전력을 합하여 부하에 공급하는 상기 2차코일의 전력선 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선은 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그의 각각 다른 레그에 처음 권취되고, 그 권선이 권취된 곳이 아닌 다른 레그에 중간 권취되고, 그 권선이 권취된 곳이 아닌 다른 레그에 마지막 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 권선은 상기 제1 레그에 권취되고, 상기 제2 레그와 상기 제3 레그에는 상기 제1 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그에 권취되고 상기 제3 레그와 상기 제1 레그에는 상기 제2 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그에 권취되고 상기 제1 레그와 상기 제2 레그에는 상기 제3 레그의 반대로 권취되서 중성점으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 권선은 상기 제1 레그에 권취되고, 상기 제3 레그와 상기 제2 레그에는 상기 제1 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그에 권취되고 상기 제1 레그와 상기 제3 레그에는 상기 제2 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그에 권취되고 상기 제2 레그와 상기 제1 레그에는 상기 제3 레그의 반대로 권취되서 중성점으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 권선은 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 권선은 상기 제1 레그 및 상기 제3 레그 및 상기 제2레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그 및 상기 제1 레그 및 상기 제3 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제1 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 권취되는 권선비는 전압 또는 전류의 비례로 권선하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 상기 일단과 타단의 사이에 전력을 인출하여 사용할 수 있는 탭을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 고조파는,

상기 중성점으로 흘러 들어온 고조파는 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각 각 권취된 상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선을 통해 위상이 다른 각각의 상기 레그들을 정해진 순서대로 흐른 후 제거되어 부하 측에 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "친환경 절전형 하이브리드 변압기의 절전방법"은,

제1 레그와; 제2 레그와; 제3 레그와; 인덕턴스(철심, 코일)를 구비하는 2차 코일에 중성점이 있는 변압기에서 전기를 절전하는 방법에 있어서,

상기 변압기의 1차 코일로 3상 전력이 공급되고, 그 공급된 3상 전력으로 인해 상기 2차 코일이 자기 유도되어 변압된 전력이 발생하는 단계와;

상기 변압된 전력을 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 각각 정해진 순서대로 권취 되어서 연결된 상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선을 통해 전력을 부하로 공급하면, 상기 부하는 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에서 각각 발생된 전력을 합하여 공급받아 변압기의 상간 불평형 없이 사용하는 단계와;

상기 부하중에 비선형 부하가 전력을 사용하면서 고조파를 발생하고, 발생된 고조파가 중성점으로 흘러들어가는 단계와;

상기 중성점으로 흘러들어온 고조파를 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 정해진 순서대로 권취된 상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선을 통해 위상이 다른 3개의 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그를 순서대로 통과하면서 고조파가 제거되는 단계와;

상기 고조파가 제거되고, 3상간 평형을 유지하는 전력을 변압기가 부하에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 에 친환경 절전형 하이브리드 변압기 의하면, 변압기 자체에서 불평형을 개선하여 평형으로 유지하고, 고조파를 감소시키면서, 변압기 성능을 향상시키고, 변압기 자체에서 전력품질을 개선하므로 인하여 변압기 이외에 불평형 감소장치 또는 고조파 저감 장치를 따로 설치하지 않더라도 고조파를 감소시키고, 불평형을 현저히 감소시켜 전력을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기에 의하면, 전력품질을 개선하여 배전계통과 부하 측의 전기기기를 보호하고, 전기사고를 예방하는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기에 의하면, 고조파를 감소 하는 변압기를 설치하여 중성선에 유입되는 고조파전류를 감소시켜서 변압기의 무부하손(철손)과 부하손(동손)을 줄이며 변압기의 성능저하를 방지하고 전력기기의 수명을 연장하는 효과가 얻어진다.

도 1은 배전계통(배전반)의 회로도 이고,
도 2는, 선행기술의 고조파 감쇄 기능의 지그-재그 트랜스의 벡터도 이고,
도 3은, 본 발명의 바람직한 실시 예 에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기와 그 벡터도이며,
도 4는, 영상고조파가 감소되는 순서의 흐름도 이며,
도 5는 고조파와 전력의 흐름을 설명하기 위한 보충설명도며,
도 6은, 본 발명의 바람직한 실시 예 에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기의 절전방법의 흐름도 이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기의 회로도와 그 벡터도 이며, 이를 상세하게 설명하면, 도 3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기(100)는 1차 코일(160r, 160s, 160t) 및 2차 코일(170)을 구비하고, 제1 레그(120), 제2 레그(130)와 제3 레그(140)와 전자기 유도를 위한 인덕턴스(철심, 코일)와 상기 2차 코일의 전력선(R, S, T)을 포함하여 구성된다.

상기 1차 코일(160r, 160s, 160t)은 Δ형으로 결선되어 있고, 1차 코일(160r, 160s, 160t)의 제1 권선(160a), 제2 권선(160s) 및 제3권선(160t)은 각각 제1 레그(120), 제2 레그(130) 및 제3 레그(140) 상에서 동일한 방향으로 권취된다. 이 경우, 상기 1차 코일(160r, 160s, 160t)의 권선들은 1:1:1의 권수비로 형성되고, 상기 각각의 권선들(160r, 160s, 160t)은 각각 제1 레그(120), 제2 레그(130) 및 제3 레그(140) 상에서 1회 이상 권취될 수 있다.

상기 2차 코일(170)은 레그들(120, 130, 140) 각각에서 1차 코일(160r, 160s, 160t)의 위치와는 다른 위치에 Y형으로 결선되어 있고, 배전계통에서 발생하는 전압과 전류의 고조파 및 불평형을 감소시키기 위해 각각의 레그에 감겨져서 연결하는 형태로 권취되어 있다. 또한, 상기 2차 코일(170)에 흐르는 전류는 1차 코일(160r, 160s, 160t)에 흐르는 전류에 의하여 각각의 레그(120, 130, 140)에 생성된 자속(magnetic flux)을 상쇄시키는 방향으로 흐른다. 상기 2차 코일(170)의 제1 권선(Rr, Rs, Rt), 제2 권선(Ss, St, Sr)및 제3 권선(Tt, Tr, Ts)은 각각의 제1 레그(120), 제2 레그(130) 및 제3 레그(140)에 각각 권취된다.

상기 2차 코일(170)의 제1 권선(Rr, Rs, Rt)은 제1 레그(120)의 권선(Rr), 제2 레그(130)의 권선(Rs), 제3 레그(140)의 권선(Rt) 순서로 권취되어 중성선(N)에 연결되고, 제2 권선(Ss, St, Sr)은 제2 레그(130)의 권선(Ss), 제3 레그(140)의 권선(St), 제1 레그(120)의 권선(Sr)의 순서로 권취되어 중성선(N)에 연결된다. 또한, 상기 2차 코일(170)의 제3 권선(Tt, Tr, Ts)은 제3 레그(140)의 권선(Tt), 제1 레그(120)의 권선(Tr), 제2 레그(130)의 권선(Ts)의 순서로 권취되어 중성선(N)에 연결되고 중성선의 타단은 전력선(R, S, T)이다.

이 경우, 상기 2차 코일(170)의 제1 권선(Rr, Rs, Rt)은 제1 레그(120)의 권선(Rr) 및 제2 레그(130)의 권선(Rs) 제3 레그(140)의 권선(Rt)의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되고, 제2 권선(Ss, St, Sr)은 제2 레그(130)의 권선(Ss) 및 제3 레그(140)의 권선(St) 및 제1 레그(120)의 권선(Sr)의 각각에서 서로 다른 위치에 권취된다. 또한, 상기 2차 코일(170)의 제3 권선(Tt, Tr, Ts)은 제3 레그(140)의 권선(Tt) 및 제1 레그(120)의 권선(Tr) 및 제2 레그(130)의 권선(Ts)의 각각에서 서로 다른 위치에 권취된다.

한편, 상기 2차 코일(170)의 제1 권선(Rr, Rs, Rt)은 제1 레그(120)의 권선(Rr)과 제2 레그(130) 및 제3 레그(140)의 권선(Rs, Rt)이 서로 반대방향으로 권취되고, 제2 권선(Ss, St, Sr)은 제2 레그(130)의 권선(Ss)과 제3 레그(140) 및 제1 레그(120)의 권선(St, Sr)이 서로 반대방향으로 권취되며, 제3 권선(Tt, Tr, Ts)은 제3 레그(140)의 권선(Tt)과 제1 레그(120) 및 제2 레그(130)의 권선(Tr, Ts)이 서로 반대방향으로 권취된다.

따라서 각각의 레그(120, 130, 140) 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만, 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄되고, 3상의 위상을 갖는 각각 다른 레그(120, 130, 140)들을 통과 하므로 인해 고조파 및 불평형 성분의 전류는 감소하게 된다.

더 자세하게 설명하면, 도 4에서 보면 위상을 정상으로(위상을 반대로 하면 더 많은 고조파가 빨리 제거됨) 해서 고조파가 3상의 위상을 차례로 지나는 것을 보인 흐름도 이다. 순서의 편의상 R, S, T이므로, R상 전력을 대표로 설명한다. 권선(Rt)는 제3 레그(140)의 하부에 있으며, 상기 권선(Rt)상부의 중성점과 연결되어 있다. 즉 중성선의 고조파가 권선(Rt)의 상부에서 유입되면, 권선(Rt)이 권취된 제3 레그(140)를 통과하게 되면서, 3상의 위상을 가진 파형중에 T상의 파형을 지나가게 되어 T상과 역상(Rt1)인 파형들은 상쇄되어 없어진다. 그리고 상기 권선(Rt)이 권선(Rs)의 상부로 연결되어있어 제3 레그(140)를 통과한 고조파가 제2 레그(130)를 통과하게 되고, 제2 레그(130)의 위상인 위상이 S상인 파형을 만나 상기와 같은 이유로 S상과 역상(Rs1)인 파형은 상쇄되어 없어지게 되고, 마지막 통과하는 R상도 상기와 같이 R상과 역상(Rr1)인 파형은 상쇄되어 없어지게 되며, 그래서 고조파는 완전히 제거되어 없어지게 되고, 선형파만 남게 되는 것이다(다른 고조파도 같은 이유로 제거되며, R상이외의 S상과 T상은 기호(230)을 참조).

도 5는 본 발명의 친환경 절전형 하이브리드 변압기의 부하라인 에서 전력과 고조파가 변압기로 유입되는 흐름을 설명한 전류를 포함한 고조파의 흐름도 이다.

한편, 상기 제1 코일(160r, 160s, 160t) 및 제2 코일(170)이 각각 Δ형 및 Y형으로 결선되는 경우에, 상기 제1 코일(160r, 160s, 160t) 및 제2코일(170) 사이에 혼촉 방지판(150)이 개재될 수 있다. 상기 혼촉 방지판(150)은 제2 코일(170) 보다 제1 코일(160r, 160s, 160t)에서 상대적으로 높은 전압이 인가될 경우에, 낮은 전압이 인가된 제2 코일(170) 측에 연결된 부하(210)에 발생하는 전기적 피해를 줄인다. 또한, 상기 혼촉 방지판(150)은 제1 코일(160r, 160s, 160t) 및 제2코일(170) 사이에 내재하는 고조파의 유입을 방지한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 친환경 절전형 하이브리드 변압기의 절전방법에 대한 흐름도이며, 이를 상세하게 설명하면, "친환경 절전형 하이브리드 변압기의 절전방법"은,

상기 변압기의 1차 코일(160r, 160s, 160t)로 3상 전력이 공급되고, 공급된 3상 전력으로 인해 상기 2차 코일(170)이 자기 유도되어 변압된 전력이 발생하는 단계(S101 - S103)와;

상기 변압된 전력을 상기 제1 레그(120) 및 상기 제2 레그(130) 및 상기 제3 레그(140)에 각각 정해진 순서대로 권취 되어서 연결된 상기 제1 권선(Rr, Rs, Rt), 상기 제2 권선(Ss, St, Sr), 상기 제3 권선(Tt, Tr, Ts)을 통해 전력을 부하(210)로 공급하면, 상기 부하(210)는 상기 제1 레그(120) 및 상기 제2 레그(130) 및 상기 제3 레그(140)에서 각 각 발생된 전력을 합하여 공급받아 상기 변압기(100)의 상간 불평형 없이 사용하는 단계(S103 - S105)와;

상기 부하(210)중에 비선형 부하(210)가 전력을 사용하면서 고조파를 발생하고, 발생된 고조파가 중성점으로 흘러들어가는 단계(S105 - S107)와;

상기 중성점으로 흘러들어온 고조파를 상기 제1 레그(120) 및 상기 제2 레그(130) 및 상기 제3 레그(140)에 정해진 순서대로 권취된 상기 제1 권선(Rr, Rs, Rt), 상기 제2 권선(Ss, St, Sr), 상기 제3 권선(Tt, Tr, Ts)을 통해 위상이 다른 3개의 상기 제1 레그(120) 및 상기 제2 레그(130) 및 상기 제3 레그(140)를 순서대로 통과하면서 고조파가 감소되는 단계와(S107 - S109);

상기 고조파가 감소되고, 3상간 평형을 유지하는 전력을 변압기(100)가 부하(210)에 공급하는 단계(S109 - S111)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 - 친환경 절전형 하이브리드 변압기
110 - 기존 변압기
120 - 제1 레그
130 - 제2 레그
140 - 제3 레그
150 - 혼촉 방지판
160r, 160s, 160t - 1차 코일
170 - 2차 코일(제1 권선, 제2 권선, 제3 권선)
180 - 제1 권선(Rr, Rs, Rt)
190 - 제2 권선(Ss, St, Sr)
200 - 제3 권선(Tt, Tr, Ts)
210 - 부하
220 - 제2 권선(Ss, St, Sr)의 유도전력발생 위상
230 - Y변압기가 연결된 위상(전원)
Rr - 제1 레그에 권취된 제1 권선
Rs - 제2 레그에 권취된 제1 권선
Rt - 제3 레그에 권취된 제1 권선
Ss - 제2 레그에 권취된 제2 권선
St - 제3 레그에 권취된 제2 권선
Sr - 제1 레그에 권취된 제2 권선
Tt - 제3 레그에 권취된 제3 권선
Tr - 제1 레그에 권취된 제3 권선
Ts - 제2 레그에 권취된 제3 권선
R1, S1, T1 - 입력선
R, S, T - 전력선(출력선)
N - 중성선

Claims

1차 코일, 2차 코일이 있고 2차 코일에는 중성점이 있는 고조파를 감쇄하는 변압기에 있어서,
상기 변압기는 제1 레그와; 제2 레그와; 제3 레그와; 인덕턴스를 구비하고, 상기 2차 코일은 제1 권선과 제2 권선, 제3 권선이 각자 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 순서대로 권취되고, 상기 제1 권선과 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 일단은 중성점에 연결된 중성선이며, 상기 제1 권선과 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 타단은 각각의 다른 위상으로 변압한 전력선이고, 상기 중성선과 상기 전력선의 3상중에 한상의 전력만 부하에서 사용하여도, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 권취된 권선의 변압된 셋 이상의 전력을 합하여 공급하는 상기 2차코일의 상기 전력선을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 1항에 있어서,
상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선은 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그의 각각 다른 레그에 처음 권취되고, 그 권선이 권취된 곳이 아닌 다른 레그에 중간 권취되고, 그 권선이 권취된 곳이 아닌 다른 레그에 마지막 권취되는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 1항에 있어서,
상기 제1 권선은 상기 제1 레그에 권취되고, 상기 제2 레그와 상기 제3 레그에는 제1 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그에 권취되고, 상기 제3 레그와 상기 제1 레그에는 상기 제2 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그에 권취되고, 상기 제1 레그와 상기 제2 레그에는 제3 레그의 반대로 권취되서 중성점으로 연결되는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 3항에 있어서,
상기 제1 권선은 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 1항에 있어서,
상기 제1 권선은 상기 제1 레그에 권취되고, 상기 제3 레그와 상기 제2 레그에는 상기 제1 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그에 권취되고, 상기 제1 레그와 상기 제3 레그에는 상기 제2 레그의 반대로 권취되어 중성점으로 연결되고, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그에 권취되고, 상기 제2 레그와 상기 제1 레그에는 상기 제3 레그의 반대로 권취되서, 중성점으로 연결되는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 5항에 있어서,
상기 제1 권선은 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 각각에서 서로 다른 위치에 권취되는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 1항에 있어서, 상기 고조파는,
상기 중성점으로 흘러 들어온 고조파는 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그에 각각 권취된 상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선을 통해 위상이 다른 각각의 상기 레그들을 정해진 순서대로 흐른 후 제거되어 부하 측에 공급되는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 1항에 에 있어서,
상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 권취되는 권선비는 전압 또는 전류의 비례로 권선하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 2항에 있어서,
상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선의 상기 일단과 타단의 사이에 전력을 인출하여 사용할 수 있는 탭을 구비하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제 1항에 있어서,
상기 1차 코일과 상기 2차 코일의 전기적인 간섭을 방지하기 위하여 혼촉 방지판을 구비하는 것을 특징으로 하는 친환경 절전형 하이브리드 변압기.

제1 레그와; 제2 레그와; 제3 레그와; 인덕턴스(철심, 코일)를 구비하는 2차 코일에 중성점이 있는 변압기의 절전하는 방법에 있어서,
상기 변압기의 1차 코일로 3상 전력이 공급되고, 그 공급된 3상 전력으로 인해 상기 2차 코일이 자기 유도되어 변압된 전력이 발생하는 단계와;
상기 변압된 전력을 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 각각 정해진 순서대로 권취 되어서 연결된 상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선을 통해 전력을 부하로 공급하면, 상기 부하는 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에서 각각 발생된 전력을 합하여 공급받아 변압기의 상간 불평형 없이 사용하는 단계와;
상기 부하중에 비선형 부하가 전력을 사용하면서 고조파를 발생하고, 발생된 고조파가 중성점으로 흘러들어가는 단계와;
상기 중성점으로 흘러들어온 고조파를 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그에 정해진 순서대로 권취된 상기 제1 권선, 상기 제2 권선, 상기 제3 권선을 통해 위상이 다른 3개의 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그를 순서대로 통과하면서 고조파가 제거되는 단계와;
상기 고조파가 제거되고, 3상간 평형을 유지하는 전력을 변압기가 부하에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.