KR101630716B1

KR101630716B1 - 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치

Info

Publication number: KR101630716B1
Application number: KR1020140185018A
Authority: KR
Inventors: 신동구; 윤극영
Original assignee: 주식회사 신동파워텍; 쌍용전기 주식회사
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-16

Abstract

본 발명은 배전선로 장치에 있어서, 2상 전압선과 중성선의 2상 배전선로(200) 및, 상기 2상 배전선로 말단에 설치된 2상용 3상 변압기를 포함하여 이루어지고, 상기 2상용 3상 변압기는 1차 입력측이 A상, C상, N상의 2상 3선 구조를 가지며, 2차 출력측은 A상, B상, C상, N상의 3상 4선 구조를 가지며, 상기 1차 입력측과 상기 2차 출력측 사이에, 상기 1차 권선 입력측(A상, C상)에 미 구비된 권선 B상의 전압 보상을 위해 독립적으로 3상(A상, B상, C상)의 전압 보상 권선 구조가 구비되고, 1차 입력측의 접지선은 저압 붓싱으로 인출되고, 상기 2상 전압선은 특고압 붓싱에 연결되는 것을 특징으로 하는 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치에 관한 것으로, 부하 증대 전망이 없는 산간벽지, 농어촌 지역에 3상 선로를 건설할 경우 공사비 과다, 설비이용률 저하 등 문제점을 해결할 수 있음.

Description

2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치{Distribution line apparatus using two-phase transformer}

본 발명은 2상용 변압기를 이용한 배전선로 구성방법 및 그 장치로 2상용변압기를 개발하여 2상용 배전선로를 신설하여 3상 전력을 공급하는데 목적이 있는 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치에 관한 것이다.

22.9kV 배전선로에 사용되는 배전용 변압기는 단상용, 3상용 2종류이고, 단상 선로 말단에서는 반드시 기존 단상 선로를 3상 선로 설비로 변경해야 3상 전력을 사용할 수 있다.

그러나 부하 증대 전망이 없는 산간벽지, 농어촌 지역에 3상 선로를 건설할 경우 공사비 과다, 설비이용률 저하 등 문제점이 발생된다. 일반적으로 3상화 공사비용을 분석하면 95%이상이 3상 선로 구성비용이고, 변압기 가격은 5% 미만이다. 따라서 2상용 3상 변압기를 개발하면, 3상 선로를 신설하지 않고, 기존 단상 선로에서 1선만 추가하여 2상 전력으로 3상 전력 공급이 가능하므로, 공사비를 1/3이상 절감할 수 있다. 현재 특고압 배전선로는 ALOC 58㎟이상을 사용하고 있어, 1선당 240A, 3,000kW까지 전력을 공급할 수 있으므로, 농어촌 등에서는 2상이면 전력공급이 가능하다. 따라서 경제성을 고려하여 농어촌 등에 적합한 2상용 3상 변압기 개발이 필요하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 2상용변압기를 개발하여 2상용 배전선로를 신설하여 3상 전력을 공급하는데 목적이 있음.

따라서 본 발명은 부하 증대 전망이 없는 산간벽지, 농어촌 지역에 3상 선로를 건설할 경우 공사비 과다, 설비이용률 저하 등 문제점을 해결할 수 있음.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치는,

배전선로 구성방법에 있어서, 2상 전압선과 중성선의 2상 배전선로 및, 상기 2상 배전선로 말단에 설치된 2상용 3상 변압기를 포함하여 이루어지고, 상기 2상용 3상 변압기는 1차 입력측이 A상, C상, N상의 2상 3선 구조를 가지며, 2차 출력측은 A상, B상, C상, N상의 3상 4선 구조를 가지며, 상기 1차 입력측과 상기 2차 출력측 사이에, 상기 1차 입력측에 미구비된 B상의 전압 보상을 위해 독립적으로 3상(A상, B상, C상)의 전압 보상 권선 구조가 구비되고, 1차 입력측의 접지선은 저압 붓싱으로 인출되고, 상기 2상은 특고압 부싱에 연결되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 2상용 3상 변압기는 상기 1차 입력측이 2상 3선 구조가 V 결선으로 되고, 상기 2차 출력측은 3상 4선 구조가 Y결선으로 되며, 상기 3상의 전압 보상 권선 구조는 △결선으로 된 변압기 코일 결선 구조를 가지며, 상기 1차 입력측의 철심 구조는 내철형 3각 구조를 가지고, 상기 3상의 전압 보상 권선 구조는 A상, B상, C상의 전압 보상 권선 구조를 가지며, 1차 권선 입력측(A상, C상)에 미 구비된 권선 B상의 전압을 보상하기 위해 B상의 전압 권선은 2차 권선의 전압강하에 비례적으로 A, C상 보다 권선비가 많은 비로 감겨지고, 변압기의 정격 1차 전압의 10%를 보상할 수 있도록, 1차 권선 탭이 3개 ~ 5개 중 어느 하나의 개수만큼 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 중성선은 굵기가 상기 전압선의 굵기와 동등하거나 1단계 위 상위 규격의 굵기를 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 2상 배전선로의 전압강하에 비례하여 2상용 3상 변압기 1차 탭이 조절된 위치를 가지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 2상 보호 휴즈가 구비되고, 상기 2상 보호 휴즈의 전류 용량은 3상 변압기 1차측 전류용량 대비

배의 전류 용량을 가지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 단상 부하 용량이 큰 것은 2차측 A, C 상에 연결하고, 단상 부하 용량이 작은 것은 B상에 걸어서 B상의 부하가 A상, C상보다 10% ~ 20% 작게 걸리게 부하 연결 조정 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 2상용 변압기를 이용한 배전선로 구성방법으로 2상용변압기를 개발하여 2상용 배전선로를 신설하여 3상 전력을 공급하는데 목적이 있음. 따라서 본 발명은 부하 증대 전망이 없는 산간벽지, 농어촌 지역에 3상 선로를 건설할 경우 공사비 과다, 설비이용률 저하 등 문제점을 해결할 수 있음.

일반적으로 3상화 공사비용을 분석하면 95%이상이 3상 선로 구성비용이고, 변압기 가격은 5% 미만으로 2상용 3상 변압기를 개발하면, 3상 선로를 신설하지 않고, 기존 1상 선로에서 1선만 추가하여 2상 전력으로 3상 전력 공급이 가능하므로, 공사비를 1/3이상 절감할 수 있는 장점이 있음.

또한 현재 특고압 배전선로는 ALOC 58mm2 이상을 사용하고 있어, 1선당 240A, 3,000KW까지 전력을 공급할 수 있으므로, 전선용량에도 문제가 없고, 3선보다도 2선으로 공급하면 고장확률이 1/3로 감소하기 때문에 공급신뢰도가 좋아짐.

도서지역, 농어촌, 등 부하전망이 없는 지역에 3상 전력을 공급할때, 2상용 3상 변압기를 활용하면 2상 선로에서 3상 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어 기존 단상 해월 철탑의 예비선을 이용하면 2상 전력을 공급할 수 있기 때문에 3상 철탑으로 교체하지 않고 2상용 3상 변압기로 3상 전력을 공급할 수 있다.

예를 들어, 기존 단상 선로에서 3상 선로로 교체하지 않고, 기설선로에 1상만 추가만 하면 2상으로 3상 전력을 공급할 수 있기 때문에 공사비를 획기적으로 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배전선로 장치의 구조를 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 배전선로 장치의 장주도
도 3은 본 발명에 따른 2상용 3상 변압기 구조를 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 2상용 3상 변압기 구조를 설명하기 위한 도면

도 1은 본 발명에 따른 배전선로 장치의 구조를 도시한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 배전선로 장치의 장주도, 도 3은 본 발명에 따른 2상용 3상 변압기 구조를 도시한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 2상용 3상 변압기 구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 배전선로 장치는 표1과 같이 2상 선로에 2상용 변압기로 3상 전력을 공급함으로 전압선의 전류는 기존용량 1.0대비 1.732배(

배)가 증가된다. 그리고, 중성선의 전류는 기존용량 0.3pu 대비 3.0배 증가된다.

2상용 3상변압기 1차측 전류 비교표

구분	1차측 전류
구분	A상	B상	C상	N상
3상용 변압기	1.0pu	1.0pu	1.0pu	0 ~ 0.3pu
2상용 변압기	1.732pu	-	1.732pu	2.0~3.0pu

그래서, 시공방법은 2상 배전선로 연장시 전압강하를 고려해야 하기 때문에 전선용량 선정이 중요하다.

따라서, 기존 배전선로는 중성선의 굵기를 전압선보다 한단계 낮은 굵기를 사용하지만, 본 발명은 중성선의 굵기(300)를 전압선과 동등 굵기 또는 한 단계 상위 규격을 사용한다.

한편, 현재 변압기는 단상용과 3상용 2종류가 있다. 2상용 3상 변압기를 사용하지 않는 이유는 기존 3상용 변압기 보다 효율이 낮기 때문에 개발되지 않았기 때문이다. 그러나 2상용 변압기가 3상용 변압기보다 효율은 낮지만, 부하 용량이 작은 개소에서는 건설비 절감으로 충분히 경제성이 있는 것으로 분석되었으므로, 세계 최초로 현장 적용이 가능한 2상용 3상 변압기를 개발할 필요가 있다.

본 발명에 따른 2상용 3상 변압기 구조(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 고압측에 2상 3선식 전력이 공급되고, 저압 측은 3상 4선식(또는 3상 3선식)으로 전력 공급이 가능하므로, 기존 3상용 변압기와 동일하게 사용할 수 있다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치는 배전선로 장치에 있어서, 2상 배전선로(200) 및, 상기 2상 배전선로(200) 말단에 설치된 2상용 3상 변압기(100)를 포함하여 이루어진 구조이다.

즉, 본 발명에 따른 2상 배전선로 구성방법 및 배전선로 장치에 있어서, 2상 전압선과 중성선(300)의 2상 배전선로 및, 상기 2상 배전선로 말단에 설치된 2상용 3상 변압기(100)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 2상용 3상 변압기는 1차 입력측(10)이 A상, C상, N상의 2상 3선 구조를 가지며, 2차 출력측(20)은 A상, B상, C상, N상의 3상 4선 구조를 가지며, 상기 1차 입력측과 상기 2차 출력측 사이에, 상기 1차 입력측에 미구비된 B상의 전압 보상을 위해 독립적으로 3상(A상, B상, C상)의 전압 보상 권선 구조(303)가 구비되고, 1차 입력측의 접지선은 저압 붓싱(40)으로 인출되고, 상기 2상은 특고압 부싱(50)에 연결되는 구조를 가지는 것이다.

또한, 상기 2상용 3상 변압기는 상기 1차 입력측이 2상 3선 구조가 V 결선(301)으로 되고, 상기 2차 출력측은 3상 4선 구조가 Y결선(302)으로 되며, 상기 3상의 전압 보상 권선 구조(303)는 △결선으로 된 변압기 코일 결선 구조를 가진다.

상기 1차 입력측의 철심 구조(305)는 내철형 3각 구조를 가지고, 상기 3상의 전압 보상 권선 구조(303)는 A상, B상, C상의 전압 보상 권선 구조를 가지며, 1차 권선 입력측(A상, C상)에 미구비된 권선 B상의 전압을 보상하기 위해 B상의 전압 권선은 2차 권선의 전압강하에 비례적으로 A, C상 보다 권선비가 많은 비로 감겨지고, 변압기의 정격 1차 전압의 10%를 보상할 수 있도록, 1차 권선 탭(304)이 3개 ~ 5개 중 어느 하나의 개수만큼 구비된 것이다.

그리고, 상기 중성선(300)은 굵기가 상기 전압선의 굵기와 동등하거나 1단계 위 상위 규격의 굵기를 가지는 것이다.

또한, 2상 배전선로의 전압강하에 비례하여 2상용 3상 변압기 1차 탭이 조절된 위치를 가지는 것이다.

또한, 상기 2상 보호 휴즈가 구비되고, 상기 2상 보호 휴즈는 전류 용량이 3상 변압기 용량 대비

배의 상위 용량을 가지는 것이다.

그리고, 단상 부하 용량이 큰 것은 2차측 A, C 상에 연결하고, 단상 부하 용량이 작은 것은 B상에 걸어서 B상의 부하가 A상, C상보다 10% ~ 20% 작게 걸리게 부하 연결 조정 구성을 가지는 것이다.

도 3에 도시된 본 발명에 따른 2상용 3상 변압기의 원리는 도 4에 도시된 바와 같이 다음과 같다.

단상변압기를 5대를 이용하여 C 상이 없는 상태에서 입력 2상3선(A상, B상, N상)을 1, 2번 변압기 1차측에 공급한 경우, (a)와 같이 A상과 B상의 위상각이 120도로 공급된다. 1,2번 변압기 2차측에 역V 결선을 하면 (b)와 같이 a상과 b상은 60도(또는 b상과 c상 60도)가 된다.

특히, 입력측 A상, B상, N상과 출력측 A상, B상, N상이 동위상으로 1,3번 변압기와 2,4번 변압기는 병렬로 구성된 것이므로 변압기 3대의 구조로 위상변환이 가능하다.

이것을 다시 3,4,5 변압기의 1차 △결선으로 공급하며, (b')와 같이 가상의 C상이 만들어진다. 마지막으로 3,4,5변압기의 2차측 Y결선을 통해서, (c)와 같이 3상4선(A상, B상, C상, N상)을 공급하는 방식이다.

이상과 같이, 본 발명은 2상용 변압기를 이용한 배전선로 구성방법으로 2상용변압기를 개발하여 2상용 배전선로를 신설하여 3상 전력을 공급하는데 목적이 있음. 따라서 본 발명은 부하 증대 전망이 없는 산간벽지, 농어촌 지역에 3상 선로를 건설할 경우 공사비 과다, 설비이용률 저하 등 문제점을 해결할 수 있음.

도서지역, 농어촌, 등 부하전망이 없는 지역에 3상 전력을 공급할 때, 2상용 3상 변압기를 활용하면 2상 선로에서 3상 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어 기존 단상 해월 철탑의 예비선을 이용하면 2상 전력을 공급할 수 있기 때문에 3상 철탑으로 교체하지 않고 2상용 3상 변압기로 3상 전력을 공급할 수 있다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 1차 입력측(2상3선) 20 : 2차 출력측(3상4선)
30 : 외함 접지단자 40 : 접지측 저압붓싱
50 : 2상 특고압 붓싱 100 : 2상용 3상 변압기
101 : 제1 단상 변압기 102 : 제2 단상 변압기
103 : 제3 단상 변압기 104 : 제4 단상 변압기
105 : 제5 단상 변압기 200 : 2상 배전 선로
300 : 1차 중성선 301 : 1차 코일(V결선)
302 : 2차 코일(Y결선) 303 : 3상의 전압 보상 권선(?결선)
304 : 1차 권선 탭 305 : 철심(내철형구조)
306 : B상의 전압 권선

Claims

배전선로 장치에 있어서,
2상 전압선과 중성선의 2상 배전선로; 및
상기 2상 배전선로 말단에 설치된 2상용 3상 변압기를 포함하여 이루어지고,

상기 2상용 3상 변압기는
1차 입력측이
A상, C상, N상의 2상 3선 구조를 가지며,

2차 출력측은
A상, B상, C상, N상의 3상 4선 구조를 가지며,

상기 1차 입력측과 상기 2차 출력측 사이에,
상기 1차 입력측에 미구비된 B상의 전압 보상을 위해 독립적으로 3상(A상, B상, C상)의 전압 보상 권선 구조가 구비되고,

1차 입력측의 접지선은 저압 붓싱으로 인출되고, 상기 2상은 특고압 부싱에 연결되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 2상용 3상 변압기는
상기 1차 입력측이
2상 3선 구조가 V 결선으로 되고,

상기 2차 출력측은
3상 4선 구조가 Y결선으로 되며

상기 3상의 전압 보상 권선 구조는
△결선으로 된 변압기 코일 결선 구조를 가지며,

상기 1차 입력측의
철심 구조는 내철형 3각 구조를 가지고,

상기 3상의 전압 보상 권선 구조는
A상, B상, C상의 전압 보상 권선 구조를 가지며,
1차 권선 입력측(A상, C상)에 미 구비된 권선 B상의 전압을 보상하기 위해 B상의 전압 권선은 2차 권선의 전압강하에 비례적으로 A, C상 보다 권선비가 많은 비로 감겨지고,

변압기의 정격 1차 전압의 10%를 보상할 수 있도록, 1차 권선 탭(304)이 3개 ~ 5개 중 어느 하나의 개수만큼 구비된 것을 특징으로 하는 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 중성선은
굵기가 상기 전압선의 굵기와 동등하거나 1단계 위 상위 규격의 굵기를 가지는 것을 특징으로 하는 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
배전선로의 전압강하에 비례하여 2상용 3상 변압기 1차 탭이 조절된 위치를 가지는 것을 특징으로 하는 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
단상 부하 용량이 큰 것은 2차측 A, C 상에 연결하고, 단상 부하 용량이 작은 것은 B상에 걸어서 B상의 부하가 A상, C상보다 10% ~ 20% 작게 걸리게 부하 연결 조정 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 2상용 변압기를 이용한 배전선로 장치.