KR101658705B1 - 무정전 2모선수변전설비 - Google Patents

무정전 2모선수변전설비 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 서로 다른 계통의 제1변배전소(10) 및 제2변배전소(20)로부터 미리 설정된 전압을 수전하여 무정전을 구현하는 무정전 2모선수변전설비에 있어서, 상기 제1변배전소(10)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제1부하개폐기(111)와, 상기 제1부하개폐기(111)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(112) 및 적산전력량계(113)를 포함하는 제1수전설비부(110); 상기 제2변배전소(20)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제2부하개폐기(211)와, 상기 제2부하개폐기(211)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(212) 및 적산전력량계(213)를 포함하는 제2수전설비부(210); 무부하 상태에서 상기 제1수전설비부(110) 2차회로의 접속을 변경하는 제1개폐장치(120); 무부하 상태에서 상기 제2수전설비부(210) 2차회로의 접속을 변경하는 제2개폐장치(220); 상기 제1수전설비부(110) 및 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제1변전설비부(140)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비로부터 송배전되는 전압을 제1변전설비부(140)로 수전시키는 제1ALTS(130); 상기 제1수전설비부(110) 및 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제2변전설비부(240)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비로부터 송배전되는 전압을 제2변전설비부(240)로 수전시키는 제2ALTS(230); 상기 제1ALTS(130)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 낮은 전압으로 강압시키는 제1변압기(142)를 포함하며 강압된 전압을 제1부하전용차단기군(30)에 인가하는 제1변전설비부(140); 및 상기 제2ALTS(230)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 낮은 전압으로 강압시키며 강압된 전압을 제2부하전용차단기군(40)에 인가하는 제2변압기(242)를 포함하는 제2변전설비부(240);를 포함하며, 상기 MOF(112)와 적산전력량계(113), 상기 MOF(212)와 적산전력량계(213)는 각각 제1ALTS(130) 및 제2ALTS(230)의 전단에서 3상4선식(R상,S상,T상,N상)으로 상호 독립적이고 전기적으로 분리결선된 것을 특징으로 하는 무정전 2모선수변전설비가 제공된다.

Description

무정전 2모선수변전설비{Uninterruptible Power Receiving And Substation Facility with 2 Bus-bars}
본 발명은 무정전 2모선수변전설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 계통의 제1변배전소 및 제2변배전소로부터 미리 설정된 전압을 수전하여 무정전을 구현하는 무정전 2모선수변전설비에 관한 것이다.
전력계통은 전기공급사업자의 전력설비와 수용가의 전력설비로 구분할 수 있으며, 전기공급사업자의 전력공급설비는 발전기술, 전력조류(Power Flow)제어기술, 초고압송전기술, 계통운용기술의 고도화로 공급신뢰도가 향상되었음에도 불구하고 천재지변, 예측불허의 사고, 전력계통의 고장, 전력공급기의 고장/보수 등으로 인하여 불가피하게 정전 현상이 발생하게 된다고 알려져 있다.
반면에 반도체제조공장, 화학플렌트 등 첨단화된 대형사업장과 전산센터, 중요한 의료기기가 설치된 종합병원, 초고층 빌딩, 통신회사, 상하수도 등의 중요 수용가 사업장에서는 정전이 없는 무정전 전력공급을 요구하고 있다. 이러한 중요 수용가 시설사업장에서는 수용가의 전력설비 이외에 정전(Blackout)에 대비하여 수용가 부담으로 자가 발전소를 운용하는 사업장도 있다.
이는 특정대상의 중요 수용가 시설사업장에서 정전으로 인한 피해는 천문학적인 경제적 손실과 인명의 살상을 야기할 수도 있으며, 공공의 안전이 위협받고 이용자에게 큰 불편을 야기하고 있기 때문이다. 1계량방식(1회선 수전 + 1계량기 또는 2회선 수전 + 1계량기)에서 정전발생으로 인한 피해를 축소하기 위하여 종래에는 수용가 비용으로 무정전 전원장치(UPS : uninterruptible power supply), 비상발전기를 설치하기도 하였으나, 수전설비의 대형화로 넓은 공간을 필요로 하고 고비용의 투자비가 발생하며, 설비가 복잡하고 유지관리에 전문기술을 필요로 하는 등의 문제가 있었다.
최근에는 신뢰성을 향상시킨 2계량방식(2회선 수전 + 2계량기)의 실용화로 평상시에는 저위험 부하설비와 고위험 부하설비를 분리 운영하며, 설비의 정밀점검, 정비, 법정검사나 사고시에는 통합 운영하여 건물내 설비의 동작 정지없이 무정전 상태로 전력을 공급하고 있으나, 자동부하절체개폐기(ALTS)가 선택하는 전기공급회사의 제1변배전계통(22.9kV-y 3상4선 60HZ) 또는 제2변배전계통(22.9kV-y 3상4선 60HZ)의 양 전원에 대해서 수용가의 사용 전력량이 계량 및 적산되도록 수전설비(MOF 및 적산전력량계)를 자동부하절체개폐기(ALTS) 후단에 설치하고 3상4선식(R상,S상,T상,N상)으로 결선함으로써 불가피하게 제1변배전계통(22.9kV-y 3상4선 60Hz)의 중성선(N상)과 제2변배전계통(22.9kV-y 3상4선 60Hz)의 중성선(N상)이 공용되는 문제점이 있었다.
"2013내선규정 제2155-4 특고압 중성선의 가선에 의하면 서로 다른 변전소에서 인출된 특고압 배전선의 중성선은 공용하여서는 안된다"고 규정하고 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 변전소에서 인출된 특고압 배전선의 중성선을 공용하면 어느 한 계통에 낙뢰 사고가 발생할 경우에 공용하고 있는 중성선을 통하여 사고전류가 흐르게 되어 건전 계통의 피더차단기 동작으로 신뢰성을 향상시킨 2계량방식(2회선 수전 + 2계량기)임에도 불구하고 수용가에 정전이 발생할 위험이 있으며, 또한 1선지락 및 2선지락, 2상 단락사고 등의 불평형 고장이 발생할 경우에도 고장계통의 변압기 중성점에 영상전압(삼상평형의 경우 영상전압 거의 무시)이 발생하게 되어 중성점간의 전위차에 의해 고장전류가 고장계통의 변압기 중성점으로부터 건전 계통의 변압기 중성점으로 흐르게 되고, 이 과정에서 건전계통의 보호계전기에 불필요한 오동작(차단기 트립)을 일으키게 될 우려가 있으며 고장전류가 고장계통으로 귀환하는 과정에서 간헐 아크를 발생하게 되고 또한 통신 유도장해를 일으킬 위험이 있다.
또한, 설비의 정밀점검, 정비, 법정검사나 사고시에는 통합 운영이 가능하도록 타이개폐기를 설치하였으나 사고시에는 근무자가 직접 현장에서 사고원인 확인 및 조치 이후에 타이개폐기를 수동으로 투입하고 해당부하를 작동시키는데 따른 상당한 동작 정지시간이 발생하게 되며, 제3변압기 고장 및 정밀점검, 정비시에는 통합운영이 불가능한 문제점이 있다.
왜냐하면, 제3변압기 정밀점검, 고장을 정비하기 위해서는 사전에 제3변압기 전단의 차단기와 타이개폐기를 차단하여야 가능하며, 제3변압기 전단의 차단기와 타이개폐기를 차단할 경우에 저위험 부하설비에 필연적으로 정전이 발생하게 되므로 통합운영이 불가능하기 때문이고 또한 설비가 복잡하다는 것이 문제이다.
공개특허공보 제10-2004-0084809호(2004.10.06), 수변전설비
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 각 모선수변전설비별로 ALTS 전단에서 수전설비(MOF 및 적산전력량계)를 3상4선식(R상, S상, T상, N상)으로 결선 및 설치함으로써 제1수전설비(MOF 및 적산전력량계)는 제1ALTS 또는 제2ALTS의 자동 스위칭동작과 관계없이 제1변배전계통 전용의 사용전력을 계량 및 적산하고, 또한 제2수전설비(MOF 및 적산전력량계)는 제2ALTS 또는 제1ALTS의 자동 스위칭동작과 관계없이 제2변배전계통 전용의 사용전력을 계량 및 적산함으로 제1변배전계통의 중성선과 제2변배전계통의 중성선이 전기적으로 상호 독립 분리 결선되어, 상시에는 제1모선수변전설비에서 50%부하인 제1부하전용차단기군에, 제2모선수변전설비에서 50%부하인 제2부하전용차단기군에 각각 전력을 공급하는 시스템에서 제1변배전계통의 사고 및 고장에 의하여 건전한 제2변배전계통에 영향을 주지않고 또한 제2변배전계통의 사고 및 고장에 의하여 건전한 제1변배전계통에 영향을 주지 않도록 독립적으로 안전하게 분리 운영되므로 제1변배전계통(수전설비 포함)과 제2변배전계통(수전설비 포함)이 동시에 정전(사고 및 고장 포함)이 발생하는 경우를 제외하고는 수용가에 정전(자동부하절체개폐기 스위칭 시간 제외) 발생을 허용하지 않는 무정전 2모선수변전설비를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 정전시간을 최소로 하는 대책으로 수변전설비(ALTS와 변압기)의 사고 및 고장으로 불가피하게 발생하는 정전에 대해서도 신속하고 안정적으로 통합운영이 가능하도록 자동모드에서 ALTS 또는 변압기 고장인 경우에 타이차단기를 자동 투입시킴으로써 부하설비의 동작 정지 시간을 최대한 단축시켜 무정전 상태로 전력을 공급할 수 있는 무정전 2모선수변전설비를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정전작업이 요구되는 정밀점검, 정비, 법정검사, 교체공사를 수행하면서도 부하설비의 운전이 계속되도록 지혜로운 대책을 필요로하므로 가장 간단하고 효율적이고 독립적이며 분리 및 통합운영이 가능한 수용가 2모선수변전설비를 구축하여 분리 및 통합시키는데 소요되는 정전시간을 최소화시켜 무정전 전력공급을 요구하는 부하에 안전하게 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 무정전 2모선수변전설비를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 서로 다른 계통의 제1변배전소(10) 및 제2변배전소(20)로부터 미리 설정된 전압을 수전하여 무정전을 구현하는 무정전 2모선수변전설비에 있어서, 상기 제1변배전소(10)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제1부하개폐기(111)와, 상기 제1부하개폐기(111)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(112) 및 적산전력량계(113)를 포함하는 제1수전설비부(110); 상기 제2변배전소(20)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제2부하개폐기(211)와, 상기 제2부하개폐기(211)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(212) 및 적산전력량계(213)를 포함하는 제2수전설비부(210); 무부하 상태에서 상기 제1수전설비부(110) 2차회로의 접속을 변경하는 제1개폐장치(120); 무부하 상태에서 상기 제2수전설비부(210) 2차회로의 접속을 변경하는 제2개폐장치(220); 상기 제1수전설비부(110) 및 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제1변전설비부(140)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비로부터 송배전되는 전압을 제1변전설비부(140)로 수전시키는 제1ALTS(130); 상기 제1수전설비부(110) 및 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제2변전설비부(240)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비로부터 송배전되는 전압을 제2변전설비부(240)로 수전시키는 제2ALTS(230); 상기 제1ALTS(130)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 낮은 전압으로 강압시키며 강압된 전압을 제1부하전용차단기군(30)에 인가하는 제1변압기(142)를 포함하는 제1변전설비부(140); 및 상기 제2ALTS(230)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 낮은 전압으로 강압시키며 강압된 전압을 제2부하전용차단기군(40)에 인가하는 제2변압기(242)를 포함하는 제2변전설비부(240);를 포함하며, 상기 MOF(112)와 적산전력량계(113), 상기 MOF(212)와 적산전력량계(213)는 각각 제1ALTS(130) 및 제2ALTS(230)의 전단에서 3상4선식(R상,S상,T상,N상)으로 상호 독립적이고 전기적으로 분리결선된 것을 특징으로 하는 무정전 2모선수변전설비가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1변전설비부(140)는, 상기 제1ALTS(130)와 제1변압기(142) 사이에 배치되어 제1변압기(142)를 보호하는 제1차단기(142)와, 상기 제1변압기(142)와 제1부하전용차단기군(30) 사이에 배치되어 선로와 부하를 보호하는 제3차단기(143)를 더 포함하며, 상기 제2변전설비부(240)는, 상기 제2ALTS(230)와 제2변압기(242) 사이에 배치되어 제2변압기(242)를 보호하는 제2차단기(241)와, 상기 제2변압기(242)와 제2부하전용차단기군(40) 사이에 배치되어 선로와 부하를 보호하는 제4차단기(243)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 2모선수변전설비가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3차단기(143)와 제4차단기(243)의 2차측 부스바 사이에 배치되어 자동모드에서는 우선적으로 자동 차단하고, 제1모선수변전설비(100) 또는 제2모선수변전설비(200) 중 어느 하나의 수변전설비에 전압이 공급되지 않을 경우에는 자동 투입시켜 공급되지 않는 부하전용차단기군으로 전압을 공급하고, 수동모드에서는 상기 제3차단기(143)와 제4차단기(243) 중 선투입되는 차단기는 투입되고 나중에 투입되는 차단기는 투입되지 않도록 인터록을 구성하는 타이차단기(300);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무정전 2모선수변전설비가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 각 모선수변전설비별로 ALTS 전단에서 수전설비(MOF 및 적산전력량계)를 3상4선식(R상, S상, T상, N상)으로 설치 및 결선함으로써 제1변배전계통의 중성선과 제2변배전계통의 중성선이 전기적으로 상호 독립 및 분리 결선되어 상시에는 제1모선수변전설비에서 50%부하인 제1부하전용차단기군에, 제2모선수변전설비에서 50%부하인 제2부하전용차단기군에 각각 전력을 공급하는 자동모드에서 제1변배전계통의 낙뢰사고 및 불평형 고장전류에 의하여 건전한 제2변배전계통에 영향을 주지않고(고장전류가 제1변배전계통 내부에 한정) 또한 제2변배전계통의 낙뢰사고 및 불평형 고장전류에 의하여 건전한 제1변배전계통에 영향을 주지 않으므로(고장전류가 제2변배전계통 내부에 한정) 제1ALTS 또는 제2ALTS의 순시 자동 스위칭 동작에 의해 건전한 변배전계통의 전력이 공급되도록 상호 독립적으로 안전하게 분리 운영되므로, 제1변배전계통(수전설비 포함)과 제2변배전계통(수전설비 포함)이 동시에 정전(사고 및 고장 포함)이 발생하는 경우를 제외하고는 수용가에 정전(ALTS 스위칭 시간 제외) 발생을 허용하지 않는다.
더불어, 자동모드에서 수용가 설비인 ALTS 또는 변압기 고장 시에는 타이차단기를 자동 투입시킴으로써 분리 운영에서 통합운영으로 신속하고 안정적으로 전환되므로 수용가 부하설비의 동작 정지 시간을 최대한 단축시켜 무정전 상태로 전력을 공급할 수 있다.
또한, 불가피하게 정전작업이 수반되는 수변전설비에 대한 정밀점검, 정비, 법정검사, 교체공사 등에 대해서도 정전시간을 최소로 하는 지혜로운 대책을 필요로하므로 분리운영에서 통합운영으로 전환하는 정전시간을 최소로 한정하여 전력을 공급함과 동시에 해당 모선수변전설비별로 정밀점검, 정비, 법정검사, 교체공사를 이행할 수 있으므로 가장 간단하고 효율적으로 분리 및 통합운영이 가능한 수용가 2모선 수변전설비로 무정전(정전시간을 최소화) 전력공급을 요구하는 부하에 안전하게 안정적으로 전력을 공급함으로써 본 발명이 구현된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무정전 2모선 수변전설비의 전체 구성을 나타낸 블록도,
도 2 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 MOF 및 적산전력량계가 ALTS의 전단에서 3상4선식으로 전기적 결선이 이루어진 상태를 나타낸 회로도,
도 4 내지 도 5는 MOF 및 적산전력량계가 ALTS의 후단에서 3상4선식으로 전기적 결선이 이루어짐에 따라 제1변배전계통의 중성선과 제2변배전계통의 중성선이 전기적으로 접속되어 공용되는 상태를 나타낸 회로도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무정전 2모선수변전설비는 서로 다른 계통의 제1변배전소(10) 및 제2변배전소(20)로부터 미리 설정된 전압을 수전하여 무정전을 구현하는 무정전 2모선수변전설비로서, 도 1에 도시된 바와 같이 제1모선수변전설비(100), 제2모선수변전설비(200), 타이차단기(300), 제1부하전용차단기군(30) 및 제2부하전용차단기군(40)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1모선수변전설비(100)는 제1수전설비부(110), 제1개폐장치(120), 제1ALTS(130) 및 제1변전설비부(140)로 이루어지며, 상기 제2모선수변전설비(200)는 제2수전설비부(210), 제2개폐장치(220), 제2ALTS(230) 및 제2변전설비부(240)를 포함하여 이루진다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1수전설비부(110)는 제1변배전소(10)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제1부하개폐기(111)와, 상기 제1부하개폐기(111)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(112) 및 적산전력량계(113)를 포함하여 구비되며, 상기 MOF(112)를 보호하기 위한 파워퓨즈(114)를 더 포함한다.
상기 제2수전설비부(210)는 제2변배전소(20)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제2부하개폐기(211)와, 상기 제2부하개폐기(211)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(212) 및 적산전력량계(213)를 포함하여 구비되며, 상기 MOF(212)를 보호하기 위한 파워퓨즈(214)를 더 포함한다.
상기 제1개폐장치(120)는 무부하 상태에서 상기 제1수전설비부(110) 2차회로의 접속을 변경하며, 제2개폐장치(220)는 무부하 상태에서 상기 제2수전설비부(210) 2차회로의 접속을 변경하도록 동작된다.
상기 제1ALTS(130)는 상기 제1수전설비부(110) 또는 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제1변전설비부(140)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비부가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비부로부터 송배전되는 전압을 제1변전설비부(140)로 수전시킨다.
상기 제2ALTS(230)는 상기 제1수전설비부(110) 또는 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제2변전설비부(240)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비부가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비부로부터 송배전되는 전압을 제2변전설비부(240)로 수전시킨다.
여기서, 상기 제1수전설비부(110)의 MOF(112)와 적산전력량계(113), 제2수전설비부(210)의 MOF(212)와 적산전력량계(213)는 각각 제1ALTS(130) 및 제2ALTS(230)의 전단에서 3상4선식(R상,S상,T상,N상)으로 전기적 결선이 이루어진다.
상기 제1변전설비부(140)는 상기 제1ALTS(130)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 낮은 전압으로 강압시키는 제1변압기(142)를 포함하며 강압된 전압을 제1부하전용차단기군(30)에 인가한다.
여기서, 상기 제1변전설비부(140)에는 상기 제1ALTS(130)와 제1변압기(142) 사이에 배치되어 제1변압기(142)를 보호하는 제1차단기(141)와, 상기 제1변압기(142)와 제1부하전용차단기군(30) 사이에 배치되어 선로와 부하를 보호하는 제3차단기(143)를 구비한다.
상기 제2변전설비부(240)는 상기 제2ALTS(230)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 낮은 전압으로 강압시키는 제2변압기(242)를 포함하며 강압된 전압을 제2부하전용차단기군(40)에 인가한다.
여기서, 상기 제2변전설비부(240)에는 상기 제2ALTS(230)와 제2변압기(242) 사이에 배치되어 제2변압기(242)를 보호하는 제2차단기(241)와, 상기 제2변압기(242)와 제2부하전용차단기군(40) 사이에 배치되어 선로와 부하를 보호하는 제4차단기(243)를 구비한다.
또한, 상기 제1변전설비부(140) 및 제2변전설비부(240)는 상기 제1부하전용차단기군(30) 및 제2부하전용차단기군(40)에 각각 전체 부하 중 50%(0 내지 100%를 부담 가능) 부하에 해당하는 전력을 공급할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무정전 2모선수변전설비는, 상기 제3차단기(143)와 제4차단기(243)의 2차측 부스바 사이에 배치되어 자동모드에서는 우선적으로 자동 차단하고, 일측에 전압이 공급되지 않을 경우에는 자동 투입시켜 공급되지 않는 부하전용차단기군으로 전압을 공급하고, 수동모드에서는 상기 제3차단기(143)와 제4차단기(243) 중 선투입되는 차단기는 투입되고 나중에 투입되는 차단기는 투입되지 않도록 인터록을 구성하는 타이차단기(300)를 구비한다.
여기서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1ALTS(130) 및 제2ALTS(230)가 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(112)와 적산전력량계(113), MOF(212)와 적산전력량계(213)의 후단에 각각 설치될 경우, 3상4선식(R상,S상,T상,N상)으로 결선함으로써 불가피하게 제1변배전계통의 중성선(N상)과 제2변배전계통의 중성선(N상)이 공용될 수 밖에 없다.
이 경우, 서로 다른 변전소에서 인출된 특고압 배전선의 중성선을 공용하기 때문에 어느 한 변배전계통에 낙뢰 사고가 발생할 경우에 공용하고 있는 중성선(N상)을 통하여 고장전류가 사고 변배전계통은 물론 건전한 변배전계통까지 고장구간을 확대시켜 수용가에 정전이 발생할 위험이 있으며, 또한 1선지락 및 2선지락, 2상 단락사고 등의 불평형 고장이 발생할 경우에도 고장계통의 변압기 중성점에 영상전압(삼상평형의 경우 영상전압 거의 무시)이 발생하게 되어 중성점간의 전위차에 의해 고장전류가 고장계통의 변압기 중성점으로부터 건전 계통의 변압기 중성점으로 흐르게 되고, 이 과정에서 건전계통의 보호계전기에 불필요한 오동작(차단기 트립)을 일으키게 될 우려가 있으며 고장전류가 고장계통으로 귀환하는 과정에서 간헐 아크를 발생하게 되고 또한 통신 유도장해를 일으킬 위험이 있다.
그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무정전 2모선수변전설비는 상술한 각 구성 및 기능에 의해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이 자동모드에서 제1모선수변전설비(100)[전기공급사업자의 제1변배전소(10)로부터 제1수전설비부(110), 제1ALTS(130), 제1변전설비부(140) 순으로]에서 제1부하전용차단기군(30, 50%부하,100V이상 7000V이하)에 전력을 독립적으로 상시 제2모선수변전설비(200)와 분리 공급하며 전기공급사업자와의 거래를 위한 MOF(112)와 적산전력량계(113)가 제1ALTS(130) 전단에서 3상4선식(R상, S상, T상, N상)으로 설치 및 결선되고, 제2모선수변전설비(200)[전기공급사업자의 제2변배전소(20)로부터 제2수전설비부(210), 제2ALTS(230), 제2변전설비부(240)순으로]로부터 제2부하전용차단기군(40, 50%부하,100V이상 7000V이하)에 전력을 독립적으로 상시 제1모선수변전설비(100)와 분리 공급하며 전기공급사업자와의 거래를 위한 MOF(212)와 적산전력량계(213)가 제2ALTS(230) 전단에서 3상4선식(R상, S상, T상, N상)으로 설치 및 결선되어 제1변배전계통의 중성선(N상)과 제2변배전계통의 중성선(N상)이 전기적으로 상호 독립 분리되므로 제1변배전계통의 낙뢰사고 및 불평형고장 등에 의하여 건전한 제2변배전계통이 영향을 받지 않고 또한 제2변배전계통의 낙뢰사고 및 불평형고장 등에 의하여 건전한 제1변배전계통이 영향을 받지 않는 상호 독립적이고 안전한 수전설비로, 제1변배전계통과 제2변배전계통이 동시에 정전이 발생하는 경우를 제외하고는 수용가에 정전이 발생하지 않아(두 개의 변배전계통 동시에 고장 확률 거의 희박) 무정전이 요구되는 부하설비에 적합한 수전설비를 제공할 수 있다.
또한, 제1ALTS(130)가 제1변배전계통을 선택하여 정상 운전중에 제1수전설비 정전(제1변배전계통 정전 및 제1수전설비부(110) 고장 포함)시에는 제2수전설비 전원으로 제1ALTS(130)가 순시에 자동 스위칭되고, 제2ALTS(230)가 제2변배전계통을 선택하여 정상 운전중에 제2수전설비 정전(제2변배전계통 정전 및 제2수전설비부(210) 고장 포함)시에는 제1수전설비 전원으로 제2ALTS(230)가 순시에 자동 스위칭되어 무정전으로 전력을 공급할 수 있다.
더불어, 제1모선수변전설비(100)의 제1ALTS(130) 또는 제1변압기(142)가 고장일 경우와 제2모선수변전설비(200)의 제2ALTS(230) 또는 제2변압기(242)가 고장일 경우에는 타이차단기(300)가 자동으로 투입되고 현장 또는 중앙감시제어실 근무자가 전력공급이 정지된 부하를 즉각 순차적으로 동작시킴으로써 정전시간을 최대한 신속 정확하게 단축(근무자가 직접 현장에서 고장원인 확인 및 조치, 동작에 걸리는 시간)시킬 뿐만 아니라 회전부하의 동시 기동현상을 방지할 수 있다.
그리고, 설비의 교체공사, 정밀점검, 정비, 법적 검사시에는 현장 또는 중앙감시제어실 근무자가 해당모선 수변전설비를 정전(제1모선수변전설비(100)의 경우 제1부하전용차단기군(30) 오픈 → 제3차단기(143) 오픈 → 제1차단기(141) 오픈 → 제1부하개폐기(111) 오픈 → 제2개폐장치(220) 오픈)시키면 타이차단기(300)가 자동으로 투입되며 근무자가 정지된 해당 부하를 즉각 순차적으로 동작시킴으로써 회전부하의 동시 기동방지와 더불어 부하의 운전정지 시간을 최대한 단축하여 통합 운영하고 수동모드로 전환하여 정전구간을 최종 확정한 후 교체공사, 점검, 정비, 법정검사를 수행할 수 있다.
다음으로는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무정전 2모선수변전설비의 동작원리를 설명하기로 한다.
(1) 자동모드에서 ALTS가 스위칭되지 않을 경우
제1변배전소(10)의 정전(고장 및 사고 포함)시 또는 제1수전설비부(110)의 고장(사고 포함)시 제1ALTS(130)가 자동으로 스위칭되지 않을 경우 제1변압기(142)의 보호계전기인 부족전압계전기(UVR,144a)와 선로 및 부하 보호계전기인 부족전압계전기(UVR,145a)에 의해 일정시간(1~2초 정도) 이후 제1차단기(141)와 제3차단기(143)가 차단되면 타이차단기(300)가 자동 투입되어 근무자가 원격 또는 현장에서 제1부하전용차단기군(30)을 순차적으로 투입하도록 대기하고, 제2변배전소(20)의 정전(고장 및 사고 포함)시 또는 제2수전설비부(210)의 고장(사고 포함)시에 제2ALTS(230)가 스위칭되지 않을 경우 제2변압기(242)의 보호계전기인 부족전압계전기(UVR,244a)와 선로 및 부하 보호계전기인 부족전압계전기(UVR,245a)에 의해 일정시간(1~2초 정도) 이후 제2차단기(241)와 제4차단기(243)가 차단되면 타이차단기(300)가 자동 투입되어 근무자가 원격 또는 현장에서 제2부하전용차단기군(40)을 순차적으로 투입하도록 대기하여 모터나 펌프와 같은 회전기기의 동시 기동으로 발생하는 위험을 사전 차단하고 정전시간을 최소로 할 수 있다.
(2)자동모드에서 변압기 고장시
제1변배전소(10)의 전압이 제1수전설비부(110)와 제1ALTS(130), 제1차단기(141), 제1변압기(142), 제3차단기(143)를 통하여 제1부하전용차단기군(30)에 정상적으로 전력을 공급하는 도중에 제1변압기(142) 고장으로 제1차단기(141)가 제1변압기 보호계전기인 과류계전기(OCR,144b) 또는 지락과전류계전기(OCGR,144c), 비율차동계전기(PDR,144d) 등에 의해 차단되어 부족전압계전기(UVR,144a)가 정전으로 동작하고, 제3차단기(143)가 선로 및 부하보호계전기인 부족전압계전기(UVR,145a) 동작에 의해 차단되면 타이차단기(300)가 자동 투입되어 근무자가 원격 또는 현장에서 제1부하전용차단기군(30)을 투입하도록 대기하며 이때 제3차단기(143)가 선로 및 부하보호계전기인 과전류계전기(OCR,145b)와 부족전압계전기(UVR,145a) 또는 선로 및 부하보호계전기인 지락계전기(SGR 또는 DGR, 145c)와 부족전압계전기(UVR,145a)의 조합에 의한 동작에 의해 차단되면 선로 또는 부하측의 고장으로 정밀 점검이 필요한 고장이므로 타이차단기(300)가 차단 상태를 유지하여 사고발생을 사전에 방지한다.
또한, 상기 제2변배전소(20)의 전원이 제2수전설비부(210), 제2ALTS(230), 제2차단기(241), 제2변압기(242), 제4차단기(243)를 통하여 제2부하전용차단기군(40)에 정상적으로 전력을 공급하는 도중에 제2변압기(242) 고장으로 제2차단기(241)가 제2변압기 보호계전기인 과전류계전기(OCR,244b) 또는 지락과전류계전기(OCGR,244c), 비율차동계전기(PDR,244d) 등에 의해 차단되어 부족전압계전기(UVR,244a)가 정전으로 동작하고 제4차단기(243)가 선로 및 부하보호계전기인 부족전압계전기(UVR,245a) 동작에 의해 차단되면 타이차단기(300)가 자동 투입되어 근무자가 원격 또는 현장에서 제2부하전용차단기군(40)을 투입하도록 대기하며 이때 제4차단기(243)가 선로 및 부하보호차단기인 과전류계전기(OCR,245b)와 부족전압계전기(UVR,245a) 또는 선로 및 부하보호계전기인 지락계전기(SGR 또는 DGR, 245c)와 부족전압계전기(UVR,245a)의 조합에 의한 동작에 의해 차단되면 선로 또는 부하측의 고장으로 정밀 점검이 필요한 고장이므로 타이차단기(300)는 차단상태를 유지하여 사고를 사전에 방지할 수 있어 더욱더 안전하고 안정하게 통합운영이 가능함과 동시에 정전시간 단축이 가능하므로 무정전 전력공급을 필요로 하는 수용가에 적합한 무정전 2모선수변전설비이다.
(3)자동모드에서 모선설비 일체 고장시
제1변배전소(10)의 정전(사고 및 고장 포함) 또는 제1수전설비부(110)의 고장, 제1ALTS(130) 고장, 제1변압기(142)의 고장이 거의 동시에 발생하는 경우에도 제일 먼저 발생하는 순서대로 제1ALTS(130) 순시 자동 스위칭 또는 (1)자동모드에서 ALTS가 스위칭되지 않을 경우 또는 (2)자동모드에서 변압기 고장시, 등의 정전 원인별로 동작하여 무정전으로 전력공급이 가능하게 된다.
또한, 제2변배전소(20)의 정전(사고 및 고장 포함) 또는 제2수전설비부(210)의 고장, 제2ALTS(230)의 고장, 제2변압기(242)의 고장이 거의 동시에 발생하는 경우에도 제일 먼저 발생하는 순서대로 ALTS 순시 자동 스위칭 또는 (1)자동모드에서 ALTS가 스위칭되지 않을 경우 또는 (2)자동모드에서 변압기 고장시, 등의 정전원인별로 동작하여 무정전으로 전력공급이 가능하게 된다.
(4)수동절전모드에서 변압기 무부하 손실을 절감하는 통합 운영
1)제1모선수변전설비(100)로 통합운영
상기 제4차단기(243), 제2차단기(241), 제1개폐장치(120)를 순차적으로 오픈한 상태에서 제1변배전소(10) 또는 제2변배전소(20) 중에서 제1ALTS(130)가 선택한 전원이 제1차단기(141), 제1변압기(142), 제3차단기(143)를 통하여 제1부하전용차단기군(30)과 타이차단기(300)를 통하여 제2부하전용차단기군(40)에 정상적으로 전력을 공급하며 수전중인 변배전소 정전(고장 및 사고 포함) 또는 수전설비 고장(사고 포함)시에도 제1ALTS(130)가 순시(0.2초)에 다른 계통 전원으로 자동 스위칭되어 무정전으로 전력을 계속 공급함으로써 변압기 무부하 손실을 절감 운영할 수 있으나, 제1ALTS(130) 또는 제1변압기(142) 고장의 경우에는 제2모선수변전설비(200)로 통합 운영하여야 한다.
2)제2모선수변전설비(200)로 통합운영
상기 제3차단기(143), 제1차단기(141), 제2개폐장치(220)를 오픈한 상태에서 제1변배전소(10) 또는 제2변배전소(20) 중에서 제2ALTS(230)가 선택한 전원이 제2차단기(241), 제2변압기(242), 제4차단기(243)를 통하여 제2부하전용차단기군(40)과 타이차단기(300)를 통하여 제1부하전용차단기군(30)에 정상적으로 전력을 공급하며 수전중인 변배전소 정전(고장 및 사고 포함) 또는 수전설비 고장(사고 포함)시에도 제2ALTS(230)가 순시(0.2초)에 다른 계통 전원으로 자동 스위칭되어 무정전으로 전력공급을 계속함으로써 변압기 무부하 손실을 절감 운영할 수 있으나, 제2ALTS(230) 또는 제2변압기(242) 고장의 경우에는 제1모선수변전설비(100)로 통합 운영하여야 한다.
(5) 법정검사 및 정비시
1)제1모선수변전설비(100) 법정검사
제1모선수변전설비(100)에 대한 법정검사에 대해서는 상기 (4)수동절전모드에서 변압기 무부하 손실을 절감하는 통합 운영중 제2모선수변전설비(200) 통합운영에서 제1부하개폐기(111)를 추가로 개방하여 법정검사를 이행한다.
2)제2모선수변전설비(200) 법정검사
제2모선수변전설비(200)에 대한 법정검사에 대해서는 상기 (4)수동절전모드에서 변압기 무부하 손실을 절감하는 통합 운영중 제1모선수변전설비(100) 통합운영에서 제2부하개폐기(211)를 추가로 개방하여 법정검사를 이행한다.
3)설비의 정밀점검, 정비, 교체공사
제1모선수변전설비(100) 정밀점검, 정비, 교체공사에 대해서는 상기 (4)수동절전모드에서 변압기 무부하 손실을 절감하는 통합 운영중 제2모선수변전설비(200)로 통합운용에서 제1부하개폐기(111)를 추가로 개방하여 이행한다.
또한, 제2모선수변전설비(200) 정밀점검, 정비, 교체공사에 대해서는 상기 (4)수동절전모드에서 변압기 무부하 손실을 절감하는 통합 운영중 제1모선수변전설비(100)로 통합운영에서 제2부하개폐기(211)를 추가로 개방하여 이행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10...제1변배전소 20...제2변배전소
30...제1부하전용차단기군 40...제2부하전용차단기군
110...제1수전설비부 111...제1부하개폐기
112...MOF 120...제1개폐장치
130...제1ALTS 140...제1변전설비부
141...제1차단기 142...제1변압기
143...제3차단기 210...제2수전설비부
211...제2부하개폐기 212...MOF
220...제2개폐장치 230...제2ALTS
240...제2변전설비부 241...제2차단기
242...제2변압기 243...제4차단기
300...타이차단기

Claims (3)

  1. 서로 다른 계통의 제1변배전소(10) 및 제2변배전소(20)로부터 미리 설정된 전압을 수전하여 무정전을 구현하는 무정전 2모선수변전설비에 있어서,
    상기 제1변배전소(10)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제1부하개폐기(111)와, 상기 제1부하개폐기(111)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(112) 및 적산전력량계(113)를 포함하는 제1수전설비부(110);
    상기 제2변배전소(20)로부터 수전되는 부하전류를 개폐시키는 제2부하개폐기(211)와, 상기 제2부하개폐기(211)로부터 수전되는 수전전력을 계량 및 적산하는 MOF(212) 및 적산전력량계(213)를 포함하는 제2수전설비부(210);
    무부하 상태에서 상기 제1수전설비부(110) 2차회로의 접속을 변경하는 제1개폐장치(120);
    무부하 상태에서 상기 제2수전설비부(210) 2차회로의 접속을 변경하는 제2개폐장치(220);
    상기 제1수전설비부(110) 및 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제1변전설비부(140)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비로부터 송배전되는 전압을 제1변전설비부(140)로 수전시키는 제1ALTS(130);
    상기 제1수전설비부(110) 및 제2수전설비부(210)로부터 송배전되는 전압 중 적어도 하나를 선택하여 제2변전설비부(240)로 수전시키고, 수전되는 전압이 정전되거나 수전설비가 고장난 경우 자동으로 스위칭되어 다른 수전설비로부터 송배전되는 전압을 제2변전설비부(240)로 수전시키는 제2ALTS(230);
    상기 제1ALTS(130)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 강압시키며 강압된 전압을 제1부하전용차단기군(30)에 인가하는 제1변압기(142)와, 상기 제1ALTS(130)와 제1변압기(142) 사이에 배치되어 제1변압기(142)를 보호하는 제1차단기(141) 및, 상기 제1변압기(142)와 제1부하전용차단기군(30) 사이에 배치되어 선로와 부하를 보호하는 제3차단기(143)를 포함하는 제1변전설비부(140);
    상기 제2ALTS(230)의 출력단에 배치되어 1차측 수전전압을 강압시키며 강압된 전압을 제2부하전용차단기군(40)에 인가하는 제2변압기(242)와, 상기 제2ALTS(230)와 제2변압기(242) 사이에 배치되어 제2변압기(242)를 보호하는 제2차단기(241) 및, 상기 제2변압기(242)와 제2부하전용차단기군(40) 사이에 배치되어 선로와 부하를 보호하는 제4차단기(243)를 포함하는 제2변전설비부(240); 및
    상기 제3차단기(143)와 제4차단기(243)의 2차측 부스바 사이에 배치되어 자동모드에서는 우선적으로 자동 차단하고, 제1모선수변전설비(100) 또는 제2모선수변전설비(200) 중 어느 하나의 수변전설비에 전압이 공급되지 않을 경우에는 자동 투입시켜 공급되지 않는 부하전용차단기군으로 전압을 공급하고, 수동모드에서는 상기 제3차단기(143)와 제4차단기(243) 중 선투입되는 차단기는 투입되고 나중에 투입되는 차단기는 투입되지 않도록 인터록을 구성하는 타이차단기(300);를 포함하며,
    상기 MOF(112)와 적산전력량계(113), 상기 MOF(212)와 적산전력량계(213)는 각각 제1ALTS(130) 및 제2ALTS(230)의 전단에서 3상4선식(R상,S상,T상,N상)으로 상호 독립적이고 전기적으로 분리결선된 것을 특징으로 하는 무정전 2모선수변전설비.
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KR1020140134093A 2014-10-06 2014-10-06 무정전 2모선수변전설비 KR101658705B1 (ko)

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