KR101670080B1 - 역률 조정 기능을 구비한 수배전반 - Google Patents

역률 조정 기능을 구비한 수배전반 Download PDF

Info

Publication number
KR101670080B1
KR101670080B1 KR1020160019723A KR20160019723A KR101670080B1 KR 101670080 B1 KR101670080 B1 KR 101670080B1 KR 1020160019723 A KR1020160019723 A KR 1020160019723A KR 20160019723 A KR20160019723 A KR 20160019723A KR 101670080 B1 KR101670080 B1 KR 101670080B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
capacitor
module
power factor
condenser
Prior art date
Application number
KR1020160019723A
Other languages
English (en)
Inventor
박만
Original Assignee
(주)신명전력산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)신명전력산업 filed Critical (주)신명전력산업
Priority to KR1020160019723A priority Critical patent/KR101670080B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101670080B1 publication Critical patent/KR101670080B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/24—Circuit arrangements for boards or switchyards
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/22—Flexible AC transmission systems [FACTS] or power factor or reactive power compensating or correcting units

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

본 발명은 3상의 역률 변화를 검출하여 설정된 목표 역률에 필요한 전력용 콘덴서를 투입할 수 있으며, 상기 전력용 콘덴서의 투입과 차단시의 개폐 동작에 의해 발생되는 서지 및 돌입전류의 발생을 방지할 수 있는 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반은, 수전 전력을 개폐하는 메인 차단기; 상기 메인차단기의 2차측에서 분기되고, 상기 분기된 선로의 전력을 개폐하는 분기선로 차단기; 상기 수전 전력선의 3상과 병렬로 접속되며, 투입/차단신호에 따라 역률이 조정되는 콘덴서모듈이 복수 개로 구성되는 콘덴서부; 및 상기 수전 전력선의 전압 및 전류에 대한 수전 전력을 검출하며, 상기 검출된 수전 전력에 대한 각 상의 전력 상황을 산출하고, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어하도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출하며, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 콘덴서모듈에 상기 투입/차단신호를 출력하는 역률조정부; 를 포함하여 이루어지며, 상기 콘덴서부는 기준 용량의 콘덴서로 구성되는 제1 콘덴서모듈; 상기 제1 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제2 콘덴서모듈; 상기 제2 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제3 콘덴서모듈; 및 상기 제3 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제4 콘덴서모듈;로 구성되며, 상기 제1 내지 제4 콘덴서모듈 중 선택된 하나의 콘덴서모듈은, 상기 수전 전력선에 △결선으로 연결되는 전력용 콘덴서; 상기 역률조정부에서 출력되는 투입신호에 따라 상기 전력용 콘덴서를 상기 수전 전력선에 연결시키는 사이리스터(SCR); 및 상기 사이리스터와 병렬로 접속되어 상기 역률조정부에서 출력되는 차단신호에 따라 상기 사이리스터의 동작을 오프시키는 리셋회로;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

역률 조정 기능을 구비한 수배전반{DISTRIBUTION BOARD CAPABLE OF POWER FACTOR COMPENSATION}
본 발명은 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3상의 역률 변화를 검출하여 설정된 목표 역률에 필요한 전력용 콘덴서를 투입할 수 있으며, 상기 전력용 콘덴서의 투입과 차단시의 개폐 동작에 의해 발생되는 서지 및 돌입전류의 발생을 방지할 수 있는 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에 관한 것이다.
수배전반은 아파트, 빌딩, 공장 및 변전소 등의 전력 수용가 측에 설치된 상태에서, 특고압의 전력을 수전 및 배전하는 설비로서, 내부에는 부하개폐기, 계기용 변류기, 차단기 및 보호 계전기 등이 구비되어 있다.
한편, 교류전력은 전류와 전압 사이의 위상관계를 특징으로 한다. 유도부하가 많으면 전압보다 전류가 지연되고, 용량부하가 많으면 전압보다 전류가 앞선다. 동상관계는 저항성 부하로부터 또는 유도부하와 용량부하의 균형으로부터 생긴다. 동상전류로부터 저항성 전력이 생기고, 이상전류로부터는 전력회로의 유도성이나 용량성 리액턴스의 영향으로 무효전력이 생긴다. 전류와 전압 사이의 위상관계 측정에 공통적으로 이용되는 것은 역률로서, 전압과 전류 사이의 위상각의 코사인에 해당한다.
역률이 높은 경우에는 유효전력이 피상전력에 근접하는 것으로서, 이러한 역률을 개선하면, 변압기의 동손과 철손이 감소될 뿐만 아니라, 전선로의 저항이 감소되어 효과적인 에너지 절약과 양질의 전력을 공급할 수 있으며, 변압기의 용량을 줄일 수 있어 경제적인 장점이 있다.
역률은 위상관계가 저항성일 때 단위값에서 최대화되고, 유도성일 때는 양수로서 1 미만이며, 용량성일 때는 음수로서 1 미만이다. 역률은 가능한 100%에 근접되게 관리하는 것이 유리하나 과보상에 따른 역률은 전력계통에 악영향을 초래하므로 피해야 할 사항이다.
자동 역률 조정장치는 역률을 자동으로 제어하기 위한 것으로서, 콘덴서의 용량을 세분화하고, 목표 역률에 따라 개/폐를 자동으로 수행하여 콘덴서의 용량을 가변시키는 방식을 사용한다.
도 1은 일실시 예에 따른 종래 자동 역률 조정장치를 설명하기 위한 회로도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 변류기(CT)와 변압기(PT)의 전력 소자를 이용하여 역률을 실시간으로 계측하는 제어부(1)와 설정된 목표 역률에 따라 상기 제어부(1)의 제어에 의해 접점을 폐로시켜 콘덴서의 용량을 가변시키는 접점부(2) 및 상기 접점부(2)에 각각 대응되어 설치되는 콘덴서부(3)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그러나 이러한 종래의 역률 조정장치는, 접점부(2)의 빈번한 개폐 동작에 따라 발생되는 서지 및 돌입전류에 의하여 개폐 접점이 소손되며, 개폐 동작에 따른 콘덴서의 충방전에 의하여 고조파가 발생되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 등록특허공보 제10-1370036호에는 자동 역률 조정 기능을 가진 배전반이 개시되어 있다.
상기 기술에 따른 배전반은, 역률 조정 초기에 저항 소자를 거치도록 함으로써, 주 전자접촉기의 아크 발생으로 인한 접점 손상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.
그러나 상기 기술은 3상 중에서 어느 1상의 위상을 검출하며, 나머지 2상의 중간 위상을 설정하여 출력하는 것으로서, 나머지 2상에 연결된 배전측의 역률 변화에 대처하지 못하는 문제점이 발생된다.
KR 10-1370036 B1 2014. 02. 26.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 3상의 역률 변화를 검출하여 설정된 목표 역률에 필요한 전력용 콘덴서를 투입할 수 있는 역률 조정 기능을 구비한 수배전반을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전력용 콘덴서의 투입과 차단시의 개폐 동작에 의해 발생되는 서지 및 돌입전류의 발생을 방지할 수 있는 역률 조정 기능을 구비한 수배전반을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반은, 수전 전력을 개폐하는 메인 차단기; 상기 메인차단기의 2차측에서 분기되고, 상기 분기된 선로의 전력을 개폐하는 분기선로 차단기; 상기 수전 전력선의 3상과 병렬로 접속되며, 투입/차단신호에 따라 역률이 조정되는 콘덴서모듈이 복수 개로 구성되는 콘덴서부; 및 상기 수전 전력선의 전압 및 전류에 대한 수전 전력을 검출하며, 상기 검출된 수전 전력에 대한 각 상의 전력 상황을 산출하고, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어하도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출하며, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 콘덴서모듈에 상기 투입/차단신호를 출력하는 역률조정부;를 포함하여 이루어지며, 상기 콘덴서부는 기준 용량의 콘덴서로 구성되는 제1 콘덴서모듈; 상기 제1 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제2 콘덴서모듈; 상기 제2 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제3 콘덴서모듈; 및 상기 제3 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제4 콘덴서모듈;로 구성되며, 상기 제1 내지 제4 콘덴서모듈 중 선택된 하나의 콘덴서모듈은, 상기 수전 전력선에 △결선으로 연결되는 전력용 콘덴서; 상기 역률조정부에서 출력되는 투입신호에 따라 상기 전력용 콘덴서를 상기 수전 전력선에 연결시키는 사이리스터(SCR); 및 상기 사이리스터와 병렬로 접속되어 상기 역률조정부에서 출력되는 차단신호에 따라 상기 사이리스터의 동작을 오프시키는 리셋회로;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 역률조정부는 상기 수전 전력선의 3상에 연결되는 변류기 및 변압기로부터 각각 전류값과 전압값을 검출하는 전력 검출모듈; 상기 전력 검출모듈에서 검출된 전류와 전압을 입력받아 전력에 대한 3상의 전력 상황을 산출하고, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어하도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출하며, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 콘덴서모듈에 상기 투입/차단신호를 출력하는 제어모듈; 설정 목표 역률이 저장 관리하는 메모리; 및 상기 제어모듈에서 출력되는 상기 전력 상황을 표시하는 디스플레이;를 포함하는 것으로 특징으로 한다.
아울러, 상기 리셋회로는 상기 사이리스터의 애노드에 폐루프를 형성하며, 상기 폐루프에 설치되는 저항과 커패시터; 상기 저항과 커패시터 사이에서 분기되어 상기 사이리스터의 캐소드에 연결되는 분기선; 및 상기 분기선의 전기적 연결을 단속하는 전자접촉기;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 3상의 역률 변화를 검출하여 설정된 목표 역률에 필요한 전력용 콘덴서를 투입하거나 차단하여 콘덴서의 용량을 가변시킬 수 있으므로, 안정된 전력을 수전하여 배전할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전력용 콘덴서는 사이리스터에 의해 투입되고, 사이리스터를 리셋시키는 리셋회로에 의해 차단되므로, 서지 및 돌입전류에 의하여 개폐 접점이 소손되거나, 개폐 동작에 따른 전력용 콘덴서의 충방전에 의한 고조파의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 역률 조정장치를 설명하기 위한 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반을 설명하기 위한 개략적인 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반을 3상 4선식에 적용한 회로도.
도 4는 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에서 사이리스터를 리셋시키기 위한 리셋회로도.
도 5는 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에서 역률조정부의 구성을 나타낸 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반은 3상의 역률 변화를 검출하여 설정된 목표 역률에 필요한 전력용 콘덴서를 투입할 수 있으며, 상기 전력용 콘덴서의 투입과 차단시의 개폐 동작에 의해 발생되는 서지 및 돌입전류의 발생을 방지할 수 있는 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에 관한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반을 설명하기 위한 개략적인 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반을 3상 4선식에 적용한 회로도로서, 본 발명은 메인 차단기(100), 분기선로 차단기(200), 콘덴서부(300) 및 역률조정부(400)를 포함하는 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에 관한 것이다.
상기 메인 차단기(100, MCCB)는 공급 전력을 개폐하는 것으로서, 메인 차단기(100)의 2차측에 공급되는 전력을 단속한다. 이때, 배전반은 수전 전력선의 개수에 따라 3상 3선 또는 3상 4선 등으로 구성될 수 있으며, 3상 3선은 R, S 및 T상으로 구성되고, 3상 4선은 상기 3상 3선에 중성선(N)이 더 포함된다.
상기 메인 차단기(100)의 2차측은 분기되어 3상 및 단상을 배전하게 되며, 분기된 선로를 개폐하도록 배전선로에 분기선로 차단기(200)가 설치된다.
상기 콘덴서부(300)는 투입과 차단의 투입/차단신호에 따라 무효전력을 제어하는 것으로서, 상기 메인 차단기(100)의 1차측에서 분기된 선로에 설치되며, 복수 개의 콘덴서모듈(310, 320, 330, 340)로 구성될 수 있다. 이때, 콘덴서부(300)의 전단 분기된 선로에 직렬리액터(301, SR)가 구성된다.
상기 직렬리액터(301, SR)는 전력용 콘덴서의 사용시 고조파에 의한 전압파형의 왜곡을 방지하며, 전력용 콘덴서의 투입시 돌입전류를 억제하고, 전력용 콘덴서 개방시 재점호한 경우 모선의 과전압을 억제하며, 고조파 발생원에 의한 고조파 전류의 유입을 억제하고, 계전기의 오동작을 방지한다.
상기 콘덴서모듈(310, 320, 330, 340) 중 선택된 하나의 콘덴서모듈(310)은 전력용 콘덴서(311)와 스위칭소자인 사이리스터(312) 및 리셋회로(313)를 포함하여 이루어진다. 여기서 선택되지 않은 다른 콘덴서모듈(320, 330, 340)은 각각 전력용 콘덴서(311)의 용량이 다르게 구성될 뿐, 상기 콘덴서모듈(310)과 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 또한, 첨부된 도면에서 상기 콘덴서모듈은 4개로 구성되어 선택 여부에 따라 투입 및 차단되는 것으로 도시 및 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반의 설명을 이해하기 쉽게 하기 위한 것으로, 상기 콘덴서모듈의 개수에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되거나 축소되지 않는다. 따라서 상기 콘덴서모듈의 개수는 수배전반의 설비 용량에 따라 가감될 수 있으며, 콘덴서모듈의 가감에 따른 구성도 본 발명의 권리범위에 속함이 당연하다.
상기 전력용 콘덴서(311)는 상기 수전 전력선에 △결선으로 연결되어 무효전력을 감소시킨다.
상기 사이리스터(312)는 상기 역률조정부에서 출력되는 투입신호에 따라 상기 전력용 콘덴서(311)를 상기 수전 전력선에 연결시킨다.
상기 리셋회로(313)는 상기 사이리스터(312)와 병렬로 접속되어 상기 역률조정부(400)에서 출력되는 차단신호에 따라 상기 사이리스터의 동작을 오프시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에서 사이리스터를 리셋시키기 위한 리셋회로도를 나타낸 것이다.
상기 사이리스터(312)의 구조를 살펴보면, 사이리스터(Silicon Controlled Rectifier, SCR)는 애노드(anode), 캐소드(cathode) 및 게이트(gate)로 구성되며, 순방향으로 부성 저항을 가지는 반도체 스위칭소자이다. 이와 같은 사이리스터(312)의 게이트에 소정의 펄스가 입력되면 애노드와 캐소드는 도통되며, 게이트에 입력되는 펄스를 제거하여도 애노드와 캐소드는 도통된 상태를 유지한다.
상기 사이리스터(312)를 동작(On)시키기 위해 역률조정부(400)는 소정의 펄스를 투입신호로 하여 사이리스터(312)의 게이트로 전송한다. 상기 투입신호에 따라 사이리스터(312)는 동작되어 애노드와 캐소드는 도통된다. 또한, 상기 사이리스터(312)와 전력용 콘덴서(311) 사이에는 방전코일(302, DC)이 구성된다.
이러한 사이리스터(312)의 동작상태(On)를 오프시키기 위해, 본 발명에서는 리셋회로(313)가 구성된다.
상기 리셋회로(313)는 상기 사이리스터(312)와 병렬로 접속되어 상기 역률조정부(400)에서 출력되는 차단신호에 따라 상기 사이리스터의 동작을 오프시키는 회로로서, 상기 사이리스터의 애노드에 폐루프를 형성하며 상기 폐루프에 설치되는 저항(R5)과 커패시터(C5), 상기 저항(R5)과 커패시터(C5) 사이에서 분기되어 상기 사이리스터의 캐소드에 연결되는 분기선(L5) 및 상기 분기선(L5)의 전기적 연결을 단속하는 전자접촉기(MC)로 이루어진다.
이 구성에 따른 동작과정을 살펴보면, 전자접촉기(MC)의 개방에 따라 커패시터(C5)는 충전된다. 이 상태에서 상기 사이리스터(312)의 동작을 오프시키기 위해 상기 역률조정부(400)에서 출력되는 차단신호가 상기 전자접촉기(MC)에 인가되면, 상기 전자접촉기(MC)는 상기 분기선을 연결하고, 사이리스터(312)에서 전력용 콘덴서(311)로 흐르는 전류가 커패시터(C5)에서 출력되는 전류로 감쇄되어, 상기 사이리스터(312)의 동작(On)은 오프된다.
또한, 상기 전자접촉기(MC)에는 보조 릴레이(도면에 미표시)가 더 구비될 수 있다. 보조 릴레이는 상기 전자접촉기(MC)의 동작 상태를 출력하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 역률조정부(400)는 상기 보조 릴레이에서 출력되는 신호를 수신하여 상기 전자접촉기(MC)의 동작 상태를 판단할 수 있는 신호로 사용될 수 있도록 한다.
본 발명에 의하면, 전력용 콘덴서는 사이리스터에 의해 투입되고, 사이리스터를 리셋시키는 리셋회로에 의해 차단되므로, 서지 및 돌입전류에 의하여 개폐 접점이 소손되거나, 개폐 동작에 따른 전력용 콘덴서의 충방전에 의한 고조파의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
한편, 설계 조건에 따라서, 상기 콘덴서모듈(310, 320, 330, 340)을 구성하는 전력용 콘덴서는 각각 다른 용량으로 구성될 수 있다. 예를 들어 도면부호 310이 지시하는 콘덴서모듈을 제1 콘덴서모듈로 지칭(다른 콘덴서모듈도 동일하게 지칭한다)하고, 상기 제1 콘덴서모듈(310)을 기준 용량의 콘덴서로 구성하는 경우, 상기 제2 콘덴서모듈(320)은 상기 제1 콘덴서모듈(310)의 2배 용량의 콘덴서로, 상기 제3 콘덴서모듈(330)은 상기 제2 콘덴서모듈(320)의 2배 용량의 콘덴서로, 제4 콘덴서모듈(340)은 상기 제3 콘덴서모듈(330)의 2배 용량의 콘덴서로 구성될 수 있다.
각각의 콘덴서모듈은 3개의 전력용 콘덴서의 합으로 전력용 콘덴서의 용량이 결정되는 데, 제1 콘덴서모듈(310)은 3개의 전력용 콘덴서(C1)의 합으로, 제2 콘덴서모듈(320)은 3개의 전력용 콘덴서(C2)의 합으로, 제3 콘덴서모듈(330)은 3개의 전력용 콘덴서(C3)의 합으로, 제4 콘덴서모듈(340)은 3개의 전력용 콘덴서(C4)의 합으로 용량이 결정된다. 예를 들어, 제1 콘덴서모듈(310)의 전력용 콘덴서(C1) 용량을 1㎌으로 기준 용량이 설정되면, 제2 콘덴서모듈(320)의 전력용 콘덴서(C2) 용량은 2㎌, 제3 콘덴서모듈(330)의 전력용 콘덴서(C3) 용량은 4㎌ 및 제4 콘덴서모듈(340)의 전력용 콘덴서(C4) 용량은 8㎌으로 설정하여 구성될 수 있다.
이에, 제1 내지 제4 콘덴서모듈(310, 320, 330, 340)을 투입 차단하는 조합에 의해, 총 16개의 다른 용량을 가지는 전력용 콘덴서를 투입할 수 있으므로, 역률을 더욱 세밀하게 조정할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에서 역률조정부의 구성을 나타낸 도면이다.
첨부된 도면의 도 5를 이용하여, 본 발명에 따른 역률 조정 기능을 구비한 수배전반에서 역률조정부를 설명한다.
상기 역률조정부(400)는 상기 수전 전력선의 전압 및 전류에 대한 수전 전력을 검출하며, 상기 검출된 수전 전력에 대한 각 상의 전력 상황을 산출하고, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어하도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출하며, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 콘덴서모듈에 상기 투입/차단신호를 출력하는 것으로서, 전원모듈(410), 전력 검출모듈(420), 제어모듈(430), 메모리(440) 및 디스플레이(450)를 포함하여 구성된다.
상기 전원모듈(410)은 변압기(PT)로부터 전원을 인가받아 상기 역률조정부(400)를 구동하기 위해 적합한 전원으로 변환하여 상기 역률조정부(400)에 공급한다. 이때, 상기 전원모듈(410)과 상기 변압기(PT) 사이에 전원의 인가 여부를 단속하는 개폐기(411)가 구성될 수 있다.
상기 전력 검출모듈(420)은 상기 수전 전력선의 전류와 전압을 검출하는 것으로서, 전류는 계기용 변류기(Current Transformer, CT)를 통해 검출되며, 전압은 계기용 변압기(Potential Transformer, PT)를 통해 검출된다.
상기 제어모듈(430)은 상기 전력 검출모듈(420)에서 검출된 전류와 전압을 입력받아 전력에 대한 3상의 전력 상황을 산출하고, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어되도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출하며, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 콘덴서모듈에 상기 투입/차단신호를 출력하는 기능을 수행한다.
부연하면, 상기 제어모듈(430)은, 검출된 전류와 검출된 전압에 근거하여 3상 교류 전원의 피상전력, 유효전력 및 무효전력에 대한 전력 상황을 산출한다.
다음으로, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어되도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출한다. 전력용 콘덴서의 용량이 산출되면, 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 1개 또는 1개 이상의 콘덴서모듈을 선택한다. 콘덴서모듈이 선택되면, 선택된 콘덴서모듈로 투입신호를 출력하고, 선택되지 못한 콘덴서모듈로 차단신호를 출력한다. 부연하면, 산출된 콘덴서 용량에 대응되는 1개의 선택된 콘덴서모듈과 비교하여 설정된 목표 역률로 제어되도록 상기 선택된 콘덴서모듈로 투입신호를 출력하고, 선택되지 못한 콘덴서모듈로는 차단신호를 출력하도록 제어한다. 또한, 산출된 콘덴서 용량이 콘덴서모듈 2개의 조합에 의한 경우에는 상기 2개의 선택된 콘덴서모듈로 투입신호를 출력하고, 선택되지 못한 콘덴서모듈로는 차단신호를 출력하도록 제어한다.
상기 제어모듈(430)로부터 출력되는 투입신호는 선택된 콘덴서모듈의 사이리스터(312)에 인가되고, 출력되는 차단신호는 선택되지 못한 콘덴서모듈의 리셋회로(313)에 인가된다.
이 과정에서, 산출된 전력용 콘덴서 용량이 설정된 목표 역률에 정확히 부합되지 않는 경우가 발생될 수 있다. 이에, 산출된 전력용 콘덴서의 용량으로 계산된 역률이 설정된 목표 역률의 소정의 범위에 속하는 경우, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량은 유효한 값으로 판단되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 설정된 목표 역률이 95%이고, 산출된 전력용 콘덴서의 용량으로 계산된 역률이 94 ~ 96%의 범위에 속하면, 산출된 전력용 콘덴서의 용량은 유효한 값으로 판단되도록 구성된다.
본 발명에 의하면, 3상의 역률 변화를 검출하여 설정된 목표 역률에 필요한 전력용 콘덴서를 투입하거나 차단하여 콘덴서의 용량을 가변시킬 수 있으므로, 안정된 전력을 수전하여 배전할 수 있는 장점이 있다.
상기 메모리(440)에는 설정된 목표 역률이 저장 관리된다. 이때 상기 메모리(440)는 상기 제어모듈(430)에서 산출된 피상전력, 유효전력 및 무효전력에 대한 전력 상황이 시간대별로 저장되도록 구성될 수 있다. 설계 조건에 따라서, 설정된 목표 역률은 사용자의 조작에 의해 변경 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 디스플레이(450)는 상기 제어모듈(430)에서 출력되는 피상전력, 유효전력 및 무효전력에 대한 전력 상황과 설정된 역률 및 보정 역률에 대한 전력 상황을 표시하는 것으로서, 상기 디스플레이(450)에 표시되는 정보를 통해 전력 상황에 대한 정보를 용이하게 확인할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100: 메인 차단기 200: 분기선로 차단기
300: 콘덴서부 301: 직렬리액터
302: 방전코일 310: 제1 콘덴서모듈
311: 전력용 콘덴서 312: 사이리스터
313: 리셋회로 320: 제2 콘덴서모듈
330: 제3 콘덴서모듈 340: 제4 콘덴서모듈
400: 역률조정부 410: 전원모듈
411: 개폐기 420: 검출모듈
430: 제어모듈 440: 메모리
450: 디스플레이

Claims (3)

  1. 전력계통에서 전력을 수전하여 배전하며 검출된 전류 및 전압을 통해 역률을 조정하는 기능이 구비된 수배전반에 있어서,
    수전 전력을 개폐하는 메인차단기;
    상기 메인차단기의 2차측에서 분기되고, 상기 분기된 선로의 전력을 개폐하는 분기선로 차단기;
    상기 수전 전력선의 3상과 병렬로 접속되며, 투입/차단신호에 따라 역률이 조정되는 콘덴서모듈이 복수 개로 구성되는 콘덴서부; 및
    상기 수전 전력선의 전압 및 전류에 대한 수전 전력을 검출하며, 상기 검출된 수전 전력에 대한 각 상의 전력 상황을 산출하고, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어하도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출하며, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 콘덴서모듈에 상기 투입/차단신호를 출력하는 역률조정부;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 콘덴서부는,
    기준 용량의 콘덴서로 구성되는 제1 콘덴서모듈;
    상기 제1 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제2 콘덴서모듈;
    상기 제2 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제3 콘덴서모듈; 및
    상기 제3 콘덴서모듈의 2배 용량의 콘덴서로 구성되는 제4 콘덴서모듈;
    로 구성되되,
    상기 제1 콘덴서모듈은 3개의 전력용 콘덴서(C1)의 합으로 용량이 결정되고, 상기 제2 콘덴서모듈은 3개의 전력용 콘덴서(C2)의 합으로 용량이 결정되며, 상기 제3 콘덴서모듈은 3개의 전력용 콘덴서(C3)의 합으로 용량이 결정되고, 상기 제4 콘덴서모듈은 3개의 전력용 콘덴서(C4)의 합으로 용량이 결정되며,
    상기 제1 내지 제4 콘덴서모듈 중 선택된 하나의 콘덴서모듈은,
    상기 수전 전력선에 △결선으로 연결되는 전력용 콘덴서;
    상기 역률조정부에서 출력되는 투입신호에 따라 상기 전력용 콘덴서를 상기 수전 전력선에 연결시키는 사이리스터(SCR); 및
    상기 사이리스터와 병렬로 접속되어 상기 역률조정부에서 출력되는 차단신호에 따라 상기 사이리스터의 동작을 오프시키는 리셋회로;
    로 구성되고,
    상기 리셋회로는,
    상기 사이리스터의 애노드에 폐루프를 형성하며, 상기 폐루프에 설치되는 저항과 커패시터;
    상기 저항과 커패시터 사이에서 분기되어 상기 사이리스터의 캐소드에 연결되는 분기선; 및
    상기 분기선의 전기적 연결을 단속하는 전자접촉기;
    로 구성되며,
    상기 사이리스터와 상기 전력용 콘덴서 사이에는 방전코일이 구성되고,
    상기 전자접촉기의 개방에 따라 상기 커패시터가 충전되고, 상기 커패시터가 충전된 상태에서 상기 역률조정부에서 출력되는 차단신호가 상기 전자접촉기에 인가되면, 상기 전자접촉기는 상기 분기선을 연결하고, 사이리스터에서 전력용 콘덴서로 흐르는 전류가 커패시터에서 출력되는 전류로 감쇄되어, 상기 사이리스터의 동작이 오프되도록 구성되고,
    상기 전자접촉기에는,
    상기 전자접촉기의 동작 상태를 출력하는 보조 릴레이가 더 포함되어, 상기 보조 릴레이에서 출력되는 신호를 상기 역률조정부에서 수신하여 상기 전자접촉기의 동작 상태를 판단할 수 있는 신호로 사용되도록 구성되며,
    상기 역률조정부에서 산출된 전력용 콘덴서 용량이 설정된 목표 역률에 부합되지 않는 경우, 상기 산출된 전력용 콘덴서의 용량으로 계산된 역률이 설정된 목표 역률의 소정 범위에 속하게 되면, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량은 유효한 값으로 판단되도록 구성되고,
    상기 역률조정부는,
    상기 수전 전력선의 3상에 연결되는 변류기 및 변압기로부터 각각 전류값과 전압값을 검출하는 전력 검출모듈;
    상기 전력 검출모듈에서 검출된 전류와 전압을 입력받아 전력에 대한 3상의 전력 상황을 산출하고, 산출된 전력 상황을 비교 분석하여 설정된 목표 역률로 제어하도록 전력용 콘덴서의 용량을 산출하며, 상기 산출된 전력용 콘덴서 용량에 대응되는 콘덴서모듈에 상기 투입/차단신호를 출력하는 제어모듈;
    상기 설정된 목표 역률이 저장 관리되는 메모리; 및
    상기 제어모듈에서 출력되는 상기 전력 상황을 표시하는 디스플레이;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 제어모듈은,
    상기 산출된 콘덴서 용량에 대응되는 1개의 선택된 콘덴서모듈과 비교하여 설정된 목표 역률로 제어되도록 상기 선택된 콘덴서모듈로 투입신호를 출력하고, 선택되지 못한 콘덴서모듈로는 차단신호를 출력하도록 제어하며, 산출된 콘덴서 용량이 콘덴서모듈 2개의 조합에 의한 경우에는 상기 2개의 선택된 콘덴서모듈로 투입신호를 출력하고, 선택되지 못한 콘덴서모듈로는 차단신호를 출력하도록 제어하며, 상기 제어모듈로부터 출력되는 투입신호는 선택된 콘덴서모듈의 사이리스터에 인가되고, 출력되는 차단신호는 선택되지 못한 콘덴서모듈의 리셋회로에 인가되도록 구성되며,
    상기 메모리에는,
    상기 제어모듈에서 산출된 피상전력, 유효전력 및 무효전력에 대한 전력 상황이 시간대별로 저장되게 구성되고, 상기 설정된 목표 역률은 사용자의 조작에 의해 변경 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 역률 조정 기능을 구비한 수배전반.
  2. 삭제
  3. 삭제
KR1020160019723A 2016-02-19 2016-02-19 역률 조정 기능을 구비한 수배전반 KR101670080B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160019723A KR101670080B1 (ko) 2016-02-19 2016-02-19 역률 조정 기능을 구비한 수배전반

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160019723A KR101670080B1 (ko) 2016-02-19 2016-02-19 역률 조정 기능을 구비한 수배전반

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101670080B1 true KR101670080B1 (ko) 2016-10-27

Family

ID=57247279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160019723A KR101670080B1 (ko) 2016-02-19 2016-02-19 역률 조정 기능을 구비한 수배전반

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101670080B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101901579B1 (ko) * 2017-06-30 2018-09-27 (주)에스엔 역률 제어기 및 방법
KR20210051862A (ko) * 2019-10-31 2021-05-10 주식회사 파워맥스 무효전력 보상형 지상변압기
KR20210147815A (ko) * 2020-05-28 2021-12-07 주식회사 필인 전력제어장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200383034Y1 (ko) * 2005-02-07 2005-04-28 주식회사 태경전기산업 자동역률조정장치
KR101228807B1 (ko) * 2011-08-26 2013-01-31 엘에스산전 주식회사 전자접촉기 제어방법 및 이를 이용한 전자접촉기
KR101370036B1 (ko) 2013-11-14 2014-03-05 대한기전 주식회사 자동 역률 조정 기능을 가진 배전반
KR101514748B1 (ko) * 2014-10-02 2015-04-24 주식회사 삼성파워텍 콘덴서 개폐용 지능형 스위칭 모듈을 구비한 배전반

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200383034Y1 (ko) * 2005-02-07 2005-04-28 주식회사 태경전기산업 자동역률조정장치
KR101228807B1 (ko) * 2011-08-26 2013-01-31 엘에스산전 주식회사 전자접촉기 제어방법 및 이를 이용한 전자접촉기
KR101370036B1 (ko) 2013-11-14 2014-03-05 대한기전 주식회사 자동 역률 조정 기능을 가진 배전반
KR101514748B1 (ko) * 2014-10-02 2015-04-24 주식회사 삼성파워텍 콘덴서 개폐용 지능형 스위칭 모듈을 구비한 배전반

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101901579B1 (ko) * 2017-06-30 2018-09-27 (주)에스엔 역률 제어기 및 방법
KR20210051862A (ko) * 2019-10-31 2021-05-10 주식회사 파워맥스 무효전력 보상형 지상변압기
KR102340636B1 (ko) 2019-10-31 2021-12-20 주식회사 파워맥스 무효전력 보상형 지상변압기
KR20210147815A (ko) * 2020-05-28 2021-12-07 주식회사 필인 전력제어장치
KR102480714B1 (ko) 2020-05-28 2022-12-23 주식회사 필인 전력제어장치
KR20230002212A (ko) * 2020-05-28 2023-01-05 주식회사 필인 전력제어장치
KR20230002213A (ko) * 2020-05-28 2023-01-05 주식회사 필인 전력제어장치
KR102559256B1 (ko) 2020-05-28 2023-07-25 주식회사 필인 전력제어장치
KR102559255B1 (ko) 2020-05-28 2023-07-25 주식회사 필인 전력제어장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8717036B2 (en) Method and apparatus for detecting a phase-to-earth fault
KR101779909B1 (ko) 지상 및 진상 자동 역률 보상 시스템이 포함된 수배전반
CN111208418B (zh) 一种换流站交流滤波器选相分合闸状态监测系统及方法
US11552468B2 (en) Electrical device with power quality event protection and associated method
KR101664328B1 (ko) 퍼지엔진을 이용한 자동역률보상 기능을 갖는 수배전반
KR101670080B1 (ko) 역률 조정 기능을 구비한 수배전반
KR101529889B1 (ko) 역률개선 기능이 구비된 수배전반
WO2015080828A2 (en) Feeder power source providing open feeder detection for a network protector by shifted neutral
CN111194411A (zh) 用于测量预期短路电流的方法和设备
US20210083478A1 (en) Bidirectional capacitor bank control
US20100053830A1 (en) Method and apparatus for mitigation of dynamic overvoltage
US9444254B2 (en) Bypass switch for a boost device
US6671151B2 (en) Network protector relay and method of controlling a circuit breaker employing two trip characteristics
US20190229523A1 (en) Fault-preventing circuit recloser
EP2593952A1 (en) Control arrangement
KR20190028918A (ko) 진상 및 지상 역률개선이 가능한 스마트 자동역률 보상장치를 구비한 배전반
JP2012228045A (ja) 電圧調整装置及び電圧調整方法
KR20190019562A (ko) 진상 및 지상 역률개선이 가능한 스마트 자동역률 보상장치
Bhatt et al. Evaluation of controlled energization of shunt reactors for minimizing asymmetric DC component of charging current with circuit breaker having pre-insertion resistors
KR101484640B1 (ko) 태양광발전소 발전시간대 이외 수전시 사용전력량 과계량 방지장치
JP6534527B2 (ja) 電圧不平衡抑制装置
Grünbaum et al. STATCOM for flicker suppression from a steel plant connected to a weak 66 kV grid
CN114600329A (zh) 用于耦合负载的受控开关的方法和装置
CN113228216A (zh) 用于受控开关应用的用于监测开关设备操作的方法和设备
Sangeerthana et al. Controlling of Power Transformer Tap Positions (OLTC) Using Facts Devices

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
GRNT Written decision to grant
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191021

Year of fee payment: 4