KR101707963B1 - 상분리 모선용 공기공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상분리 모선용 공기공급장치에 관한 것이다. 본 발명은, 공기의 공급유로를 판단하는 제어부와, 제어부에 전기적으로 연결되어 그 제어부에 의해 개방동작이 자동으로 조작되는 유로제어밸브를 포함함으로써, 외부 조건의 변화에 따라 공기공급장치가 자동으로 대응할 수 있고 이를 통해 공기공급장치가 정상적으로 작동하지 못하여 모선의 내부압력이 정상 압력보다 낮아지면서 절연성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

상분리 모선용 공기공급장치{AIR SUPPLYING APPARATUS FOR ISOLATED PHASE BUS}

본 발명은 상분리 모선(IPB: ISOLATED PHASE BUS)에 관한 것으로, 특히 상분리 모선 내부의 절연부에 먼지나 습기가 발생하는 것을 방지하고 절연 성능을 유지하기 위해 상분리 모선 내에 압축공기를 공급하는 상분리 모선용 공기공급장치에 관한 것이다.

상분리 모선은 주로 발전소에 설치되며 옥내 발전기에서 생산한 전기를 옥외 승압용 변압기까지 연결하는 발전소 내 모선이다. 상분리 모선은 대전류 수송에 따른 상간 전자력을 제한하기 위해 각 상을 분리한 상분리 모선 형태가 일반적이며 도체(CONDUCTOR)와 외함(ENCLOSURE) 사이에 절연을 위한 매개체로 공기가 사용된다.

상분리 모선에는 공기공급장치가 구비된다. 공기공급장치는 상분리 모선 내부의 도체와 외함 사이에 건조 공기를 주입하여 내부가 외부 대기압보다 압력이 5~15mbar 높게 유지하도록 하는 장치이다. 공기공급장치는 압력 차이로 인해 상분리 모선 내부로 먼지나 이물질이 들어오는 것을 방지하며, 습기를 제거하여 도체와 외함 사이의 절연 성능을 일정하게 유지할 수 있다.

상분리 모선의 옥내 구간은 외부 기온의 영향을 적게 받으나, 옥외 상분리 모선 구간의 경우에는 외부 기온의 영향을 받아 내부 압력이 변화하게 될 수 있다. 예를 들어, 여름철 외부 온도가 높아지면 상분리 모선 내부 공기의 부피가 커져 내부 압력이 높아지는데, 이때 소나기가 내리면 상분리 모선 내부의 온도가 급감하여 팽창됐던 공기가 수축하여 압력이 기준치 하한인 5mbar 이하로 한동안 떨어져 절연 성능을 저해하는 문제가 생기는데 본 발명은 이런 문제점을 개선하기 위한 것이다.

도 1은 종래 상분리 모선에 공기공급장치가 연결된 상태를 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래에는 3상의 모선들(1)(2)(3)이 횡방향으로 평행하게 배열되어 있다. 각 상의 모선들(1)(2)(3)은 외함들(11)(21)(31)의 내부에 각각 소정의 절연공간들(S1)(S2)(S3)을 두고 도체들(12)(22)(32)이 설치되며, 외함들(11)(21)(31)의 절연공간들(S1)(S2)(S3)에는 외함들(11)(21)(31)과 도체들(12)(22)(32) 사이를 연결하는 복수 개의 지지애자(INSULATOR)들(13)(23)(33)이 배열되어 있다.

3상의 모선 중에서 중앙에 위치하는 모선에 공기공급장치(5)가 연결되고, 3상의 모선(1)(2)(3)은 각각의 절연공간(S1)(S2)(S3)이 서로 연통되도록 연통관(6)으로 연결되어 있다.

도 2는 도 1에서 공기공급장치를 확대하여 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 공기공급장치(5)에는 공기의 유동방향을 필요에 따라 수동으로 가변시킬 수 있도록 유로제어밸브(51)가 설치되어 있다. 유류제어밸브(51)는 배기운전과 정상운전을 수동으로 제어하는 수동밸브(MANUAL VALVE)로 이루어져 있다.

유로제어밸브(51)의 일측에는 모선내 절연공간의 압력이 설정시간 이내에 일정 압력 이상이 될 경우 자동으로 유로를 차단하기 위한 개폐밸브(SOLENOID VALVE)(52)가 설치되어 있다. 개폐밸브(52)의 출구측에는 공기의 공급시간을 검출하기 위한 타이머(TIMER)(53)가 설치되어 있다. 또, 공기회수관(8)에는 공기의 압력을 검출하는 압력게이지(미도시)가 설치되고, 압력게이지는 공기공급장치(5)에 마련된 모니터(54)에 연결되어 있다.

도면중 미설명 부호인 7은 공기공급관이다.

상기와 같은 종래의 상분리 모선용 공기공급장치는, 상분리 모선 설치 후 공기공급장치(5)의 사용을 위해 건공기(DRY AIR)를 공급한 후 유로제어밸브(51)를 바이패스쪽으로 개방하여 모니터(54)에 표시되는 상분리 모선의 내부압력이 기준치인 5~15mbar에 도달하도록 한다.

이후, 유로제어밸브(51)를 정상운전쪽으로 변경하여 정상 공급한다. 이때 건공기가 공급되면 개폐밸브(52)가 열려 상분리 모선(1)(2)(3)의 절연공간(S1)(S2)(S3)으로 공기가 공급되며, 타이머(35)에 설정된 시간 내에 상분리 모선의 내부압력이 기준치 상한인 15mbar를 초과하면 개폐밸브(52)가 자동으로 닫혀 상분리 모선으로의 공기 공급이 중단되고, 일정 시간이 흘러 상분리 내부의 압력이 기준치 하한인 5mbar 미만으로 떨어지면 다시 개폐밸브(52)가 자동으로 열려 공기가 공급되는 동작을 반복한다.

여기서, 정상(NORMAL) 운전시 상분리 모선(1)(2)(3)의 내부압력이 기준치 하한인 5mbar 이하로 떨어지는 경우 개폐밸브(52)가 열려 공기가 상분리 모선(2)의 절연공간(S2)으로 주입되도록 하는 동시에 이 개폐밸브(52)가 열린 누적시간을 타이머(52)가 측정하여 그 타이머(52)에 설정된 시간 내에 상분리 모선 내부의 압력이 정상 운전치에 도달하는지를 판단하게 된다. 만약, 설정된 시간 내에 정상 운전치에 도달하지 못하는 경우에는 누기(LEAKAGE)라고 판단하여 개폐밸브(52)를 닫고 이를 표시장치가 알리게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 상분리 모선용 공기공급장치는, 공기가 정상적으로 공급되고 있음에도, 예를 들어 옥외의 기온이 낮아 설정된 시간내에 상분리 모선(1)(2)(3)의 내부압력이 적정 압력까지 올리지 못하게 되는 경우에도 누기로 판단하여 공기공급이 강제 중단되면서 상분리 모선(1)(2)(3)의 내부 압력이 지속적으로 떨어져 절연 성능이 급격하게 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 상분리 모선의 절연공간내 압력을 적정범위 내에서 자동으로 유지할 수 있는 상분리 모선용 공기공급장치를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 절연공간이 서로 연통되는 복수 개의 모선; 상기 복수 개의 모선 중에서 적어도 한 개의 모선의 절연공간에 연결되어 해당 모선의 절연공간에 공기를 공급하는 공기공급유로를 갖는 공기공급유닛; 및 상기 제1 유로와 제2 유로 중에서 한 쪽 유로를 선택적으로 개방하여 공기가 상기 제1 유로 또는 제2 유로를 통해 해당 모선의 절연공간으로 공급되도록 제어하는 공기공급 제어유닛;을 포함하고, 상기 공기공급 제어유닛은, 상기 제1 유로와 제2 유로 중에서 어느 쪽 유로가 개방되어야 하는지를 판단하는 제어부; 및 상기 제1 유로와 제2 유로가 분기되는 지점에 설치되고 상기 제어부에 전기적으로 연결되어 상기 제어부에 의해 개방동작이 자동으로 조작되는 유로제어밸브;를 포함하는 상분리 모선용 공기공급장치가 제공된다.

여기서, 상기 해당 모선에는 그 해당 모선의 절연공간내 압력을 검출하는 압력센서가 더 구비되고, 상기 압력센서는 상기 제어부에 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고, 상기 해당 모선에는 그 해당 모선 주변의 외기 온도를 검출하는 온도센서가 더 구비되고, 상기 온도센서는 상기 제어부에 전기적으로 연결될 수 있다.

그리고, 상기 제2 유로에 연결되는 유로제어유닛의 출구측에는 상기 제2 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브가 설치되고, 상기 개폐밸브는 상기 제어부에 전기적으로 연결되어 그 제어부에 의해 자동으로 개폐될 수 있다.

그리고, 상기 개폐밸브의 출구측에는 상기 제2 유로를 통해 공기가 공급되는 시간을 검출하는 타이머가 구비되고, 상기 타이머는 상기 제어부에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명에 의한 상분리 모선용 공기공급장치는, 외부 조건의 변화에 따라 공기공급장치가 자동으로 대응할 수 있도록 함으로써, 공기공급장치가 정상적으로 작동하지 못하여 모선의 내부압력이 정상 압력보다 낮아지면서 절연성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래 상분리 모선에 공기공급장치가 연결된 상태를 보인 정면도,
도 2는 도 1에서 공기공급장치를 확대하여 보인 정면도,
도 3은 본 발명에 의한 상분리 모선에 공기공급장치가 연결된 상태를 보인 정면도,
도 4는 도 3에서 압력센서가 적용된 공기공급장치를 확대하여 보인 정면도,
도 5는 도 4에서 압력센서를 이용한 공기공급과정을 보인 블록도,
도 6은 도 3에서 온도센서가 적용된 공기공급장치를 확대하여 보인 정면도,
도 7은 도 6에서 압력센서를 이용한 공기공급과정을 보인 블록도.

이하, 본 발명에 의한 상분리 모선용 공기공급장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 상분리 모선에 공기공급장치가 연결된 상태를 보인 정면도이고, 도 4는 도 3에서 압력센서가 적용된 공기공급장치를 확대하여 보인 정면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 공기공급장치를 갖는 상분리 모선은 3상의 모선(1)(2)(3)이 횡방향으로 평행하게 배열되고, 3상의 모선(1)(2)(3) 중에서 중앙에 위치하는 모선(2)에는 공기공급장치(100)가 연결되고, 3상의 모선(1)(2)(3)은 후술할 각각의 절연공간(S1)(S2)(S3)이 연통관(6)으로 연결되어 있다.

각 상의 모선(1)(2)(3)은 알루미늄 재질로 밀봉되어 고압공기가 채워지는 절연공간(S1)(S2)(S3)을 갖는 외함(11)(21)(31)과, 외함(11)(21)(31)의 절연공간(S1)(S2)(S3) 중앙에 배열되고 알루미늄 재질로 형성되는 도체(12)(22)(32)와, 외함(11)(21)(31)의 내주면과 도체(12)(22)(32)의 외주면 사이에 양단이 고정되어 상기 외함(11)(21)(31)의 절연공간(S1)(S2)(S3)내에서 방사상으로 배열되는 복수 개의 지지애자(13)(23)(33)로 이루어진다.

공기공급장치(100)는 케이스(110)의 일측에 외부로부터 고압의 공기가 유입되는 입구관(111)이 연결되고, 케이스(110)의 타측에는 상기 입구관(111)으로 유입되는 고압의 공기를 해당 모선의 절연공간으로 안내하는 공기공급관(112)이 연결되며, 공기공급관(112)의 일측에는 그 공기공급관(112)을 통해 해당 모선으로 공급되었다가 회수되는 공기를 안내하는 공기회수관(113)이 연결된다.

입구관(111)의 출구단에는 공기의 공급방향을 제어하는 유로제어밸브(120)가 설치된다. 유로제어밸브(120)는 3방밸브로 이루어져 제1 유로관(131)과 제2 유로관(132)으로 분기되어 연결되고, 제1 유로관(131)과 제2 유로관(132)은 합관되어 상기 공기공급관(112)에 연결된다.

그리고 유로제어밸브(120)는 제어부(200)에 전기적으로 연결되어 그 제어부(200)에 입력된 설정내용에 따라 개로동작이 작동되는 동시에 후술할 압력센서(160)에 의해 검출되는 해당 모선내 절연공간의 내부압력 변화에 따라 자동으로 개로방향이 전환되는 전동식 밸브(MOTOR OPERATED VALVE)로 이루어질 수 있다.

제1 유로관(131)은 공기공급관(112)에 직접 연결되는 반면, 제2 유로관(132)은 중간에 솔레노이드밸브와 같은 전동식 개폐밸브(140)가 구비되어 공기공급관(112)에 연결될 수 있다.

개폐밸브(140)는 유로제어밸브(120)와 같이 해당 모선의 내부압력 변화에 따라 제2 유로관(132)을 통해 흐르는 공기를 제어할 수 있도록 압력센서(160)에 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 유로관(131)의 단면적은 제2 유로관(132)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.

제2 유로관(132)의 중간, 즉 개폐밸브(140)의 출구측에는 그 개폐밸브(140)의 개방시간을 검출하여 제어부(200)에 전달할 수 있도록 타이머(150)가 설치될 수 있다.

공기공급장치(100)가 연결되는 모선(2)에는 그 해당 모선(2)의 절연공간(S2)의 압력을 검출하는 압력센서(160)가 설치되고, 압력센서(160)는 제어부(200)에 전기적으로 연결된다. 하지만, 압력센서(160)는 굳이 해당 모선에만 설치되지 않고 다른 모선에도 설치될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 상분리 모선용 공기공급장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

도 5를 참조하면, 상분리 모선 설치 후 공기공급장치(100)의 사용을 위해 입구관(111)을 통해 건공기(DRY AIR)를 공급한 후 유로제어밸브(120)를 배기운전, 즉 바이패스쪽으로 개방하여 모니터(54)에 표시되는 상분리 모선의 내부압력이 기준치인 5~15mbar에 도달하도록 한다.(S1)

이후, 유로제어밸브(120)를 정상운전쪽으로 변경하여 건공기를 해당 모선의 절연공간에 정상 공급한다.(S2) 이때 건공기가 공급되면 개폐밸브(140)가 열려 상분리 모선(1)(2)(3)의 절연공간(12)(22)(32)으로 공기가 공급되며, 타이머(150)에 설정된 시간 내에 압력센서(160)에 의해 감지되는 상분리 모선의 내부압력이 기준치 상한인 15mbar를 초과하면 개폐밸브(140)가 자동으로 닫히면서 상분리 모선으로의 건공기 공급이 중단되고, 일정 시간이 흘러 상분리 내부의 압력이 기준치 하한인 5mbar 미만으로 떨어지면 다시 개폐밸브(140)가 자동으로 열려 공기가 공급되는 동작을 반복한다.(S3)

여기서, 압력센서(160)는 옥외 상분리 모선 구간의 내부압력을 지속적으로 검출하여 그 내부압력이 급감하게 되면 제어부(200)에서는 외부 기온의 영향 등을 받아 내부압력이 급감하였다고 판단한다. 이에 따라, 제어부(200)는 유로제어밸브(MOTOR OPERATED VALVE)(120)를 정상운전(NORMAL) 방향인 제2 유로관 방향에서 바이패스(BYPASS) 방향인 제1 유로관 방향으로 변경시켜 절연공간(12)(22)(32)으로 주입되는 공기의 양을 일시적으로 증가시킨다.(S4)

이후, 제어부(200)는 해당 상분리 모선의 절연공간의 내부압력이 기준치인 5~15mbar 될 때까지 공기가 주입되도록 유로제어밸브(120)의 개방방향을 유지한 후에 다시 제1 유로관 방향(즉, BYPASS)에서 제2 유로관 방향(즉, NORMAL)로 변경하여 정상 작동되도록 한다. 이때, 개폐밸브(140)는 전술한 바와 같이 열려 공기가 제2 유로관(132)을 통해 해당 모선의 절연공간으로 공급되도록 한다.(S5)

한편, 본 발명에 의한 상분리 모선용 공기공급장치에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 압력센서를 이용하여 옥외 상분리 모선 구간의 내부압력이 급격하게 저하되는 경우에 유로제어밸브를 정상운전에서 바이패스운전 방향으로 변경함으로써 상분리 모선의 내부압력을 짧은 시간에 높이는 것이었으나, 본 실시예는 도 6에서와 같이 옥외 상분리 모선의 외주면에 온도센서(170)를 설치하고 이 온도센서(170)를 제어부(200)에 연결하여 온도센서(170)에서 감지되는 외기 온도가 일정 온도 이하로 감지되는 경우 해당 모선의 내부압력이 급격하게 저하되었을 것으로 판단하여 유로제어밸브(120)의 방향을 바꿔주도록 할 수도 있다.

이 경우에도 도 7에서와 같이, 유로제어밸브(120)가 제어부(200)에 의해 정상운전 방향, 즉 제2 유로관 방향에서 바이패스 방향, 즉 제1 유로관 방향으로 전환되도록 하여 공기가 제1 유로관(131)을 통해 순식간에 모선의 절연공간으로 공급되도록 함으로써 절연공간(12)(22)(32)의 온도가 급격하게 낮아져 절연성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 아울러, 개폐밸브(140)는 전술한 실시예와 같이 열렸다가 타이머(150)에 의해 설정된 시간 내에 기준치 상한선인 15mbar를 초과하면 닫고 이후 기준치 이하인 5mbar 미만이 되면 다시 개폐밸브(140)를 열어 공기가 제2 유로관(132)을 통해 모선의 절연공간으로 공급되도록 하는 일련의 과정을 반복하게 된다.(S1~S5)

1,2,3 : 상분리 모선 12,22,32 : 절연공간
100 : 공기공급장치 112 : 공기공급관
113 : 공기회수관 120 : 전동식 유로제어밸브
140 : 개폐밸브 150 : 타이머
160 : 압력센서 170 : 온도센서
200 : 제어부

Claims (5)

1. 절연공간이 서로 연통되는 복수 개의 모선;
   상기 복수 개의 모선 중에서 적어도 한 개의 모선의 절연공간에 연결되어 해당 모선의 절연공간에 공기를 공급하는 제1 유로와 제2 유로를 가지며, 상기 제1 유로는 제2 유로에 비해 공기의 공급량이 크게 구비되는 공기공급유닛; 및
   상기 제1 유로와 제2 유로 중에서 한 쪽 유로를 선택적으로 개방하여 공기가 상기 제1 유로 또는 제2 유로를 통해 해당 모선의 절연공간으로 공급되도록 제어하는 공기공급 제어유닛;을 포함하고,
   상기 공기공급 제어유닛은,
   상기 제1 유로와 제2 유로가 분기되는 지점에 설치되어 공기의 공급방향을 조절하는 유로제어밸브;
   상기 해당 모선에 구비되어 그 해당 모선의 절연공간내 압력을 검출하는 압력센서;
   상기 해당 모선의 절연공간 내에 공기가 공급되는 시간을 검출하는 타이머;
   및
   상기 압력센서 및 타이머와 전기적으로 연결되고, 상기 압력센서에 의해 검출되는 값에 따라 상기 제1 유로와 제2 유로 중에서 어느 쪽 유로가 개방되어야 하는지를 판단하여 상기 유로제어밸브의 열림방향을 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 제2 유로를 통해 상기 해당 모선의 절연공간으로 공기가 공급될 때, 상기 해당 모선의 절연공간 내 압력차이가 일정 시간 동안에 상기 제어부에 설정된 값보다 큰 경우에는, 상기 제2 유로를 닫고 상기 제1 유로를 일시적으로 개방하여 상기 해당 모선의 절연공간으로 공기의 공급량을 증가시키도록 상기 유로제어밸브의 열림방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 공기공급장치.
2. 삭제
3. 절연공간이 서로 연통되는 복수 개의 모선;
   상기 복수 개의 모선 중에서 적어도 한 개의 모선의 절연공간에 연결되어 해당 모선의 절연공간에 공기를 공급하는 제1 유로와 제2 유로를 가지며, 상기 제1 유로는 제2 유로에 비해 공기의 공급량이 큰 공기공급유닛; 및
   상기 제1 유로와 제2 유로 중에서 한 쪽 유로를 선택적으로 개방하여 공기가 상기 제1 유로 또는 제2 유로를 통해 해당 모선의 절연공간으로 공급되도록 제어하는 공기공급 제어유닛;을 포함하고,
   상기 공기공급 제어유닛은,
   상기 제1 유로와 제2 유로가 분기되는 지점에 설치되어 공기의 공급방향을 조절하는 유로제어밸브;
   상기 해당 모선의 외주면에 구비되어 그 해당 모선 주변의 외기 온도를 검출하는 온도센서;
   상기 해당 모선의 절연공간 내에 공기가 공급되는 시간을 검출하는 타이머;
   및
   상기 온도센서 및 타이머와 전기적으로 연결되고, 상기 온도센서에 의해 검출되는 값에 따라 상기 제1 유로와 제2 유로 중에서 어느 쪽 유로가 개방되어야 하는지를 판단하여 상기 유로제어밸브의 열림방향을 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 제2 유로를 통해 상기 해당 모선의 절연공간으로 공기가 공급될 때, 상기 해당 모선의 절연공간 내 온도차이가 일정 시간 동안에 상기 제어부에 설정된 값보다 큰 경우에는, 상기 제2 유로를 닫고 상기 제1 유로를 일시적으로 개방하여 상기 해당 모선의 절연공간으로 공기의 공급량을 증가시키도록 상기 유로제어밸브의 열림방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 공기공급장치.
4. 제1항 또는 제3항의 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 유로에 연결되는 유로제어유닛의 출구측에는 상기 제2 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐밸브가 설치되고,
   상기 개폐밸브는 상기 제어부에 전기적으로 연결되어 그 제어부에 의해 자동으로 개폐되는 상분리 모선용 공기공급장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 개폐밸브의 출구측에는 상기 제2 유로를 통해 공기가 공급되는 시간을 검출하는 타이머가 구비되고,
   상기 타이머는 상기 제어부에 전기적으로 연결되는 상분리 모선용 공기공급장치.

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