KR101927847B1 - 지지애자 일체형 변성기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지지애자 내장 일체형 변성기에 관한 것으로; 부스용 지지애자에 구비되어 부스가 관통하는 전류 감지용 코일을 통해 전류를 감지하는 무철심형 변류부와, 상기 지지애자를 경유하는 부스에서 분기하도록 제1 저항와 제2 저항이 직렬로 연결되고 상기 제2 저항의 타단에서 전압을 감지하는 저항형 전압변성부로 구성되는 지지애자 내장 일체형 변성기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 배전반에 철심 코어의 권선형 변류기(CT) 및 권선형 변압기(PT)를 부설하지 않고서도 무철심형 변류부 및 저항형 전압변성부의 간단한 구성을 통해 부스용 지지애자에서 모선의 전압 및 전류를 검출할 수 있다.

Description

지지애자 일체형 변성기{a transformer with an insulator}
본 발명은 지지애자 일체형 변성기에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 배전반에 사용하는 부스용 지지애자 내에 철심코어의 권선형 변압기 및 변류기를 사용하지 않고 무철심형 변류부와 저항형 전압변성부를 내장하여 간편하게 모선의 전압 및 전류를 검출할 수 있는 지지애자 일체형 변성기에 관한 것이다.
일반적으로 전력장치라 함은, 분·배전반, 저압반, 고압반, 변압반 등을 통칭하는 것으로, 주로 차단기나 마그네틱과 같은 전력소자가 구비되어 외부의 전력을 개폐하거나 제어하는 장치이다.
이러한 다양한 전력장치 중에 배전반은 발전소·변전소 등의 운전이나 제어, 전동기의 운전 등을 위해 스위치·계기·릴레이(계전기) 등이 필요로 하는 전력용량에 따라 다양하게 설치되는 것으로, 이는 주로 건축물 등의 옥내 배선에 있어 외부로부터 공급되는 전력을 배분하여 옥내의 각 요소로 재공급함과 동시에 공급전력을 개폐하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 배전반에는 각각의 차단기들을 상호 전기적으로 연결하여 외부로부터 공급된 전력을 분배하기 위한 다수 개의 부스바(bus-bar)가 설치된다.
이와 같은 종래 배전반은 통상적으로 주차단기와 다수의 보조차단기 및 여러 기기 등을 설치하기 위한 고정판넬이 구비된다.
한편, 배전반 내에는 배전계통의 전압과 전류를 측정하기 위해서는 이격거리와 용량을 일정한 비율로 줄여 검출 할 수 있도록 계기용 변성기(PCT), 이외에도 변압기, 선로 차단 개폐기, 진공차단기, 피뢰기, 전력용 퓨즈, 변성기용 퓨즈 등의 각종 전기기기가 배전반을 구성하는 선로 계통에 따라 배치된다.
이때, 현재까지 주로 배전계통에 사용하는 계기용변성기는 공개실용신안 제20-2010-0012823호 등에 제안된 바와 같이 철심 코어의 권선형 변류기(CT)와 철심 코어의 권선형 변압기(PT)가 사용되어 왔다.
그런데, 이와 같은 종레의 철심 코어의 권선형 변류기는 철심코어의 포화로 인한 계전기의 오부동작, 2차권선의 개방에 따른 고전압발생 및 과열로 인한 소손 등의 문제가 있으며, 철심 코어의 권선형 변압기는 2차측의 단락사고 등으로 소손하는 등의 문제가 있고 부피가 커서 별도의 배전반을 구비하여야 하므로 많은 비용이 발생하고 있다.
참고문헌: 공개실용신안 제20-2010-0012823호
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 배전반에 철심 코어의 권선형 변류기(CT)와 철심 코어의 권선형 변압기(PT)를 부설하지 않고서도 지지애자에서 모선의 전압 및 전류를 검출할 수 있는 지지애자 일체형 변성기를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 배전반에 사용하는 부스(bus)지지용 애자 내에 철심이 없는 무철심형 변류부와 저항형 전압변성부를 내장하여 간편하게 모선의 전류와 전압을 검출할 수 있는 지지애자 일체형 변성기를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
부스용 지지애자에 구비되어 부스가 관통하는 전류 감지용 코일을 통해 전류를 감지하는 무철심형 변류부; 및 상기 지지애자를 경유하는 부스에서 분기하도록 제1 저항와 제2 저항이 직렬로 연결되고 상기 제2 저항의 타단에서 전압을 감지하는 저항형 전압변성부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 지지애자 내장 일체형 변성기를 제공한다.
이때, 상기 무철심형 변류부에서 감지되는 전류는 미세전류로서 전력증폭 및 조절장치에서 증폭되어 전압 또는 전류 형태로 전력감시 제어 및 보호 장치로 전송되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 저항형 전압변성부에서 감지되는 전압은 상기 전력증폭 및 조절장치에서 증폭되어 전력감시 제어 및 보호 장치로 전송되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전력증폭 및 조절장치는 상기 저헝형 전압변성부의 전압 신호를 증폭하기 위해 OP-Amp의 입력단에 제3 저항이 연결되고 상기 OP-Amp의 입력단과 출력단 사이에는 제4 저항의 양단이 연결되어 입력되는 전압을 증폭시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 저항형 전압변성부는 지지애자를 경유하는 부스에서 분기하도록 제1 저항의 일단이 상기 부스에 연결되고, 상기 제1 저항의 타단에 제2 저항의 일단이 직렬로 연결되며 상기 제2 저항의 타단은 전력증폭 및 조절장치의 제2 신호증폭부의 입력단으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 저항과 제2 저항은 세라믹(Ceramic) 저항인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 저항와 제2 저항 사이에는 콘덴서의 일단이 연결되고 상기 콘덴서의 타단은 접지되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1 저항과 제2 저항의 분기점과 상기 콘덴서의 타단의 접지점 사이에는 설비를 보호하기 위해 방전갭이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2 저항의 타단부와 접지단 사이에는 서지흡수기가 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 배전반에 철심 코어의 권선형 변류기(CT) 및 권선형 변압기(PT)를 부설하지 않고서도 무철심형 변류부 및 저항형 전압변성부의 간단한 구성을 통해 부스용 지지애자에서 모선의 전압 및 전류를 검출할 수 있다.
특히, 본 발명은 종래 철심 코어의 권선형 변류기(CT) 및 권선형 변압기(PT)가 갖고 있는 2차 회로가 개방시 소손하거나 과전압에 의한 위험 및 소손이 없고, 철심 코어의 권선형 변류기(CT) 및 권선형 변압기(PT) 등의 설치를 위한 별도의 판넬이 필요없어 설치가 간단하고 경제적이다.
아울러, 본 발명에 따르면 1차측 및 2차측 간의 전력 전달이 철심 코어가 없이 높은 임피단스를 통한 미소량의 전력만 전달되어도 2차측에서 1차측의 전력량을 감시할 수 있으므로 소비전력도 적고 제어가 용이한 최근의 디지털화된 전력감시 제어 및 보호 장치에 적용하는데 유리하다.
도 1은 본 발명에 따른 지지애자 내장 일체형 변성기의 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저항형 전압변성부의 상세 회로도이다.
이하, 본 발명에 따른 지지애자 내장 일체형 변성기를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 지지애자 내장 일체형 변성기는 배전계통에 사용하는 철심 코어의 권선형 변류기(CT)와 철심 코어의 권선형 변압기(PT)를 부설하지 않는 무철심형의 계기용변성기로서, 배전반에 사용하는 부스(bus)용 지지애자(1) 내에 철심이 없는 무철심형 변류부(10)와 저항형 전압변성부(20)를 내장하여 간편하게 전압 및 전류를 검출할 수 있도록 한다.
이와 같은 본 발명은 배전반에 사용하는 부스용 지지애자(1)를 경유하는 모선용 부스(2)가 관통하는 철심이 없는 전류 감지용 코일(11)을 통해 전류를 감지하는 무철심형 변류부(10)와, 상기 지지애자(1)를 경유하는 부스(2)에서 분기하도록 제1 저항(R1)와 제2 저항(R2)이 직렬로 연결되고 상기 제2 저항(R2)의 타단에서 분압전압을 감지하는 저항형 전압변성부(20)로 구성된다.
이때 제1 저항(R1)와 제2 저항(R2) 사이에는 콘덴서(C)의 일단이 연결되고 상기 콘덴서(C)의 타단은 접지된다.
물론, 상기 무철심형 변류부(10)에서 감지되는 전류는 미세전류로서 전력증폭 및 조절장치(30)로 입력되며 이는 제1 신호증폭부(32)에서 증폭되어 전압 또는 전류 형태로 전력감시 제어 및 보호 장치(40)로 전송된다.
또한, 상기 저항형 전압변성부(20)에서 감지되는 감압된 분압전압은 상기 전력증폭 및 조절장치(30)로 입력되며 이는 제2 증폭부(34)에서 증폭되어 전력감시 제어 및 보호 장치(40)로 전송된다.
이하 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 무철심형 변류부(10)는 철심이 없는 단순 코일 형태의 전류 감지용 코일(11)에 모선용 지지애자(1)를 경유하는 부스(2)를 관통시켜, 모선에 흐르는 전류를 검출한다. 이 경우 상기 전류 감지용 코일(11)에서 감지되는 전류는 미세전류로서 전력증폭 및 조절장치(30)로 입력된다.
이에 따라 전력증폭 및 조절장치(30)는 이와 같이 모선의 감지전류를 1차 전류로 하여 제1 신호증폭부(32)에서 비례 증폭하여 전압 또는 전류상태로 전류감지신호를 전력감시 제어 및 보호 장치(40)로 전송한다. 상기 제1 신호증폭부(32)는 OP-Amp와 저항 등으로 이루어져 입력단의 신호를 증폭하는 통상의 구조로 이루어진다.
그리고, 상기 저항형 전압변성부(20)는 지지애자(1)를 경유하는 부스(2)에서 분기하도록 제1 저항(R1)의 일단이 상기 부스(2)에 연결되고, 상기 제1 저항(R1)의 타단에 제2 저항(R2)의 일단이 직렬로 연결되며 상기 제2 저항(R2)의 타단은 접지단으로 연결된다. 따라서 제2 신호증폭부(34)는 상기 제2 저항(R2)의 타단의 분압전압을 증폭하여 2차측 전압(E2)을 출력한다.
그리고, 상기 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 분기점에는 콘덴서(C)의 일단부가 연결되고 상기 콘덴서(C)의 타단부는 접지된다.
이때, 상기 부스용 지지애자(1)에 적용되는 상기 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)은 세라믹(Ceramic) 저항으로 이루어지고, 상기 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)이 콘덴서(C)와 함께 직병렬 회로를 구성하며 계통에서 발생하는 고조파 성분은 콘덴서(C)를 통해 바이패스(Bypass)시키고 기본파 성분을 이후 전력증폭 및 조절장치(30)의 제2 신호증폭부(34)에서 증폭한다.
이와 같은 저항분압방식은 손실로 인한 과열로 실계통에 실용화가 어려웠었으나 세라믹 고저항의 소형 정밀화가 가능해지고 사용설비의 소비전력이 적어져 실용화가 가능하다.
한편, 콘덴서를 이용해 분압하는 방식의 채용을 고려할 수 있지만, 이 같은 방식은 지지애자(1) 내에 삽입하여 일체형으로 하기에는 오차가 커서 실용화가 어렵고 기후변화에 민감하여 사용이 제한적이다.
그리고, 상기 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 분기점과 상기 콘덴서(C)의 타단의 접지점 사이에는 분압전압 높아질 때 방전하여 설비를 보호하기 위해 방전갭(D)이 구비된다. 즉 상기 콘덴서(C)의 양단에 방전갭(D)이 병렬로 연결되어 제2 저항(R2)가 단선될 경우 등으로 저압측에 고압이 걸릴때 방전하여 위험을 방지하게 된다.
그리고, 상기 제2 저항(R2)의 타단부와 접지단 사이에는 서지흡수기(SA)의 양단이 연결되어, 서지성 이상전압이 발생시 서지흡수기(SA)를 통해 방류시켜 기기를 보호한다.
한편, 상기 전력증폭 및 조절장치(30)의 제2 신호증폭부(34)는 제2 저항(R2)의 전압 신호를 증폭하기 위한 것으로, OP-Amp(OP1)과 제3 및 제4 저항(R3,R4)으로 이루어진다. 이때 OP-Amp(OP1)의 입력단에는 제3 저항(R3)이 연결되고 상기 OP-Amp(OP1)의 입력단과 출력단 사이에는 제4 저항(R4)의 양단이 연결되어 입력되는 분압전압을 증폭시킨 2차측 전압(E2)으로 출력한다.
그리고, 상기 전력증폭 및 조절장치(30)에서 출력되는 2차측 전압(E2)은 전력감시 제어 및 보호 장치(40)로 전송된다.
이하, 도 2를 참고로 저항형 전압변성부의 2차측 전압의 검출원리를 설명한다.
이 경우 모선의 전압은 경유하는 부스(2)와 접지점 사이에 걸리는 전압으로서 이를 1차측 전압(E1)으로 하고, 전력증폭 및 조절장치(30)에서 출력되는 전압은 2차측 전압(E2)으로 한다.
이에 도 2의 회로 구성에 따른 계측용 2차측 전압(E2)은 아래의 수학식 1을 통해 구할 수 있다.
Figure 112017060932620-pat00001
위 식에 따라 2차측 전압(E2)은 모선전압인 1차측 전압(E1)을 제1 및 제2 저항(R1,R2)과 콘덴서(C)의 조합에 의해 분압된 제2 저항(R2)의 출력전압(분압전압)을 제2 신호증폭부(34)를 구성하는 OP-Amp(OP1)에 연결되는 제3 및 제4 저항(R3,R4)의 증폭비율에 따라 신호를 증폭하여 구할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 지지애자 2: 부스
10: 무철심형 변류부 11: 전류 감지용 코일
20: 저항형 전압변성부 30: 전력증폭 및 조절장치
40: 전력감시 제어 및 보호 장치 C: 콘덴서
OP1: OP-Amp R1: 제1 저항
R2: 제2 저항 R3: 제3 저항
R4: 제4 저항 D: 방전갭
SA: 서지흡수기

Claims (9)

  1. 부스용 지지애자에 구비되어 부스가 관통하는 전류 감지용 코일을 통해 전류를 감지하는 무철심형 변류부; 및
    상기 지지애자를 경유하는 부스에서 분기하도록 제1 저항와 제2 저항이 직렬로 연결되고 상기 제2 저항의 타단에서 전압을 감지하는 저항형 전압변성부;로 구성되고,
    상기 무철심형 변류부에서 감지되는 전류는 미세전류로서 전력증폭 및 조절장치에서 증폭되어 전압 또는 전류 형태로 전력감시 제어 및 보호 장치로 전송되며,
    상기 저항형 전압변성부에서 감지되는 전압은 상기 전력증폭 및 조절장치에서 증폭되어 전력감시 제어 및 보호 장치로 전송되고,
    상기 전력증폭 및 조절장치는 상기 무철심형 변류부에서 감지되는 신호를 증폭하는 제1 신호 증폭부와, 상기 저항형 전압변성부의 전압 신호를 증폭하기 위해 OP-Amp의 입력단에 제3 저항이 연결되고 상기 OP-Amp의 입력단과 출력단 사이에는 제4 저항의 양단이 연결되어 입력되는 전압을 증폭시키는 제2 신호증폭부로 이루어지며,
    상기 저항형 전압변성부는 지지애자를 경유하는 부스에서 분기하도록 제1 저항의 일단이 상기 부스에 연결되고, 상기 제1 저항의 타단에 제2 저항의 일단이 직렬로 연결되어 접지되며 상기 제1 저항과 상기 제2 저항의 연결점은 전력증폭 및 조절장치의 제2 신호증폭부의 입력단으로 연결되고,
    상기 제1 저항과 제2 저항은 소형 정밀화가 가능한 세라믹(Ceramic) 저항으로 이루어지며,
    상기 제1 저항와 제2 저항 사이에는 콘덴서의 일단이 연결되고 상기 콘덴서의 타단은 접지되는 것을 특징으로 하는 지지애자 내장 일체형 변성기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 저항과 제2 저항의 분기점과 상기 콘덴서의 타단의 접지점 사이에는 설비를 보호하기 위해 방전갭이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 지지애자 내장 일체형 변성기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 저항의 타단부와 접지단 사이에는 서지흡수기가 연결되는 것을 특징으로 하는 지지애자 내장 일체형 변성기.
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KR100792484B1 (ko) * 2006-09-13 2008-01-08 피에스텍주식회사 전자식 전력 수급용 계기용 변성기
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