KR102073122B1 - 철공진 방지 기능을 갖는 고전압 차단기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철공진 방지 기능을 갖는 고전압 차단기에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기는 전력 입력단과 전력 출력단 간에 직렬 연결되며, 상기 전력 입력단과 상기 전력 출력단 사이에 형성되는 전류 전달 경로를 개방시켜 전류 전달을 차단하는 메인 차단부, 상기 메인 차단부에 병렬 연결되어 상기 메인 차단부의 전류 차단에 의해 발생되는 전압 스트레스를 저감시키는 보조 차단부를 포함하고, 상기 보조 차단부는 상기 전력 입력단에 연결되며, 전압 스트레스를 저감시키는 극간 캐패시터(Grading Capacitor); 상기 전력 출력단에 연결되는 투입 저항(Insertion Resistor); 및 상기 극간 커패시터와 상기 투입 저항 사이에 직렬로 연결되며, 상기 극간 캐패시터로부터 전달되는 전력이 상기 투입 저항에서 소비되도록 제어하는 보조 스위치를 포함할 수 있다.

Description

철공진 방지 기능을 갖는 고전압 차단기{HIGH VOLTAGE CIRCUIT BREAKER HAVING FUNCTION FOR PREVENTING FERRO-RESONANCE}
본 발명은 고전압 차단기에 관한 것이다.
일반적으로 고전압 차단기(circuit breaker)는 하기의 선행 기술 문헌에 기재된 발명과 같이 고전압 송전선로를 통해 흐르는 전류를 차단할 수 있는 스위칭 장치이다.
이러한 고전압 차단기는 송전선로에 고장발생시 고장전류를 차단하는 역할을 하며, 시스템에 고장전류가 발생하면 메인스위치를 개방시켜 고장이 발생한 회로를분리하여 그 고장전류를 차단하도록 한다.
한편, 이러한 고전압 차단기는 차단기의 전압 스트레스 인가를 저감시키기 위해 극간 캐패시터(Grading Capacitor)를 채용하는데, 전류 차단시 차단기 후단에 연결된 부하의 인덕턴스와의 철공진(Ferro-Resonance)이 발생되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0078704호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 철공진 방지 기능을 갖는 고전압 차단기가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기는 전력 입력단과 전력 출력단 간에 직렬 연결되며, 상기 전력 입력단과 상기 전력 출력단 사이에 형성되는 전류 전달 경로를 개방시켜 전류 전달을 차단하는 메인 차단부, 상기 메인 차단부에 병렬 연결되어 상기 메인 차단부의 전류 차단에 의해 발생되는 전압 스트레스를 저감시키는 보조 차단부를 포함하고, 상기 보조 차단부는 상기 전력 입력단에 연결되며, 전압 스트레스를 저감시키는 극간 캐패시터(Grading Capacitor); 상기 전력 출력단에 연결되는 투입 저항(Insertion Resistor); 및 상기 극간 커패시터와 상기 투입 저항 사이에 직렬로 연결되며, 상기 극간 캐패시터로부터 전달되는 전력이 상기 투입 저항에서 소비되도록 제어하는 보조 스위치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전류 차단시 철공진의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기의 개력적인 회로도이다.
도 2a는 종래의 고전압 차단기의 철공진 발생을 나타내는 그래프이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기에 의해 철공진 발생이 방지된 것을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기의 개력적인 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기(100)는 메인 차단부(110)와 보조 차단부(120)를 포함할 수 있다.
메인 차단부(110)는 전력 입력단(in)과 전력 출력단(out) 간에 연결될 수 있다. 예를 들어, 메인 차단부(110)는 전력이 전달되는 선로 고장시 전류 전달을 차단하기 위해 동작할 수 있다.
보조 차단부(120)는 전력 입력단(in)과 전력 출력단(out) 간에 연결될 수 있으며, 메인 차단부(110)와 병렬 연결될 수 있다.
메인 차단부(110)는 적어도 하나의 메인 스위치(S1)를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 메인 스위치(S1)는 전력 입력단(in)과 전력 출력단(out) 간의 전류 전달 경로 사이에 형성될 수 있다.
메인 스위치(S1)가 턴 온되면 즉, 전류 전달 경로를 개방시키면 전력 입력단(in)으로부터 전력 출력단(out)까지 전달되는 전류가 차단되고, 턴 오프되면 즉, 전류 전달 경로를 단락시키면 전력 입력단(in)으로부터 전력 출력단(out)까지 전류가 전달될 수 있다.
보조 차단부(120)는 메인 차단부(110)의 전류 차단에 의해 발생되는 전압 스트레스를 저감시킬 수 있다.
이를 위해, 보조 차단부(120)는 전력 입력단(in)에 연결되며, 전압 스트레스를 저감시키는 극간 캐패시터(Grading Capacitor)(GC), 전력 출력단(out)에 연결되는 투입 저항(Insertion Resistor)(IR) 그리고, 극간 캐패시터(GC)와 투입 저항(IR) 사이에 직렬로 연결되며, 극간 캐패시터(GC)로부터 전달되는 전력이 투입 저항(IR)에서 소비되도록 제어하는 보조 스위치(S2)를 포함할 수 있다.
이에 의해, 투입 저항(IR)은 보조 스위치(S2)를 통해 전달된 극간 캐패시터(GC)에 충전된 전력을 소비하여 전력 출력단(out) 후단에 연결된 부하 또는 선로의 인덕턴스와 극간 캐패시터(GC)의 캐패시턴스 간의 LC 공진 즉 철공진(Ferro- Resonance)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
메인 차단부(110)의 선로 고장에 의한 전류 차단시, 선로측의 진행파에 의한 톱니파 형태의 전압이 극간에 중첩되어, 메인 차단부(110)의 절연 회복 초기 상태에 과도한 전압 스트레스가 메인 차단부(110)에 인가되므로, 극간 캐패시터(GC)는 초기 톱니파 전압 상승 시간을 지연시켜 메인 차단기(110)의 전압 회복 특성보다 늦게 전압 스트레스가 인가되도록 할 수 있다.
보조 스위치(S2)는 메인 스위치(S1)가 턴 오프되기 전에 턴 온되어 메인 스위치(S1)의 턴 오프 즉 상기 전류 전달 경로의 개방에 의해 발생되는 서지(surge) 전압을 투입 저항(IR)이 소비할 수 있도록 하며, 보조 스위치(S2)는 메인 스위치(S1)가 턴 오프된 후 턴 오프될 수 있다.
상술한 메인 스위치(S1) 및 보조 스위치(S2)는 각각 전자식 스위치 또는 기계식 스위치일 수 있다.
도 2a는 종래의 고전압 차단기의 철공진 발생을 나타내는 그래프이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기에 의해 철공진 발생이 방지된 것을 나타내는 그래프이다.
도 2a를 참조하면, 종래의 고전압 차단기의 경우 메인 스위치를 턴 오프하여도 철공진이 발생하는 것을 볼 수 있는 반면, 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 차단기는 메인 스위치가 턴 오프되면 투입 저항이 극간 캐패시터에 충전된 전력을 소비하여 전류가 전력 출력단 후단으로 전달되지 않으므로 철공진의 발생이 방지되는 것을 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고전압 차단기에서 전류 차단시 발생되는 철공진을 억제할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 고전압 차단기
110: 메인 차단부
120: 보조 차단부
GC: 극간 캐패시터
IR: 투입 저항
S1: 메인 스위치
S2: 보조 스위치

Claims (5)

  1. 전력 입력단과 전력 출력단 간에 직렬 연결되며, 상기 전력 입력단과 상기 전력 출력단 사이에 형성되는 전류 전달 경로를 개방시켜 전류 전달을 차단하는 메인 차단부;
    상기 메인 차단부에 병렬 연결되어 상기 메인 차단부의 전류 차단에 의해 발생되는 전압 스트레스를 저감시키는 보조 차단부를 포함하고,
    상기 보조 차단부는
    상기 전력 입력단에 연결되며, 전압 스트레스를 저감시키는 극간 캐패시터(Grading Capacitor);
    상기 전력 출력단에 연결되는 투입 저항(Insertion Resistor); 및
    상기 극간 캐패시터와 상기 투입 저항 사이에 직렬로 연결되며, 상기 극간 캐패시터로부터 전달되는 전력이 상기 투입 저항에서 소비되도록 제어하여 상기 전력 출력단의 후단에 연결된 부하 또는 선로의 인덕턴스와 상기 극간 캐패시터의 캐패시턴스 간의 철공진 (LC 공진)을 방지하는 보조 스위치
    를 포함하는 고전압 차단기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 스위치는 상기 메인 차단부가 상기 전류 전달 경로를 개방하기 전에 턴-온되고, 상기 메인 차단부가 상기 전류 전달 경로를 개방한 이후에 턴-오프되는 고전압 차단기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투입 저항은 상기 메인 차단부가 상기 전류 전달 경로를 개방하여 발생되는 서지(surge) 전압을 저감시키는 고전압 차단기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 차단부는 전자식 스위치 또는 기계식 스위치 중 적어도 하나를 포함하는 고전압 차단기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 투입 저항은 상기 메인 차단부가 상기 전류 전달 경로를 개방하는 경우, 상기 극간 캐패시터에 충전된 전력을 소비하여 철공진의 발생을 방지하는 고전압 차단기.
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