KR102102492B1 - 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상에서 LNG(액화천연가스)를 생산, 저장 및 하역하는 부유식 해양 플랜트에서 자체에 소요되는 전력을 공급하기 위한 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 변압 처리하여 전력을 공급하되 전력 공급 방향에 대응하여 배전반에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정함과 아울러 변압기 과열 안전설비에 의해 양방향 전력 공급시 변압기의 과열에 대처 가능케 함으로써 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 원활히 전력 공급하게 된다.

Description

부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템{Electric Power System in Floating Offshore Plant}
본 발명은 해상에서 LNG(액화천연가스)를 생산, 저장 및 하역하는 부유식 해양 플랜트에서 자체에 소요되는 전력을 공급하기 위한 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 관한 것으로, 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반(switchboard) 간에 양방향으로 변압 처리하여 전력을 공급하되 전력 공급 방향에 대응하여 배전반에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정함과 아울러 변압기 과열 안전설비에 의해 양방향 전력 공급시 변압기의 과열에 대처 가능케 함으로써 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 원활히 전력 공급하도록 하는 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LNG-FPSO(Floating Production Storage and Offloading)와 같은 부유식 해양 플랜트는 해상에 부유 된 상태로 해저에 매장되어 있는 천연가스를 채굴하여 LNG를 생산, 저장 및 하역하는 해상 설비로서 이용된다.
이와 같은 부유식 해양 플랜트는 제반설비를 해상에 부유시킴과 아울러 LNG를 저장하는 기능을 하는 하부설비(선체, Hull)와, LNG를 전처리, 액화 및 하역하는 상부설비(Topside)로 구성된다.
부유식 해양 플랜트를 운용함에 있어서 선체 내부에 구비된 각종 설비를 구동하기 위하여 많은 전력 공급이 요구된다. 부유식 해양 플랜트의 전력 시스템은 상이한 전압의 전력을 취급하는 복수의 배전반을 구비하여 이루어지며, 하나의 배전반이 고전압 전력 발생용 발전기에 의해 생산된 고전압 전력을 변압기에 인가하여서, 변압기에 의해 저전압으로 변환하여 저전압 전력을 다른 배전반에 공급하는 방식으로 전력을 공급한다.
부유식 해양 플랜트는 주발전기(main generator)와 비상발전기(emergency generator) 이외에 필수발전기(essential generator)를 추가로 구비하고, 각 발전기는 상이한 전압의 전력을 생산한다.
이와 같은 종래의 전력 시스템은 고전압의 전력을 발생하는 발전기가 동작 불가능한 경우에 해당 고전압의 전력을 취급하는 고전압 배전반에 연결된 부하들은 전력 공급을 받지 못함에 기인하여 구동될 수 없게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 고전압 전력을 발생하는 고전압 발전기가 동작 불가능한 경우에 저전압 배전반에 인가되는 저전압 발전기에 의해 생성된 저전압 전력을 고전압 배전반에 역방향으로 공급할 필요성이 있다.
그러나, 종래 부유식 해양 플랜트의 전력 시스템에서는 고전압을 저전압으로 변환하는 경우에 발생되는 변압기의 과열에 대처하기 위한 과열 안전설비만을 변압기에 구비하고 있을 뿐, 저전압을 고전압으로 변환하는 경우에 발생되는 변압기의 과열에 대처하기 위한 과열 안전설비를 변압기에 구비하고 있지 않다. 이로 인하여, 종래 부유식 해양 플랜트의 전력 시스템에서는 변압기가 전력을 고전압에서 저전압으로 변환하여 공급하는 정방향 전력 공급에 대해서는 변압기의 과열시에 과열 안전설비에 의해 전력 공급을 차단할 수 있지만, 전력을 저전압에서 고전압으로 변환하여 공급하는 역방향 전력 공급에 대해서는 변압기의 과열시에 전력 공급을 차단하지 못하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 부유식 해양 플랜트의 전력 시스템에서는 저전압 발전기에 의해 생성된 저전압 전력을 저전압 전력 배전반으로부터 고전압 전력 배전반 측으로 역방향으로 공급하고자 하는 경우, 역방향 전력 공급에 따른 저전압 배전반과 고전압 배전반의 회로 보호를 위한 보호계전기의 트립 전류(trip current) 설정치를 별도로 수동으로 설정해 주어야 되어 역방향 전력 공급에 지장을 주게 되고, 역방향 전력 공급시에 전력을 공급받는 고전압 배전반의 회로 보호용 차단기에 대한 역방향 전력 차단 기능이 활성화되어 있음에 기인하여 고전압 배전반의 차단기가 저전압 배전반으로부터 공급되는 전력을 차단하게 되어 역방향 전력 공급을 하지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 변압 처리하여 전력을 공급하되 전력 공급 방향에 대응하여 배전반에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정함과 아울러 변압기 과열 안전설비에 의해 양방향 전력 공급시 변압기의 과열에 대처 가능케 함으로써 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 원활히 전력 공급하도록 하는 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템을 제공함에 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해양 플랜트에서의 전력 시스템으로서, 제1 전압 발전기에 의해 생성된 제1 전압의 전력을 취급하는 제1 전압 배전반과, 제2 전압 발전기에 의해 생성된 제2 전압의 전력을 취급하는 제2 전압 배전반 간에 공급되는 전력을 양방향으로 전압 변환하여 전달하는 중에 자체에서 발생하는 열의 온도를 통지하기 위한 온도검출신호를 출력하는 변압기와; 상기 변압기로부터 인가되는 온도검출신호에 의거하여 상기 변압기의 온도가 설정 온도 이상으로 상승 됨을 확인하면 상기 제1 및 제2 전압 배전반 중에서 전력 공급 측 배전반의 차단기에 차단제어신호를 인가하여 해당 전력 공급 측 배전반의 차단기를 차단시켜 상기 변압기로의 전력 공급을 차단하는 감시제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 의하면, 상기 변압기는, 상기 제1 전압 배전반 측에 연결된 1차 권선에 설치되어 상기 제1 전압 배전반으로부터 제2 전압 배전반으로의 정방향 전압 변환시에 1차 권선에서 발생되는 열의 온도를 검출하여 상기 감시제어기에 통지하는 제1 온도센서와; 상기 제2 전압 배전반 측에 연결된 2차 권선에 설치되어 상기 제2 전압 배전반으로부터 제1 전압 배전반으로의 역방향 전압 변환시에 2차 권선에서 발생되는 열의 온도를 검출하여 상기 감시제어기에 통지하는 제2 온도센서를 구비한다.
그리고, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 의하면, 상기 변압기는, 전압 변환하는 동안에 구동하여 공기를 유입시켜서 전압 변환에 기인하여 발생되는 열을 제거하는 냉각 팬을 더 구비한다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 전압 발전기에 의해 생성된 제1 전압의 전력을 취급하는 제1 전압 배전반과, 제2 전압 발전기에 의해 생성된 제2 전압의 전력을 취급하는 제2 전압 배전반 간에 전력을 변압기를 통해 양방향으로 변압하여 공급하기 위한 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템으로서, 운용자의 지시에 따라, 제1 전압 배전반으로부터 제2 전압 배전반으로의 정방향 전력 공급과, 제2 전압 배전반으로부터 제1 전압 배전반으로의 역방향 전력 공급 중의 하나를 통지하기 위한 전력공급방향지시신호를 송출하는 감시제어기와; 상기 전력공급방향지시신호에 따라 제1 및 제2 전압 배전반 중에서 자체에 소속된 배전반의 차단기를 트립시켜서 회로를 보호하기 위한 자체의 트립 전류 설정치를 자동으로 변경 설정하여, 변압기를 통한 양방향 전력 공급에 대응하여 자체에 소속된 배전반 차단기를 흐르는 전압 및 전류 상태를 감시하여서 해당 차단기에 대한 트립을 제어하는 보호계전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 의하면, 상기 보호계전기는 상기 전력공급방향지시신호에 의거하여 전력 공급 방향을 확인하고, 자체에 미리 저장되어 있는 트립 전류 설정치 중에서 해당 확인된 전력 공급 방향에 대응되는 트립 전류 설정치를 선택하여 자동 변경 설정한다.
그리고, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 의하면, 상기 트립 전류 설정치는 과부하 릴레이 트립 전류(overload relay trip current), 단락 검출 릴레이 트립 전류(short circuit relay trip current) 및, 순시 단락 검출 릴레이 트립 전류(short circuit instantaneous relay trip current)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템에 의하면, 상기 보호계전기는 제2 전압 배전반으로부터 제1 전압 배전반으로의 역방향 전력 공급시에 자체에 소속된 배전반의 차단기에 대한 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시킨다.
본 발명에 의하면, 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 변압 처리하여 전력을 공급하되 전력 공급 방향에 대응하여 배전반에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정함과 아울러 변압기 과열 안전설비에 의해 양방향 전력 공급시 변압기의 과열에 대처 가능케 함으로써 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 원활히 전력 공급하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트의 전력 시스템을 예시한 도이다.
도 2는 본 발명에 적용된 변압기를 예시한 도이다,
도 3은 본 발명에 적용된 보호계전기를 예시한 도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 하나의 실시예로서 설명하는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명은 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 변압 처리하여 전력을 공급하되 전력 공급 방향에 대응하여 배전반에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정함과 아울러 변압기 과열 안전설비에 의해 양방향 전력 공급시 변압기의 과열에 대처 가능케 함으로써 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 원활히 전력 공급하도록 구현된다.
이와 같이 구현하기 위한 본 발명에 따른 부유식 해양 플랜트의 전력 시스템(100)은 도 1에 예시된 바와 같이 이루어진다. 본 발명에 따른 전력 시스템(100)은 고전압 배전반(20)과 저전압 배전반(30) 간에 양방향으로 전력을 공급하되, 고전압 배전반(20)과 저전압 배전반(30) 간에 공급되는 전력의 전압을 변압기(40)에 의해 변환하여 전달하도록 이루어진다.
고전압 배전반(20)은 고전압 발전기(10)에 의해 생성된 13.8KV 고전압 전력을 자체에 소속된 복수의 부하들에 분배하여 공급하고, 필요에 따라 해당 고전압의 전력을 변압기(40)를 통해 저전압 배전반(30)에 공급하거나 저전압 배전반(30)으로부터 변압기(40)를 통해 인가되는 전력을 공급받아 자체에 소속된 복수의 부하들에 분배하여 공급한다.
저전압 배전반(30)은 저전압 발전기(15)에 의해 생성된 6.6KV 저전압 전력을 자체에 소속된 복수의 부하들에 분배하여 공급하고, 필요에 따라 해당 저전압의 전력을 변압기(40)를 통해 고전압 배전반(20)에 공급하거나 고전압 배전반(20)으로부터 변압기(40)를 통해 인가되는 전력을 공급받아 자체에 소속된 복수의 부하들에 분배하여 공급한다.
변압기(40)는 고전압 배전반(20)으로부터의 전력을 저전압 배전반(30)에 전달하는 순방향으로의 전력 공급시에 고전압 배전반(20)으로부터 인가되는 고전압의 전력을 저전압 전력으로 변환하여 저전압 배전반(30)에 전달하며, 저전압 배전반(30)으로부터의 전력을 고전압 배전반(20)에 전달하는 역방향으로의 전력 공급시에 저전압 배전반(30)으로부터 인가되는 저전압의 전력을 고전압 전력으로 변환하여 고전압 배전반(20)에 전달한다.
변압기(40)는 양방향으로 전압 변환하는 경우에 발생되는 과열로부터 보호하기 위한 과열 안전설비를 구비하되, 과열 안전설비로서 양방향으로 전압 변환함에 따라 발생하는 열의 온도를 검출하여 감시제어기(75)에 온도검출신호(TDS)를 송출하여서 감시제어기(75)로 하여금 변압기(40)의 과열에 대처케 하기 위한 복수의 온도센서를 구비함과 아울러 공기를 강제 유입시켜 양방향 전압 변환시에 발생하는 열을 제거하기 위한 냉각 팬(cooling fan)을 구비한다.
감시제어기(75)는 변압기(40)의 온도센서로부터 인가되는 온도검출신호(TDS)에 의거하여 변압기(40)의 온도가 설정 온도 이상으로 상승 됨을 확인하면 전력 공급 측 배전반의 차단기(21),(31)에 차단제어신호(COS)를 인가하여 해당 전력 공급 측 배전반의 차단기(21),(31)를 차단시켜 변압기(40)로의 전력 공급을 차단시킴으로써 변압기(40)의 과열을 방지하여 전력 시스템(100)의 회로를 보호한다.
그리고, 고전압 배전반(20)과 저전압 배전반(30)에는 취급하는 전력의 상태에 따라 자체에 구비된 차단기(21 또는 31)의 트립을 제어하는 보호계전기(50)를 구비한다.
보호계전기(50)는 변압기(40)를 통한 양방향 전력 공급에 대응하여 자체에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정하는데, 감시제어기(75)로부터 인가되는 전력공급방향지시신호(DS)에 따라 자체에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)의 차단기(21 또는 31)를 트립시켜서 회로를 보호하기 위한 자체의 트립 전류 설정치를 자동으로 변경 설정함으로써 변압기(40)를 통한 양방향 전력 공급에 대응하여 자체에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정한다.
보호계전기(50)는 운영자의 지시에 따라 양방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 자체에 미리 저장하여 놓는데, 고전압 배전반(20)으로부터 저전압 배전반(30)으로의 정방향 전력 공급과, 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 입력받아 자체에 저장하여 놓는다.
보호계전기(50)는 이처럼 전력 공급 방향에 따른 트립 전류 설정치를 자체에 미리 저장하여 놓은 후에, 감시제어기(75)로부터 인가되는 전력공급방향지시신호(DS)에 의거하여 전력 공급 방향을 확인하고, 해당 확인된 전력 공급 방향에 대응하여 자체에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)에 구비된 차단기(21 또는 31)를 트립시켜서 회로를 보호하기 위한 자체의 트립 전류 설정치로 자동 변경 설정하되, 자체에 미리 저장되어 있는 트립 전류 설정치 중에서 해당 확인된 전력 공급 방향에 대응되는 트립 전류 설정치를 선택하여 자동 변경 설정함으로써, 변압기(40)를 통한 전력 공급 방향에 대응하여 자체에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)에 구비된 차단기(21 또는 31)의 트립 제어를 위한 자체의 트립 전류 설정치를 자동 설정한다.
보호계전기(50)는 고전압 배전반(20)으로부터의 고전압 전력을 변압기(40)를 통해 저전압 배전반(30)에 공급하는 순방향 전력 공급의 경우에 자체에 설정하는 트립 전류 설정치와, 저전압 배전반(30)으로부터의 저전압 전력을 변압기(40)를 통해 고전압 배전반(20)에 공급하는 역방향 전력 공급의 경우에 자체에 설정하는 트립 전류 설정치를 다르게 설정한다.
보호계전기(50)는 전력 공급 방향에 따라 자체에 트립 전류 설정치를 변경하여 설정하는 경우, 해당 트립 전류 설정치로서 전력 공급 방향에 따라 기설정되어 있는 과부하 릴레이 트립 전류(overload relay trip current), 단락 검출 릴레이 트립 전류(short circuit relay trip current) 및, 순시 단락 검출 릴레이 트립 전류(short circuit instantaneous relay trip current)를 자체에 자동으로 변경하여 설정한다.
또한, 보호계전기(50)는 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급시에 차단기(21, 31)에 대한 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시킴으로써 차단기(21, 31)를 정상적으로 연결시켜서 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급을 정상적으로 진행케 한다.
보호계전기(50)는 자체에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)에 구비된 차단기(21 또는 31)에 대한 트립을 제어하는데, 차단기(21 또는 31)에 흐르는 전력의 전압을 검출하되 계측변환기(60)를 통해 인가되는 전압검출신호(VS)에 의거하여 차단기(21 또는 31)에 흐르는 전압치를 판독함과 아울러 차단기(21 또는 31)에 흐르는 전력의 전류를 검출하되 계측변환기(65)를 통해 인가되는 전류검출신호(CS)에 의거하여 차단기(21 또는 31)에 흐르는 전류치를 판독함으로써, 차단기(21 또는 31)에 흐르는 전력의 이상상태 발생시에 차단기(21 또는 31)에 트립제어신호(TS)를 인가하여 차단기(21 또는 31)에 대한 트립을 제어한다.
계측변환기(60)는 차단기(21 또는 31)를 흐르는 전압을 검출하여 보호계전기(50)에 인가하되 해당 전압을 보호계전기(50)에서 판독 가능한 전압으로 변환하여서 보호계전기(50)에 전압검출신호(VS)로서 인가하며, 계측변환기(65)는 차단기(21 또는 31)를 흐르는 전류를 검출하여 보호계전기(50)에 인가하되 해당 전류를 보호계전기(50)에서 판독 가능한 전류로 변환하여서 보호계전기(50)에 전류검출신호(CS)로서 인가한다.
한편, 변압기(40)는 양방향으로 전압 변환하는 경우에 발생되는 과열로부터 보호하기 위한 과열 안전설비를 구비하는데, 도 2에 예시된 바와 같이 이루어진다.
변압기(40)는 자체에 전압을 변환하기 위한 1차 권선(41) 및 2차 권선(42)을 구비하는데, 1차 권선(41)은 2차 권선(42)에 비하여 코일의 권선 수가 많다. 변압기(40)의 1차 권선(41)은 고전압 배전반(20) 측에 연결되고, 변압기(40)의 2차 권선(42)은 저전압 배전반(30) 측에 연결됨으로써, 고전압 배전반(20)과 저전압 배전반(30) 간에 공급되는 전력의 전압을 해당 1차 권선(41) 및 2차 권선(42)의 권선 비에 의거하여 상호 전압 변환하여 전달한다.
변압기(40)의 1차 권선(41) 및 2차 권선(42)에는 온도센서(45)를 구비하고 있다. 온도센서(45)는 변압기(40)의 전압 변환시에 발생하는 열의 온도를 검출하여 온도검출신호(TDS)를 전력 공급의 감시 및 제어를 위한 감시제어기(75)에 송출함으로써, 감시제어기(75)로 하여금 온도센서(45)에 의해 검출된 온도가 설정 온도 이상으로 되었을 때 전력 공급 측 배전반의 차단기를 차단시킴으로써 전력 시스템(100)의 회로를 보호케 한다.
변압기(40)가 고전력 배전반(20)으로부터의 고전압 전력을 저전압 배전반(30)으로 전압 변환하여 전달하는 경우에는 1차 권선(41)에 열이 발생하고, 저전력 배전반(30)으로부터의 저전압 전력을 고전압 배전반(20)으로 전압 변환하여 전달하는 경우에는 2차 권선(42)에 열이 발생하는데, 변압기(40)의 1차 권선(41)과 2차 권선(42) 모두에 온도센서(45)를 설치함으로써, 변압기(40)에 의한 양방향 전압 변환시에 발생하는 변압기(40)의 과열에 효율적으로 대처할 수 있다.
또한, 도 2에는 도시하지 않았지만, 변압기(40)에는 냉각 팬(cooling fan)이 구비되어 있다. 변압기(40)에 의해 변압이 진행되는 동안에는 냉각 팬이 구동되어 변압기(40)에 공기를 유입시켜 줌으로써 변압기(40)에서 발생되는 열을 제거한다. 이와 같이 냉각 팬에 의해 변압기(40)의 열을 제거함에고 불구하고 변압기(40)의 열이 설정 온도 이상으로 상승하여 변압기(40)를 소손시키는 상황이 발생할 수 있는데, 이때 감시제어기(75)는 온도센서(45)에 의해 검출된 온도가 설정 온도 이상으로 되는 경우 전력 공급측 배전반의 차단기를 차단함으로써 변압기(40)에 인가되는 전력을 차단하여 변압기(40)의 과열에 의한 손상 및 사고를 방지한다.
감시제어기(75)는 고전압 배전반(20)으로부터 저전압 배전반(30)으로 전력을 공급하는 중에 변압기(40)의 1차 권선(41)에 설치된 온도센서(45)로부터 인가되는 온도검출신호(TDS)에 의거하여 변압기(40)의 온도를 확인한 결과, 변압기(40)의 온도가 설정 온도 이상으로 과열됨을 확인하면 고전압 배전반(20)의 차단기(21)에 차단제어신호(COS)를 인가하여 차단기(21)를 차단시켜 변압기(40)에 인가되는 고전압 전력을 차단하며, 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로 전력을 공급하는 중에 변압기(40)의 2차 권선(42)에 설치된 온도센서(45)로부터 인가되는 온도검출신호(TDS)에 의거하여 변압기(40)의 온도를 확인한 결과, 변압기(40)의 온도가 설정 온도 이상으로 과열됨을 확인하면 저전압 배전반(30)의 차단기(31)에 차단제어신호(COS)를 인가하여 차단기(31)를 차단시켜 변압기(40)에 인가되는 저전압 전력을 차단한다.
그리고, 본 발명에 적용된 보호계전기(50)는 도 3에 예시된 바와 같이 제어부(51), 통신부(52), 저장부(53), 표시부(54), 조작부(55), 신호입력부(56, 57) 및 신호출력부(58)를 구비하여 이루어진다.
통신부(52)는 감시제어기(75)와의 통신이나 운영자 통신단말과의 통신을 담당하되, 감시제어기(75)로부터 전송되는 전력공급방향지시신호(DS)를 수신하여 제어부(51)에 인가하며, 운영자 통신단말로부터 전송되는 트립 전류 설정치를 수신하여 제어부(51)에 인가하거나 제어부(51)로부터 트립 전류 설정에 관련된 제반 정보를 인가받아서 운영자 통신단말에 전송한다.
저장부(53)는 자체 보호계전기(50)에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)에 구비된 차단기(21 또는 31)에 대한 트립을 제어함과 아울러 차단기(21, 31)에 대한 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시키기 위한 프로그램을 저장하여 해당 프로그램을 제어부(51)에 제공하며, 제어부(51)로부터 인가되는 차단기(21 또는 31)의 트립 제어를 위한 제반 데이터를 저장한다.
표시부(54)는 제어부(51)의 제어에 따라 자체 보호계전기(50)의 운영에 관련된 제반 정보를 표시한다. 조작부(55)는 운영자의 수동 조작에 의해 입력되는 제반 명령과 데이터를 제어부(51)에 입력한다. 신호입력부(56)는 계측변환기(65)로부터 인가되는 전류검출신호(CS)를 제어부(51)에서 판독 가능한 신호 형태로 정합하여 제어부(51)에 인가하고, 신호입력부(57)는 계측변환기(60)로부터 인가되는 전압검출신호(VS)를 제어부(51)에서 판독 가능한 신호 형태로 정합하여 제어부(51)에 인가한다. 신호출력부(58)는 제어부(51)로부터 인가되는 트립제어신호(TS)를 차단기(21 또는 31)에서 사용 가능한 신호 형태로 정합하여서 자체 보호계전기(50)에 소속된 차단기(21 또는 31)에 출력함으로써 차단기(21 또는 31)를 트립시킨다.
제어부(51)는 저장부(53)에 저장된 프로그램에 의거하여, 자체 보호계전기(50)에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)에 구비된 차단기(21 또는 31)에 대한 트립을 제어함과 아울러 차단기(21, 31)에 대한 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시키기 위한 제반 제어 처리를 담당한다.
제어부(51)는 조작부(55)를 통해 운영자 명령과 데이터를 입력받아 양방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 저장부(53)에 미리 저장해 놓는데, 고전압 배전반(20)으로부터 저전압 배전반(30)으로의 정방향 전력 공급과, 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 저장부(53)에 미리 저장한다. 이처럼 트립 전류 설정치를 미리 저장하는 경우, 제어부(51)는 순방향 전력 공급 및 역방향 전력 공급의 각각에 대한 트립 전류 설정치로서, 과부하 릴레이 트립 전류, 단락 검출 릴레이 트립 전류 및, 순시 단락 검출 릴레이 트립 전류를 저장부(53)에 미리 저장해 놓는다.
그리고, 제어부(51)는 감시제어기(75)로부터 통신부(52)를 통해 인가되는 전력공급방향지시신호(DS)에 의거하여 전력 공급 방향을 확인하고, 해당 전력 공급 방향에 대응하는 미리 저장된 트립 전류 설정치를 저장부(53)로부터 선택하여 자체에 자동으로 변경 설정하는데, 정방향 전력 공급으로부터 역방향 전력 공급으로 변경됨을 확인하면 자체에 설정하였던 정방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 저장부(53)로부터 선택한 역방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치로 변경하여 자동 설정하고, 역방향 전력 공급으로부터 정방향 전력 공급으로 변경됨을 확인하면 자체에 설정하였던 역방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 저장부(53)로부터 선택한 정방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치로 변경하여 자동 설정한다.
제어부(51)는 이와 같이 전력 공급 방향에 대응하여 트립 전류 설정치를 자동 변경한 후, 자체 보호계전기(50)에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)의 차단기(21 또는 31)에 흐르는 전압(VS) 및 전류(CS)를 신호입력부(57),(56)를 통해 감시하여 트립 상황 발생시에 신호출력부(58)를 통해 차차단기(21 또는 31)에 트립제어신호(TS)를 출력하여서 차단기(21 또는 31)에 대한 트립을 제어한다.
그리고, 제어부(51)는 감시제어기(75)로부터 통신부(52)를 통해 인가되는 전력공급방향지시신호(DS)에 의거하여 전력 공급 방향을 확인하여, 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급으로 변경됨을 확인하면, 자체 보호계전기(50)에 소속된 저전압 배전반(30) 또는 고전압 배전반(20)의 차단기(21 또는 31)에 대한 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시킴으로써 차단기(21, 31)를 정상적으로 연결시켜서 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급을 정상적으로 진행케 한다.
상술한 바와 같은 기능을 구비하는 본 발명에 따른 전력 시스템(100)은 고전압 배전반(20)과 저전압 배전반(30) 간에 전력을 양방향으로 공급하는 경우 다음과 같이 작용한다.
전력 시스템 운영자가 감시제어기(75)를 통해 전력공급방향지시신호(DS)를 보호계전기(50)에 출력하여 전력 공급 방향을 지시하는 경우, 보호계전기(50)는 전력공급방향지시신호(DS)에 의거하여 전력 공급 방향을 확인하고, 해당 전력 공급 방향에 대응하는 트립 전류 설정치를 자체에 자동으로 변경 설정한다.
이때, 보호계전기(50)는 전력공급방향지시신호(DS)에 의거하여 정방향 전력 공급으로부터 역방향 전력 공급으로 변경됨을 확인하면 자체에 설정하였던 정방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 역방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치로 변경하여 자동 설정하고, 전력공급방향지시신호(DS)에 의거하여 역방향 전력 공급으로부터 정방향 전력 공급으로 변경됨을 확인하면 자체에 설정하였던 역방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치를 정방향 전력 공급에 대한 트립 전류 설정치로 변경하여 자동 설정한다.
그 후에, 보호계전기(50)는 계측변환기(60)를 통해 인가되는 전압검출신호(VS)와 계측변환기(65)를 통해 인가되는 전류검출신호(CS)에 의거하여, 자체에 소속된 고전압 배전반(20) 또는 저전압 배전반(30)의 차단기(21 또는 31)에 흐르는 전압(VS) 및 전류(CS)를 감시하여 트립 상황 발생시에 차단기(21 또는 31)에 트립제어신호(TS)를 출력하여서 차단기(21 또는 31)에 대한 트립을 제어한다.
아울러, 보호계전기(50)는 감시제어기(75)로부터 인가되는 전력공급방향지시신호(DS)에 의거하여 전력 공급 방향을 확인하여, 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급으로 변경됨을 확인하면, 자체 보호계전기(50)에 소속된 저전압 배전반(30) 또는 고전압 배전반(20)의 차단기(21 또는 31)에 대한 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시켜서, 차단기(21, 31)를 정상적으로 연결시켜서 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급을 정상적으로 진행케 한다.
또한, 변압기(40)는 고전압 배전반(20)으로부터의 전력을 저전압 배전반(30)에 전달하는 순방향으로의 전력 공급시에 고전압 배전반(20)으로부터 인가되는 고전압의 전력을 저전압 전력으로 변환하여 저전압 배전반(30)에 전달하고, 저전압 배전반(30)으로부터의 전력을 고전압 배전반(20)에 전달하는 역방향으로의 전력 공급시에 저전압 배전반(30)으로부터 인가되는 저전압의 전력을 고전압 전력으로 변환하여 고전압 배전반(20)에 전달한다.
변압기(40)는 이처럼 전력을 전압 변환하여 전달하는 경우 냉각 팬에 의해 공기를 강제 유입시켜 전압 변환에 따라 발생되는 열을 지속적으로 제거한다.
아울러, 변압기(40)는 냉각 팬에 의해 열을 지속적으로 제거하면서 1차 권선(41)과 2차 권선(42)에 설치된 온도센서(45)에 의해 해당 발생 열의 온도를 검출하여 온도검출신호(TDS)를 감시제어기(75)에 송출한다.
이에, 감시제어기(75)는 변압기(40)의 온도센서(45)로부터 인가되는 온도검출신호(TDS)에 의거하여 변압기(40)의 온도가 설정 온도 이상으로 상승 됨을 확인하면 전력 공급 측 배전반의 차단기(21),(31)에 차단제어신호(COS)를 인가하여 해당 전력 공급 측 배전반의 차단기(21),(31)를 차단시켜 변압기(40)로의 전력 공급을 차단시킴으로써 변압기(40)의 과열을 방지하여 전력 시스템(100)의 회로를 보호한다.
즉, 변압기(40)는 고전력 배전반(20)으로부터의 고전압 전력을 저전압 배전반(30)으로 전압 변환하여 전달하는 정방향 전력 공급의 경우에 1차 권선(41)에 발생하는 열의 온도를 1차 권선(41)에 설치된 온도센서(45)에 의해 검출하여 감시제어기(75)에 송출하고, 저전력 배전반(30)으로부터의 저전압 전력을 고전압 배전반(20)으로 전압 변환하여 전달하는 역방향 전력 공급의 경우에 2차 권선(42)에 발생하는 열의 온도를 2차 권선(42)에 설치된 온도센서(45)에 의해 검출하여 감시제어기(75)에 송출함으로써, 감시제어기(75)로 하여금 양방향 전압 변환시에 발생하는 변압기(40)의 과열에 대처할 수 있게 한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 전력 시스템(100)은 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반(20, 30) 간에 변압기(40)에 의해 양방향으로 변압 처리하여 전력을 공급하되, 전력 공급 방향에 대응하여 보호계전기(50)에 트립 전류 설정치를 자동으로 변경 설정하고, 보호계전기(50)에 의해 배전반(20, 30)의 차단기(21, 31)에 흐르는 전압 및 전류를 감시하여 트립 상황 발생시에 차단기(21 31)에 트립제어신호(TS)를 출력하여서 차단기(21, 31)에 대한 트립을 제어하며, 역방향 전력 공급시에 보호계전기(50)에 의해 배전반(20, 30)의 차단기(21, 31)에 대한 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시킴으로써 차단기(21, 31)를 정상적으로 연결시켜 저전압 배전반(30)으로부터 고전압 배전반(20)으로의 역방향 전력 공급을 정상적으로 진행케하므로, 양방향 전력 공급을 효율적으로 진행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전력 시스템(100)은 변압기(40)에 의한 양방향으로의 전압 변환시에 냉각 팬에 의해 변압기(40)의 열을 지속적으로 제거하면서 감시제어기(75)가 온도센서(45)를 통해 변압기(40)의 온도를 감시하여, 변압기(40)의 온도가 설정 온도 이상으로 상승되면 전력 공급 측 배전반의 차단기를 차단시켜 변압기(40)로의 전력 공급을 차단시킴으로써 변압기(40)의 과열을 방지하여 전력 회로를 보호하므로, 양방향으로의 전력 공급을 안정성있게 진행할 수 있다.
본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.
본 발명은 LNG-FPSO와 같은 부유식 해양 플랜트에서 자체 설비에 전력을 공급하는 경우에 매우 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 변압 처리하여 전력을 공급하되 전력 공급 방향에 대응하여 배전반에 대한 회로 보호 기능을 변경 설정함과 아울러 변압기 과열 안전설비에 의해 양방향 전력 공급시 변압기의 과열에 대처 가능케 함으로써 상이한 전압의 전력을 취급하는 배전반 간에 양방향으로 원활히 전력 공급하게 된다.
10; 고전압 발전기 15; 저전압 발전기
20; 고전압 배전반 21; 차단기
30; 저전압 배전반 31; 차단기
40; 변압기 45; 온도센서
50; 보호계전기 51; 제어부
52; 통신부 53; 저장부
54; 표시부 55; 조작부
56, 57; 신호입력부 58; 신호출력부
75; 감시제어기

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 고전압 발전기에 의해 생성된 고전압의 전력을 취급하는 고전압 배전반과, 저전압 발전기에 의해 생성된 저전압의 전력을 취급하는 저전압 배전반 간의 전력을 변압기를 통해 양방향으로 변압하여 공급하기 위한 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템으로서,
    운용자의 지시에 따라, 고전압 배전반으로부터 저전압 배전반으로의 정방향 전력 공급과, 저전압 배전반으로부터 고전압 배전반으로의 역방향 전력 공급 중의 하나를 통지하기 위한 전력공급방향지시신호를 송출하는 감시제어기와;
    상기 전력공급방향지시신호에 따라 고전압 배전반 및 저전압 배전반 중에서 자체에 소속된 배전반의 차단기를 트립시켜서 회로를 보호하기 위한 자체의 트립 전류 설정치를 자동으로 변경 설정하여, 변압기를 통한 양방향 전력 공급에 대응하여 자체에 소속된 배전반 차단기를 흐르는 전압 및 전류 상태를 감시하여서 해당 차단기에 대한 트립을 제어하는 보호계전기를 구비하며,
    상기 보호계전기 측에서는 상기 감시제어기로부터 인가되는 상기 전력공급방향지시신호에 의거하여, 전력 공급 방향을 확인하고, 해당 전력 공급 방향이 저전압 배전반으로부터 고전압 배전반으로의 역방향 전력 공급으로 변경됨을 확인하면, 자체에 소속된 저전압 배전반 또는 고전압 배전반의 차단기에 대한 역방향 전력 차단 기능을 비활성화시킴으로써, 저전압 배전반으로부터 고전압 배전반으로의 역방향 전력 공급이 정상적으로 진행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호계전기는 상기 전력공급방향지시신호에 의거하여 전력 공급 방향을 확인하고, 자체에 미리 저장되어 있는 트립 전류 설정치 중에서 해당 확인된 전력 공급 방향에 대응되는 트립 전류 설정치를 선택하여 자동 변경 설정하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 트립 전류 설정치는 과부하 릴레이 트립 전류(overload relay trip current), 단락 검출 릴레이 트립 전류(short circuit relay trip current) 및, 순시 단락 검출 릴레이 트립 전류(short circuit instantaneous relay trip current)를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 해양 플랜트에서의 전력 시스템.
  7. 삭제
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