KR102347426B1

KR102347426B1 - 선박용 전력 공급 장치

Info

Publication number: KR102347426B1
Application number: KR1020200115263A
Authority: KR
Inventors: 손봉수; 박효섭; 이동진; 한범우; 이용현
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2022-01-05

Abstract

본 발명은, 주 변압기의 2차측을 자화시켜 순간 돌입 전류를 저감시키는 선박용 전력 공급 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치는 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 전력을 선박의 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제1 배전반, 상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 주 변압기, 상기 주 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 다른 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반, 상기 주 변압기로부터의 상기 제2 전력을 충방전하는 무정전 전력 공급부, 상기 제1 전력의 전력 상태에 따라 상기 무정전 전력 공급부의 충방전을 제어하는 전력 관리부를 포함할 수 있다.

Description

선박용 전력 공급 장치{POWER SUPPLY APPARATUS FOR SHIP}

본 발명은 선박용 전력 공급 장치에 관한 것이다.

선박에는 내부의 각종 기기에 전력을 공급하거나, 전기 추진을 하기 위해 전력 공급 장치가 사용된다.

선박에 사용되는 전력 공급 장치는 대용량 주 변압기가 채용되는데, 초기 전원 투입 시 발생하는 순간 돌입 전류에 의해 발전기 측에 과도한 전압강하가 발생되어 문제가 되는 경우가 있다.

이 문제를 해결하기 위해 일반적으로, 변압기의 디자인 팩터(design factor) 를 변경하여 순간돌입전류를 제한하는 방법이 있으나, 이는 순간돌입전류를 제한하기 위해서는 변압기 코일의 단면적과 코일 수를 증가시키고 변압기의 1차측과 2차측의 에어갭(air gap)을 증가시키게 되는데, 이로 인해 변압기의 부피와 무게가 커지고, 큰 추가 비용이 발생하고, 변경된 디자인 팩터로 인해 전력변환손실이 커져 효율이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 공개실용신안공보 제20-2010-0004639호

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주 변압기의 2차측을 자화시켜 순간 돌입 전류를 저감시키는 선박용 전력 공급 장치가 제공된다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치는 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 전력을 선박의 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제1 배전반, 상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 주 변압기, 상기 주 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 다른 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반, 상기 주 변압기로부터의 상기 제2 전력을 충방전하는 무정전 전력 공급부, 상기 제1 전력의 전력 상태에 따라 상기 무정전 전력 공급부의 충방전을 제어하는 전력 관리부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래에 대비하여 비용 및 설치 공간을 저감할 수 있고, 전력 변환 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 동작을 나타내는 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 정상 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 정전시 동작을 나타내는 도면이다.

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 선박용 전력 공급 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치(100)는 제1 배전반(switchboard)(110), 주 변압기(main transformer)(120), 제2 배전반(130), 무정전 전력 공급부((Uninterruptible power supply; UPS)(140) 및 전력 관리부(power management system; PMS)(150)를 포함할 수 있다.

제1 배전반(110)은 사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 전력을 선박의 전력이 필요한 구성 요소에 분배할 수 있다. 상기 구성 요소는 항법 장치, 공조 장치 추진 장치 등 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전력은 6kV의 전압 레벨을 가질 수 있다.

주 변압기(120)는 1차측(121)과 2차측(122)를 포함할 수 있으며, 1차측(121)은 제1 배전반(110)에 전기적으로 연결되어 상기 제1 전력을 전달받을 수 있고, 2차측(122)는 제2 배전반(130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 2차측(122)의 권선은 1차측(121)의 권선과 사전에 설정된 권선비를 형성하고, 상기 권선비에 따라 상기 제1 전력의 전압 레벨을 가변한 전압 레벨을 갖는 제2 전력을 출력할 수 있다. 상기 제2 전력은 제2 배전반(130)에 전달될 수 있다. 예를 들어, 주 변압기(120)는 상기 제1 전력의 전압 레벨을 감압하여 상기 제2 전력을 출력할 수 있으며, 예를 들어 6kV의 전압 레벨을 갖는 제1 전력을 440V의 전압 레벨을 갖는 제2 전력으로 변압할 수 있다.

제2 배전반(130)은 주 변압기(120)로부터의 상기 제2 전력을 선박의 전력이 필요한 다른 구성 요소에 분배할 수 있다. 마찬가지로, 상기 다른 구성 요소는 항법 장치, 공조 장치 추진 장치 등 다양할 수 있다.

무정전 전력 공급부(140)는 전력 관리부(150)의 제어에 따라 상기 제2 전력을 충전하고, 충전된 전력을 방전할 수 있다. 방전된 전력은 주 변압기(120)의 2차측(122)에 전달되어 2차측(122)을 자화시킬 수 있다. 경우에 따라 무정전 전력 공급부(140)는 제2 배전반에 포함되도록 구성될 수도 있다.

전력 관리부(150)는 상기 제1 전력의 전력 상태에 따라 무정전 전력 공급부(140)의 충방전 동작을 제어할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 동작을 나타내는 플로우챠트이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 정상 동작을 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 전력 공급 장치의 정전시 동작을 나타내는 도면이다.

도 1과 함께, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 먼저, 상기 제1 전력이 정상 상태인 경우(S10), 전력 관리부(150)는 무정전 전력 공급부(140)가 제2 전력을 충전하도록 제어할 수 있다(S20). 정상 상태에서는 제1 배전반(110)으로부터의 상기 제1 전력이 주 변압기(120)에 의해 변압되어 상기 제2 전력이 제2 배전반(130)에 전달되고, 또한 상기 제2 전력은 무정전 전력 공급부(140)에 충전될 수 있다.

만일 정전이 발생되면(S30), 제1 배전반(110) 및 주 변압기는 개방되어 전력 네트워크에는 전력이 전달되지 않을 수 있다(S90).

전력 관리부(150)는 제1 배전반(110)의 상기 제1 전력의 전력 상태를 검출하여 정전에 해당하는 경우, 무정전 전력 공급부(140)에 정전 피드백 신호를 전송하여(S40), 무정전 전력 공급부(140)에 충전된 전력을 방전시켜(S50), 주 변압기(120)의 2차측(122)을 자화시킬 수 있다(S60).

정전 상태가 회복되어 주 변압기(120)에 전력이 연결되면(S70), 전력 초기 전달시 발생되는 순간 돌입 전류가 자화된 주 변압기(120)의 2차측(122)에 의해 제한될 수 있다(S100).

이에 따라, 제1 배전반(110)에 전력을 전달하는 발전기의 전압 드롭(Voltage drop)이 방지될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래에 대비하여 비용 및 설치 공간을 저감할 수 있고, 전력 변환 손실을 줄일 수 있는 효과가 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: 선박용 전력 공급 장치
110: 제1 배전반
120: 주 변압기
130: 제2 배전반
140: 무정전 전력 공급부
150: 전력 관리부

Claims

사전에 설정된 전압 레벨을 갖는 제1 전력을 선박의 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제1 배전반;
상기 제1 배전반으로부터의 상기 제1 전력을 상기 제1 전력보다 전압 레벨이 낮게 설정된 제2 전력으로 변압하는 주 변압기;
상기 주 변압기로부터의 상기 제2 전력을 상기 선박의 다른 전력 공급이 필요한 구성에 분배하는 제2 배전반;
상기 주 변압기로부터의 상기 제2 전력을 충방전하는 무정전 전력 공급부; 및
상기 제1 전력의 전력 상태에 따라 상기 무정전 전력 공급부의 충방전을 제어하는 전력 관리부를 포함하고,
상기 전력 관리부는 상기 제1 전력이 정전 상태이면 상기 무정전 전력 공급부의 충전된 전력을 상기 주 변압기의 2차측에 방전시키도록 제어하고,
상기 무정전 전력 공급부는 충전된 전력을 상기 주 변압기의 2차권선과 상기 제2 배전반 간에 방전시켜 상기 주 변압기의 2차측을 자화시키는 선박용 전력 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 무정전 전력 공급부는 상기 주 변압기의 2차측으로 전달되는 상기 제2 전력을 충전하고, 충전된 전력을 상기 주 변압기의 2차측에 방전시키는 선박용 전력 공급 장치.
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