KR102439181B1

KR102439181B1 - 선박 배전 시스템

Info

Publication number: KR102439181B1
Application number: KR1020180018420A
Authority: KR
Inventors: 추형선
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2022-09-01
Also published as: KR20190098456A

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 배전 시스템은 선박 내에 설치되는 선박 배전 시스템에 있어서, 전력원에 연결되는 제1 고압 모선과 제2 고압 모선을 포함하는 고압 배전반; 상기 고압 배전반의 고압 전력을 저압 전력으로 변환하는 제1 및 제2 변압기; 상기 제1 변압기로부터 저압 전력을 공급받는 제1 저압 모선 및 상기 제2 변압기로부터 저압 전력을 공급받는 제2 저압 모선을 포함하는 저압 배전반; 및 상기 제1 및 제2 변압기를 연결하는 배선의 고장에 따라 상기 고압 배전반의 고압 전력을 저압 전력으로 변환하고 상기 제1 저압 모선 또는 상기 제2 저압 모선으로 저압 전력을 공급하는 예비 변압기를 포함한다.

Description

선박 배전 시스템 {POWER DISTRIBUTION SYSTEM OF SHIP}

본 발명은 선박 배전 시스템에 관한 것이다.

선박 내에는 다양한 유형의 부하가 설치되는 것이 일반적이며, 이러한 부하들을 정상적으로 운영하기 위해서는 그에 상응하는 선박 배전 시스템이 선박 내에 정교하게 구비되어야 한다.

선박 배전 시스템은 전력원으로부터 고압 전력을 제공 받는 고압 배전반, 및 선박 내의 부하(예를 들어, 추진 장치, 조명 장치, 통신 장치 등)에 전력을 분배하는 저압 배전반을 포함한다. 또한, 변압기는 상기 고압 배전반으로부터 고압 전력을 공급받고 저압 전력을 변환하여 저압 배전반에 제공한다.

이러한 선박 배전 시스템의 변압기, 차단기 등에 고장이 발생하는 경우 전체 배전에 문제가 발생할 수 있다. 이에 선박 배전 시스템에는 하나의 변압기가 고장이 발생하는 경우 다른 변압기를 이용하여 전력을 변환할 수 있도록 두 개의 변압기를 채용하는 등 변압기 고장의 발생에 대비하는 설계가 적용되고 있다.

그러나, 변압기 외에 배전반의 차단기 등을 포함하는 배선에 추가적인 2차적인 고장이 발생하는 경우에 정상적인 선박 추진이 불가능한 상황이 발생할 수 있으므로 이에 대한 대비책이 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1346457호

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 2차적인 고장의 발생 시에도 안정적인 배전이 가능한 선박 배전 시스템이 제공된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 배전 시스템은 전력원에 연결되는 제1 고압 모선과 제2 고압 모선을 포함하는 고압 배전반; 상기 고압 배전반의 고압 전력을 저압 전력으로 변환하는 제1 및 제2 변압기; 상기 제1 변압기로부터 저압 전력을 공급받는 제1 저압 모선 및 상기 제2 변압기로부터 저압 전력을 공급받는 제2 저압 모선을 포함하는 저압 배전반; 상기 고압 배전반과 상기 저압 배전반을 연결하는 배선의 고장에 따라 상기 고압 배전반의 고압 전력을 저압 전력으로 변환하고 상기 제1 저압 모선 또는 상기 제2 저압 모선으로 저압 전력을 공급하는 예비 변압기를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 배전 시스템은 배선의 고장 조건 별로 예비 변압기를 활용하여 안정적인 전력 공급이 가능하다.

따라서, 변압기 고장 외에 추가적으로 발생할 수 있는 2차적인 고장이 발생시에도 선박 추진을 안정적으로 유지할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 배전 시스템을 대략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 변압기 측 배선에 고장이 발생한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 제2 변압기 측 배선에 고장이 발생한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제1 고압 모선에 고장이 발생한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템의 동작을 설명하기 위한 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 실시 예에 따른 선박 배전 시스템을 대략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 선박 내에 설치되는 선박 배전 시스템은 고압 배전반(110), 제1 변압기(120), 제2 변압기(130), 저압 배전반(140), 및 예비 변압기(150)를 포함한다. 여기에서 배전반(110, 140)이란 배전을 운영하는데 필요한 장치들을 통칭하는 것으로서, 내부 배선, 부속 부품과 지지 구조물뿐만 아니라 이들을 조작, 측정, 보호 및 감시하는 장치를 포함한다.

고압 배전반(110)은 적어도 하나 이상의 전력원(DG1 내지 DG4)로부터 고압 전력을 공급받을 수 있다. 상기 전력원(DG1 내지 DG4)은 예를 들어, 디젤 발전기가 될 수 있으며 가스 발전기 또는 전력 저장 장치 등 전력을 제공할 수 있는 다양한 수단이 채용될 수 있다. 고압 배전반(110)은 제1 고압 모선(HB1) 및 제2 고압 모선(HB2)을 포함하고, 상기 제1 고압 모선(HB1) 및 상기 제2 고압 모선(HB2)은 고압 버스-타이(MBT)에 의해 연결될 수 있다. 상기 고압 버스-타이(MBT)는 상시적으로 연결된 상태를 유지할 수 있고, 고장 발생시 보호 기능을 제공할 수 있다. 즉, 제1 고압 모선(HB1) 또는 제2 고압 모선(HB2)에 단락 등의 고장이 발생시에 개방되어 제1 고압 모선(HB1)과 제2 고압 모선(HB2) 간의 연결을 차단할 수 있다.

제1 및 제2 변압기(120, 130)는 고압 배전반(110) 고압 전력을 저압 전력으로 변환하고 변환된 저압 전력을 저압 배전반(140)에 공급할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 변압기(120)는 제1 고압 모선(HB1)과 제1 고압 차단기(HR1)를 통해 연결될 수 있고, 제2 변압기(130)는 제2 고압 모선(HB2)과 제2 고압 차단기(HR2)를 통해 연결될 수 있다.

저압 배전반(140)은 선박 내의 부하에 연결되어 전력을 공급할 수 있다. 저압 배전반(140)은 제1 저압 모선(LB1) 및 제2 저압 모선(LB2)을 포함하고, 상기 제1 저압 모선(LB1) 및 상기 제2 저압 모선(LB2)은 저압 버스-타이(LBT)에 의해 연결될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 저압 모선(LB1)은 제1 변압기(120)와 제1 저압 차단기(LR1)를 통해 연결될 수 있고, 제2 저압 모선(LB2)은 제2 변압기(130)와 제2 저압 차단기(LR2)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 상기 저압 버스-타이(LBT)는 상시적으로 연결이 차단된 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 제1 저압 모선(LB1)은 제1 변압기(120)로부터 저압 전력을 공급받고, 제2 저압 모선(LB2)은 제2 변압기(130)로부터 저압 전력을 공급받을 수 있다.

한편, 제1 변압기(120) 또는 제2 변압기(130)에 문제가 발생한 경우 상기 저압 버스-타이(LBT)는 제1 저압 모선(LB1)과 제2 저압 모선(LB2)을 연결하도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 하나의 변압기로부터의 저압 전력이 제1 저압 모선(LB1)과 제2 저압 모선(LB2) 모두에 공급될 수 있다.

예비 변압기(150)는 고압 배전반(110) 고압 전력을 저압 전력으로 변환하고 변환된 저압 전력을 저압 배전반(140)에 공급할 수 있다. 구체적으로, 예비 변압기(150)는 제1 저압 모선(LB1) 또는 제2 저압 모선(LB2)에 저압 전력을 공급할 수 있다. 이를 위해, 예비 변압기(150)가 변환한 저압 전력을 분기하는 정션 박스 패널(J/B, 155)가 설치될 수 있다. 또한, 예비 변압기(150)는 제1 고압 모선(HB1)과 제3 고압 차단기(HR3)를 통해 연결될 수 있고, 제1 저압 모선(LB1)과 제1 예비 차단기(LR3A)를 통해 연결될 수 있으며, 제2 저압 모선(LB2)과 제2 예비 차단기(LR3B)를 통해 연결될 수 있다.

상기 제1 예비 차단기(LR3A) 및 제2 예비 차단기(LR3B)는 인터록 동작을 수행할 수 있다. 즉, 제1 예비 차단기(LR3A)가 연결되는 경우 제2 예비 차단기(LR3B)는 개방되어 연결이 차단되고 제2 예비 차단기(LR3B)가 연결되는 경우 제1 예비 차단기(LR3A)는 개방되어 연결이 차단될 수 있다. 또한, 제1 저압 차단기(LR1)가 연결되는 경우 제1 예비 차단기(LR3A)는 개방되어 연결이 차단되고, 제2 저압 차단기(LR2)가 연결되는 경우 제2 예비 차단기(LR3B)는 개방되어 연결이 차단되도록 설계될 수 있다.

이러한 제1 예비 차단기(LR3A) 및 제2 예비 차단기(LR3B)의 인터록 동작을 통해 상기 제1 및 제2 변압기(120, 130)로부터 저압 전력이 공급되고 동시에 상기 예비 변압기(150)로부터 저압 전력이 공급되는 상황이 방지될 수 있다. 따라서, 저압 모선(LB1, LB2) 중 하나의 모선은 하나의 변압기로부터만 저압 전력을 공급받아 안정적인 전력 배전이 가능하다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템의 동작을 설명한다.

도 2는 제1 변압기 측 배선에 고장이 발생한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 제2 변압기 측 배선에 고장이 발생한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 선박 배전 시스템에서 제1 변압기(120) 측의 배선(예를 들어, 차단기)에 고장(F1)이 발생한 경우 제1 고압 차단기(HR1) 및 제1 저압 차단기(LR1)는 연결이 차단된다. 또한, 제3 고압 차단기(HR3)와 제1 예비 차단기(LR3A)가 연결되어 예비 변압기(150)로부터 제1 저압 모선(LB1)에 저압 전력을 공급할 수 있다.

한편, 고장의 발생이 감지된 후 제1 변압기(120)와 제1 저압 모선(LB1)의 연결이 차단된 후 예비 변압기(150)가 저압 전력을 저압 배전반(140)으로 공급하기까지 일정한 지연 시간이 발생할 수 있다. 이러한 지연 시간 동안 저압 버스-타이(LBT)는 제1 저압 모선(LB1) 및 상기 제2 저압 모선(LB2)을 일시적으로 연결할 수 있다. 따라서, 이러한 저압 버스-타이(LBT)의 동작에 따라 제1 저압 모선(LB1)은 상기 지연 시간 동안 제2 변압기(130)로부터 공급된 저압 전력을 제공받을 수 있고, 보다 안정적인 배전이 유지될 수 있다.

도 3을 참조하면, 선박 배전 시스템에서 제2 변압기(130) 측의 배선(예를 들어, 차단기)에 고장(F2)이 발생한 경우 제2 고압 차단기(HR2) 및 제2 저압 차단기(LR2)는 연결이 차단된다. 또한, 제3 고압 차단기(HR3)와 제2 예비 차단기(LR3B)가 연결되어 예비 변압기(150)로부터 제2 저압 모선(LB2)에 저압 전력을 공급할 수 있다.

또한, 고장의 발생이 감지된 후 제2 변압기(130)와 제2 저압 모선(LB2)의 연결이 차단된 후 저압 버스-타이(LBT)는, 도 2를 참조하여 설명한 바와 마찬가지로, 제1 저압 모선(LB1) 및 상기 제2 저압 모선(LB2)을 일시적으로 연결할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템은 제1 또는 제2 변압기(120, 130) 측에 2차적인 고장이 발생하는 경우에도 저압 배전반(140)의 제1 저압 모선(LB1)과 제2 저압 모선(LB2)에 선택적으로 저압 전력을 공급하도록 제어될 수 있고, 선박 내의 부하에 지속적으로 전력을 공급할 수 있고, 선박 추진을 안정적으로 유지할 수 있도록 한다.

도 4는 제1 고압 모선에 고장이 발생한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 선박 배전 시스템에서 제1 고압 모선(HB1)에 고장(F3)이 발생한 경우 제1 고압 차단기(HR1) 및 제1 저압 차단기(LR1)는 연결이 차단된다. 또한, 고압 버스-타이(MBT)는 상기 제1 고압 모선(HB1)의 고장에 따라 연결이 차단된다. 이러한 경우 제1 저압 모선(LB1)에 저압 전력을 공급하기 위해 저압 버스-타이(LBT)는 제1 저압 모선(LB1) 및 상기 제2 저압 모선(LB2)을 지속적으로 연결할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 배전 시스템은 다양한 변압기 고장 발생에 더하여 2차적인 고장시에도 선박 내의 부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 효과를 가진다.

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.

110: 고압 배전반
120: 제1 변압기
130: 제2 변압기
140: 저압 배전반
150: 예비 변압기

Claims

선박 내에 설치되는 선박 배전 시스템에 있어서,
전력원에 연결되는 제1 고압 모선과 제2 고압 모선을 포함하는 고압 배전반;
상기 고압 배전반의 고압 전력을 저압 전력으로 변환하는 제1 및 제2 변압기;
상기 제1 변압기로부터 저압 전력을 공급받는 제1 저압 모선 및 상기 제2 변압기로부터 저압 전력을 공급받는, 제2 저압 모선을 포함하는 저압 배전반;
상기 제1 및 제2 변압기를 연결하는 배선의 고장에 따라 상기 고압 배전반의 고압 전력을 저압 전력으로 변환하고 상기 제1 저압 모선 또는 상기 제2 저압 모선으로 저압 전력을 공급하는 예비 변압기;
상기 예비 변압기로부터 저압 전력을 공급받기 전에 상기 제1 저압 모선 및 상기 제2 저압 모선을 일시적으로 연결시키는 저압 버스-타이; 및
상기 제1 고압 모선 및 상기 제2 고압 모선을 연결시키는 고압 버스-타이를 포함하고,
상기 고압 버스-타이는 상기 제1 고압 모선 또는 상기 제2 고압 모선의 고장에 따라 연결이 차단되며,
상기 저압 버스-타이는 상기 제1 변압기 측의 배선 고장 또는 상기 제2 변압기 측의 배선 고장이 발생하는 경우 상기 제1 저압 모선 및 상기 제2 저압 모선을 일시적으로 연결시키고, 상기 제1 고압 모선에 고장 발생이 발생하는 경우 상기 제1 저압 모선 및 상기 제2 저압 모선을 지속적 연결시키는 선박 배전 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 예비 변압기는 상기 제1 저압 모선 및 상기 제2 저압 모선과 각각 제1 예비 차단기 및 제2 예비 차단기에 의해 연결되는 선박 배전 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 변압기로부터 저압 전력이 공급되고 동시에 상기 예비 변압기로부터 저압 전력이 공급되는 것이 방지되도록 상기 제1 예비 차단기 및 상기 제2 예비 차단기는 인터록 동작하는 선박 배전 시스템.
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