KR102666779B1 - Design and Fabrication of a Post-Insulator type Instrument Voltage Transformer and its application in Metal Enclosed Switchboards - Google Patents
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Abstract
금속 폐쇄 수배전반용 지지 애자형 측정용 변압기가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 지지 애자형 측정용 변압기는 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극, 전압검출을 위한 고전압 도체와 상기 전압 센싱 전극을 이격시키기 위한 절연물, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터 및 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하를 포함하고, 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하고, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하의 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지 애자형 측정용 변압기는 기존 철심형 계기용 변압기를 1:1 대체 가능하고, 지지 애자형 측정용 변압기로 대체함으로써 설치공간을 감소시켜, 소형 경량으로 전압측정이 필요한 여유공간 및 절연거리를 확보 가능하다.A supported insulator measuring transformer for metal-enclosed switchboards is presented. The support insulator type measuring transformer proposed in the present invention includes a high voltage conductor for voltage detection and a voltage sensing electrode spaced apart through an insulator, an insulator for separating the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode, and the voltage sensing electrode. It includes a capacitor inserted between the ground and a matching load connected in parallel with the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground, and has a capacitance ( The partial voltage ratio is maintained using C H ) and the temperature coefficient of the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, and connected in parallel with the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. The phase of the measured voltage is adjusted by adding the resistance current of the matching impedance to the capacitance current of the capacitor using the matching impedance ( R b ) of the matching load. According to an embodiment of the present invention, the support insulator type measuring transformer can replace the existing iron core type instrument transformer 1:1, and by replacing it with the support insulator type measuring transformer, the installation space is reduced, making voltage measurement compact and lightweight. It is possible to secure the necessary free space and insulation distance.
Description
본 발명은 금속 폐쇄 수배전반용 지지 애자형 측정용 변압기의 설계 및 제조 기술과 금속 폐쇄 수배전반에 적용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to design and manufacturing technology of a support insulator type measuring transformer for a metal-enclosed switchboard and a method of applying it to a metal-enclosed switchgear.
전력계통 및 변전소의 디지털화와 전 세계적인 탄소중립 전략으로 전력기기의 저전력화, 소형화 및 친환경화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. With the digitalization of power systems and substations and the global carbon neutral strategy, research on low-power, miniaturization, and eco-friendliness of power devices is actively underway.
도 1은 종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기를 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining an iron core instrument transformer according to the prior art.
고압 및 특별고압 폐쇄형 수전반 내에 계통 전압(System Voltage)측정과 저전압(Under Voltage) 또는 과전압(Over Voltage)에 대한 보호계전기(Protective Relay) 동작을 위해 도 1과 같이 철심형 계기용 변압기(Potential Transformer; PT)를 의무적으로 설치하여야 한다. In order to measure system voltage and operate a protective relay against undervoltage or overvoltage in high-voltage and special high-voltage closed switchboards, an iron core instrument transformer (potential) is installed as shown in Figure 1. Transformer; PT) must be installed.
도 1(a)는 종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기의 등가회로를 나타내고, 도 1(b)는 종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기의 사진을 나타내는 도면이다. Figure 1(a) shows an equivalent circuit of an iron core instrument transformer according to the prior art, and Figure 1(b) is a diagram showing a photograph of an iron core instrument transformer according to the prior art.
도 1(c)는 PIVT로 변경전의 예시를 나타내는 도면이고, 도 1(d)는 PIVT로 변경후의 예시를 나타내는 도면이다. 도 1(e)는 종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기의 설치 단면도(측면도)를 나타내며, 도 1(f)는 종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기의 설치 사진을 나타내는 도면이다. Figure 1(c) is a diagram showing an example before changing to PIVT, and Figure 1(d) is a diagram showing an example after changing to PIVT. Figure 1(e) shows a cross-sectional view (side view) of the installation of an iron core instrument transformer according to the prior art, and Figure 1(f) is a diagram showing a photograph of the installation of an iron core instrument transformer according to the prior art.
종래기술에 따른 계기용 변압기(PT)는 철심과 권선으로 구성된 자기(磁氣) 회로에서 전자(電磁) 유도에 의한 분압이 이루어지고 있다. In the instrument transformer (PT) according to the prior art, partial pressure is achieved by electromagnetic induction in a magnetic circuit composed of an iron core and winding.
종래기술에 따른 계기용 변압기의 등가회로는 도 1(a)와 같이 1차 권선(N1)은 고전압 도체(U)와 직접 접속되어 전기적 절연이 불가능하므로 계기용 변압기 내부의 1차 고전압 접속 부분(111, 112, 113)에서의 절연 파괴로 지락 또는 단락 사고가 빈번히 발생하고 있다. The equivalent circuit of the instrument transformer according to the prior art is as shown in FIG. 1(a). Since the primary winding (N 1 ) is directly connected to the high voltage conductor (U), electrical insulation is impossible, so the primary high voltage connection part inside the instrument transformer. Ground faults or short circuit accidents frequently occur due to insulation breakdown at (111, 112, 113).
2022년도 전기 설비에서 설비 별 사고 통계에 따르면, 변압기에 의한 사고가 각각 15.6% 및 9.2%에 해당한다. 이는 옥내외 고압 및 특고압 설비 전체를 대상으로 한 것이기 때문에, 고압 및 특고압 수배전반을 대상으로 하면 계기용 변압기에 의한 사고 비율은 더욱 증가한다. According to equipment-specific accident statistics in electrical facilities in 2022, accidents caused by transformers account for 15.6% and 9.2%, respectively. Since this targets all indoor and outdoor high-voltage and extra-high voltage facilities, the rate of accidents caused by instrument transformers increases even more when it targets high-voltage and extra-high voltage switchboards.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지지 애자형 측정용 변압기(Post- Insulator type Instrument Voltage Transformer; PIVT)를 제안하고, 이를 폐쇄형 수배전반 내에 기존 PT를 대체하여 설치하는 것으로, 제안하는 PIVT는 비접촉식 전압 측정 방식으로 기존 PT와 달리, 1차 충전부(다시 말해, 전압이 가해지는 접속부)로부터 완전히 전기적으로 분리되므로 절연 파괴로 인한 사고를 완전히 예방하고자 한다.The technical task to be achieved by the present invention is to propose a Post-Insulator type Instrument Voltage Transformer (PIVT) and install it in a closed switchgear as a replacement for the existing PT. The proposed PIVT is a non-contact voltage measurement. Unlike existing PTs, it is completely electrically separated from the primary charging part (in other words, the connection part where voltage is applied), thereby completely preventing accidents due to insulation breakdown.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 지지 애자형 측정용 변압기는 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극, 전압검출을 위한 고전압 도체와 상기 전압 센싱 전극을 이격시키기 위한 절연물, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터 및 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하를 포함하고, 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하고, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하의 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정한다. In one aspect, the support insulator type measuring transformer proposed in the present invention includes a high voltage conductor for voltage detection and a voltage sensing electrode spaced apart through an insulator, an insulator for separating the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode, It includes a capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground and a matching load connected in parallel with the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, and between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulator. The partial voltage ratio is maintained using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground, and the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground. The phase of the measured voltage is adjusted by adding the resistance current of the matching impedance to the capacitance current of the capacitor using the matching impedance ( R b ) of the matching load connected in parallel.
본 발명의 실시예에 따르면, 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )에 대하여, 주위 온도 변화에 따른 유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 지지 애자형 측정용 변압기 설계 및 제조 시 미리 정해진 상기 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )에 맞추어, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )을 조정한다. According to an embodiment of the present invention, the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground are, In order to reduce the partial voltage ratio fluctuation due to the change in dielectric constant due to temperature change, the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulator, which is predetermined when designing and manufacturing the support insulator type measuring transformer, is adjusted. Accordingly, the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground is adjusted.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )을 조정하여 상기 분압비를 저압에서 고압 또는 특별 고압의 정격 전압 등급에 따라 100:1, 1,000:1, 10,000:1 및 100,000:1을 포함하는 원하는 값으로 설정 가능하다. According to an embodiment of the present invention, the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground is adjusted to adjust the voltage division ratio to 100:1, 1,000 depending on the rated voltage rating from low to high voltage or special high voltage. It can be set to any desired value including :1, 10,000:1, and 100,000:1.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 주위 온도 변화에 따른 유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 정(+) 온도계수 또는 부(-) 온도계수의 저항 소자를 이용하여 보정함으로써 분압비 정확도를 유지하도록 한다. According to an embodiment of the present invention, the partial pressure ratio accuracy is corrected by using a resistance element with a positive (+) temperature coefficient or a negative (-) temperature coefficient to reduce the partial pressure ratio fluctuation due to the change in dielectric constant according to the ambient temperature change. to maintain.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 분압비 변동을 감소시키기 위해 아날로그 보정회로를 추가하여 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도계수 차이를 감소시킨다. According to an embodiment of the present invention, an analog correction circuit is added to reduce the variation in the partial voltage ratio to determine the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulator and the total voltage sensing electrode and ground. Reduces the difference in temperature coefficient of the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between them.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 지지 애자형 측정용 변압기를 통한 전압 측정 방법은 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하는 단계 및 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정하는 단계를 포함한다. In another aspect, the method of measuring voltage using a supporting insulator-type measuring transformer proposed in the present invention includes the capacitance ( C H ) between the high-voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material, and the voltage Maintaining the partial voltage ratio using the temperature coefficient of the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the sensing electrode and the ground, and matching impedance ( R b ) connected in parallel with the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground. ) and adjusting the phase of the measured voltage by adding the resistance current of the matching impedance to the capacitance current of the capacitor.
본 발명의 실시 예들에 따른 지지 애자형 측정용 변압기(Post-Insulator type Instrument Voltage Transformer; PIVT)를 폐쇄형 수배전반 내에 기존 PT를 대체하여 설치하는 것으로, 제안하는 PIVT는 비접촉식 전압 측정 방식으로 기존 PT와 달리, 1차 충전부(다시 말해, 전압이 가해지는 접속부)로부터 완전히 전기적으로 분리되므로 절연 파괴로 인한 사고를 완전히 예방할 수 있다. 철심과 동선을 사용하지 않으므로 동일 정격의 기존 PT 대비 중량 1/20 및 체적 1/8로 소형화 및 경량화 가능하여 수배전반의 컴팩트화가 가능하고, 수배전반의 컴팩트화로 전기 안전 사고 예방에 획기적으로 기여할 수 있다.A Post-Insulator type Instrument Voltage Transformer (PIVT) according to embodiments of the present invention is installed to replace the existing PT in a closed switchboard. The proposed PIVT is a non-contact voltage measurement method that is used to measure the existing PT and In contrast, since it is completely electrically separated from the primary charging part (in other words, the connection part where voltage is applied), accidents due to insulation breakdown can be completely prevented. Since it does not use iron cores and copper wires, it can be miniaturized and lightweight to 1/20 the weight and 1/8 the volume compared to existing PTs of the same rating, making it possible to compact the switchgear. It can also dramatically contribute to the prevention of electrical safety accidents by compacting the switchgear.
도 1은 종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기(PT)를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT의 전압 검출 원리를 설명하기 위한 등가회로이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 PIVT에 대한 전계 해석을 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 애자형 측정용 변압기의 비접촉 전압 센싱 전극을 통한 전압 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT와 표준 분압기의 출력 파형을 비교하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 보정 회로가 추가된 PIVT의 회로를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT의 주위 온도 변화에 따른 정확도 보정 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PT반 설치 상세도의 예시를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT반(다른 수배전반도 유사) 설치 상세도의 예시를 나타내는 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining an iron core instrument transformer (PT) according to the prior art.
Figure 2 is an equivalent circuit for explaining the voltage detection principle of PIVT according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram for electric field analysis of the final PIVT according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing PIVT according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart illustrating a method of measuring voltage through a non-contact voltage sensing electrode of a support insulator type measuring transformer according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram for comparing the output waveforms of a PIVT and a standard voltage divider according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing a circuit of a PIVT to which a temperature compensation circuit is added according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the results of accuracy correction according to changes in ambient temperature of the PIVT according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing an example of a detailed PT panel installation diagram according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram showing an example of a detailed installation diagram of a CT panel (similar to other distribution panels) according to an embodiment of the present invention.
종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기는 1차 고전압 도체와 전기적으로 직접 접속되는 구조로, 운전 중 상시 전기적 스트레스로 인해 절연파괴 사고가 빈번히 발생하고 있다. The iron core instrument transformer according to the prior art has a structure that is electrically directly connected to the primary high voltage conductor, and insulation breakdown accidents frequently occur due to constant electrical stress during operation.
본 발명에서는 고전압 도체와 고분자 에폭시 절연물로 완전히 절연된 비접촉방식의 전압 센싱 전극을 내장한 스마트 애자를 제안하고, 수배전반 내의 기존 철심형 PT를 대체, 적용함으로써 전기적 절연 파괴를 원천 차단하여, 수배전반 내부에서의 절연 사고를 방지하여 안전을 확보하고자 한다. In the present invention, we propose a smart insulator with a non-contact voltage sensing electrode completely insulated with a high-voltage conductor and polymer epoxy insulator, and by replacing and applying the existing iron core type PT in the distribution panel, electrical insulation breakdown is completely blocked, We aim to ensure safety by preventing insulation accidents.
본 발명의 실시예에 따르면, 절연사고 예방으로 안전을 확보할 수 있고, 종래기술에 따른 철심형 계기용 변압기(손실전력: 철손+동손 5~300VA)와는 달리 전압 측정을 위한 손실 전력이 제로(0)로 에너지 절감효과와 세계적 탄소중립에 기여할 수 있다. 또한, 소형, 경량화의 PIVT로 수배전반 공간을 확보할 수 있고(동일 정격의 기존 철심형 PT 대비 중량 1/20 및 체적 1/8로 소형, 경량화), 원가 절감 및 공정 과정을 개선할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. According to an embodiment of the present invention, safety can be secured by preventing insulation accidents, and unlike the iron core type instrument transformer according to the prior art (power loss: iron loss + copper loss 5 to 300 VA), the loss power for voltage measurement is zero ( 0) can contribute to energy savings and global carbon neutrality. In addition, a small and lightweight PIVT can secure space in the switchgear (smaller and lighter with 1/20 the weight and 1/8 the volume compared to the existing iron core PT of the same rating), and can reduce costs and improve the process. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT의 전압 검출 원리를 설명하기 위한 등가회로이다. Figure 2 is an equivalent circuit for explaining the voltage detection principle of PIVT according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 지지 애자형 측정용 변압기(Post-Insulator type Instrument Voltage Transformer; PIVT)의 등가회로에서, 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물로 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량 C H 와 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입하는 캐패시터의 정전용량 C L 에 의해 분압이 이루어진다. In the equivalent circuit of a post-insulator type instrument voltage transformer (PIVT) according to an embodiment of the present invention, the capacitance C H between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart by the insulating material The partial voltage is achieved by the capacitance C L of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground.
본 발명의 실시예에 따르면, C H 및 C L 의 정전용량은 다음 식(1)로부터 산출할 수 있다: According to an embodiment of the present invention, the capacitance of C H and C L can be calculated from the following equation (1):
(1) (One)
여기서, 및 는 캐패시턴스를 구성하는 유전체의 진공의 유전율과 비유전율이며, 이와 같이 캐패시턴스를 구성하는 유전체(다시 말해, 절연물)의 비유전율, 전극간 거리 및 면적에 따라 달라진다. 도 2의 회로에서 분압비는 C L 에 의해 조절하며, 이 때 분압된 2차측 전압 V L 은 식(2)와 같다: here, and is the vacuum dielectric constant and relative dielectric constant of the dielectric constituting the capacitance, and varies depending on the relative dielectric constant of the dielectric (that is, insulating material) constituting the capacitance, the distance between electrodes, and the area. In the circuit of Figure 2, the voltage division ratio is controlled by C L , and at this time, the divided secondary voltage V L is equal to Equation (2):
(2) (2)
한편, 식(1) 및 식(2)에서 분압 회로를 구성하는 정전용량 C H 및 C L 은 주위 온도 변화에 따른 비유전율 의 변화로 분압비에 변동이 발생하게 된다. Meanwhile, in equations (1) and (2), the capacitances C H and C L that make up the voltage dividing circuit are the relative dielectric constant according to changes in ambient temperature. A change in causes a change in the partial pressure ratio.
본 발명에서는 PIVT의 설계 및 제조 시부터 주위 온도 변화에 안정적인 분압비를 유지하도록 C H 를 제조하고, C L 을 적용하였다. In the present invention, C H was manufactured and C L was applied to maintain a stable partial pressure ratio in changes in ambient temperature from the time of design and manufacturing of the PIVT.
안정적 분압비를 얻기 위해 C H 와 C L 의 온도 계수를 가능한 일치시키는 기술이다. 도 2의 회로에서, 각각의 온도계수를 적용한 정격 변환 비율 는 다음 식(3)과 같이 나타낼 수 있다: This is a technique to match the temperature coefficients of C H and C L as much as possible to obtain a stable partial pressure ratio. In the circuit of Figure 2, the rated conversion ratio applying each temperature coefficient can be expressed as the following equation (3):
(3) (3)
여기서, 는 온도 변화량, 은 C H 의 온도 계수, 는 C L 의 온도 계수이다. 일 때, 즉 C H 와 C L 의 온도 계수가 같으면, 정격 변환비 는 다음 식 (4)와 같이 정리된다: here, is the amount of temperature change, is the temperature coefficient of C H , is the temperature coefficient of C L. When, that is, C H If the temperature coefficients of and C L are the same, the rated conversion ratio is is organized as follows in equation (4):
(4) (4)
그러나 C H 와 C L 의 온도 계수를 완전히 일치 시키는 것은 불가능하므로, 이 때의 정격 변환비 는 다음 식(5)와 같이 나타낼 수 있다.But C H Since it is impossible to completely match the temperature coefficients of C and L , the rated conversion ratio at this time can be expressed as the following equation (5).
(5) (5)
이를 정리하여 주위 온도 변화에 따른 용량성 분압회로의 최종 정격 변환비 는 다음 식(6)과 같다: To summarize, the final rated conversion ratio of the capacitive voltage dividing circuit according to the change in ambient temperature is is equal to the following equation (6):
(6) (6)
이와 같이 본 발명에서는 상기 분석을 통해 PIVT의 주위 온도 변화에 따른 분압비 안정성을 확보하였으며, C H 와 C L 의 온도계수 차이 로 인한 변동은 최종 시제작 PIVT에 아날로그 보정회로를 추가하여 해결하였다. In this way, in the present invention, the stability of the partial pressure ratio according to changes in the ambient temperature of the PIVT was secured through the above analysis, and C H Difference in temperature coefficient between and C L The fluctuations caused by this were solved by adding an analog correction circuit to the final prototype PIVT.
여기서, 아날로그 보정회로는 C H 와 C L 의 온도 계수 차이로 발생하는 분압비를 도 7에 나타낸 바와 같이 에 해당하는 정(+) 또는 부(-) 온도 계수의 저항 소자를 2차 전압 출력단 C L 에 직렬 또는 병렬로 설치하여 보정한다. Here, the analog correction circuit is C H As shown in Figure 7, the partial pressure ratio resulting from the temperature coefficient difference between and C L Compensate by installing a resistance element with a positive (+) or negative (-) temperature coefficient corresponding to in series or parallel to the secondary voltage output terminal C L.
본 발명에서 제안하는 PIVT의 분압비는 구성 요소의 캐패시턴스의 값을 조절하여 저압에서 고압 또는 특별 고압의 정격 전압 등급에 따라 100:1, 1,000:1, 10,000:1 및 100,000:1 등 원하는 값으로 설정할 수 있다. 또한, R b 는 정합 임피던스로, C L 의 용량분 전류에 R b 의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정하고, 디지털 전기정보 관측 장치의 입력 임피던스와 정합시키는 역할을 한다.The partial pressure ratio of the PIVT proposed in the present invention can be adjusted to desired values such as 100:1, 1,000:1, 10,000:1, and 100,000:1 depending on the rated voltage rating from low to high voltage or special high voltage by adjusting the value of the capacitance of the components. You can set it. In addition, R b is a matching impedance, and serves to adjust the phase of the measured voltage by adding the resistance current of R b to the capacitance current of C L and to match the input impedance of the digital electrical information observation device.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 최종 PIVT에 대한 전계 해석을 위한 도면이다. Figure 3 is a diagram for electric field analysis of the final PIVT according to an embodiment of the present invention.
도 3(a)는 등전위선을 나타내는 도면이고, 도 3(b)는 전계 분포를 나타내는 도면이고, 도 3(c)는 중심에서 외부방향으로의 전계의 세기를 나타내는 도면이다. FIG. 3(a) is a diagram showing equipotential lines, FIG. 3(b) is a diagram showing electric field distribution, and FIG. 3(c) is a diagram showing the intensity of the electric field from the center to the outside.
측정용 변압기를 지지 애자 형태로 제작하기 위해서는 센싱 전극이 지지 애자의 고전압 접속부와 하단 접지 금구 사이에 내장되므로, 전계 해석을 통한 최적의 절연 구조를 도출하여야 한다. 본 발명의 예시에서는 전계의 세기가 가장 높은 특고압용 기존 철심형 PT와 동일 이상의 절연 특성 즉, 상용주파수 내전압 50kV와 표준 뇌충격전압 125kV에서도 충분한 절연 내력을 갖도록 유한요소법 프로그램(FEEM)으로 전극 형상과 전극 간 거리에 따른 전계 해석을 수행하였다. 고밀도 분석으로 512,000개의 Mesh를 생성하고, Mesh의 최대 크기를 1 mm, 그리고 해석 에러율은 0.01%로 설정하였다. 구성 절연 재질별 비유전율은 에폭시 5와 실리콘 11.9를 적용하였다. In order to manufacture a measuring transformer in the form of a support insulator, since the sensing electrode is embedded between the high voltage connection part of the support insulator and the bottom grounding metal fitting, the optimal insulation structure must be derived through electric field analysis. In the example of the present invention, the electrode shape was created using a finite element method program (FEEM) to have the same or better insulation properties as the existing iron core type PT for special high voltage where the intensity of the electric field is the highest, that is, sufficient insulation strength even at the commercial frequency withstand voltage of 50kV and the standard lightning shock voltage of 125kV. Electric field analysis was performed according to the distance between and electrodes. 512,000 meshes were created through high-density analysis, the maximum size of the mesh was set to 1 mm, and the analysis error rate was set to 0.01%. The relative permittivity of each insulating material used was epoxy 5 and silicon 11.9.
도 3은 지지 애자 모델의 전계 해석 결과로, 최대 전계는 고전압 도체표면의 가장자리에서 2.8 kV/cm이다. 이는 공기의 절연파괴강도 21.1 kV/cm의 13%, 사용된 에폭시 절연물의 절연파괴강도 85kV/cm의 3.3% 수준으로 가장 전계가 집중된 곳에서도 충분한 절연을 확보하였다. Figure 3 shows the electric field analysis results of the support insulator model, and the maximum electric field is 2.8 kV/cm at the edge of the high voltage conductor surface. This is 13% of the dielectric breakdown strength of air of 21.1 kV/cm and 3.3% of the dielectric breakdown strength of 85 kV/cm of the epoxy insulator used, ensuring sufficient insulation even in the place where the electric field is most concentrated.
저압 또는 고압용에서는 그대로 적용하여도 절연 내력에 어떠한 영향을 주지 않는다.Even if applied as is for low or high voltage applications, it does not have any effect on the dielectric strength.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT를 나타내는 도면이다. Figure 4 is a diagram showing PIVT according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따르면, FEMM 해석 결과로부터 최적의 절연 구조를 갖는 PIVT를 제안하였으며, 도 4(a)에 단면도와 도 4(b)에 사진을 나타내었다. 본 구조(형태) 및 크기의 PIVT는 도 2의 회로에서 C L 및 R b 의 조정으로 저압용에서 특별 고압용 24kV까지 적용이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, a PIVT with an optimal insulation structure was proposed based on the FEMM analysis results, and a cross-sectional view is shown in FIG. 4(a) and a photograph is shown in FIG. 4(b). A PIVT of this structure (shape) and size is C L in the circuit of Figure 2. By adjusting and R b, it can be applied from low pressure to 24kV for special high pressure.
본 발명의 실시예에 따른 PIVT는 전압검출을 위한 고전압 도체(410)와 절연물(411)을 통해 이격된 전압 센싱 전극(420), 전압검출을 위한 고전압 도체와 상기 전압 센싱 전극을 이격시키기 위한 절연물(411), 상기 전압 센싱 전극(420)과 접지(440) 사이의 절연 레이어(430)에 삽입되는 캐패시터(C L ) 및 상기 전압 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하(R b )를 포함한다. PIVT according to an embodiment of the present invention includes a high-voltage conductor 410 for voltage detection, a voltage sensing electrode 420 spaced apart through an insulator 411, and an insulator for separating the high-voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode. (411), a capacitor ( CL ) inserted into the insulating layer 430 between the voltage sensing electrode 420 and the ground 440, and a matching connected in parallel with the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground. Includes load ( R b ).
본 발명의 실시예에 따르면, 전압검출을 위한 고전압 도체(410)와 절연물(411)을 통해 이격된 전압 센싱 전극(420) 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하고, 상기 전압 센싱 전극(420)과 접지(440) 사이에 삽입되는 캐패시터(C L )와 병렬로 연결되는 정합 부하의 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor 410 for voltage detection and the voltage sensing electrode 420 spaced apart through the insulating material 411 and the voltage sensing electrode inserted between the voltage sensing electrode and ground The partial voltage ratio is maintained using the temperature coefficient of the capacitance ( CL ) of the capacitor, and the matching load connected in parallel with the capacitor (CL ) inserted between the voltage sensing electrode 420 and the ground 440 The phase of the measured voltage can be adjusted by adding the resistance current of the matching impedance to the capacitance current of the capacitor using the matching impedance ( R b ).
표 2에 본 발명에서 제안하는 특고압용 PIVT와 동일 정격의 기존 PT와의 기하학적 사양을 비교하였다. Table 2 compares the geometric specifications of the PIVT for extra high pressure proposed in the present invention with the existing PT of the same rating.
<표 1><Table 1>
기존 철심형 PT를 대체하기 위한 본 발명의 PIVT는 동일 정격 24kV PT와 비교해 높이 55%, 설치 단면적 25%, 중량 5%(1/20)로 소형 경량화함으로써 수배전반 내에서 충분한 절연 거리를 확보할 수 있다. The PIVT of the present invention, which is intended to replace the existing iron core type PT, is small and lightweight with 55% of the height, 25% of the installation cross-sectional area, and 5% (1/20) of the weight compared to the same rated 24kV PT, thereby ensuring sufficient insulation distance within the switchgear. there is.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 애자형 측정용 변압기의 비접촉 전압 센싱 전극을 통한 전압 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart illustrating a method of measuring voltage through a non-contact voltage sensing electrode of a support insulator type measuring transformer according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 지지 애자형 측정용 변압기의 비접촉 전압 센싱 전극을 통한 전압 측정 방법은 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하는 단계(510) 및 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정하는 단계(520)를 포함한다. The method of measuring voltage through a non-contact voltage sensing electrode of a supporting insulator type measuring transformer according to an embodiment of the present invention includes the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the voltage. A step of maintaining the partial voltage ratio using the temperature coefficient of the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the sensing electrode and the ground (510), and a matching impedance connected in parallel with the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground. It includes a step (520) of adjusting the phase of the measured voltage by adding the resistance current of the matching impedance to the capacitance current of the capacitor using ( R b ).
단계(510)에서, 상기 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지한다. In step 510, the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. Maintain the partial pressure ratio using the temperature coefficient.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )에 대하여, 주위 온도 변화에 따른 유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 지지 애자형 측정용 변압기 설계 및 제조 시 미리 정해진 상기 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )에 맞추어, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )을 조정한다. According to an embodiment of the present invention, with respect to the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, In order to reduce partial pressure ratio fluctuations due to changes in dielectric constant due to changes in ambient temperature, the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulating material is predetermined when designing and manufacturing a support insulator type measuring transformer. Accordingly, the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground is adjusted.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )을 조정하여 상기 분압비를 저압부터 고압 또는 특별 고압의 정격 전압 등급에 따라 100:1, 1,000:1, 10,000:1 및 100,000:1 를 포함하는 원하는 값으로 설정 가능하다. According to an embodiment of the present invention, the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground is adjusted to adjust the voltage division ratio to 100:1, 1,000 depending on the rated voltage rating from low to high voltage or special high voltage. It can be set to any desired value including :1, 10,000:1 and 100,000:1.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 주위 온도 변화에 따른 유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 정(+) 온도계수 또는 부(-) 온도계수의 저항 소자를 이용하여 보정함으로써 분압비 정확도를 유지한다. According to an embodiment of the present invention, the partial pressure ratio accuracy is corrected by using a resistance element with a positive (+) temperature coefficient or a negative (-) temperature coefficient to reduce the partial pressure ratio fluctuation due to the change in dielectric constant according to the ambient temperature change. maintain.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 분압비 변동을 감소시키기 위해 아날로그 보정회로를 추가하여 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도계수 차이를 감소시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an analog correction circuit is added to reduce the partial voltage ratio variation to determine the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulator and between the voltage sensing electrode and ground. The difference in temperature coefficient of the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted into can be reduced.
단계(520)에서, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정한다. In step 520, the resistance current of the matching impedance is added to the capacitance current of the capacitor using a matching impedance ( R b ) connected in parallel with a capacitor inserted between the voltage sensing electrode and the ground to obtain a measured voltage. Adjust the phase of
본 발명의 실시예에 따르면, 전압정보를 관측하는 디지털 보호계전장치의 입력 임피던스에 대응하는 임피던스 정합을 통해 분압비와 위상을 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the partial voltage ratio and phase can be controlled through impedance matching corresponding to the input impedance of a digital protective relay device that observes voltage information.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT와 표준 분압기의 출력 파형을 비교하기 위한 도면이다. Figure 6 is a diagram for comparing the output waveforms of a PIVT and a standard voltage divider according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 성능은 측정용 변압기 관련 KS C IEC 61869-11에 따라 정격 전압의 80%, 100% 및 120%에서 표준 분압기와 비교 측정하였다. The performance according to the embodiment of the present invention was measured by comparison with a standard voltage divider at 80%, 100%, and 120% of the rated voltage in accordance with KS C IEC 61869-11 related to measuring transformers.
각각의 시험 전압에서 측정한 파형의 예를 도 6에 나타내었으며, 이에 대한 분석 결과를 표 3에 정리하였다.An example of the waveform measured at each test voltage is shown in Figure 6, and the analysis results are summarized in Table 3.
도 6(a)는 10.5 kV @ 정격전압 × 80%에 대한 측정 결과이고, 도 6(b)는 13.2 kV @ 정격전압 × 100%에 대한 측정 결과이고, 도 6(c)는 15.8 kV @ 정격전압 × 120%에 대한 측정 결과이고, 도6(d)는 위상 편차 @ 13.2kV에 대한 측정 결과이다. Figure 6(a) is the measurement result for 10.5 kV @ rated voltage × 80%, Figure 6(b) is the measurement result for 13.2 kV @ rated voltage × 100%, and Figure 6(c) is 15.8 kV @ rated voltage This is the measurement result for voltage × 120%, and Figure 6(d) is the measurement result for phase deviation @ 13.2kV.
<표 3><Table 3>
* 설계 분압비: 10,000:1 적용, 위상 오프셋 보정 77 min 적용* Design partial pressure ratio: 10,000:1 applied, phase offset correction 77 min applied
표 3에 정리된 바와 같이 IEC 61869-11 기준 분압비 오차는 최대 0.166%, 위상 오차는 80%, 100% 및 120% 전압에서 60 us (78 minutes)로, 위상 오프셋 보정 77 minutes를 적용하여 1 minute로 정확도 0.2급을 만족한다. As summarized in Table 3, based on IEC 61869-11, the partial voltage ratio error is a maximum of 0.166%, the phase error is 60 us (78 minutes) at 80%, 100%, and 120% voltage, and 1 by applying phase offset correction of 77 minutes. It satisfies 0.2 level accuracy in minutes.
이는 본 발명의 실시예에 따른 지지 애자형 측정용 변압기의 측정 성능의 예시로서, 본 발명에서 PIVT의 정확도를 0.2급, 0.5급 및 1.0급으로 제어할 수 있는 기술이 있음을 의미한다. This is an example of the measurement performance of the support insulator type measuring transformer according to an embodiment of the present invention, and means that the present invention has technology that can control the accuracy of PIVT to 0.2 class, 0.5 class, and 1.0 class.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 지지 애자형 측정용 변압기는 측정 성능에 있어 정확도 최대 0.2급을 충족하며, 현재 수배전반에서 사용하고 있는 기존 철심형 PT의 정확도 1.0급을 고정도로 충분히 대체할 수 있는 수준이다.In this way, the supporting insulator type measuring transformer according to an embodiment of the present invention satisfies a maximum accuracy of 0.2 level in measurement performance, and can sufficiently replace the 1.0 level accuracy of the existing iron core type PT currently used in switchboards with high precision. It's level.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 보정 회로가 추가된 PIVT의 회로를 나타내는 도면이다. Figure 7 is a diagram showing a circuit of a PIVT to which a temperature compensation circuit is added according to an embodiment of the present invention.
도 2에서 설명된 바와 같이 PIVT 주위 온도 변화에 따라 절연물 고유의 유전율()이 변화하게 되어 분압비에 영향을 준다. 용량성 분압회로를 구성하는 절연물의 온도계수가 같도록 제작하였지만, 완전히 동일할 수 없기 때문에 식(6)에서 로 인한 변동은 분압회로 출력에 아날로그 회로를 추가하여 보정한다.As explained in Figure 2, the intrinsic dielectric constant of the insulating material ( ) changes, affecting the partial pressure ratio. Although the temperature coefficients of the insulators constituting the capacitive voltage dividing circuit were manufactured to be the same, they cannot be completely the same, so in Equation (6) The fluctuations caused by this are corrected by adding an analog circuit to the output of the voltage dividing circuit.
본 발명에서는 -25℃~ +40℃범위에서 온도 변화에 따른 PIVT의 분압비 변동을 측정하고, 이에 대한 변동값을 선형회귀 분석법으로 보정계수 식(7)을 도출하였다(제작품의 구조와 특성이 달라져도 보정할 수 있는 기술 확보함).In the present invention, the variation in the partial pressure ratio of PIVT according to temperature change was measured in the range of -25℃ to +40℃, and the correction coefficient equation (7) was derived from the variation value using linear regression analysis (the structure and characteristics of the product are We have secured technology that can compensate for changes).
(7) (7)
여기서, 는 보정 후 PIVT의 출력이며, 는 보정 전 PIVT의 출력이며, 는 주위 온도이다. here, is the output of PIVT after correction, is the output of PIVT before correction, is the ambient temperature.
본 발명에서는 도 2의 회로에 식(7)에 대응하는 에 해당하는 정(+) 또는 부(-) 온도 계수의 저항 소자를 직렬 또는 병렬로 추가하여 도 7과 같이 보정회로를 구성하면, 주위 온도 변화에 따른 PIVT의 온도 보정이 가능하다. In the present invention, the circuit of Figure 2 corresponds to equation (7) By configuring a correction circuit as shown in FIG. 7 by adding resistance elements with a positive (+) or negative (-) temperature coefficient corresponding to in series or parallel, it is possible to correct the temperature of the PIVT according to changes in ambient temperature.
도 7(a)는 정(+) 온도계수(Positive Temperature Coefficient) 저항 소자를 적용한 경우를 나타내는 도면이며, 도 7(b)는 부(-) 온도계수(Negative Temperature Coefficient) 저항 소자를 적용한 경우를 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 PIVT의 온도 특성을 분석하여 보정이 정확한 회로를 선택할 수 있다. Figure 7(a) is a diagram showing the case where a positive temperature coefficient (Positive Temperature Coefficient) resistance element is applied, and Figure 7(b) is a diagram showing the case where a negative (-) temperature coefficient (Negative Temperature Coefficient) resistance element is applied. This is a drawing that represents. By analyzing the temperature characteristics of the PIVT according to an embodiment of the present invention, a circuit with accurate correction can be selected.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 PIVT의 주위 온도 변화에 따른 정확도 보정 결과를 나타내는 도면이다. Figure 8 is a diagram showing the results of accuracy correction according to changes in ambient temperature of the PIVT according to an embodiment of the present invention.
도 8은 도 7(b)의 회로를 적용하여 본 발명의 실시예에 따른 PIVT의 주위 온도 변화에 따른 보상 전과 후의 측정값을 나타낸 것이다. 보상 후 PIVT는 -25℃ ~ +40℃에서 최대 오차 0.1997%로 0.2급을 만족하였다. Figure 8 shows measured values before and after compensation according to changes in ambient temperature of the PIVT according to an embodiment of the present invention by applying the circuit of Figure 7(b). After compensation, PIVT satisfied grade 0.2 with a maximum error of 0.1997% from -25℃ to +40℃.
이는 본 발명에서 PIVT의 온도 보정 기술을 확보하였음은 물론, PIVT의 구조와 특성이 달라져도 보정할 수 있는 기술이 있음을 의미한다. This means that the present invention has not only secured technology for temperature correction of PIVT, but also has technology that can compensate for changes in the structure and characteristics of PIVT.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PT반 설치 상세도의 예시를 나타내는 도면이다.Figure 9 is a diagram showing an example of a detailed PT panel installation diagram according to an embodiment of the present invention.
도 9(a)는 측면도를 나타내고, 도 9(b)는 후면도를 나타낸다. Figure 9(a) shows a side view, and Figure 9(b) shows a rear view.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PT반 설치 상세도의 예시를 나타내는 도면이다. Figure 9 is a diagram showing an example of a detailed PT panel installation diagram according to an embodiment of the present invention.
PT위치에 PIVT로 대체 시(좌측면도(SIDE VIEW)의 우측)(도 9(a) 참조), 여유공간 및 충분한 절연거리를 확보할 수 있다. When replacing the PT position with a PIVT (right side of the left side view (SIDE VIEW)) (see Figure 9(a)), free space and sufficient insulation distance can be secured.
PT를 본 발명의 PIVT로 대체 시(도 9 참조), PF를 생략할 수 있고, 좌측면도(SIDE VIEW)의 우측 공간(후면 1/2) 여유공간 및 충분한 절연거리를 확보할 수 있다. When replacing PT with PIVT of the present invention (see FIG. 9), PF can be omitted, and free space on the right side (rear 1/2) of the left side view and sufficient insulation distance can be secured.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT반(다른 수배전반도 유사) 설치 상세도의 예시를 나타내는 도면이다.Figure 10 is a diagram showing an example of a detailed installation diagram of a CT panel (similar to other distribution panels) according to an embodiment of the present invention.
도 10(a)는 측면도를 나타내고, 도 10(b)는 후면도를 나타낸다. Figure 10(a) shows a side view, and Figure 10(b) shows a rear view.
수배전반 내에 설치되어 있는 지지 애자 또는 기타 공간에 본 발명의 PIVT로 대체 시(도 10참조), PT반 전체 1면 삭제로 소형화가 가능하다. 또한, PIVT 설치를 위한 별도 공간(수배전반)을 필요로 하지 않는다. When replacing the support insulator or other space installed in the switchgear with the PIVT of the present invention (see Figure 10), miniaturization is possible by deleting one entire side of the PT panel. Additionally, there is no need for a separate space (distribution board) to install PIVT.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
Claims (12)
전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극;
전압검출을 위한 고전압 도체와 상기 전압 센싱 전극을 이격시키기 위한 절연물;
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터; 및
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하
를 포함하고,
전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하고,
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하의 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정함으로써, 지지애자((Post- Insulator) 기능 및 계기용 변압기(Potential Transformer; PT) 기능을 동시에 수행하는
지지 애자형 측정용 변압기. In the support insulator type measuring transformer,
A high voltage conductor for voltage detection and a voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material;
an insulating material to separate a high-voltage conductor for voltage detection from the voltage sensing electrode;
A capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground; and
A matching load connected in parallel with a capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground.
Including,
Partial voltage ratio using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. maintain,
Using the matching impedance ( R b ) of a matching load connected in parallel with a capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, the resistance current of the matching impedance is added to the capacitance current of the capacitor to change the phase of the measured voltage. By adjusting it, it simultaneously performs the post-insulator function and the instrument transformer (potential transformer) function.
Support insulator type measuring transformer.
상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )에 대하여, 주위 온도 변화에 따른 비유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 지지 애자형 측정용 변압기의 설계 및 제조 시 미리 정해진 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )에 맞추어, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )을 조정하는
지지애자형 측정용 변압기.According to paragraph 1,
With respect to the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, the relative dielectric constant according to the change in ambient temperature In order to reduce partial voltage ratio fluctuations due to changes, the voltage sensing electrode is adjusted to the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulating material, which is predetermined during the design and manufacture of the support insulator type measuring transformer. to adjust the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between and ground.
Supported insulator type measuring transformer.
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )을 조정하여 상기 분압비를 저압부터 고압 또는 특별 고압의 정격 전압 등급에 따라 100:1, 1,000:1, 10,000:1 및 100,000:1를 포함하는 원하는 값으로 설정 가능한
지지애자형 측정용 변압기. According to paragraph 2,
By adjusting the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, the partial voltage ratio can be adjusted to 100:1, 1,000:1, 10,000:1, and 100,000 depending on the rated voltage rating from low to high voltage or special high voltage. Can be set to any desired value including :1
Supported insulator type measuring transformer.
상기 주위 온도 변화에 따른 비유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 정(+) 또는 부(-) 온도계수의 저항 소자를 이용하여 보정함으로써 분압비 정확도를 유지하도록 하는
지지애자형 측정용 변압기. According to paragraph 2,
In order to reduce partial pressure ratio fluctuations due to changes in relative dielectric constant due to changes in ambient temperature, the accuracy of the partial pressure ratio is maintained by correcting using a resistance element with a positive (+) or negative (-) temperature coefficient.
Supported insulator type measuring transformer.
분압비 변동을 감소시키기 위해 아날로그 보정회로를 추가하여 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(CH)과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(CL)의 온도계수 차이를 감소시키는
지지애자형 측정용 변압기. According to paragraph 1,
In order to reduce partial voltage ratio fluctuations, an analog correction circuit is added to determine the capacitance (C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulator and the capacitance (C ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. L ) to reduce the difference in temperature coefficient
Supported insulator type measuring transformer.
전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하는 단계; 및
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정하는 단계
를 포함하고,
상기 지지 애자형 측정용 변압기를 통한 전압 측정 방법은,
지지애자((Post- Insulator) 기능 및 계기용 변압기(Potential Transformer; PT) 기능을 동시에 수행하는 상기 지지 애자형 측정용 변압기를 이용하는
지지 애자형 측정용 변압기를 통한 전압 측정 방법. In the method of measuring voltage using a support insulator type measuring transformer,
Partial voltage ratio using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. maintaining; and
Adjusting the phase of the measured voltage by adding a resistance current of the matching impedance to the capacitance current of the capacitor using a matching impedance ( R b ) connected in parallel with a capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground.
Including,
The method of measuring voltage using the support insulator measuring transformer is,
Using the post-insulator type measurement transformer that simultaneously performs the post-insulator function and the instrument transformer (potential transformer; PT) function.
Voltage measurement method using a support insulator measuring transformer.
상기 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(CH )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(CL )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하는 단계는,
상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(CH )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(CL )에 대하여, 주위 온도 변화에 따른 비유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 지지 애자형 측정용 변압기 설계 및 제조 시 미리 정해진 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(CH )에 맞추어, 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(CL )을 조정하는
지지 애자형 측정용 변압기를 통한 전압 측정 방법. According to clause 6,
Divided voltage using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. The steps to keep the rain are:
With respect to the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, the relative dielectric constant according to the change in ambient temperature In order to reduce partial voltage ratio fluctuations due to changes, the voltage sensing electrode and Adjusting the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between grounds
Voltage measurement method using a support insulator measuring transformer.
상기 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하는 단계는,
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )을 조정하여 상기 분압비를 저압에서 고압 또는 특별 고압의 정격 전압 등급에 따라 100:1, 1,000:1, 10,000:1 및 100,000:1를 포함하는 원하는 값으로 설정 가능한
지지 애자형 측정용 변압기를 통한 전압 측정 방법. In clause 7,
Divided voltage using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. The steps to keep the rain are:
By adjusting the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, the partial voltage ratio can be adjusted to 100:1, 1,000:1, 10,000:1, and 100,000 depending on the rated voltage rating from low to high voltage or special high voltage. Can be set to any desired value including :1
Voltage measurement method using a support insulator measuring transformer.
상기 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하는 단계는,
상기 주위 온도 변화에 따른 비유전율의 변화로 인한 분압비 변동을 감소시키기 위해 정(+) 또는 부(-) 온도계수의 저항소자를 이용하여 보정함으로써 분압비 정확도를 유지하도록 하는
지지 애자형 측정용 변압기를 통한 전압 측정 방법. In clause 7,
Divided voltage using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. The steps to keep the rain are:
In order to reduce partial pressure ratio fluctuations due to changes in relative dielectric constant due to changes in ambient temperature, the partial pressure ratio accuracy is maintained by correction using a resistance element with a positive (+) or negative (-) temperature coefficient.
Voltage measurement method using a support insulator measuring transformer.
상기 전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(CH )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(CL )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하는 단계는,
분압비 변동을 감소시키기 위해 아날로그 보정회로를 추가하여 상기 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(CH )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(CL )의 온도계수 차이를 감소시키는
지지 애자형 측정용 변압기를 통한 전압 측정 방법.According to clause 6,
Divided voltage using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. The steps to keep the rain are:
In order to reduce partial voltage ratio fluctuations, an analog correction circuit is added to determine the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor and the voltage sensing electrode spaced apart through the insulator and the capacitance ( C ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. L ) to reduce the difference in temperature coefficient
Voltage measurement method using a support insulator measuring transformer.
상기 지지 애자형 측정용 변압기는,
전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극;
전압검출을 위한 고전압 도체와 상기 전압 센싱 전극을 이격시키기 위한 절연물;
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터; 및
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하
를 포함하고,
전압검출을 위한 고전압 도체와 절연물을 통해 이격된 전압 센싱 전극 사이의 정전용량(C H )과 상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터의 정전용량(C L )의 온도 계수를 이용하여 분압비를 유지하고,
상기 전압 센싱 전극과 접지 사이에 삽입되는 캐패시터와 병렬로 연결되는 정합 부하의 정합 임피던스(R b )를 이용하여 상기 캐패시터의 용량분 전류에 상기 정합 임피던스의 저항분 전류를 부가하여 측정 전압의 위상을 조정하며,
상기 지지 애자형 측정용 변압기의 금속 폐쇄 수배전반에 적용 방법은,
금속 폐쇄형 수배전반내의 지지 애자를 상기 지지 애자형 측정용 변압기로 대체하여 지지애자((Post- Insulator) 기능 및 계기용 변압기(Potential Transformer; PT) 기능을 동시에 수행하는
지지 애자형 측정용 변압기의 금속 폐쇄 수배전반에 적용 방법. In the method of applying to the metal-enclosed switchgear of a supporting insulator type measuring transformer,
The support insulator type measuring transformer is,
A high voltage conductor for voltage detection and a voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material;
an insulating material to separate a high-voltage conductor for voltage detection from the voltage sensing electrode;
A capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground; and
A matching load connected in parallel with a capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground.
Including,
Partial voltage ratio using the temperature coefficient of the capacitance ( C H ) between the high voltage conductor for voltage detection and the voltage sensing electrode spaced apart through an insulating material and the capacitance ( C L ) of the capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground. maintain,
Using the matching impedance ( R b ) of a matching load connected in parallel with a capacitor inserted between the voltage sensing electrode and ground, the resistance current of the matching impedance is added to the capacitance current of the capacitor to change the phase of the measured voltage. adjust,
The method of applying the support insulator type measuring transformer to the metal closed switchgear is,
By replacing the support insulator in a metal closed switchgear with the support insulator type measuring transformer, it simultaneously performs the post-insulator function and the instrument transformer (potential transformer (PT)) function.
Application method for metal-enclosed switchboards of supporting insulator type measuring transformers.
상기 지지 애자형 측정용 변압기의 금속 폐쇄 수배전반에 적용 방법은,
기존 철심형 계기용 변압기를 상기 지지 애자형 측정용 변압기로 1:1 대체 가능하고, 상기 지지 애자형 측정용 변압기로 대체함으로써 설치공간을 감소시켜, 소형 경량으로 전압측정이 필요한 여유공간 및 절연거리를 확보 가능한
지지 애자형 측정용 변압기의 금속 폐쇄 수배전반에 적용 방법.According to clause 11,
The method of applying the support insulator type measuring transformer to the metal closed switchgear is,
The existing iron core type instrument transformer can be replaced 1:1 with the support insulator type measurement transformer, and by replacing it with the support insulator type measurement transformer, the installation space is reduced, allowing space and insulation distance required for voltage measurement in a compact and lightweight form. possible to secure
Application method for metal-enclosed switchboards of supporting insulator type measuring transformers.
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