KR20000012177A

KR20000012177A - 패키지형수변전장치

Info

Publication number: KR20000012177A
Application number: KR1019990013882A
Authority: KR
Inventors: 박기주; 최형석
Original assignee: 이기표, 박기주; 주식회사 케이디파워
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2000-03-06
Also published as: AU4063399A; WO2000064020A1

Abstract

본 발명의 목적은 학교, 빌딩, 아파트 단지, 공장 등에 필요한 전력을 공급하기 위해 설치되는 특고압 수변전시설을 폐쇄형으로 패키지화시키고 상기 패키지 내에 설치되는 고압변압기의 구조를 고역율화 및 소형화시키고 여기에 전력감시제어장치를 부가하는 것으로 수변전시설의 중량과 사이즈의 최소화에 따른 설치면적 및 설치비용의 절감과 무인운전과 시스템의 감시관리를 용이하게 하기 위한 패키지형 수변전장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하나의 케이스내에 특고압 인입 및 스위치를 위한 고장구간 자동개폐기와 특고압변압기를 상,하층의 복층구조로 배치하고, 상기 고장구간 자동개폐기에서 인출되는 특고압을 상층부의 피뢰기와 한류형 퓨즈를 통해 전력량 계량을 위한 하층부의 계기용 변압기와 고압변압기의 특고압단자에 인가되게 연결하고, 상기 특고압단자 주변 및 상층부의 특고압선로 주변에는 고압누설에 따른 아크전류를 신속하게 흡수하여 그라운드로 바이패스시키기 위한 격자형 접지판을 설치하고, 상기 고압변압기에는 효율개선 및 사이즈축소를 위한 냉각수단을 마련한 패키지형 수변전장치에 특징이 있다.

Description

패키지형 수변전장치 {package type power supply apparatus}

본 발명은 6,600V 이상 22,900V 급의 특고압을 380V 또는 220V의 저압으로 낮추어 건물단위 또는 공장단위 별로 공급하기 위한 수변전시설에 관한 것으로, 특히 고효율의 고압변압기와 수배전을 위한 관련장치들과 지능형 전력감시제어 시스템을 하나의 케이스내에 폐쇄형으로 패키지화시켜 변전설비의 초소형화 및 무인운전을 가능하는 패키지형 수변전장치에 관한 것이다.

학교, 빌딩, 아파트 단지, 공장 등과 같은 집단 전력수요처에서는 각각이 필요로하는 전력을 얻기 위해 수변전시설을 갖추게 된다.

이러한 수변전시설은 변전소로부터 공급되는 특고압을 수전하여 적정한 저전압의 상용전압으로 변전하기 위해 변압기와 스위치장치 기타 안전장치들을 포함하게 된다.

종래의 수변전시설을 보면, 전력수용가 단위로 정해지게 되는 대형의 변압기를 중심으로 그 주변에 고압 스위치 장치들과 관련계기 등을 배치할 때 이들을 평면적으로 배치해왔고 또한 감전사고 등의 안전을 고려하여 수변전시설 내부에서도 장치들간에 충분한 이격거리를 유지시켜 왔기 때문에 수변전시설을 설치하는데 큰설치면적이 요구되었고 또한 큰 중량의 수변전설비를 운반 이동시키기 위한 물류상에 어려움이 있었다.

또한, 종래의 수변전시설은 특고압을 처리하는 관계로 특고압의 누설에 따른 안전사고의 예방차원에서 접지장치와 실드를 위한 케이스를 다중으로 설치하고 있어 변전설비의 중량이 더욱 증가하게 되었다.

이러한 수변전설비의 사이즈 증가 및 중량증가는 시설기간 및 증설기간의 증가를 초래하여 설비의 설치비용을 증가시키게 된다.

특히, 종래의 수변전설비는 환경소음 및 유해전자파에 대해 많은 고려를 하지 않았기 때문에 전력수요처의 중심으로부터 원격한 위치에 설치될 수밖에 없어 상당량의 전력 전송손실을 초래해 왔으며, 이를 세이브하기 위해 전력수요처의 중심지에 수변전설비를 설치한다고 할 때 소음과 유해전자파를 차폐시키기 위한 별도의 대책이 요구되게 되므로 추가비용이 발생되는 문제가 나타나게 된다.

최근의 수변전설비의 설계 및 제작과정에서 주요시되는 과제는 설치공간의 최소화를 위한 설비 사이즈 및 중량의 축소와 전력 공급의 안정성과 특고압에 대한 누설대책에 그 초점이 맞추어지게 될 것이다.

본 발명의 목적은 학교, 빌딩, 아파트 단지, 공장 등에 필요한 전력을 공급하기 위해 설치되는 특고압 수변전장치에서 그의 전체중량에 크게 영향하는 고압변압기에 강제통기 냉각장치를 부설하여 고압변압기의 고효율화에 따른 사이즈 및 중량의 축소효과를 얻고 이러한 고압변압기에 전력감시제어장치를 부가하는 것으로 수변전시설의 중량과 사이즈의 최소화에 따른 설치면적 및 설치비용의 절감과 무인운전과 시스템의 감시관리를 용이하게 하기 할 수 있는 패키지형 수변전장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 패키지형 특고압 수변전장치의 전기적인 회로구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 패키지형 수변전장치의 특고압측 내부구조를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 패키지형 수변전장치의 특고압측 정면 구조도이다.

도 4는 본 발명에 따른 패키지형 수변전장치의 저압측 정면 구조도이다.

도 5는 본 발명에 따른 패키지형 수변전장치의 측면 구조도이다.

도 6은 본 발명에 따른 패키지형 수변전장치의 내부구조를 설명하기 위한 측단면 구조도이다.

도 7은 본 발명 장치의 고압변압기에 마련된 냉각장치의 구조도이다.

도 8은 본 발명 장치의 고압변압기의 다른 실시예의 정면 구조도이다.

도 9는 본 발명 장치의 고압변압기의 다른 실시예의 평면 구조도이다.

도 10은 본 발명 장치의 고압변압기의 다른 실시예에서 그의 방열구조를 설명하기 위한 방열부의 평면도이다.

도 11은 본 발명 장치의 고압변압기의 다른 실시예에서 그의 방열구조를 설명하기 위한 방열부의 정면도이다.

도 12는 본 발명 장치의 고압변압기의 다른 실시예에서 그의 방열구조를 설명하기 위한 방열부의 측면도이다.

도 13은 본 발명 장치의 고압변압기의 다른 실시예에서 방열부에 마련된 방열날개의 기능을 설명하기 위한 냉각용 기류의 흐름상태도이다.

도 14는 본 발명 장치의 저압출력용 부스바의 접속상태 불량에 따른 발열상태를 감시하기 위한 온도테이프 부착상태도이다.

도 15는 본 발명 장치의 냉각을 위한 냉각팬의 설치구조를 설명하기 위한 부분 사시도이다.

도 16은 본 발명 장치에 설치되는 지능형 전력감시제어기의 기능수행을 위한 주변기기와의 회로결선도이다.

도 17은 본 발명 장치에 설치되는 전력감시제어기 내의 콘트롤러에 의한 시스템 내부 안전제어 과정을 설명하는 흐름도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

11 : 고장구간자동개폐기(ASS) 12 : 퓨즈

13 : 피뢰기 14 : 계기용 변압기(MOF)

15 : 계기함 16,50 : 고압변압기

17,19,22 : 차단기(MCCB) 18 : 콘덴서

20 : 전력감시제어기 21 : 계기용변류기

23 : 부하 24 : 케이스

25 : ASS 투시창 26 : 고압변압기 투시창

27 : 접지단자함 28 : 특고압인입구

29 : 지게차 발삽입구 30 : 아크분리판

31 : 안전판 32 : 고압측도어

33 : 고압측투시창 34,48,49,65 : 고압선로

35 : 저압측도어 36 : 저압측투시창

37 : 금속메쉬 38 : ASS작동레버

39 : 고압인입단자 40 : 고압인출단자

41,41-1 : 접지판 42 : 고압차단벽

43,53 : 저압단자 44,51 : 고압단자

45,52 : 주유구 46 : 방열판

47 : 냉각팬 54 : 덮개부

55 : 케이스 56 : 배풍구

57 : 송풍구 58 : 노즐

59 : 유조 60 : 보온재

61 : 방열판 62 : 가스켓

63 : 보조냉각판 64 : 날개

66 : 저압선로 67 : 접속부

68 : 온도테이프 69 : 냉각팬트레이

70 : 냉각팬 71,72 : 피크확장유니트

72,74,76 : 릴레이유니트 75 : 입출력유니트

77,81,83 : 컴퓨터 78,82,85 : 프린터

79 : 통신모뎀 80 : 컨버터

84 : 그래픽보드 86 : 팩스모뎀

87 : 전화기 88 : 팩시밀리

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하나의 케이스내를 다수의 공간으로 구획하고 여기에 특고압 인입부분의 고장구간 자동개폐기, 피뢰기, 선로차단기, 전력량 계량기, 고압변압기, 중앙 콘트롤 차단기를 일련의 전력전송 순서에 따라 복층구조로 구분 배치하여 특고압측과 저압측을 완전 분리시킨 상태로 일체화시키고 또한 상기 고압변압기에는 강제송풍 냉각시스템을 적용하여 변압효율의 상승에 따른 수변전설비의 사이즈축소와 경량화를 가능하게 한 패키지형 수변전장치에 특징이 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 패키지형 수변전장치의 전기적인 회로구성도이다. 여기에서 참고되는 바와 같이, 외부로부터 본 발명의 패키지형 수변전장치에 고압선로 (34)를 통하여 입력되는 3상 22,900V의 특고압은 고장구간 자동개폐기(ASS : Automatic Section Switch)(11)를 거친 다음 고압선로(48)을 통하여 일측이 그라운딩 된 피뢰기(13)와 한류형 퓨즈(12)에 인입되게 연결한다.

상기 한류형 퓨즈(12)는 3개가 한조를 이루어 3상입력의 RST라인마다 설치한다.

상기 한류형 퓨즈(12)를 통한 특고압의 3상라인에는 계기용 변압기(MOF : Metering Out Fit)(14)를 설치하여 사용 전력량 측정을 위한 전압 및 전류를 픽업하게 연결하고, 상기 계기용 변압기(14)에서 검출된 전압 및 전류값은 전력량 계량기(15)에 설치된 전압계 및 전류계에 인가되게 연결한다.

한편, 각상 별로 한류형 퓨즈(12)를 통한 특고압은 고압선로(65)를 통해 고압변압기(16)의 Δ결선방식의 특고압 입력단자(44)에 입력되어 Y결선방식의 저전압으로 2차측 저압단자(43)에서 변환 출력되게 연결하고, 상기 고압변압기(16)의 2차측 저압단자(43)에 나타난 저전압은 4단자의 고속 배선용 차단기(MCCB : Molded Case Circuit Breaker)(19,22)를 거쳐 부하(23)측으로 인가되게 연결한다.

상기 고압변압기(16)의 2차측 저압출력단에는 3단자의 MCCB(17)를 통해 역률 개선을 위한 진상용 콘덴서(18)를 연결한다.

또한 상기 MCCB(19)의 입측에 연결된 퓨즈를 통한 고압변압기의 2차측 전압값과 MCCB(19)의 출측에 설치되는 계기용 변류기(CT : Current Transformer)(21)의 각 상별 부하전류 값은 전력감시제어기(20)에 인가되게 연결한다.

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 패키지형 수변전설비의 구조를 설명하기 위한 도면들로서, 도 2는 본 발명 수변전장치의 고압측에서 바라본 내부구조도이고, 도 3은 상기 본 발명 수변전장치의 고압측 정면 구조도이고, 도 4는 본 발명 수변전장치의 저압측 정면 구조도이고, 도 5는 본 발명 수변전장치의 측면 구조도이고, 도 6은 본 발명 수변전장치의 내부구조를 설명하기 위한 측단면 구조도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 특고압인입구(28)를 통한 고압선로(34)을 따라 인입되는 6,600V 내지 22,900V의 특고압은 차단스위치 기능 수행용 ASS자동레버 (38)를 가지는 고장구간 자동개폐기(11)의 고압인입단자(39)에 인가되게 연결하고, 상기 고장구간 자동개폐기(11)의 고압인출단자(40)에 나타나는 특고압은 고압선로 (48)를 따라 피뢰기(13)와 한류형 퓨즈(12)에 인가되게 연결하고, 상기 한류형 퓨즈(12)를 통한 특고압성분은 고압선로(49)을 통하여 전력량 계량기(14)에 인가되게 연결하고, 상기 전력량 계량기에서 고압선로(65)를 따라 인출된 고압은 고압변압기 (16)의 고압단자(44)에 인가되게 연결한다.

특고압이 흐르는 상기 한류형 퓨즈(12)의 설치위치의 전방에는 상기 퓨즈로 부터 일정거리 이격된 위치점에 사용자의 부주의로 인해 인체의 일부가 특고압에 접근되는 것을 원천적으로 차단하기 위한 투명체의 안전판(32)을 가로질러 설치한다. 또한 3개의 한류형 퓨즈(12)의 사이사이마다 아크분리판(30)을 설치한다.

고압선로(48)가 지나는 케이스(24)의 내측 상부면에는 고압누설에 따른 아크를 신속하게 픽업하여 그라운드시키기 위한 접지판(41-1)을 설치한다. 이 접지판 (41-1)은 금속철사를 격자형태로 만들어 접지판 표면에 수많은 요철이 만들어지게 하고 있다. 이 접지판(41-1)은 안전사고의 확율을 낮추기 위해 케이스(24)의 접지선과는 별도의 독립적인 접지선으로 접지단자함(27)을 통하여 그라운드되게 된다.

또한, 일체형 케이스의 하부에 설치되는 고압변압기(16)와 계기용 변류기 (16)의 고압단자를 연결하는 고압선로(49,65)에서 고압누설사고가 발생하게 될 경우 이를 신속히 픽업하여 그라운딩시키기 위한 안전판으로서의 접지판(41)을 케이스(24)의 내측벽에 일정거리 이격시켜 나란히 설치하고, 상기 접지판(41-1)과 마찬가지로 케이스의 접지와는 별도의 독립적인 접지선을 이용하여 접지단자함(27)에 접속시킨다.

이 접지판(41)도 표면에 수많은 요철이 형성되어 있음으로서 고압누설에 따른 아크전류의 픽업이 용이한 구조를 가지며 중량을 줄일 수 있는 격자형태로 제작된다.

상기 고압변압기(16) 2차측의 저압단자(43)에 나타나게 되는 380V 또는 220V의 저전압은 고압차단벽(42)을 사이에 두고 부스바(BUS BAR)(67)를 통하여 저전압부의 중앙 콘트롤 차단기(도시생략)측에 인가되게 연결한다.

이러한 패키지형 수변전설비의 고압측과 저압측에는 각각 고압측도어(32)와 저압측도어(35)를 설치하며, 이들 고압측도어와 저압측도어에는 내부투시를 위한 투시창(33,36)을 마련한다.

특히, 상기 고압측도어(32)의 투시창(33)에는 특고압에서 발생되는 전자파 및 고압방전 전류를 흡수하여 그라운드로 바이패스시켜주기 위한 금속메쉬(37)를 설치한다.

상기 고압측 상단에는 고압측도어(32)의 오픈시에 점등되어 내부를 조명하기 위한 고압측 램프를 설치한다. 마찬가지로 저압측에도 저압측도어(35)에도 저압측 도어오픈시에 저압측 내부를 조명하기 위한 저압측램프(24)를 설치한다.

상기 일체형 수변전설비의 케이스(24)의 측면에는 도 5에 보이고 있는 것처럼, 고장구간 자동개폐기의 동작상태를 외부에서 모니터링하기 위한 투시창(25)과 고압변압기를 외부에서 모니터링하기 위한 투시창(26)을 마련하고 있으며, 그의 하단부에는 접지단자함(27)을 마련하고 있다.

도 7은 본 발명 장치의 고압변압기(16)의 구조조로써, 내부에 기름이 채워진 고압변압기의 상부에는 저압단자(43)와 고압단자(44)를 마련하고 또한 상부 중앙부에는 주유를 위한 주유구(45)가 마련된 상태를 보이고 있다.

또 고압변압시 발생되는 발열을 냉각시키기 위해 상기 고압변압기의 주변에는 다수의 방열판(46)을 다단으로 배치하고 이들 방열판(46)의 하부에는 냉각팬 (47)을 설치한다.

도 8은 본 발명 장치의 고압변압기의 다른 실시예의 구조를 설명하기 위한 정면도이고 도 9는 그의 평면도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 고압변압기(50)의 주변에는 유조(59)내부의 코일에 의한 변압시 발생되는 기름의 온도상승을 저지시키기 위해 그의 양쪽으로 다수의 연속하는 방열판(61)을 설치하고 있다.

상기 방열판(61)을 갖는 고압변압기는 변압기 케이스(55)와 보온재(60)와 덮개부(54)를 이용하여 외부와 차폐시키기 위한 밀폐구조와 공기통로를 형성시키며, 상기 방열판(61)들 사이사이에는 보조냉각판(63)을 배치한다.

상기 덮개부(54)와 유조(59)의 상부 둘레에는 고압변압기의 냉각풍의 유출을 방지하기 위해 가스켓(62)을 설치한다.

상기 변압기 케이스(55)의 측면 하부에는 배풍구(56)를 설치하고 변압기의 하부에는 송풍구(57)를 마련하며, 상기 송풍구(57)의 내측에는 변압기 케이스의 바닥면 둘레를 따라 다수의 노즐(58)을 마련한다.

상기 고압변압기(50)의 유조(59)상부의 일측에는 3개의 고압단자(51)를 설치하여 여기에 Δ결선에 따른 3상의 특고압케이블을 접속하고 상기 유조 상부의 또 다른 일측에는 4개의 저압단자(53)를 설치하여 여기에 Y결선형태로 스위치장치를 통하여 부하측에 접속한다.

도 10 내지 도 12는 고압변압기(50)에 설치되는 방열판의 구체적인 구조를 설명하기 위한 고압변압기 방열부 평면도, 정면도 및 측면도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 고압변압기(50)의 방열판(61)은 다수개가 연속하는 병렬형태로 배치되며, 각 방열판(61)들의 사이에는 방열 냉각풍의 흐름공간을 만들어주기 위한 보조냉각판(63)이 배치되고 있다.

상기 방열판 사이에 배치되는 보조냉각판(63)에는 고압변압기의 냉각용 공기흐름을 산란시켜 냉각효율을 향상시키기 위해 도 13과 같이 보조냉각판의 상부를 일정간격으로 부분 절개시켜 이를 이용하여 날개(64)를 만들어 주고 이들 날개들의 방향이 층별로 서로 엇갈리도록 지그재그 형태로 배치시켜 구성한다.

도 14는 고압변압기의 2차측에서 변압 출력되는 저전압을 스위치를 통하여 부하측에 연결시킬 때, 저전압측 단자부의 접속상태를 시각적으로 확인할 수 있게하기 위해 저전압 접속배선인 부스바(66)의 접속부(67)의 표면에 온도테이프(68)를 부착시킨 상태를 나타낸다.

도 15는 본 발명에 따른 패키지형 수변전장치의 냉각을 위한 냉각팬의 설치 상태를 설명하는 도면으로써, 케이스(24)의 하부에 마련되는 지게차 발삽입구(29)에 냉각팬(70)이 장착된 냉각팬트레이(69)를 삽입시키는 구조를 나타내고 있다.

도 16은 본 발명 장치에 부가설치되는 지능형 전력감시 제어기(20)의 기능수행을 위한 주변기기와의 회로 구성도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 전력감시 제어기(20)는 고압변압기 온도검출 신호와 주변온도 검출신호와 도어오픈 접점신호 등의 시스템 분석용 소스를 입력하고 또한 저전압단의 1,2차측의 각 상별 전압값 및 전류값과 조작용 전원전압을 입력하여 이를 토대로 부하측의 최대전력제어, 자동역율제어, 고압트랜스 불평형 및 결상여부를 판정하기 위한 콘트롤러를 포함한다.

이러한 전력감시 제어기(20)는 제1피크확장유니트(71)와 릴레이유니트(72)를 통해서는 부하를 제어하게 구성하고 제2피크확장유니트(73)와 릴레이유니트(74)를 통해서는 콘덴서를 제어하게 구성하고 입출력유니트(75)와 릴레이유니트(76)를 통해서는 차단기 부하조작회로가 제어되게 구성한다.

상기 전력감시 제어기(20)에서 감시되고 처리되는 제어정보는 구내 컴퓨터 (77)에 전송되어 저장되고 프린터(78)를 통해 출력되게 구성할 수 있다.

또한 이러한 전력감시 제어기(20)의 감시처리 제어정보는 통신모뎀(79) 및 컨버터(80)를 통해 프린터(82)와 같은 출력장치를 가지는 지역 컴퓨터(81)에 전송되게 할 수 있고, 그래픽보드(84) 및 프린터(85)를 가지는 호스트 컴퓨터(83)에 전송되게 할 수 있고, 또 팩스모뎀(86)을 통해 원격지의 전화기(87) 또는 팩시밀리 (88)에 전송되게 구성할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.

변전소로부터 최고 22,900V의 3상 특고압이 본 발명의 패키지형 수변전장치에 공급되면 이 특고압은 고압선로(34)를 따라 ASS작동레버(38)를 가지고 있는 고장구간 자동개폐기(11)의 고압인입단자(39)에 인가된다. 이 고장구간 자동개폐기 (11)는 스페어라인(또는 오프라인)과 특고압 인입라인중 어느 하나를 상기 ASS작동 레버의 작동에 의해 선택하게 된다.

상기 ASS작동레버(38)에 의해 선택된 특고압라인은 고장구간 자동개폐기(11)의 고압인출단자(40)에 나타나게 되며, 이러한 특고압은 고압선로(48)를 따라 피뢰기(13)와 한류형 퓨즈(12)에 인가된다.

즉, 케이스 내부의 상부에 배치되어 고압변압기(16)와 복층구조를 이루고 있는 상기의 고장구간 자동개폐기(10)는 특고압성분을 일측이 그라운딩된 각 상별 피뢰기(13)와 한류형 퓨즈(12)를 통해 고압변압기(16) 및 계기용 변류기(14)에 고압을 인가하게 된다.

상기 한류형 퓨즈(15)는 밀폐된 퓨즈통 내에 엘리먼트와 규소 등 소호제를 충진시킨 규소퓨즈로서 매우 높은 아크저항을 발생하여 사고전류를 단시간내에 차단하게 된다.

상기 피뢰기(13)는 3개가 한조를 이루어서 3상입력 라인마다 설치되는 한류형 퓨즈(15)와 함께 상부에 구획된 공간내에 위치하여 낙뢰와 같은 초특고압 성분이 유입되면 비직선 저항특성을 이용하여 이를 신속히 그라운드로 바이패스시켜 수변전장치를 낙뢰 등으로부터 보호한다.

이들 한류형 퓨즈(12)와 피뢰기(13)를 지나게 되는 고압선로(48)는 케이스 (24)의 내측 상면과 충분한 안전 이격거리를 유지하고 있지만, 만일의 경우 고압누설에 따른 아크방전전류가 발생되면, 이 아크방전 전류가 케이스(24)에 도달하기 전에 먼저 접지판(41-1)에 의해 픽업되어 신속하게 그라운드로 바이패스되게 되므로 안전사고를 예방할 수 있다.

특히, 상기 접지판(41-1)은 금속선(철사)을 격자로 배열시킨 금속망 형태로 제작되므로, 철판을 이용한 접지판에 비해 그 중량이 현저히 줄어들게 되며 또한 접지판의 표면이 수많은 요철로 이루어지고 있어, 누설전류가 발생되는 경우 철부를 통해 쉽게 픽업되어 그라운드로 바이패스 되게 된다.

상기 한류형 퓨즈(12)를 거쳐 고압변압기(16)에 이르는 특고압 3상라인 상에 설치된 계기용 변압기(MOF)(14)는 전력사용량을 계측하기 위해 변압된 입력전압 및 입력전류를 고압측 계기함(15)에 마련된 전압계와 전류계에 표시한다.

이 계기함(15)에는 전력량계와 같은 전력사용 거래를 위한 계기들이 구비된다.

한편, 한류형 퓨즈(12)와 고압선로(49,65)를 거친 3상 Δ결선 방식의 특고압 전압이 고압변압기(16)의 특고압단자(44)에 인가되면 고압변압기(16)의 2차측에서는 Y결선방식의 380V/220V의 저전압으로 변성되어 저압단자(43)에 나타나게 된다.

이러한 고압변압기(16)의 저압단자(43)에 나타난 저전압은 부스바(67)를 통해 각종 계측계기와 출력전압 스위치 장치들이 구비된 출력판넬측으로 제공되게 되며, 패키지 내부에서 상기 출력판넬측과 고압변압기측은 고압차단벽(42)에 의해 차폐되게 된다.

상기 고압변압기(16)의 저압출력단에는 각 상별로 진상을 위한 콘덴서(18)가 RST 라인별 MCCB(17)를 통해 접속되고 있어 전력사용 효율을 증가되도록 역률을 개선시킨다. 이러한 진상용 콘덴서(18)는 별도의 구획 공간에 독립적으로 배치시켜 어느 하나의 전기적 파손시 다른 부분으로 사고가 확대되는 것을 예방하게 된다.

한편, 고압변압기는 유입식과 몰드식으로 대별할 수 있는데 본 발명 장치에 적용된 고압변압기(16)는 유입식 변압기로서, 그의 내부에는 기름이 채워지게 되며 변압시 발생되는 열을 냉각시켜주기 위한 다수의 방열판(46)에는 냉각팬(47)이 설치되어 있어 고압변압기의 방열을 돕게 된다.

이러한 고압변압기의 강제 냉각은 변압효율을 상승시켜 몰드식 변압기의 경우 30-50%까지 정격용량을 향상시킬 수 있고, 유입식인 경우 10-20%의 정격용량을 향상시킬 수 있다.

이는 불필요한 전력소비를 줄일 수 있고 또한 같은 정격에서 변압기의 사이즈와 중량의 감축을 가능하게 한다.

특히, 고압변압기의 냉각효율을 향상시키기 위해 수변전장치 패키지내의 고압변압기 장착부분만을 밀폐시킨 상태에서 집중냉각시킴으로써, 패키지 내부 전체의 냉각에 의한 고압변압기의 냉각효과나 변압기의 설치위치가 오픈된 상태에서 상기와 같이 냉각팬에 의한 국부적인 냉각효과 보다 더 높은 냉각효율을 얻을 수 있다.

도 8과 도 9는 본 발명 장치에 장착되는 고압변압기의 다른 실시예이다.

여기에서, 변압기 케이스(55)의 하부에 형성된 송풍구(57)를 통해 외부로부터 방열판 냉각을 위한 냉각풍이 주입되면 이러한 냉각풍은 노즐(58)을 통하여 분산되어 방열판(61)의 하부로부터 상부로 흐르게 된다.

노즐(58)을 통해 주입된 냉각풍은 방열판 내부를 상향으로 흐르면서 방열판의 열을 흡수한 후 보온재(60)와 변압기 케이스(55)의 내벽에 의해 형성되는 배기 통로를 따라 이동하여 변압기 케이스(55)의 측벽하부에 마련된 배풍구(56)를 통해 외부로 배출된다.

상기 보온재(60)는 방열판(61)의 냉각에 의해 상승된 공기가 변압기 케이스의 내벽을 따라 외부로 배출될 때, 상승된 공기에 의해 방열판의 냉각효율이 떨어지는 것을 방지하기 위한 단열재 역할을 한다.

상기 고압변압기(50)에 설치되는 방열판의 구체적인 구조는 도 10 내지 도 12에서 보이고 있는 바와 같이, 고압변압기(50)의 주변에 다수개가 연속하는 병렬형태로 배치되는 각 방열판(61)들 사이에서 방열 냉각풍의 흐름공간을 만들어주기위한 보조냉각판(63)이 배치되고 있다.

이 보조냉각판(63)에는 고압변압기의 냉각용 공기흐름을 산란시켜 냉각효율을 향상시키기 위해 도 13과 같이 보조냉각판의 상부를 일정간격으로 부분 절개되어 날개(64)가 형성되며 또한 이들 날개는 각층별로 서로 엇갈리는 방향으로 배치되고 있기 때문에 냉각공기의 흐름방향이 매 보조냉각판을 지날때마다 바뀌어 산란되게 된다.

이와 같은 냉각풍의 산란현상은 방열판의 냉각효율을 향상시켜 고압변압기의 효율을 고효율화 시키게 된다.

도 14는 고압변압기의 2차측에서 변압 출력되는 저전압을 스위치를 통하여 부하측에 연결시킬 때, 저전압측 단자부의 접속상태를 시각적으로 확인할 수 있게하기 위해 저전압 접속배선인 부스바(66)의 접속부(67)의 표면에 온도테이프(68)를 부착시킨 상태를 나타낸 것으로, 고압변압기의 2차전압 출력단의 접속상태가 불량하여 여기에서 열이 발생할 경우 이 온도테이프(68)의 칼라가 변하게 된다.

이러한 온도테이프의 칼라의 변화는 저압측도어의 투시창을 통하여 외부에서 쉽게 관찰할 수 있게 하므로 출력접속단의 접속상태 이상유무를 도어를 열지 않고서도 간단하게 점검할 수 있게 한다.

한편, 본 발명의 패키지형 수변전장치는 비교적 중량물이어서 지게차를 이용하여 운반,설치하게 되는데, 지게차의 발을 받아들이기 위한 지게차 발삽입구(29)가 패키지 본체, 즉, 케이스(24)의 하부에 마련되어 있어 여기에 지게차의 발을 삽입시키는 것으로 패키지형 수변전장치를 쉽게 이동 설치하는 것이 가능하게 된다.

이렇게 수변전장치 패키지를 설치하고 난후, 상기 지게차 발삽입구(29)에는 도 15에서 나타내고 있는 것처럼, 그의 지게차발 삽입구의 사이즈에 맞는 냉각팬트레이(69)를 삽입하여 마무리하게 되며, 이 냉각팬트레이(69) 상에는 냉각팬(70)이 설치되어 있어 패키지 내부, 특히 고압변압기를 강제 냉각시킬 수 있게 된다.

도 16은 고압변압기에 의해 변압된 2차전압을 부하측으로 공급할 때, 부하상태와 전력공급상태를 종합적으로 체크,기록하고 또한 원격제어관리를 가능하게 하는 지능형 전력감시 제어기(20)의 회로구성을 나타내고 있다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 전력감시 제어기(20)는 고압변압기 온도검출 신호와 주변온도 검출신호와 도어오픈 접점신호 등의 시스템 분석용 소스를 입력하고 또한 저전압단의 1,2차측의 각 상별 전압값 및 전류값과 조작용 전원전압을 입력하여 이를 토대로 부하측의 최대전력제어, 자동역율제어, 고압트랜스 불평형 및 결상여부에 대한 정보를 발생한다.

또한, 상기 전력감시 제어기(20)는 제1피크확장유니트(71)와 릴레이유니트 (72)를 통해서는 부하를 제어하고 제2피크확장유니트(73)와 릴레이유니트(74)를 통해서는 콘덴서를 제어하고 입출력유니트(75)와 릴레이유니트(76)를 통해서는 차단기 부하조작회로를 내부의 콘트롤러를 통해 제어한다.

상기 전력감시 제어기(20)에서 감시되고 처리되는 제어정보는 구내 컴퓨터 (77)에 전송 저장되고 프린터(78)를 통해 출력된다.

특히, 전력감시 제어기(20)의 감시처리 제어정보는 원격지의 지역 컴퓨터 (81)관리자에게 통신모뎀(79) 및 컨버터(80)를 통해 전송되며, 또한 그래픽보드 (84) 및 프린터(85)가 설치된 호스트 컴퓨터(83)에 전송된다.

또 팩스모뎀(86)을 통해 원격지의 전화기(87) 또는 팩시밀리(88)에 전력감시제어정보가 전송된다.

도 17은 본 발명 패키지형 수변전장치의 전력감시 제어기 내의 콘트롤러에 의한 시스템 내부안전제어과정을 설명하는 흐름도이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 수변전장치 패키지의 시스템 파워가 온되면 변압기의 온도검출과정과 시스템의 내부온도검출과정과 전원전압검출과정과 도어오픈검출과정과 외부충격검출과정이 전력감시제어기 내의 콘트롤러에서 동시에 수행 되게 된다.

변압기 온도검출과정은 먼저 변압기의 온도를 검출하여 현재의 검출온도가 일예로 65℃ 정도로 정해질 수 있는 제1설정온도에 도달하였는가 여부를 판단한다. 이때 현재의 온도가 제1설정온도에 도달하면 콘트롤러는 변압기 냉각용 냉각팬을 가동한다.

변압기의 냉각을 위한 냉각팬 가동에 이어 변압기의 온도검출결과 제1설정온 도를 초과하여 일예로 75℃정도로 정해질 수 있는 제2설정온도에 도달하게 되면 콘트롤러는 경보램프와 알람을 작동시켜 변압기의 발열상태가 높음을 괸리자에게 경고한다.

이후 변압기의 온도가 계속 상승하여 일예로 90℃로 정해질 수 있는 제3설정 온도에 도달하게 되면 콘트롤러는 ASS를 작동시켜 특고압 인입을 차단시킨다.

시스템 내부온도검출과정은 먼저 시스템의 내부온도를 검출하여 일예로 60℃ 정도로 정해질 수 있는 제1설정온도에 도달하였는지 여부를 판단한다. 여기에서 현재 내부의 온도가 제1설정온도 미만이면 일예로 -10℃로 정해질 수 있는 제2설정온도에 도달하였는가 여부를 판단한다.

상기 단계에서 현재의 검출온도가 -10℃이하이면 시스템 내부온도를 상승시켜주기 위한 히터를 가동한다.

한편 현재의 시스템 내부온도가 제1설정온도를 초과하면 경보램프와 알람을 작동시켜 관리자에게 주의를 주고, 시스템 내부온도검출결과 일예로 80℃정도로 정해질 수 있는 제3설정온도에 도달하게 되면 ASS를 작동시켜 고압인입을 차단한다.

전원전압검출과정은 입력되는 고압과 변압된 저압의 전압을 체크하고 부하전류를 검출한다. 또한 부하에 대한 유효전력 및 무효전력의 산출과 전원주파수 변동폭과 전원 투입 및 차단시간정보를 체크한다.

도어오픈 검출은 먼저 고압측 리미트 스위치의 작동여부를 판단한다. 여기에서 고압측도어의 리미트 스위치 작동이면 콘트롤러는 고압측 내부조명램프를 점등시키고 ASS를 작동시킨 다음 경보램프와 알람을 작동시킨다. 그러나 상기 단계에서 고압측도어 오픈이 아니면 저압측도어의 리미트 스위치작동여부를 판단하여 저압측 도어의 오픈이면 저압측 내부조명램프를 점등시키고 경보램프와 알람을 작동시킨다.

외부충격검출과정은 일정한 감도값으로 정해진 충격센서에 규정값 이상의 충격이 가해지게 되면 충격검출스위치가 작동한다. 이러한 충격검출이 있게되면 경보램프와 알람을 작동시키고 이어서 ASS를 작동시켜 고압인입을 차단시킨다.

이와 같은 변압기의 온도검출과정과 시스템의 내부온도검출과정과 전원전압검출과정과 도어오픈검출과정과 외부충격검출과정의 수행에 따른 시스템 내부 콘트롤러의 정보는 시스템내부의 메모리에 저장되고, 또한 상기 전력감시제어기(20)에 전달되어 긴급데이터 전송프로그램의 수행에 따라 원격지의 팩시밀리에 사고발생정보를 전송하고 관리자를 비상전화 및 비상호출하며, 시스템 사고발생 정보등을 디지털 디스플레이에 표시하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하나의 패키지내에 ASS와 고압변압기등을 복층구조로 배치시켜 수변전설비의 사이즈 축소에 따른 운반 및 설치시간 절감효과를 얻을 수 있게 된다.

또한 본 발명은 특고압의 누설에 대비하여 특고압 배선 주위에 경량의 격자형 접지판을 설치하여 줌으로써 사고에 따른 아크방전전류가 외장케이스에 도달하기 전에 신속하게 아크전류를 픽업하여 전용그라운드 케이블을 통해 접지시키게 되므로 안전사고를 예방할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 고압변압기의 냉각효율을 증대시켜 변압효율 상승에 따른 변압기 사이즈의 축소를 가능하게 한다.

또한 본 발명은 패키지형 수변전 시스템의 내부 안전에 대한 제어정보를 일괄점검 및 관리하여 전력감시제어기를 통해 원격지의 관리자 또는 상위 제어컴퓨터에 전달하게 되므로 웹을 기반으로 하는 인터넷 상에서의 다수의 수변전장치를 집중제어할 수 있는 기술을 제공한다.

Claims

하나의 케이스(24)내에 특고압 인입 및 스위치를 위한 고장구간 자동개폐기 (11)와 고압변압기(16)를 상하층의 복층구조로 배치하고, 상기 고장구간 자동개폐기(11)에서 인출되는 특고압을 상층부의 피뢰기(13)와 한류형 퓨즈(12)를 통해 전력량 계량을 위한 하층부의 계기용 변압기(14)와 고압변압기의 특고압단자에 인가되게 연결하고, 상기 고압변압기(16)의 2차측에서 얻어진 저전압은 부스바(67)를 통해 부하측 콘트롤러와 스위치를 포함하는 저압판넬부로 전달되게 연결하고, 상기 특고압단자 주변 및 상층부의 특고압선로 주변에는 고압누설에 따른 아크전류를 신속하게 흡수하여 그라운드로 바이패스시키기 위한 접지판을 설치하고, 상기 고압변압기는 효율개선 및 사이즈축소를 위한 냉각수단을 갖는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 저압판넬부와 고압변압기(16) 사이에는 고압차단벽 (42)이 설치되는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 저압판넬부와 이의 반대편에 위치하는 고압측에는 각각 저압측 및 고압측도어(34,32)를 마련한 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제3항에 있어서, 상기 고압측 및 저압측도어(32,34)에는 패키지 내부를 투시하기 위한 각각의 투시창(33,36)이 마련된 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제4항에 있어서, 상기 고압측도어(32)의 투시창(33)에는 고압누설에 따른 아크 및 전자파를 흡수하여 그라운딩 시키기 위한 금속메쉬(37)가 형성된 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 고압측의 한류형 퓨즈(12) 및 특고압선로 설치부위에는 인체가 접근되는 방지하고 내부투시를 가능하게 하기 위한 투명체의 안전판(31)이 설치되는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 케이스(24)의 측면 하부에는 수변전 패키지의 운반 및 설치를 위한 지게차 발삽입구(29)가 마련된 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제7항에 있어서, 상기 케이스(24)의 측면 하부에 마련된 수변전 패키지의 운반 및 설치를 위한 지게차 발삽입구(29)에는 냉각팬(70)이 설치된 냉각팬트레이 (69)가 장착되는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 케이스(24)의 측면에는 패키지 내부의 고장구간 자동개폐기(11)와 고압변압기(16)를 투시하기 위한 각각의 투시창(25,26)이 마련된 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 특고압단자 주변 및 상층부의 특고압선로 주변에설치되는 접지판은 금속선을 격자형태로 배열시켜 접지판 표면에 수많은 요철을 형성시킨 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 저압판넬부의 부스바(67)의 접속부위에는 발열감시를 위한 온도테이프를 부착한 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 고압변압기의 둘레에 설치되는 방열판의 저부에는 냉각촉진을 냉각팬(47)이 설치되는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 상기 고압변압기의 주변을 완전 밀폐시키고 밀페된 공간부분만 국소적으로 냉각팬을 이용하여 냉각시켜 고압변압기의 온도상승을 저지시키는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 고압변압기는 변압기의 둘레에 설치되는 방열판(61)의 사이사이에 보조냉각판(63)을 설치하고 상기 방열판(61)의 하부에 냉각공기 주입용 노즐(58)을 마련하고 상기 방열판 둘레에 보온재(60)를 설치하고 상기 보온재 둘레에는 일정간격을 두고 변압기 케이스(55)를 설치하여, 방열판의 하부에서 주입되어 방열판을 냉각시킨 공기가 보온재와 변압기 케이스가 형성하는 통로를 따라 케이스 측벽 하부에 마련된 배풍구(56)를 통해 외부로 배출되게 구성하는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제14항에 있어서, 상기 고압변압기 둘레의 방열판(61)사이사이에 설치되는 보조냉각판(63)에는 공기의 흐름을 산란시켜주기 위한 날개(63)를 형성한 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제15항에 있어서, 상기 보조냉각판(63)은 공기의 흐름을 안내하는 날개(63)의 방향은 층별로 서로 엇갈리도록 지그재그로 배치한 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.
제1항에 있어서, 저압판넬부에는 변압기 및 케이스의 내부온도와 각종 신호접점과 부하전류변동 및 전압변동값을 이용하여 최대전력 및 자동역율제어와 변압기 불평형 및 결상여부와 판정하고 확장유니트를 통하여는 부하와 콘덴서를 제어하며 시스템의 각종 사고 및 제어정보를 기록장치에 기록하고 원격지의 상위컴퓨터에 전송하는 전력감시 제어기(20)가 설치되는 것을 특징으로 하는 패키지형 수변전장치.