KR200218514Y1 - 154케이브이 개스절연 개폐장치(지아이에스)의 변전소전위변성기 철공진 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치에 관한 것으로, 리액터의 포화특성을 이용해서 철공진 현상을 검출하고 일정 전압에서 포화되도록 하여 개폐(Switching) 작용을 하는 검출부(10)와, 리액터 포화시에 회로를 도통시켜 전력을 소비시키는 역할을 하고 154kV GIS 변전소 종류별 소정의 크기를 계산하여 저항값과 정전용량을 산정하여 에너지를 소모시키는 소모부(20)로 나뉘어져 차단기의 균압 콘덴서를 통해 차단된 모선에 전달되는 에너지를 전부 소모시키는 작용을 하는 것이 특징으로, 154kV GIS를 운전하는 변전소에서 GIS 설비 구조상 필연적으로 발생하는 철공진 현상에 의한 각종의 고장을 사전에 방지하는 것이다.

Description

154케이브이 개스절연 개폐장치(지아이에스)의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치{An Apparatus of Preventing Potential Transformer Ferro Resonance in a 154kV Gas Insulated Switchgear Substation}

본 고안은 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1개의 모선을 계통에서 분리할 때에 모선과 대지간의 정전용량, 차단기의 극간에 설치되는 균압콘덴서(Grading Capacitor)의 정전용량 및 모선에 설치된 권선형 전위변성기(Potential Transformer)의 리액턴스 간에 전기적 공진현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 154kV GIS 변전소 전위변성기 철공진 방지장치에 관한 것이다.

154kV GIS(Gas Insulated Switchgear, 개스절연 개폐장치) 설비가 1981년에 국내 최초로 설치된 이래에 수백 개소에 운전 중에 있으나, 철공진의 발생 가능성을 검토하고 예방하기 위한 대책을 강구한 바가 없었다.

최근에 발생한 GIS의 고장 및 보호장치의 오동작을 분석한 결과에 따르면 철공진에 의한 것으로 판명되었고, 국내에 설치 및 운전중인 3개 제작소의 154kV GIS에 대한 철공진 발생 가능성을 검토한 결과로는 모두 동일한 현상이 발생되었다.

154kV 개스절연 개폐장치를 운전하는 변전소 기기는 2개의 모선, 차단장치와 전위 변성기 등으로 구성되어 있다. 철공진이 발생하면 공진에 의한 과전압이 유기된다.

그 결과, 전위변성기는 포화되고 과전류로 전위변성기는 결과적으로 소손되게 되며, 변성기 2차측의 각종 계기 및 보호계전기가 과전압으로 인한 악영향을 받게된다.

저차수의 주파수의 공진 발생시에는 저주파수 계전기가 동작되는 등, 154kV GIS 변전소 전력공급에 막대한 지장을 초래 하게된다.

더욱이 도 1 및 도 2는 154kV GIS 변전소 계통 구성도로, 도 1과 같이 운전도중에 A모선을 휴전시키기 위해 A모선(A BUS PT)에 연결된 송전선로를 B모선(B BUS PT)으로 전환시키는 과정에서, 도 2와 같이 관련된 차단기를 조작할 때에 발생 하거나, 어느 모선에서 고장이 발생하여 모선이 계통에서 분리될 때에 철공진 현상이 발생할 수 있는 문제가 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 154kV GIS 변전소에서는 철공진 현상에 의한 공진 과전압 및 저차수 주파수로 인해 기기의 절연 파괴, 전위 변성기의 포화로 인한 소손, 저주파수 계전기의 동작, 각종 계측기류의 소손, 보호장치의 오동작 등을 유발할 수 있고, 이러한 154kV GIS 변전소에서 철공진 현상을 예방하기 위한 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.

도 1은 154kV GIS 변전소의 단선결선도,

도 2는 철공진 발생시에 154kV GIS 변전소의 단선결선도,

도 3은 본 고안에 따른 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치의 회로구성도,

도 4는 본 고안에 따른 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치를 실계통에 부착한 상태를 나타낸 결선도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 검출부 20: 소모부

본 고안은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 리액터의 포화특성을 이용해서 철공진 현상을 검출하고 일정 전압에서 포화되도록 하여 개폐(Switching)작용을 하는 검출부와, 리액터 포화시에 회로를 도통시켜 전력을 소비시키는 역할을 하고 154kV GIS 변전소 종류별 소정의 크기를 계산하여 저항값과 정전용량을 산정하여 에너지를 소모시키는 소모부로 나뉘어져 차단기의 균압 콘덴서를 통해 차단된 모선에 전달되는 에너지를 전부 소모시키는 작용을 하는 것이 특징이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치의 회로구성도이고, 도 4는 실계통에 부착한 상태를 나타낸 결선도이다.

먼저, 본 고안의 철공진은 154kV GIS 구성상 고유하게 발생하는 현상으로, 철공진 현상을 검출해서 적정한 전력을 소비시키도록 하여 공진 현상을 예방하도록 하는 것이다.

더욱이, 본 고안은 첫째로, 철공진 현상이 발생되면 공진 과전압, 저차수 주파수전압이 발생되는데, 이것을 검출하는 것이고, 두 번째는 검출한 공진 과전압과 저차수 주파수전압에 대하여 어느 정도 크기에서 포화되도록 하여 개폐(Switching)작용을 하도록 할 것인가 하는 것과, 세 번째는 154kV GIS 형태별로 어느 정도 크기의 저항을 삽입해 전력을 소비토록 할 것인가 하는 것과, 네 번째로 상시 전위 변성기 2차에 연결하여 운전하므로 정상상태에서 철공진 방지장치의 소모 전력이 최소가 되도록 하는 것으로, 상기 네 가지를 결정해서 제작하는 것이 바람직하다.

검출부(10)는 리액터의 포화특성을 이용해서 철공진 현상을 검출하고, 일정 전압에서 포화되도록 하여 개폐작용을 하는 것이다.

소모부(20)는 리액터 포화시에 회로를 도통시켜 전력을 소비시키는 역할을 하고 154kV GIS 변전소 종류별 소정의 크기를 계산하여 저항값과 정전용량을 산정하여 에너지를 소모시키는 것으로, 상기 검출부(10)는 과포화 리액터로, 소모부(20)는 일정용량의 저항으로 구성된다.

또한, 과포화 리액터는 공진 과전압과 저차수 주파수전압 각각에 대하여 일정전압 이상에서 포화되어 개폐작용을 하는 것이고, 소모부는 과포화 리액터가 포화로 회로가 도통될 때에 저항에 공진 전압을 인가하여 전력을 소비하게 된다.

따라서, 검출부(10) 및 소모부(20)는 차단기의 균압 콘덴서를 통해 차단된 모선에 전달되는 에너지를 전부 소모시키는 작용을 하는 것이다.

그리고 도 2와 같이 전위변성기 2차에 상시 연결하여 운전을 하게되면 철공진 현상이 예방된다.

상술한 바와 같이 본 고안의 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치는 154kV GIS를 운전하는 변전소에서 GIS 설비 구조상 필연적으로 발생하는 철공진 현상에 의한 각종의 고장을 사전에 방지함으로써, 광역정전을 예방하고, 보다 안정적인 계통운전에 기여하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 리액터의 포화특성을 이용해서 철공진 현상을 검출하고 일정 전압에서 포화되도록 하여 개폐(Switching) 작용을 하는 검출부와,

   리액터 포화시에 회로를 도통시켜 전력을 소비시키는 역할을 하고 154kV GIS 변전소 종류별 소정의 크기를 계산하여 저항값과 정전용량을 산정하여 에너지를 소모시키는 소모부로 나뉘어져 차단기의 균압 콘덴서를 통해 차단된 모선에 전달되는 에너지를 전부 소모시키는 작용을 하는 것을 특징으로 하는 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 검출부는 리액터 성분이고, 소모부는 저항 성분인 것을 특징으로 하는 154kV 개스절연 개폐장치의 변전소 전위변성기 철공진 방지장치.