KR200227142Y1

KR200227142Y1 - 전력공급설비안정화장치

Info

Publication number: KR200227142Y1
Application number: KR2019960038621U
Authority: KR
Inventors: 이상목; 남상운
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 2001-09-17
Also published as: KR19980025786U

Abstract

본 고안은 전력공급설비 안정화장치에 관한 것으로, 특히 변압기, 발전기, 전력케이블 등의 각종 전력공급 설비의 과부하를 방지하고 전력계통내 사고발생시 확대파급 정전의 범위를 최소화하는데 이용하는 장치를 자기릴레이를 사용하여 간단히 구현함으로써, 전력관련 장치의 오동작가능성을 최소화하여 동작의 신뢰성을 높이고, 저렴한 가격으로 설치가능하며, 소용량에서 대용량까지 적용가능한 전력공급설비 안정화장치에 관한 것이다.

본 고안은 발전기, 변압기, 모선 등 전력 공급설비의 과부하방지와 피더 또는 부하사고시 정전범위를 최소화하는데 이용하는 고안으로써, 순차적 또는 일괄적으로 부하를 제한할 수 있도록 회로를 구성하고, 장치를 패키지화하여 부하의 순차제한이 필요한 곳에는 어디든지 사용가능토록 하였으며, 종래에 전원공급설비를 트립시켜 전체정전사고를 발생시켰으나,본 방치를 이용하여 일부 비중요부하만을 트립시킴으로써, 메인전원의 차단을 방지 전체 정전사고에 따른 문제점을 해결하는 것이다.

Description

전력공급설비 안정화장치

본 고안은 전력공급설비 안전화장치에 관한 것으로, 특히 변압기, 발전기, 전력케이블 등의 각종 전력공급 설비의 과부하를 방지하고 전력계통내 사고발생시 확대파급 정전의 범위를 최소화하는데 이용하는 장치를 자기릴레이를 사용하여 간단히 구현함으로써, 전력관련 장치의 오동작가능성을 최소화하여 동작의 신뢰성을 높이고, 저렴한 가격으로 설치가능하며, 소용량에서 대용량까지 적용가능한 전력공급설비 안정화장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력의 공급과정은 발전소→송전선로→변압기→모선(BUS)→배전선로→부하, 순으로 이루어지고, 이중 발전기→모선 까지를 전력공급설비, 배전선로→부하 까지를 전력부하설비로 볼 수 있으며, 전력공급 설비의 사고는 과부하에 의해 유발되는 경우가 상당한 부분을 차지한다. 또한 전력공급설비의 수명은 정격대비부하율(부하/설비용량)에 의해 크게 좌우되며 전력공급 설비의 사고 및 차단(Trip, 정지)은 하단에 연결된 많은 부하설비의 동시정전을 유발케 되는바, 그 중요성이 강조되고 있다.

제1도는 종래의 전력공급설비 안정화장치에 대한 구성도로서, 제1도를 참조하여 종래의 전력공급설비의 보호장치에 대해서 살펴보면, 먼저 설비의 보호장치인 경우에 있어서, 변압기 및 발전기 병렬운전중 고장으로 1대 트립(Trip)시 잔여설비는 과전류 및 이상주파수에 의한 과부하 보호로 트립된다. 이 경우 전력공급설비는 모두 트립되어 전체정전을 피할 수 없다. 또한 보호계통 부동작시 백-업(back-up)보호가 수행되어 상단계통의 전원공급설비 차단 등 정전범위를 더욱 확산시키게 된다.

한편, 계통안정화 장치의 경우에 있어서는, 대단히 큰 규모의 제철소와 같은 대용량 망상계통에 한전 공급전력 차단등 발/수전계통 분리시 이용되고 있는데, 대용량 계통의 구내 보안전력(자가발전기)의 확보가 목적이며 이의 기동신호는 발수전계통분리와 저주파신호만으로 행해지고 있으며 계통사고 구간별로 구분하여 계통상태를 인식한 후 정해진 부하를 차단하고 있다. 계통상태인식은 주요 접속라인인 송/배전선로 및 주파수에 의하며 구간별로 발전량과 부하량을 비교판단 부하를 제한하고 있다.

즉 계통안정화장치는 발전기를 보호하며 전력계통의 주파수를 안정시키는 장치이다. 그러나 계통의 전력공급설비, 특히 변압기의 과부하에 대한 트립 또는 과부하 방지를 달성할 수 없으며, 또한 트립시 하단부하 전체 정전사고는 피할 수 없다. 또한 계통안정화장치는 반도체 로직회로로 구성되어 있으며 외부 유도장해 및 서지에 약하여 기능수행에 문제가 되는점이 많다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하고 개선점을 달성하기 위해 안출한 것이로, 따라서, 본 고안의 목적은 전원공급설비의과부하 발생시나 하단계통의 사고 및 해당 계통의 보호장치 오동작을 백업하여, 전원공급설비의 트립없이 하단부하의 순차적인 제한을 통해 정전범위를 최소화하고, 장치를 단순화하여 단계적인 부하제한에 적용할 수 있도록 하는 전력공급설비 안정화장치를 제공하는데 있다.

상기한 본 고안의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 고안의 전력공급설비 안정화장치는 발전기, 변압기 및 모선 등의 전력공급설비상에서 발생하는 부하를 감지하고, 감지된 부하정도에 따라서 부하를 단계별로 차단하도록하는 전력공급설비 안정화장치에 있어서, 상기 전력공급설비상의 과부하정도에 따른 전류에 의해 릴레이가 통전되는 과부하검출부;상기 과부하검출부에서 통전된 릴레이의 자기력세기에 따라 다단접점(1단,2단,3단)이 단계별로 온접점되고, 상기 온접점에 따라 다단릴레이와 램프가 단계적으로 동작하는 동작단계결정부; 상기 동작단계 결정부의 다단릴레이동작에 따라 접점과 자기유지 릴레이가 단계적으로 동작하여, 자기유지접점이 단계적으로 온접점시키는 다단계 자기유지 회로부; 상기 다단계 자기유지회로부에 따른 자기유지 접점이 단계적으로 동작하여, 상기 다단계 자기유지 회로부에 의해 접점이 제어되는 자기유지 저점에 관련되는 세로라인과 각 부하의 트립용 릴레이가 설치된 가로라인에 의해 매트릭스형태로 이루어진 핀보드에 삽입된 핀에 의해 전기접속된 가로라인으로 단계적 접점신호를 제공하는 동작순위설정부; 상기 동작순위설정부로부터의 접점신호에 따라서 트립용 릴레이를 단계적으로 동작시켜 부하측차단부의 차단기를 검출된 ㅂ하정도에 따라 단계적으로 차단시키는 차단기 다단계제어부;를 구비함을 특징으로 한다.

제1도는 종래의 전력공급설비 안정화장치에 대한 구성도이다.

제2도는 본 고안에 따른 전력공급설비 안정화장치에 대한 구성도이다.

제3도는 제2도에 도시한 전력공급 안정화장치(50)에 대한 상세회로도이다.

제4도는 제3도에 도시한 동작순위설정부(53)의 핀보드상에 핀삽입시 회로연결상태를 보이는 도면이다.

제5도는 제3도에 도시한 차단기 다단계제어부(54)의 트립신호에 따른 부하측차단부(14)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 한국전력공급원(한전) 11 : 발전기(G)

12,13 : 변압기 14 : 부하측차단부

15 : 공장부하(a∼f) 16,17 : 전류변환기(C.T)

18,19 : 과전류계전기(OCR) 20 : 전압변환기(P.T)

30 : 주파수계전기 50 : 전력공급 안정화장치

51 : 동작단계결정부 52 : 다단계 자기유지회로부

53 : 동작순위설정부 54 : 차단기 다단계제어부

이하, 본 고안에 따른 전력공급설비 안정화장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 고안에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

제2도는 본 고안에 따른 전력공급설비 안정화장치에 대한 구성도이고, 제3도는 제2도에 도시한 전력공급 안정화장치(50)에 대한 상세회로도이고, 제4도는 제3도에 도시한 동작순위설정부(53)의 핀보드상에 핀삽입시 회로연결상태를 보이는 도면이다.

제2도, 제3도 및 제4도를 참조하면, 본 고안에 따른 전력공급설비 안정화장치는 발전기(11), 변압기(12, 13) 및 모선(BUS) 등의 전력공급설비상에서 발생하는 부하를 감지하고, 감지된 부하정도에 따라서 부하를 단계별로 차단하도록 하는전력공급설비 안정화장치에 있어서, 상기 전력공급설비상의 과부하정도에 따른 전류에 의해 릴레이가 통전되는 과부하검출부와, 상기 과부하검출부에서 통전된 릴레이의 자기력세기에 따라 다단접점(1단,2단,3단)이 단계별로 온접점되고, 상기 온접점에 따라 다단릴레이(S1,S2,S3)와 램프(PL)가 단계적으로 동작하는 동작단계결정부(51)와 상기 동작단계결정부(51)의 다단릴레이(S1,S2,S3)동작에 따라 해당 접점(S1,S2,S3)과 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3)가 단계적으로 동작하여 자기유지접점(LS1,LS2,LS3)이 단계적으로 온접점시키는 다단계 자기유지 회로부(52)와, 상기 다단계 자기유지회로부(52)에 따른 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3)이 단계적으로 동작하여, 상기 다단계 자기유지회로부(52)에 의해 접점이 제어되는 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3)에 관련되는 세로라인과 각 부하의 트립용 릴레이(F1∼Fn)가 설치된 가로라인에 의해 매트릭스형태로 이루어진 핀보드에 삽입된 핀에 의해 전기접속된 가로라인으로 접점신호를 제공하는 동작순위설정부(53)와, 상기 동작순위설정부(53)로부터의 단계적 접점신호에 따라서 트립용 릴레이(F1∼Fn)를 단계적으로 동작시키고 부하측차단부(14)의 차단기를 검출된 부하정도에 따라 단계적으로 차단시키는 차단기 다단계제어부(54)를 포함한다.

상기 과부하검출부는 발전기(11), 변압기(12,13) 및 모선(BUS) 등의 전력공급설비상에서 과전류를 검출하고 검출된 과전류에 해당하는 전류로 내부릴레이를 통전시키는 과전류계전기(18,19)와, 또한 상기 발전기(11), 변압기(12,13) 및 모선(BUS) 등의 전력공급설비상에서 이상주파수를 검출하고, 검출된 이상주파수(정격주파수를 벗어나는 주파수로, 특히 저주파)에 따른 전류로 내부 릴레이를 통전시키는 주파수계전기(30)를 포함한다.

상기 동작단계설정부(51)는 상기 과부하검출부의 릴레이 통전세기에 따라서 단계적으로 1단,2단,3단의 접점이 동작하도록 구성하였으며, 상기 1단,2단,3단 접점 각각이 온접점으로 되는 전류를 각각 i1,i2,i3라고 하면, 이 전류의 크기는 i1≤i2≤i3가 되며, 2단 접점이 온접점으로 되면 1단 접점이 함께 온접점으로 되도록 구성한 것이다. 그리고, 상기 접점 각각이 온접점으로 됨에 따라 전류공급으로 통전되는 다단릴레이(S1,S2,S3)와, 상기 다단릴레이(S1,S2,S3)의 접점(S1,S2,S3)이 온접점되면 구동되는 램프(PL)를 포함한다.

상기 다단계 자기유지회로부(52)는 상기 동작단계설정부(51)의 다단릴레이(S1,S2,S3)의 다단접점(S1,S2,S3)이 온접점됨에 따라 공급되는 전류로 통전되어 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3,LS4)의 접점상태를 제어하는 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3,LS4)와, 상기 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3,LS4)와, 상기 다단 접점(S1,S2,S3)중 1단접점(S1)과 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3,LS4)의 온접점으로 공급되는 전류로 통전되어, 일부 부하제한으로 과부하가 해소되지 않은 경우에 기설정된 시간이후에 상기 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3,LS4)중 현재 동작중인 최후단 릴레이의 접점보다 후단, 즉 바로 다음단접점에 병렬접속된 타이머접점을 온접점시키는 타이머릴레이(LS2T,LS3T,LS4T)를 포함한다.

상기 동작순위설정부(53)는 상기 다단계 자기유지회로부(52)의 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3,LS4)의 온접점으로 제공되는전류를 핀보드에 핀삽입으로 전기접속된 가로라인으로 제공하도록 구성하는데, 상기 핀보드는 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3,LS4)각각에 접속된 세로라인과 다음회로블럭의 트립용 릴레이(f1∼fn) 각각에 접속된 가로라인을 매트릭스형태로 구성하여, 상기 핀보드에 핀삽입으로 도면상의 가로라인과 세로라인이 전기적으로 접속되도록 구성한 것이다.

이와같이 구성된 본 고안의 장치에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

제2도에서 제5도까지를 참조하여 본 고안을 설명하면, 먼저 제2도를 참조하면 상기 과부하검출부의 과전류계전기(18,19)는 발전기(11), 변압기(12,13) 및 모선(BUS) 등의 전력공급설비상에서 과전류를 검출하고 검출된 과전류에 해당하는 전류로 내부릴레이를 통전시키고, 또한 주파수계전기(30)는 상기 발전기(11), 변압기(12,13) 및 모선(BUS) 등의 전력공급설비상에서 정격주파수를 벗어나는 주파수로, 특히 발전기 과부하시 발생되는 저주파 등과 같은 이상주파수를 검출하고, 검출된 이상주파수에 따른 전류로 내부 릴레이를 통전시킨다. 상기 과전류계전기(18,19)와 주파수계전기(30)는 사전에 설정되는 과전류량과 이상주파수정도에 따라서 릴레이의 통전세기가 설정되는 것이다.

제3도를 참조하면, 상기 동작단계설정부(51)는 상기 과부하검출부의 릴레이 통전세기에 따라서 단계적으로 1단,2단,3단의 접점이 동작하는데, 상기 1단,2단,3단 접점 각각이 온접점으로 되는 전류를 각각 i1,i2,i3라고하면, 이 전류의 크기는i1≤i2≤i3가 되며, 2단 접점이 온접점으로 되면 1단 접점이 함께 온접점으로 되고, 마찬가지로 3단 접점이 온접점으로 되면 1단,2단,3단 모두가 온접점된다. 그리고, 상기 접점 각각이 온접점으로 됨에 따라 전류공급으로 다단릴레이(S1,S2,S3)가통전되고, 이에 따라서 다단접점(S1,S2,S3)이 각각 온접점됨과 동시에 램프(PL)가 구동된다.

그 다음, 상기 다단계 자기유지회로부(52)는 상기 동작단계설정부(51)의 다단릴레이(S1,S2,S3)의 다단접점(S1,S2,S3)이온접점됨에 따라 공급되는 전류로 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3,LS4)가 통전되고, 이에따라 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3,LS4)이 온접점상태로 되며, 상기 다단접점(S1,S2,S3)중 1단접점(S1)과 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3,LS4)의 온접점으로 공급되는 전류로 타이머릴레이(LS2T,LS3T,LS4T)가 통전되고, 이에따라 일부 부하제한으로 과부하가 해소되지 않은 경우로 기설정된 시간이후에는 상기 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3,LS4)중 현재 동작중인 최후단 릴레이의 접점보다후단, 즉 바로 다음단 접점에 병렬접속된 타이머접점(LS2T,LS3T,LS4T)을 온접점시키고, 상기 타이머접점(LS2T,LS3T,LS4T)이 온되면 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3,LS4)가 통전되어 한단계 상위, 즉 그 다음단계인 부하 제한 단계를 수행하게 되는 것이다.

그리고, 상기 동작순위설정부(53)는 상기 다단계 자기유지회로부(52)의 자기유지접점(LS1,LS2,LS3,LS4)의 온접점으로 제공되는 전류를 핀보드에 핀삽입으로 접속된 가로라인으로 제공하고, 상기 차단기 다단계제어부(54)의 트립용 릴레이(F1∼Fn)가 통전됨으로서, 상기 부하측 차단부(14)의 해당 차단기를 차단시켜서, 과부하를 단계적으로 제한하게 되는 것이다.

본 고안은 제3도와 같이 변압기, 발전기, 전력케이블 등 전원공급 설비의 과부하를 방지하고, 과부하시의 정전범위를 최소화하는데 이용할 수 있으며, 특히 변압기 과부하 보호에 및 저주파가 수반되는 발전기의 보호에 효과적이며, 기타 전력부하의 단계적 제한이 필요한 곳에 모두 적용가능하며, 하단부하계통 사고시의 백업보호를 통한 전체 정전사고(전원공급설비 트립) 방지의 보호가 가능하게 된다.

즉 발전기 과부하시에는 저주파가 필히 유발되는바, 저주파계전기를 본 고안의 과부하검출부에 사용하고, 발전기로부터 전력공급을 받은 부하는 출력부에 연결함으로써 저주파 발생시 단계적 또는 그룹별 일괄하여 부하를 제한하여 발전기 과부하 해소를 통한 계통주파수의 안정을 도모할 수 있으며, 변압기 또는 전력케이블의 과부하시에는 과전류계전기를 사용하여 변압기 트립전에 순차적으로 비중요 부하부터 우선적으로 제한함으로써, 과부하를 단계적으로 해소시킬 수 있는 바, 전원공급 설비의 보호 및 계통 전체정전을 막을 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같은 본 고안에 따르면, 전원공급설비의 과부하 발생시나 하단계통의 사고 및 해당 계통의 보호장치 오동작을 백업하여, 전원공급설비의 트립없이 하단부하의 순차적인 제한을 통해 정전범위를 최소화하고, 장치를 단순화하여 단계적 부하제한에 적용할 수 있는 특유의 효과가 있다.

또한, 본 고안에 의한 다른 효과는 전력부하의 제한이 필요한 곳에 다용도로 적용이 가능하고, 특히 전력공급설비(변압기)트립에 의한 정전사고를 효과적으로 방지할 수 있고, 과부하를 방지할 수 있으므로 전력설비의 수명연장이 가능하며 발전계통에 적용하여 계통의 안전운전을 기대할 수 있는 것이다.

이상의 설명은 본 고안의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 고안은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다. 또한, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 상기 전력공급설비 안정화장치가 상기 기술한 실시예에한정되지 않음을 용이하게 알 수 있을 것이다.

Claims

발전기(11), 변압기(12, 13) 및 모선(BUS) 등의 전력공급설비상에서 발생하는 부하를 감지하고, 감지된 부하정도에 따라서 부하를 단계별로 차단하도록 하는전력공급설비 안정화장치에 있어서, 상기 전력공급설비상의 과부하정도에 따른 전류에 의해 릴레이가 통전되는 과부하검출부와, 상기 과부하검출부에서 통전된 릴레이의 자기력세기에 따라 다단접점(1단,2단,3단)이 단계별로 온접점되고, 상기 온접점에 따라 다단릴레이(S1,S2,S3)와 램프(PL)가 단계적으로 동작하는 동작단계결정부(51)와 상기 동작단계결정부(51)의 다단릴레이(S1,S2,S3)동작에 따라 해당 접점(S1,S2,S3)과 자기유지 릴레이(LS1,LS2,LS3)가 단계적으로 동작하여 자기유지접점(LS1,LS2,LS3)이 단계적으로 온접점시키는 다단계 자기유지 회로부(52)와, 상기 다단계 자기유지회로부(52)에 따른 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3)이 단계적으로 동작하여, 상기 다단계 자기유지회로부(52)에 의해 접점이 제어되는 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3)에 관련되는 세로라인과 각 부하의 트립용 릴레이(F1∼Fn)가 설치된 가로라인에 의해 매트릭스형태로 이루어진 핀보드에 삽입된 핀에 의해 전기접속된 가로라인으로 접점신호를 제공하는 동작순위설정부(53)와, 상기 동작순위설정부(53)로부터의 단계적 접점신호에 따라서 트립용 릴레이(F1∼Fn)를 단계적으로 동작시켜 부하측차단부(14)의 차단기를 검출된 부하정도에 따라 단계적으로 차단시키는 차단기 다단계제어부(54);를 구비함을 특징으로 하는 전력공급설비 안정화장치.
제1항에 있어서, 상기 다단계 자기유지 회로부(52)는 설정된 시간동안 현재동작단의 자기유지 접점(LS1,LS2,LS3,LS4)이 유지되는 경우에, 릴레이 타이머(LS2T,LS3T,LS4T)가 동작하도록 구성하고, 상기 릴레이 타이머(LS2T,LS3T,LS4T)의 동작에 따라서 현재동작단의 다음단 접점에 병렬접속된 타이머 접점이 온접점되도록 구성함을 특징으로 하는 전력공급설비 안정화장치.