KR20030077362A - 지상형 이동변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지상형 이동변압기에 관한 것으로, 특히 무정전 공사중 야기 될 수 있는 사고 발생시 전원측인 변전소 메인 변압기 보호용 주차단기가 작동되어 사고구간을 넓히기 전에 이동형 변압기 장치내에서 확실한 보호협조체계에 의한 이중화 보호를 갖춤과 동시에 검전/검상 장치 및 전등과 전동기에 대해서도 부하 불평형없이 사용 할 수 있도록 한 지상형 이동변압기에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 변압기나 개폐기등의 교체시, 수용가측으로 전력을 공급함에 있어서, 저압 바이패스케이블과 연결되어 수용가측으로 전력을 공급하는 저압단자와; 상기 저압단자로 강압된 전압을 공급하고, 상기 수용가측에서 사고가 발생시 역으로 흐르는 전류를 차단하는 저압 차단기와; 1차측 22.9kV의 고압을 상기 수용가측의 정격전압으로 강압하여 상기 저압 차단기로 출력하는 변압기와; 상기 저압차단기와 변압기까지의 구간에서 이상이 발생하면 상기 변압기의 1차측에 전원공급 및 사고전류를 차단하는 개폐부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

지상형 이동변압기{MOVABLE TRANSFORMER OF ABOVE GROUND}

본 발명은 지상형 이동변압기에 관한 것으로, 특히 무정전 공사중 야기 될 수 있는 사고 발생시 전원측인 변전소 메인 변압기 보호용 주차단기가 작동되어 사고구간을 넓히기 전에 이동형 변압기 장치내에서 확실한 보호협조체계에 의한 이중화 보호를 갖춤과 동시에 검전/검상 장치 및 전등과 전동기에 대해서도 부하 불평형없이 사용 할 수 있도록 한 지상형 이동변압기에 관한 것이다.

통상적으로, 수력, 화력, 또는 원자력 발전소 등으로부터 발전된 전력은 가정, 사무실, 공장 등의 최종 수용가측으로 송전하는데 있어 중간 단계로 변전소와 변압기를 거쳐서 최종 수용가측에 이르고 있다. 발전소에서 발전된 전력은 통상적으로 154KV 혹은 345KV의 고압으로 변전소에 공급되고, 변전소에서는 다시 이 고압을 통상적으로 22.9KV의 고압으로다운시켜 최종 수용가측에 이르는 바로 전단계인 변압기에 공급하고, 이 변압기에서는 최종 수용가측에서 사용하기에 적합한 전압인 110V 또는 220V의 전압으로 변환시켜 최종 수용가측으로 공급하게 된다.

상기와 같은 변압기로는 전주에 설치된 주상용 변압기와 지상에 설치된 지중 배전 선로용 변압기가 있다. 이 중에서 주상용 변압기는 비교적 용량이 작고, 따라서 비교적 소형 경량으로서, 통상적으로 전주 등에 설치되어 변전소로부터의 고압을 저압으로 다운시켜 최종 수용가측으로 공급하고 있다. 그러나, 혼잡한 대도시 등에서는 변전소로부터의 고압(22.9KV)의 배전 선로를 혼잡한 도심 내에서 전주를통해 끌고 다닌 다는 것은 매우 위험하므로, 통상적으로 자하에 전력구를 설치하고 그 전력구 내로 고압 케이블(배전 선로)을 끌고 다니면서 지상에 설치된 변압기, 즉 지중 배전 선로용 변압기를통해 최종 수용가측으로 전력을 공급하고 있는 실정이다.

일반적으로, 지중 배전선로는 도 1의 지중 배전선로의 개략도에 도시된 바와 같이, 지중전선로(1, 8)는 모선으로부터 22.9KV의 전원을 양방향으로 받고, 개폐기(2, 9)를 지나 지중전선로 스위치 부착형 유입변압기의 1차측을 통해 2차측에 유입되는 전압을 수용가측의 110V 또는 220V의 전압으로 다운시켜 공급한다.

도 2, 도 3은 종래 공사용 변압기의 구성를 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 공사용 변압기 본체(이하, 공사용 변압기로 표기함)(21)는 내부에 실리콘 절연오일을 담고 있고, 베이오넷(Bay-O-Net)퓨즈는 과전류 보호용으로 내부의 전류 제한 퓨즈와 같이 연결되어 있다.

또한, 상기 공사용 변압기(21)의 1차측(고압)B단자(H1B, H2B, H3B)(23)는 22.9KV의 예비단자이고, 절연유의 주입 및 회수를 위한 오일주입구(24), 절연유의 레벨을 확인하는 유압계(25), 변압기 우수로부터 보호하는 옥외형 외함(26)과 부하로 가는 380V 전압단자인 분리형 2차측 단자(27), 변압기의 결선방식을 선택하는 기능을 보유하고 있는 변압기탭 체인저(28) 및 1차측(고압)으로 22.9KV의 고압이 인가되는 A단자(H1A, H2A, H3A)(29)의 구조로 이루어져 있다.

공사용 변압기의 1차측 B단자(23)는 절연캡 처리가 되어 있으며, 공사용 변압기 1차측 A단자(29)는 도 1의 옥외형 외함(6)의 자리에 위치하면서 스위치부 변압기에서 분리한 어느 한쪽의 1차측 고압단자와 연결되어있다.

도 2의 공사용 변압기 2차측은 도 1의 스위치부 변압기(3)의 수용가측에 도 1의 저압 바이패스 케이블로 결선 되어 있다.

결국, 도 1의 스위치부 변압기의 2차측 단자에는 두 모선(1, 8)으로부터 들어온 전원을 받다가 스위치부 변압기의 2차측 단자를 분리하게 되면, 향후에는 어떻게든 저압 수용가측의 전원 끊기지 않도록 상기 모선(1, 8)중 어느 한쪽에서만 전원이 공급되게 된다.

그러나, 상기한 바와같은 종래 공사용 변압기 장치는 기존에 흔히 쓰이는 지상 설치형 변압기를 사용하였다.

도 2에서 볼수 있는 것이 언급한 공사용 변압기로서, 베이오넷(Bay-O-Net) 퓨즈를 볼 수 있는데 이는 과전류 보호용이며, 사고전류 차단용으로는 일반적으로 패드(Pad)변압기 내부의 한류퓨즈와 같이 연결되어 있다.

하지만, 현재 국내 지중선로에 설치되어 있는 패드 변압기는 단락 또는 지락 사고시 베이오넷(Bay-O-Net) 퓨즈와 내부의 한류 퓨즈가 보호협조가 되지 않고 폭발해 버리거나, 그로 인해 변전소 주 변압기(MTR) 보호용 주차단기가 작동되어 나머지 원치 않는 건전구간까지 정전범위가 넓혀져서 상당한 사회 문제로 대두되고 있다.

게다가 지금 실시하고자 하는 공사는 장시간이 소용되는 지중선로 간접활선 공법이기에 이와 같은 구조의 공사용 변압기를 쓰기는 근본적으로 상당한 위험이 따르며, 또한 공사용 변압기(21)의 분리형 2차측 단자(27)는 1차측(고압)A단자(H1A, H2A, H3A)를 스위치부 변압기(3)의 모선(8)으로부터 들어오는 오른쪽 1차 고압단자에 연결하고, 개폐기(9)를 투입하면 바로 활선상태가 되어 위험하고, 이곳에 검전/검상 장치가 없기에 양쪽 전원이 겹쳐지는 장소로서 스위치부 변압기(3)의 저압단자(10)와 연결하는데도 상당히 불리하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 지중배전선로용 이동변압기를 개발 적용함으로 인해, 지중선로 무정전 작업중 일어날 수 있는 사고에 대해서 이중화(고압측/저압측) 보호를 통해 1/2사이클 이내에 사고전류를 차단할 수 있으며, 현장에서 직접 검전/검상 체크를 통해 병렬운전 및 단독운전을 위한 투입/트립 판단 가능하다. 또한 전등과 전동기를 같이 쓰더라도 부하 불균형없이 공용으로 전원을 공급해 줄 수 있는 이용량 변압기장치이므로 단상/삼상 변압기를 별도로 갖출 필요가 없도록 한 지상형 이동변압기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 지중 배전선로의 개략도.

도 2는 종래 공사용 변압기의 구성을 보인 예시도.

도 3은 종래 공사용 변압기의 구성을 보인 예시도.

도 4는 본 발명 지상형 이동변압기의 구성을 보인 예시도.

도 5는 본 발명 지상형 이동변압기의 구성을 보인 예시도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

40: RMU부 41: 파워 퓨즈

42: 고압스위치 43: 변압기

44: 저압차단기 45: 저압단자

50: 변압부 51: 스페셜 커넥터

52: 저압단자 53: 마이컴 제어부

54: 시그널 램프 55: 파워퓨즈 박스

56: 퓨즈 스트라이크 링크바 57: 고압 커넥터

58: 저압 커넥터 59, 61: 변류기

62: 저압단자 63: 베이오넷(Bay-O-Net) 퓨즈

64: 엘보 커넥터 65: 몰드 케이블

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 변압기나 개폐기등의 교체시, 수용가측으로 전력을 공급함에 있어서, 저압 바이패스케이블과 연결되어 수용가측으로 전력을 공급하는 저압단자와; 상기 저압단자로 강압된 전압을 공급하고, 상기 수용가측에서 사고가 발생시 역으로 흐르는 전류를 차단하는 저압 차단기와; 1차측 22.9kV의 고압을 상기 수용가측의 정격전압으로 강압하여 상기 저압 차단기로 출력하는 변압기와; 상기 저압차단기와 변압기까지의 구간에서 이상이 발생하면 상기변압기의 1차측에 전원공급 및 사고전류를 차단하는 개폐부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 지상형 이동변압기의 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 변압기나 개폐기등의 교체시, 수용가측으로 전력을 공급함에 있어서, 저압 바이패스케이블과 연결되어 수용가측으로 전력을 공급하는 저압단자(45)와; 상기 저압단자(45)로 강압된 전압을 공급하고, 상기 수용가측에서 사고가 발생시 역으로 흐르는 전류를 차단하는 저압 차단기(44)와; 1차측 22.9kV의 고압을 상기 수용가측의 정격전압으로 강압하여 상기 저압 차단기(44)로 출력하는 변압기(43)와; 상기 저압차단기(44)와 변압기(43)까지의 구간에서 이상이 발생하면 상기 변압기(43)의 1차측에 전원공급 및 사고전류를 차단하는 RMU부(40)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지중 밴전선로용 이동변압기는 크게 퓨즈-스위치 컴비네이션이 구현되는 RMU(Ring Main Unit)부(40)와 이용량 전원 공급이 가능한 변압부(절연 매질은 오일이나 가스)(50)로 나눌 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 전원(22.9kV)의 인입단으로 구분될 수 있는 RMU부(40)에는 스페셜 커넥터, 시그널 램프, 고압커넥터등으로 구성되며, 변압부(50)는 저압단자(52), 저압차단기(44), 저압 커넥터(58) 등으로 구성되어 있다.

본 발명의 지중 배전선로용 이동변압기 장치는 도 1에서 스위치부 변압기(3)를 무정전으로 교체하고자 할때 이동변압기(6)에 자리 잡게 된다.

현재, 도 1에서 저압 수용가의 전원(22.9kV)으로 받고 있다고 가정할때, 전원(22.9kV)에서 들어오는 고압단자는 스위치부 변압기(3)의 고압측에서 분리되어 고압 바이패스 케이블(5)을 통해 도 5의 RMU부(40)의 고압 커넥터(57)로 이어진다.

도 4의 이동변압기 장치의 단선도에서와 같이 들어온 전원은 파워퓨즈(41)를 거쳐 고압스위치(42), 변압기(43), 저압차단기(44), 저압단자(45)로 회로를 구성하게 된다.

그러나, 현재 고압스위치(42)와 저압차단기(44)는 개방(열림)상태이다. 이는 도 1에서 스위치부 변압기(3)의 저압단자(10)에 원래 전원(22.9KV)에서부터 들어오는 전원과 이동변압기를 통해서 들어오는 전원을 이중으로 보낼 목적이지만, 그에 앞서 안전을 위해 검전/검상을 하고 순차적으로 도 4의 고압스위치(42)와 저압차단기(44)를 투입시키기 위함이다. 여기서 상기 저압차단기(44)를 먼저 투입하는것 보다 상기 고압스위치(42)를 먼저 투입하고 나서 저압차단기(44)를 투입하는것이 계통을 보다 안전하게 운전하는 방법이다.

또한, 고압스위치(42)와 저압차단기(44)를 투입전에 저압단자(45)로부터 도 1의 저압단자(10)에 저압 바이패스 케이블(7)을 연결해주는 순서 역시 도 1의 저압단자(10)에서 보다는 도 4의 저압단자(45)에서 출발하여 연결하는것이 보다 안전한 작업이다.

이는 상기 저압차단기(44)가 아직 개방 상태이기 때문에 도 1의 저압 바이패스케이블(7)이 사선상태인바, 혹시 연결 작업중 있을 2차측 지락사고의 발생될 경우가 낮기 때문이다.

이렇게 해서 도 4의 이동변압기 장치 단선도에 정상적인 전원이 흐르게 되면, 도 1의 스위치부 변압기(3)의 저압단자(10)를 분리함으로 이후로는 순전히 이동변압기(6)를 통해서만 저압 수용가에 전원이 공급되게 된다.

또한, 개폐기(2)를 개방하고 교체 대상인 스위치부 변압기(3)의 전원 방향 스위치를 개방하면 스위치부 변압기(3)를 안전하게 떼어낼 수 가 있다.

도 4에서와 같이 본 발명의 이동변압기를 통해 무정전 변압기 교체 작업중 저압단자 후단에서, 즉 부하측에서 사고가 나면 저압차단기(44)가 차단을 하고, 저압단자 전단으로부터 저압차단기(44), 변압기(43), 고압스위치(42)까지에서 사고가 나면 파워퓨즈(41)가 1/2 사이클(8ms)이내에 용단됨으로써, 광역구간의 전원공급을 담당하고 있는 변전소의 차단기가 동작하기 전에 사고전류를 차단하여 공사중 야기되는 사고의 파급을 작업구간 내로 한정하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 지중배전선로용 이동변압기 장치를 개발 적용함으로 인해, 지중선로 무정전 작업중 일어날 수 있는 사고에 대해서 이중화(고압측/저압측) 보호를 통해 1/2사이클 이내에 사고전류를 차단할 수 잇으며, 현장에서 직접 검전/검상 체크를 통해 병렬운전 및 단독운전을 위한 투입/트립 판단 가능하다. 또한 전등과 전동기를 같이 쓰더라도 부하 불균형없이 공용으로 전원을 공급해 줄 수 있는 이용량 변압기장치 이기에 단상/삼상 변압기를 별도로갖출 필요가 없는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 변압기나 개폐기등의 교체시, 수용가측으로 전력을 공급함에 있어서, 저압 바이패스케이블과 연결되어 수용가측으로 전력을 공급하는 저압단자와;

   상기 저압단자로 강압된 전압을 공급하고, 상기 수용가측에서 사고가 발생시 역으로 흐르는 전류를 차단하는 저압 차단기와;

   1차측 22.9kV의 고압을 상기 수용가측의 정격전압으로 강압하여 상기 저압 차단기로 출력하는 변압기와;

   상기 저압차단기와 변압기까지의 구간에서 이상이 발생하면 상기 변압기의 1차측에 전원공급 및 사고전류를 차단하는 개폐부로 구성된 것을 특징으로 하는 지상형 이동변압기.
2. 제1 항에 있어서, 상기 개폐부는 고압스위치와 파워퓨즈로 구비되어 그 고압퓨즈가 사고발생시 용단되면 그 고압퓨즈와 연동하여 고압 스위치를 오프하게 구성된 것을 특징으로 하는 지상형 이동변압기.