KR200444316Y1

KR200444316Y1 - 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선 장치

Info

Publication number: KR200444316Y1
Application number: KR2020070005522U
Authority: KR
Inventors: 이성호
Original assignee: 이성호
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2009-05-07
Also published as: KR20080004440U

Abstract

본 고안은 삼상 다선식 전력라인의 부하에서 발생하는 고조파 및 불평형 전류를 전원계통으로 유입되는 것을 개선하여 전원계통의 설비효율을 증대하고 보호하기 위한 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선 장치에 관한 것이다.

본 고안은, 삼상 다선식 전력라인에 설치되어 부하(50)에서 전원계통(55)으로 고조파 및 불평형 전류가 유입되는 것을 개선하는 고조파 및 불평형 전류 개선 장치에 있어서, 부하(50)에 교류전원을 공급하기 위해 삼상 다선식 결선을 가지는 전원계통(55)과; 상기 전원계통(55)의 각 상선에 연결되는 지그재그 권선을 삼상 레그(61,62,63)와 외곽코어(64,65)를 가진 5각 코어(60)에 지그재그 결선으로 권취하고, 지그재그 결선의 중성점을 부하(50)측의 중성선에 접속한 지그재그 트랜스포머(70)와; 상기 부하(50)측 중성선에 연결되는 권선을 상기 세 개의 레그(63,62,61)를 경유하도록 권취하여 상기 전원계통(55)의 중성선과 연결시킨 한점 오픈 델타 결선(80)접속하고, 중성선 한점 오픈 델타 결선(80)의 양단에 자동 절환 스위치(100)이 연결되어 운전조건에 따라 단계적으로 OPEN 또는 CROSS 시켜 고조파 및 불평형 전류를 전원계통으로 유입되는 것을 효과적으로 개선하여 설비효율을 증대하고 보호하기 위한 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선 장치가 제공된다.

Description

고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선 장치{Apparatus improvement automatic sequence unbalance current end harmonics }

도 1은 종래 고조파 저감장치 일예를 보인 회로도

도 2는 종래 고조파 저감장치의 다른 실시예를 보인 회로도

도 3은 본 고안의 일실시예를 개념적으로 보인 회로도

도 4는 본 고안의 일실시예를 개념적으로 보인 벡터구성도

도 5는 본 고안에서 다른 실시예를 개념적으로 보인 회로도

도 6는 본 고안에서 다른 실시예를 개념적으로 보인 회로도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

50. 부하 55. 전원계통

60. 코어 61. 제1레그

62. 제2레그 63. 제3레그

70. 지그재그 트랜스포머 80. 한점 오픈 델타 결선부

90. 라인 리액터 100. 자동절환 스위치

110. 전원 차단기 120. 과열 방지장치

130. 3상 전압 감시장치 140. 라인 리액터와 콘덴서 조합

150. 중성선 리액터

본 고안은 삼상 다선식 전력라인의 부하에서 발생하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전원계통으로 유입되는 고조파 및 불평형 전류을 모두 개선하고, 그 개선량이 지그재그 트랜스포머(70)의 자기부하 용량이상일 경우 과열방지 장치(120)의 동작 신호를 받아 자동 절환 스위치(100)가 실시간으로 OPEN 또는 CROSS되어 중성선 전류량을 조절하여 본 장치와 전원계통의 설비효율을 증대하고 보호하기 위한 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치에 관한 것이다.

최근 들어, 전기기기의 사용증가로 인해, 비선형 부하측에서 발생되는 고조파 및 불평형 전류가 중성선을 통해 전원계통으로 유입되어, 발전기나 변압기 등의 출력저하, 소손, 역률저하, 전력손실 등의 문제점이 야기되고 있다. 따라서, 전력라인에는 이러한 고조파 및 불평형 전류를 개선시키는 장치가 필수적으로 설치되어야 전원계통의 설비효율을 증대하고 보호 한다.

종래 고조파 저감방법은 전원계통의 중성선과 부하측 중성선 사이에 리액터를 설치하여 고조파를 저감시키는 것이 대부분이었다. 최근 고조파 저감 장치는 등록특허 제10-0685289호에서 고조파 및 불평형 전류 까지 모두 개선하는 장치이며, 이장치는 실 부하 (필드부하)에서 운전 중 고조파 및 불평형 전류가 많이 흘러 과부하가 발생되는 경우 용량을 증설 또는 운전을 중지해야 하는 불가피한 경우도 발 생되고 있다.

이것은, 등록특허 제10-0685289호에는 전원계통과 부하계통 사이에 지그재그 트랜스포머와 중성선 한점 오픈 델타 결선으로 영상 고조파 및 불평형 전류를 개선시키는 장치가 개시되어 있다. 도 1은 이러한 고조파 저감장치를 도시한 회로도이다. 이를 참조하면, 이 고조파 저감장치는 부하(50)에 교류전원을 공급하기 위해 삼상 다선식 결선을 가지는 전원계통(55)과; 전원계통(55)의 각 상선에 연결되는 권선을 세 개의 레그(61,62,63)를 가진 코어(60)의 제1 및 제2레그(61,62), 제2 및 제3레그(62,63), 제3 및 제1레그(63,61)에 각각 자속의 방향을 달리하여 권취하고, 각 권선의 중간지점을 전원계통(55) 중성선과 부하(50)측의 중성선에 오픈 델타 결선부(80)를 포함하여 접속한 지그재그 트랜스포머(70)로 구성된다. 이러한 고조파 저감장치는 중성선에 오픈 델타 결선부(80)를 사용함으로써, 중성선 단선의 위험을 방지하면서, 지그재그 트랜스포머(70)를 통한 자속 상쇄로 영상 고조파를 감소시켜, 영상 고조파에 의한 전원계통(55)의 피해를 방지할 수 있다.

그러나, 상기한 고조파 저감장치는 도 1의 회로도에서와 같이, 전원계통(55)의 중성선과 부하(50)측 중성선 사이에 오픈 델타 결선부(80)가 연결되어 있어, 부하(50)측 중성선을 통해 유입되는 고조파 전류와 불평형 전류 과다로 인해 과열될 경우 단계적으로 선별하여 저감 개선하지 않고 고조파 전류와 불평형 전류를 모두를 일괄 개선하므로 고조파 전류와 불평형 전류를 단계적으로 조절할 수 없는 단점이 있으며, 그만큼 용량이 커지야 하는 단점이 있다.

본 고안은 상기의 단점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 고안의 목적은 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치로 운전 중 과부하로 인해 본 개선장치가 과열될 경우 일정한 SETTING 온도 이상에서 동작하는 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 경고음이 울리면서 한점 오픈 델타 결선부(80)의 중성선 양단에 자동 절환 스위치(100)를 동작 CROSS(by pass)시켜 중성선에 흐르는 고조파 전류는 지그재그 트랜스포머(70)를 통해 개선하고 불평형 전류만 전원계통(55)로 흘려 보내므로서 중성선에 과전류 유입시 본 개선장치가 과열되는 것을 방지한다.

그리고, 본 개선장치가 과열로부터 해소될 경우 일정한 SETTING 온도 이하에서 동작하는 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 중성선 자동 절환 스위치(100)가 OPEN되어 중성선에 흐르는 고조파 전류와 불평형 전류 모두 개선하는 상태로 운전된다.

또한, 본 개선장치가 과열될 경우 일정한 온도에서 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 중성선 자동 절환 스위치(100)가 CROSS(by pass)되어 중성선에 흐르는 불평형 전류만 전원계통(55)로 흘려보내고 고조파 전류만 개선한다. 그럼에도 불구하고 계속 과열될 경우 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치의 전원차단기(110)가 과열 TRIP되며 전력계통(55,50)에서 완전히 분리되어 전력 계통과 본 장치를 상호 보호하므로서 전원계통의 설비효율을 증대하고 안전하게 운전되도록 하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치를 제공하는 것이다.

본 고안에 따르면, 삼상 다선식 전력라인에 설치되어 전원계통(55)에 고조파 및 불평형 전류가 유입되는 것을 개선하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치에 있어서, 부하(50)에 교류전원을 공급하기 위해 삼상 다선식 결선을 가지는 전원계통(55)과; 부하(50)측의 중성선에 접속하는 삼상 레그(61,62,63)와 외곽코어(64,65)를 가진 5각 코어(60)로 구성된 지그재그 트랜스포머(70)와; 상기 부하(50)측 중성선에 연결되는 전원계통(55)의 중성선과 연결시킨 한점 오픈 델타 결선부(80)의 양단에 자동 절환 스위치(100)이 연결되어 고조파 전류분과 불평형 전류분 모두를 개선하기 위해 일정한 온도에서 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 자동 절환 스위치(100)가 OPEN되어 운전되고, 중성선에 흐르는 전류량이 많아 본 개선 장치가 일정한 온도이상으로 과열될 경우 과열 방지장치(120)의 동작신호에 따라 자동 절환 스위치(100)가 CROSS 되어 고조파 전류분만 개선되다. 불평형 전류는 전원 계통의 중성선에 흐르는 전류량에 따라 실시간 단계적로 자동 절환 스위치(100)가 OPEN 또는 CROSS 시켜 고조파 전류분과 불평형 전류분을 선별하여 운전한다. 또한 고조파 전류분이 많아 과열될 경우 전원차단기(110)가 트립되어 전력계통(55,50)에서 완전히 분리되어 전력 계통과 본 장치를 상호 보호하므로서 고조파 및 불평형 전류를 선별적으로 실시간 자동 개선하여 전원계통의 설비효율을 증대하고 안전하게 운전되도록 된 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 전원계통(55,50)에서 각 상 전압의 불평형이 일어날 경우 삼상 전압감시 장치(130)의 신호를 받아 중성선 한점 오픈 델타 결선부(80)의 양단에 연결된 자동 절환 스위치(100)의 CROSS 동작으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치가 제공된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 전원계통(55)과; 부하(50)측의 중성선에 접속한 지그재그 트랜스포머(70)와; 상기 부하(50)측 중성선에 연결되는 전원계통(55)의 중성선과 연결시킨 중성선 리액터(140)의 양단에 자동 절환 스위치(100)이 연결되어 고조파 전류분과 불평형 전류분을 개선하기 위해 일정한 온도에서 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 자동 절환 스위치(100)이 OPEN 또는 CROSS 되게 구성되는 것을 특징으로 하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치가 제공된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 전원계통(55)과 지그재그 트랜스포머(70)사이에 각 상선에는 5고조파 이상의 고조파 성분을 제거하는 라인 리액터와 콘덴서 조합(140)을 더 접속하여 L과C로 조합되어 공진필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치가 제공된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 코어(60)는 상기 세 개의 레그(61,62,63) 외곽에 권선이 권취되지 않는 외곽레그(64,65)가 없는 3각 내철형 코어 도6 인 것을 특징으로 하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치가 제공된다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치의 일실시예를 개념적으로 보인 회로도이다. 이를 참조하면, 본 고안의 자동 개선장치는 삼상 다선식 전력라인에서, 전원계통(55)과 부하(50)측 사이에 연결되는 지그재그 트랜스포머(70) 및 전원계통(55)의 중성선과 부하 측(50) 중성선 사이에 한점 오픈델타 결선부(80)양단에 일정한 온도에서 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 자동 절환 스위치(100)이 OPEN또는 CROSS 되는 스위치를 설치하여 고조파 전류분과 불평형 전류분을 선별하여 실시간 단계별로 자동 개선하는 것으로 구성된다.

바람직하게, 상기 전원계통(55,50)에서 각 상전압의 불평형이 일어날 경우 삼상 전압감시 장치(130)의 신호를 받아 중성선 자동 절환 스위치(100)의 OPEN 또는 CROSS 동작으로 구성되는 것이 접속된다.

본 고안의 다른 실시예에서 , 도5는 상기 전원계통(55)과; 부하(50)측의 중성선에 접속한 지그재그 트랜스포머(70)와; 상기 부하(50)측 중성선에 연결되는 전원계통(55)의 중성선과 연결시킨 중성선 리액터(140)의 양단에 자동 절환 스위치(100)이 연결되어 고조파 전류분과 불평형 전류분을 개선하기 위해 일정한 온도에서 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 자동 절환 스위치(100)이 OPEN 또는 CROSS 되게 구성되는 것이다.

바람직하게, 전원계통(55)과 지그재그 트랜스포머(70)의 사이의 각 상선에는 5고조파 이상의 고조파 성분을 제거하는 라인 리액터와 콘덴서 조합(140)를 접속된다.

본 고안의 다른 실시예에서, 도6은 상기 코어(60)는 권선이 권취되지 않는 외곽레그(64,65)가 없는 3각 내철형 코어이다.

이에 따라, 도 3 에서와 같이, 전원계통(55)의 중성선과 부하(50)측 중성선 은 직접 연결되지 않고, 오픈 델타 결선부(80)를 매개로 연결된다. 따라서, 부하(50)측 중성선을 통해 유입되는 고조파 전류가 오픈 델타 결선부(80)의 양단에 스위치(100)이 연결되어 고조파 전류분과 불평형 전류분 모두를 개선하기 위해 스위치(100)이 OPEN되어 운전되고, 고조파 전류분과 불평형 전류분 모두를 개선하기 위한 전류량이 많아 본 개선 장치가 과열될 경우 스위치(100)이 OFF되어 고조파 전류분만 개선되고 이때, 부하(50)측에서 각 상선을 타고 전원계통(55)으로 유입되는 5고조파 이상의 고조파 성분을 제거하기 위하여 전원계통(55)과 지그재그 트랜스포머(70)의 사이의 각 상선에는 라인 리액터(90)를 추가로 설치 될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 본 고안의 다른 실시예를 참조하면, 상기 코어(60)는 세 개의 레그(61,62,63) 외곽에 권선이 권취되지 않는 외곽레그(64,65)가 없는 3각 내철형 코어이다. 이 경우, 외곽레그(64,65)로 구성된 것보다 생산성과 원가 등이 저비용 구조로 이루어진 것이다.

본 실시예는 전술한 실시예에 더하여, 부하측(50)의 삼상 중 어느 한 상선이 지락되거나 상간 단락이 일어날 경우 상전압 불평형을 감지하여 스위치(100)을 동작시켜 고장전류가 중성선으로 흐르게 하므로서 과도한 지락전류가 장치로 흘러서 장치가 소손되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 및 추가가 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 예를 들면, 중성선 사이에 한점 오픈 델타 결선부(80)양단에 자동절환스위치(100)를 동작시키는 형태가 다양하게 변형될 수도 있을 것이다.

상기한 구성의 본 고안에 따르면, 본 고안은 중성선에 흐르는 고조파 전류 와 상불평형 전류를 저감 또는 개선하기 위해 지그재그 트랜스포머의 중성선에 연결된 한점 오픈 델타 결선부의 중성선 양단에 자동 절환 스위치를 연결하여 중성선 과전류에 의해 과열방지장치의 동작에 따라 자동 절환 스위치를 OPEN 또는 CROSS시켜 과열을 방지하고, 동작 상태에 따라 경고음 또는 램프가 점등되어 과열에 의해 동작유무를 쉽게 판독할 수 있고 효과가 있다.

또한, 과열시 운전정지가 아닌 불평형 전류를 전원계통으로 직접 흐르게 하고, 고조파 전류분만 개선하므로 부하를 분담하여 과열로부터 안전하게 계속 운전할 수 있으며 과열이 해소되면 고조파 및 불평형 전류 개선으로 자동 전환하여 효율적인 부하관리를 실시간으로 하는 과열방지 및 안전성을 확보하는 효과와 비례해서 장치의 크기와 원가를 줄이는 효과가 있다.

그럼에도 불구하고 계속 과열될 경우 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선장치의 전원차단기가 과열 TRIP되어 전력계통(55,50)에서 완전히 분리되어 전력 계통과 본 장치를 상호 보호하므로서 전원계통의 설비효율을 증대하고 안전하게 운전되도록 하는 정전예방 효과가 있다.

또한, 전원계통(55,50)에서 각 상전압의 불평형이 일어날 경우 삼상 전압감시 장치의 신호를 받아 자동 절환 스위치의 CROSS 작동으로 장치의 안전하게 보호 하는 효과가 있다.

Claims

삼상 다선식 전력라인에 설치되어 전원계통(55)에 고조파 전류와 불평형 전류가 유입되는 것을 차단하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선 장치에 있어서, 부하(50)에 교류전원을 공급하기 위해 삼상 다선식 결선을 가지는 전원계통(55)과;

상기 전원계통(55)에서 각 상선에 과전류 차단기를 통해 연결되는 세 개의 권선 레그(61,62,63)에 두 개의 외곽 레그(64,65)로 구성된 외철형 지그재그 트랜스포머(70)의 중성점에, 부하(50)측의 중성선을 접속한 지그재그 트랜스포머(70)와;

상기 부하(50)측 중성선에 연결되는 권선을 상기 세 개의 레그(63,62,61)를 경유하도록 권취하여 상기 전원계통(55)의 중성선과 연결시킨 한점 오픈 델타 결선부(80)의 양단에 연결되는 자동절환스위치(100); 를 포함하며,

상기 전원계통(50, 55)의 부하에서 발생하는 고조파 전류분과 불평형 전류분이 중성선으로 과도하게 유입되어 과열 될 경우 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 고조파 전류분은 지그재그 트랜스포머(70)를 통해 저감하고, 불평형 전류분은 자동절환스위치를 단락(CROSS)시켜 전원계통(55)로 흐르게 하여 과열을 방지하도록 단계별 자동 개선하는 기능을 가지는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선 장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 전원계통(55)과; 부하(50)측의 중성선에 접속한 지그재그 트랜스포머(70)와; 상기 부하(50)측 중성선에 연결되는 전원계통(55)의 중성선과 연결시킨 중성선 리액터(140)의 양단에 자동 절환 스위치(100)이 연결되어 고조파 전류분과 불평형 전류분을 개선하기 위해 일정한 온도에서 과열방지장치(120)의 동작신호에 따라 자동 절환 스위치(100)를 개방(OPEN) 또는 단락(CROSS) 시키는 것을 특징으로 하는 고조파 및 불평형 전류 실시간 자동 개선 장치.
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