KR20080090007A - 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비선형 부하 등에 의한 3상 불평형 조건에서 3상 4선식 전력공급 선로의 중선선에 흐르는 과도한 전류를 제한하는 계통전원의 상간 불평형을 제거하는 영상 분 제거 장치를 제공하려는 것으로서, 3상 계통 전원과 부하 사이에 상 별로 병렬로 접속되는 3상 1차 권선과, 3상 계통의 영상 분 전류를 상쇄하여 제거하기 위해서 상기 3상 1차 권선에 흐르는 영상 전류를 유기하여 다시 상기 부하로 환류시키도록 중성선과 부하에 접속되는 2차 권선을 가지는 단상 변압기로 구성되는 것을 특징으로 한다.

3상 4선식 전력계통, 단상 변압기, 영상전류, 환류

Description

계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치{A NEUTRAL CURRENT ELIMINATING APPARATUS UNDER A UNBALANCED CONDITION}

도 1은 본 발명에 따라서 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치로서 중성선 단상 출력 변압기를 3상 전원과 중성선 및 부하 간에 결선한 회로도이고,

도 2는 본 발명에 따라서 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치로서 중성선 단상 출력 변압기의 1차 권선 및 2차 권선 구성을 보여주는 변압기 권선 도이며,

도 3은 본 발명에 따라서 부하 측에 영상 전류가 제거된 상태를 보여주는 전류 흐름도이다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

1: 중성선 단상 출력 변압기 1a: R상 1차 권선

1b: S상 1차 권선 1c: T상 1차 권선

1d: N상 2차 권선 1e: 철심

2: 3상(R,S,T) 교류 전원

3: 정류용 다이오드 브릿지 4a: 커패시터 부하

4b: 일반 저항성 부하 4c: 단상 비선형 부하

본 발명은 단상 변압기를 이용하여 비선형 부하 등에 의한 3상 불평형 상태에서 3상 4선식의 중성선에 흐르는 과도한 중성선 전류를 제한하기 위한 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치에 관한 것이다.

단상 비선형 부하등의 사용으로 3상 불평형 상태가 될 때 중성선에는 영상전류가 흐르게 되며, 이는 중성선 전류에 따른 정격 상승 및 전력 품질에 나쁜 영향을 초래한다. 본 발명에서는 중성선에 흐르는 영상전류성분을 단상의 영상 출력을 가진 변압기를 이용하여 간단히 중성선에 흐르는 전류를 최소화하는 회로를 제시하고자 한다.

한국에서는 3상 4선 식 배전방식을 채택하고 있는데, 최근 컴퓨터 등 사무자동화 기기의 사용증가로 이때 발생되는 영상분 전류에 의애서 중선선에 큰 전류가 흐르게 된다. 중성선 과전류는 케이블 및 변압기의 과열소손, 변압기 및 발전기의 출력저하, 역률저하, 전력손실 증가, 누전차단기 및 배선용 차단기의 오동작 유발, 유도장해, 중성선 대지전위 상승 등 심각한 장해를 일으키고 있다.

이와 같은 중성선에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위해서 중성선 전류를 보상하는 다양한 방식이 제안되었으나 제어가 복잡하며 고가의 스위칭 부품등의 추가 등으로 실 적용시 투자비용이 과다하게 소요되고 성능 또한 보장되지 않는 문제 점이 있었다.

이를 해소하기 위해서 Z결선을 이용한 영상분 제거용 변압기를 이용하여 부하 불평형 조건 및 고조파 발생시 중성선에 흐르는 전류를 제거하는 종래기술도 제시된 바 있으나, Z결선으로 인한 권선상의 어려움 및 변압기의 부피 증가와 무게 증가, 고가의 가격 등으로 채택 사용이 곤란한 문제가 있고, 설계가 복잡한 문제점도 있었다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 2차 측이 단상인 간단한 변압기를 이용하여 성능의 신뢰성은 향상시킬 수 있고 가격이 저렴하며 부피와 무게를 최소화할 수 있는 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은, 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치에 있어서,

3상 계통 전원과 부하 사이에 상 별로 병렬로 접속되는 3상 1차 권선과, 3상 계통의 영상 전류를 상쇄하여 제거하기 위해서 상기 3상 1차 권선에 흐르는 영상 전류를 유기하여 다시 상기 부하로 환류시키도록 중성선과 부하에 접속되는 영상 단상의 2차 권선을 가지는 변압기로 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 본 발명에 따라서 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치로서 중성선 단상 출력 변압기를 3상 전원과 중성선 및 부하 간에 결선한 회로도인 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 있어서, 부호 2는 3상(R,S,T) 교류 전원이고, 부호 3은 3상 교류를 직류로 변환하는 정류용 다이오드 브릿지이며, 부호 4a는 4a: 커패시터(capacitor) 부하, 부호 4b는 일반 저항성 부하이다. 3상 교류 전원(2)과 상기 정류용 다이오드 브릿지(3) 및 부하(4a, 4b)사이에는 본 발명에 따른 중성선 단상 출력 변압기와 중성선(N)이 접속된다.

도 1에 있어서, R상 선(R)은 3상 교류 전원(2)중 R상 전원(부호 미지정)으로부터 직접 정류용 다이오드 브릿지(3)에 접속되고, S상 선(S)은 3상 교류 전원(2)중 S상 전원(부호 미지정)으로부터 중성선 단상 출력 변압기(1)의 S상 1차 권선(1b)에 접속되며, T상 선(T)은 3상 교류 전원(2)중 T상 전원(부호 미지정)으로부터 중성선 단상 출력 변압기(1)의 T상 1차 권선(1c)에 접속된다.

중성선(N)은 일단이 부하 측의 정류용 다이오드 브릿지(3)에 접속되고, 타단은 중성선 단상 출력 변압기(1)의 N상 2차 권선(1d)을 통해 접지된다.

미설명 부호 I_R, I_S, I_T는 각각 R상 전류, S상 전류 및 T상 전류이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전 류 제거 장치의 동작을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

비선형 부하로 인해 영상전류가 발생하고 R, S, T의 3상에 불평형이 발생하면, 발생한 영상전류가 중성선 단상 출력 변압기(1)의 N상 2차 권선(1d)에 유기되고 유기된 영상전류는 부하 측으로 환류됨으로써 계통상 발생한 영상전류를 상쇄하여 제거한다. 환류에 의한 상쇄방법이기 때문에 손실이 적은 특징이 있다.

한편, 본 발명에 따라서 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치로서 중성선 단상 출력 변압기의 1차 권선 및 2차 권선 구성을 보여주는 변압기 권선 도인 도 2를 참조하여 중성선 단상 출력 변압기의 구성을 보충 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 영상 전류 제거 장치로서 중성선 단상 출력 변압기(1)는 철심(1e)와, 중성선 단상 출력 변압기(1)의 입력 측인 1차 측에 권선되는 R, S, T상 1차 권선(1a, 1b, 1c)과, 중성선 단상 출력 변압기(1)의 입력 측인 2차 측에 권선되는 N상 2차 권선(1d)를 포함하여 구성된다.

도 2에서 R, S, T상 1차 권선(1a, 1b, 1c)에는 각각 R상 선(S), S상 선(S), T상 선(S)이 접속되고, N상 2차 권선(1d)에는 중성선(N)이 접속됨을 볼 수 있다.

상기 본 발명에 따른 중성선 단상 출력 변압기(1)는 출력이 중성선 단상 권선으로 구성되므로 권선이 용이하여, 불량률이 적고 최적 용량 산정시 오차 없이 정밀하게 설계 가능한 잇점이 있다. 또한 크기와 무게도 종래기술에 비하여 대폭 줄일 수 있어 소형, 저렴한 영상 전류 제거 장치의 제작과 공급이 가능한 잇점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 영상 전류 제거 장치로서 중성선 단상 출력 변압기(1)을 계통과 부하 간에 도 3과 같이 설치함에 따라 계통상 및 부하 측 회로에 영상분 전류가 거의 0 즉 제로(zero)가 됨을 볼 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치에 따라서, 제작이 간편하며 영상전류 제거 성능의 신뢰성은 향상시킬 수 있고 가격이 저렴하고 부피와 무게를 최소화할 수 있는 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치에 있어서,

   계통 전원과 부하 사이에 접속되어, 상기 부하에 영상 전류를 환류시켜 상기 부하에서 발생하는 영상 전류를 상쇄시켜 제거하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수단은 계통 전원과 부하 사이에 접속되는 1차 권선과, 계통의 영상 전류를 상쇄하여 제거하기 위해서 상기 1차 권선에 흐르는 영상 전류를 유기하여 다시 상기 부하로 환류시키는 2차 권선을 가진 변압기로 구성되는 것을 특징으로 하는 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치.
3. 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치에 있어서,

   3상 계통 전원과 부하 사이에 상 별로 병렬로 접속되는 3상 1차 권선과, 3상 계통의 영상 전류를 상쇄하여 제거하기 위해서 상기 3상 1차 권선에 흐르는 영상 전류를 유기하여 다시 상기 부하로 환류시키도록 중성선과 부하에 접속되는 영상 단상의 2차 권선을 가지는 변압기로 구성되는 것을 특징으로 하는 계통전원의 불평형을 제거하는 영상 전류 제거 장치.

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