KR20100005384U - 고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 이동용 단상 변압기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주상변압기(Pole-top Transformer)의 무정전 교체 시에 적용되는 장치로 고압 단상 고체절연개폐기(Single Phase Solid Dielectric Switchgear)와 개폐제어장치, 단상 100kVA 변압기, 저압검상 및 개폐제어장치, 저압전자개폐기를 구성 결합하여 경량 및 소형화를 구현함으로서 기존 전기고소작업차에 장착, 기동 및 작업성을 높일 수 있어 주상변압기 무정전교체 및 소손 등의 고장시 임시송전이 가능한 세계 최초 단상 무정전시스템장치인 고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 단상 100kVA변압기장치를 제공함에 있다.

또 본 발명은 고압 단상 고체절연개폐기와 개폐제어장치를 결합하여 개폐 및 배터리와 주전원상태를 확인할 수 있으며 개폐 조작은 원방에서 가능한 장치이다.

저압검상 및 개폐제어장치와 저압전자개폐기를 결합하여 고압 단상고체절연개폐기가 내장된 단상 100kVA변압기장치(이하 “단상변압기장치”이라 통칭함)와 기설 주상변압기 간의 병렬운전 조건이 합치되었는지를 검출하는 검전계전기를, 변류기와 전류계를 연계하여 과부하시 동작하도록 과전류계전기를 설치하여 이상상태를 감지하면 저압전자계폐기가 투입되지 않거나 자동으로 개방되어 작업의 안전과 편리성을 높이는데 그 특징이 있다.

고압 단상 고체절연개폐기, 단상 100kVA변압기, 검상장치 및 저압개폐기, 고압 단상 고체절연개폐기 내장된 이동용 단상 100kVA변압기장치이하 “단상변압기장치”이라 통칭함, 검전계전기, 과전류계전기

Description

고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 이동용 단상 변압기장치 {Portable Transformer for one phase Equipped with Solid Dielectric Switchgear}

본 발명은 고압 가공배전선로의 전주 상에 설치된 주상변압기 무정전교체 및 소손 등의 고장시 임시송전이 가능한 세계 최초 단상 무정전시스템장치인 고압 단상고체절연개폐기가 내장된 단상 100kVA변압기장치에 관한 것이다.

고압 단상 고체절연개폐기와 제어개폐장치를 결합하여 개폐상태 및 배터리와 주전원상태를 확인 할 수 있으며 개폐 조작은 원방에서 가능한 장치와 저압검상 및 개폐제어장치와 저압전자개폐기를 결합하여 병렬운전 조건이 합치되었는지를 검출하는 검전계전기와 변류기와 전류계를 연계하여 과부하시 동작하도록 과전류계전기를 설치하여 이상상태를 감지되면 저압전자계폐기가 투입되지 않거나 자동으로 개방되는 장치에 관한 것이다.

현재까지 사용되고 있는 무정전공법중에서 과부하, 노후변압기교체 등의 경우는 기 개발된 삼상 공사용개폐기와 삼상 300kVA 무정전변압기장치를 사용하고 있으나, 실제로 22.9kV 배전선로에서 단상공급인 경우 주상변압기 1대를 사용하고 삼상공급인 경우는 단상 주상변압기 3대를 와이(Y)결선하여 삼상 공급을 하고 있기 때문에 기존 삼상 공사용개폐기와 삼상 300kVA 무정전변압기장치로 단상 주상변압기를 무정전으로 교체작업 하는 것은 적합한 방법과 장치라고는 볼 수 없다.

또한 소손 등의 변압기 고장으로 인한 정전사고 시에는 고장 주상변압기를 교체완료시까지는 수용가 정전은 불가피하다. 이러한 고장정전의 경우, 작업정전 감축을 위한 장비의 적용 효용성이 없을 뿐만 아니라 어떠한 장비의 적용도 시도된 바 없다.

기 개발되어 사용되고 있는 삼상 공사용개폐기는 개폐상태를 확인 할 수 있는 기능이 없고 수동개폐로 작업능률 및 안전성이 저하된다. 또 검상장치도 수동에 의해 육안으로 확인 한 후 저압을 투입하나 자동투입정지 및 자동개방 기능은 없다.

① 현재 전주 상에 설치하는 변압기는 전부 단상변압기로 최대 용량이 100kVA이고, 노후나 과부하변압기를 무정전으로 교체하는 경우 대부분이 단상 주상변압기를 1대씩 교체하게 된다. 즉, 단상 또는 삼상공급 단상주상변압기들을 교체하는 경우 사용되는 기존 방식인 삼상 공사용개폐기와 삼상 300kVA 무정전변압기장치는 대형, 중량화 되어 기동성과 작업성, 경제성이 떨어지고, 또한 현장 적용성이 떨어지므로 적합지 않다.

② 현재 주상변압기의 소손 등 고장으로 교체시 우선 임시로 전력 공급을 한 후 무정전으로 기동성 있게 교체할 수 있는 소형, 경량화 된 장치가 필요한 실정이다.

③ 현재 사용되고 있는 공사용개폐기의 기능은 수동조작에 의한 개폐로 현재 개폐기의 상태 및 자동개폐기능이 없어 안전성 및 작업성이 떨어지므로 적합지 않다.

④ 현재 사용되고 있는 검상장치는 검상 후 개폐기의 자동투입방지 및 자동차단 기능이 없어 안전성이 떨어지므로 그에 대한 장치가 필요한 실정이다.

① 기존 삼상 공사용개폐기와 삼상 300kVA 무정전변압기장치 대신 소형, 경량화로 기동성이 확보된 세계 최초 단상 무정전시스템장치인 고압 단상고체절연개폐기가 내장된 단상 100kVA변압기장치를 개발 노후, 과부하 등의 주상변압기를 무 정전 교체가 가능하도록 개발하여 적용하였다.

② 주상변압기 소손 등의 경우에 고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 단상 100kVA 이동용 변압기장치를 개발, 현장에서 임시로 전력공급을 한 후 정전에 관계없이 시간적 여유를 가지고 무정전 교체작업을 함으로서 고장정전시간을 감축 할 수 있는 기동성이 확보된 장치를 개발하였다.

③ 고압 단상 고체절연개폐기와 개폐제어장치를 결합하여 개폐기의 개폐상태 및 자동개폐기능이 되도록 개발하였다.

④ 검상 및 개폐제어장치를 상호 연계하여 자동투입방지 및 자동차단 기능이 추가된 장치를 개발하여 안전성을 높였다.

이상에서 기술한 바와 같이 본 발명은 기존 무정전공법장치의 대형화, 중량화 및 장시간 소요에서 소형 경량화 된 장비를 이용하여 간편하고 신속, 안전하게 교체 및 복구할 수 있어 현장 적응성이 높고 변압기 소손 등의 고장시 정전 수용가에 현장에서 우선 임시 공급 할 수 있어 고장정전의 경우에도 정전시간을 대폭 감축시킬 수 있으므로 장시간 정전에 따른 수용가의 불편과 경제적 손실을 최소화하고 공사비를 절감하는 효과가 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 고압 단상 고체절연개폐기(Single Phase Solid Dielectric Switchgear)가 내장된 이동용 단상 100kVA변압기장치를 설명하기 위한 구조도로서 먼저 가공배전선로에 설치된 분기고리에서 활선클램프를 통해 전기를 공급 받아 전송시켜 주는 고압 바이패스 케이블(1)과 고압 단상 고체절연개폐기의 전원측 부싱에 연결시켜주는 직선접속재(2)로 한다.

그 단계는 고압 단상 고체절연개폐기(4)와 고압 단상 고체절연개폐기(4)의 현재 상태 및 개폐를 제어하는 개폐제어장치(3)로 구성하며 고압 단상 고체절연개폐기의 부하측 부싱에서 단상 100kVA변압기 고압측 부싱에 연결시켜주는 엘보접속재(5)와 고압케이블(6), 엘보접속재(7)로 이루어진다.

그 다음 단계는 단상 100kVA변압기(9)는 22.9kV-y 일반형 지상변압기를 사용하며 내부를 거쳐 강압된 전기는 저압부싱(10)과 저압압착단자, 저압케이블(11), 저압압착단자를 통해 저압전자개폐기(12) 전원측 단자에 연결된다.

그 다음 단계는 저압전자개폐기(12)와 검상 및 개폐제어장치(13)는 제어선으로 연결하여 기설주상변압기와 단상 100kVA변압기(9)간의 동상여부를 확인, 개폐통제 및 개폐조작을 실시한다.

그 다음 단계는 저압전자개폐기(12) 부하측 단자를 통해 나온 전기는 저압압착단자와 저압케이블(14)을 이용해 저압분기함(15)까지 연결한다.

마지막 단계로 저압모선에 연결하기 위하여 저압접속재(16)와 저압 바이패스 케이블(17)를 연결하고 저압분기함(15)에 접속한다.

도 2는 본 발명에 따른 고압 단상 고체절연개폐기의 개폐제어장치를 설명한 것으로 ②는 개폐제어장치 및 모터구동을 위한 전원스위치로 ON / OFF로 구성되며 ③은 전원 표시등이다. ④는 야간 개폐조작시에 확인을 위한 라이트스위치로 ON / OFF로 조작한다. ⑤는 전원이 없이 모터를 구동할 때 쓰이는 배터리의 상태를 표시하는 등이다. ⑥은 개폐제어장치 및 모터를 구동시키기 위한 주전원의 상태를 표시하는 등으로 동작을 하지 않을시 는 배터리로 충전이 되도록 하였다. ⑦⑧은 모터의 위치상태를 표시하는 등으로 ⑦에 표시가 되면 개폐기는 열림 상태이고, ⑧이 표시되면 개폐기는 닫힘 상태가 된다. ⑨⑩은 모터를 구동하는 스위치로 ⑨를 누르면 개폐기는 열림 상태가 되고, ⑩을 누르면 개폐기는 닫힘 상태가 된다.

도 3은 본 발명에 따른 단상변압기장치의 계측장비를 설명한 것으로 단상변압기장치 측 R1- T1간에 단상변압기장치 전압계를 설치하였고, 기설 주상변압기(배전선로 전주 상에 설치된 변압기)측 R2- T2간에 기설 주상변압기 전압계를 설치하여 각각 전압을 표시토록 하였고, 부하전류측정을 위하여 R, T상에 각각 CT(Current Transformer)와 전류계를 설치하여 부하전류를 측정토록 하였으며 이것과 연계하여 E.O.C.R(과전류보호 계전기)를 설치하여 과부하나 고장전류 시 보호토록 하였다. 병렬운전용으로 MC(전자 접촉기)를 설치하였고, MC 1차 측(단상변압기장치)과 2차 측(기설 주상변압기)에 위상 일치 여부를 검상하기 위한 전압계전기 VM1과 VM2를 설치하여 병렬운전조건 합치 여부를 검상토록 하였다. 계측기 장치에는 계통의 이상변압발생시 본 장치를 보호하기 위하여 LA(피뢰기)를 MC 1차 측과 2차 측에 각각 설치하여 이상전압 발생 시 검상장치를 보호하도록 하였다.

도 4는 본 발명에 따른 보호계전기장치 회로도이며 전원부에는 송전 중 표시등을 설치하여 송전중임을 알리도록 하였고 검상전압계전기 VM1를 설치하여 단상변압기장치와 기설 주상변압기의 R상의 전압 차를 검출하도록 하였고 VM2를 설치하여 T상의 전압차를 검출토록 하였다. 두 변압기 간의 병렬운전을 위하여서는 전압방식이 동일하고 위상각이 동일하여야 하는데 이것이 상이할 경우 전압차이가 나타난다. 병렬운전 조건이 합치되었다면 이때 전압 차는 '0' 이어야 한다. 병렬운전 조건이 맞지 않으면 상응하는 전압이 검출된다. 이것을 검출하여 보호계전기 도 4의 R1또는 R3을 작동시켜 연계된 보호계전기 R4를 동작시켜준다. 이 때 MC가 운전(ON)되기 전이면 MC투입이 불가능하게 하고 MC가 운전 중이라면 자동차단 시키도록 하였다. 동시에 경보용 부저(BZ)를 울려주게 하였다. 이 때 작동한 부저(BZ)는 부저정지 버턴 도 4의 (부저 정지 S/W)로 정지시키도록 하였다.

또한 VM1이나 VM3동작 시 R1, R3보조계전기를 이용 이상표시등을 점등시켜 알려주도록 하였다. 도 5의 (이상표시등)과전류나 고장전류시에는 과전류보호계전기 E.O.C.R 1 이나 E.O.C.R 2 를 작동하게 하여 도 5의 (과전류)표시등으로 알리도록 하였으며 동시에 보조계전기 R7을 작동시켜 MC를 차단시켜주는 동시에 경보용 부저(BZ)로 알리도록 하였다.

도 5는 본 발명에 따른 검상장치 설명도이며, ②번 표시등은 병렬운전 가능상태는 <정상>표시등, 병렬운전 조건 불합치 시에는 <이상>표시등, 과전류로 E.O.C.R(과전류 계전기)동작 시는 <과전류>표시등이 점등된다. ③, ④번의 VM1과 VM2는 단상변압기장치와 기설 주상변압기 간의 전압이 상이하거나 위상각 불일치 시 동작하여 병렬운전용 MC의 작동을 억제한다.

운전 중에는 자동차단 해주고, 운전대기 중에는 운전전원을 차단하여 운전불능상태로 해 준다.⑤번은 단상변압기장치의 전압을, ⑥번은 기설 주상변압기의 전 압을 표시하도록 하였고, ⑦번은 R상의 부하전류를, ⑧번은 T상의 부하전류상태를 알리고 연계된 E.O.C.R(과전류 계전기)로 고장전류로부터 보호해주게 하였다. ⑨번은 병렬운전용 MC의 투입(ON) S/W, ⑩번은 개방(OFF) S/W, ⑪은 이상상태를 알리도록 설치한 경보용 부저(BZ), ⑫번은 부저(BZ) 작동 시 정지용 S/W이다.

도 6은 본 발명에 따른 고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 이동용 단상 100kVA변압기장치를 이용하여 무정전으로 교체하는 작업개요도로서, 기설 주상변압기(13)를 교체하고자 하는 경우에는 고압 바이패스 케이블(4), 단상 고체절연개폐기(6), 단상 고체절연개폐기 내장된 이동용 단상 100kVA변압기장치(9), 저압 바이패스 케이블(10)를 적용하여 활선상태로 기설 주상변압기(13)의 저압 수용가에 전원을 공급하면서 기설 주상변압기(13)를 무정전으로 교체하기 위한 결선 상태를 보여주고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 이동용 단상 100kVA변압기장치 구조도

1 : 고압 바이패스 케이블(고압 가공배전선로)

2 : 직선접속재

3 : 개폐제어장치(고압 단상 고체절연개폐기)

4 : 고압 단상 고체절연개폐기

(High Voltage Single Phase Solid Dielectric Switchgear)

5 : 엘보접속재

6 : 고압케이블

7 : 엘보접속재

8 : 고압부싱

9 : 단상 100kVA변압기

10 : 저압부싱

11 : 저압케이블

12 : 저압전자개폐기

13 : 검상 및 개폐제어장치

14 : 저압케이블

15 : 저압분기함

16 : 저압 바이패스 케이블(저압모선)

도 2는 본 발명에 따른 고압 단상 고체절연개폐기의 개폐제어장치의 설명도

도 3은 본 발명에 따른 단상변압기장치의 계측장비 설명도

도 4는 본 발명에 따른 보호계전기장치 회로도

도 5는 본 발명에 따른 검상장치 설명도

도 6은 본 발명에 따른 고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 이동용 단상 100kVA변압기장치를 설명하기 위한 작업개요도

1 : 고압 가공배전선로(22.9kV)

2 : 분기고리 및 분기고리커버

3 : 활선클램프

4 : 고압 바이패스 케이블

5 : 엘보접속재

6 : 단상 고체절연개폐기(Single Phase Solid Dielectric Switchgear)

7 : 단상 100kVA변압기

8 : 검상 및 개폐제어장치, 저압전자개폐기 (병렬운전용 저압측 개폐기)

9 : 단상 고체절연개폐기 내장된 이동용 단상 100kVA변압기장치

10 : 저압 바이패스 케이블(단상변압기장치와 저압모선 연결)

11 : 접지케이블

12 : 저압모선(기설 주상변압기 저압측 선로)

13 : 기설 주상변압기 단상 or 삼상 (단상 주상변압기 3대로 삼상 전력공급)

14 : 기설 C.O.S(Cut-Out-Switch)

Claims (3)

1. 본 발명은 주상변압기(Pole-top Transformer)의 무정전 교체 시에 적용되는 장치로 고압 단상 고체절연개폐기(Single Phase Solid Dielectric Switchgear)와 개폐제어장치, 단상 100kVA변압기, 저압검상 및 개폐제어장치, 저압전자개폐기를 구성 결합하여 경량 및 소형화를 구현함으로서 기존 전기고소작업차에 장착 기동 및 작업성을 높일 수 있어 주상변압기 무정전교체 및 소손 등의 고장시 임시송전이 가능한 세계 최초 단상 무정전시스템장치인 고압 단상 고체절연개폐기가 내장된 단상 100kVA변압기장치를 제공함에 있다.

   - 기존장치 : 삼상 공사용개폐기 + 삼상 300kVA변압기

   - 발명장치 : 단상 고체절연개폐기개폐제어장치 +

   단상 100kVA 변압기검상장치+개폐제어장치+저압전자개폐기
2. 본 발명은 고압 단상 고체절연개폐기와 개폐제어장치를 결합 적용하여 개폐 및 배터리와 주전원상태를 확인 할 수 있으며 개폐 조작은 원방에서 가능한 장치이다.
3. 저압검상 및 개폐제어장치와 저압전자개폐기를 결합하여 고압 단상고체절연개폐기가 내장된 단상 100kVA변압기장치(이하 “단상변압기장치”이라 통칭함)와 기설 주상변압기 간의 병렬운전 조건이 합치되었는지를 검출하는 검전계전기를, 변류기와 전류계를 연계하여 과부하시 동작하도록 과전류계전기를 설치하여 이상상태를 감지하면 저압전자계폐기가 투입되지 않거나 자동으로 개방되어 작업의 안전성과 편리성을 높이는데 그 특징이 있으며, 아래와 같다.

   도 4과 같이 첫째, 병렬운전 조건이 성립되지 않을 시 운전이 불가능하도록 하였고, 병렬운전 도중 이상발생 시 운전이 자동차단 되도록 전압계전기인 VM1과 VM2를 설치하였다.

   둘째, 과전류 보호 장치(E.O.C.R)를 설치하여 과부하나 고장전류시 병렬운전 중 자동차단 되도록 하였다.

   셋째, 도 5의 와 같이 정상, 이상, 과전류 표시등을 설치하여 변압기 장치의 상태를 알리도록 하여, 정상상태에서만 운전이 되고 이상상태에서는 운전이 불가능하게 하고 운전 중에도 이상발생 시 자동 차단되게 함으로서 초보자도 안전하게 작업이 가능하도록 하였다.

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