KR20130063505A - 부하시 탭 전환기 - Google Patents

부하시 탭 전환기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스텝 트랜스포머용의 부하시 탭 전환기에 관한 것이다. 부하시 탭 전환기는 전환 대상인 2개의 권선 탭의 각각에 대한 하나의 메인 전류 브랜치 및 하나의 보조 전류 브랜치를 구비한다. 메인 전류 브랜치와 보조 전류 브랜치에서, 전환은 진공 스위칭 튜브에 의해 달성된다. 본 발명에 의하면, 각각의 권선 탭 사이에서 메인 전류 브랜치의 각각 및 보조 전류 브랜치의 각각에 추가의 기계적 콘택이 제공된다. 권선 탭은 상기 브랜치 내의 각각의 진공 스위칭 튜브에 의해 상기 브랜치에 전기적으로 접속된다. 기계적 콘택은 접속되지 않은 권선 탭의 메인 전류 브랜치 및 보조 전류 브랜치 내의 진공 스위칭 튜브가 접속되지 않은 권선 탭으로부터 갈바닉 절연될 수 있도록 전환된다.

Description

부하시 탭 전환기{ON-LOAD TAP CHANGER}
본 발명은 제1 청구항의 프리앰블에 따른 탭형 트랜스포터의 권선 탭을 중단없이 전환하는 부하시 탭 전환기에 관한 것이다.
위상당 총 4개의 진공 스위칭 튜브를 가진 부하 전환 스위치가 DE 2021575에 개시되어 있다.
권선 탭에 각각 접속된 2개의 부하 브랜치(load branch)의 각각에, 메인 콘택으로서의 각각의 진공 스위칭 튜브와 저항 콘택으로서의 전환 저항과 직렬로 접속되는 추가의 진공 스위칭 튜브가 설치된다. 이전 권선 탭 n으로부터 새로운 미리 선택된 권선 탭 n+1까지 중단없는 부하 전환의 경우에, 처음에는 전환되는 측의 메인 콘택이 개방되고, 이어지는 저항 콘택이 폐쇄되어, 2개의 권선 탭 n과 n+1 사이의 전환 저항 흐름에 의해 보상 전류가 제한된다. 전환되는 측의 이전에 폐쇄된 저항 콘택이 개방된 후에, 이어지는 측의 메인 콘택이 폐쇄되어, 새로운 권선 탭 n+1로부터 부하 션트로의 전체 부하 전류가 유도되어, 전환이 완료된다.
그러나, 파워 트랜스포머의 정류를 위한 진공 스위칭 튜브를 구비하는 이러한 공지된 부하시 탭 전환기를 사용하는 다른 경우에, 100 kV 또는 그 이상의 높은 서지 전압 강도를 필요로 한다. 이러한 바람직하지 않은 서지 전압(surge voltage)은 그 높이가 탭형 트랜스포머의 구성에 크게 좌우되고, 개별 탭 스텝 간의 권선 부분은 한편으로는 메인스에 라이트닝이 닿는 것으로부터 생기는 라이트닝 서지 전압(lightning surge voltage)이고, 다른 한편으로는, 스위칭 서지 전압은 정류할 메인스에서의 예측하지 못한 스위칭 서지에 의해 생긴다. 부하시 탭 전환기의 충분하지 않은 서지 전압 강도의 경우에, 부하 전류를 도통하지 않는 부하 브랜치에서의 진공 스위칭 튜브의 댐핑 스크린 또는 세라믹의 과도 스텝 단락 회로 또는 바람직하지 않은 방해가 발생할 수 있다. 이에 의해 장기 손상이 생길 수 있고, 일반적으로 바람직하지 않다.
과도한 서지 전압 부하를 해결하기 위해, 부하 브랜치 사이의 보호 스파크 갭 또는 전압 의존성 저항을 제공하는 것이 DE 2357209 A 및 DE 260344로부터 알려져 있다. 그러나, 이들은, 여러 경우에, 이들의 영향에서 바람직하지 않은 서지 전압 부하를 배제 또는 완전히 배제하기에 충분하지 않고 가능하지 않은 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 도입 부분에서 설명한 종류의 부하시 탭 전환기로서, 높은 서지 전압 강도를 가지며 높은 스위칭 파워를 갖는 부하시 탭 전환기를 제공하는 것이다.
본 목적은 독립 청구항의 특징을 가진 부하시 탭 전환기에 의해 구현된다. 종속항은 본 발명의 바람직한 개선에 관련된 것이다.
본 발명은 전기적 절연을 달성하는 개략적인 사상에 기초한다. 즉, 각 브랜치에서의 진공 스위칭 튜브의 전위의 분리를 달성하는 것으로서, 추가의 기계적 스위칭 소자에 의해 각각의 권선 탭으로부터 부하 전류를 도통하지 않으며, 진공 스위칭 튜브 및 전기적으로 접속되는 각각의 권선 탭 사이에 각각 배치된다. 발생할 수 있는 서지 전압은 부하 전류를 도통하지 않는 각각의 부하 브랜치 내의 전공 스위칭 튜브에는 영향이 없다. 이것은 저항 콘택으로서 동작하는 진공 스위칭 튜브뿐만 아니라 메인 콘택으로서 동작하는 진공 스위칭 튜브에도 동일하게 적용된다.
도 1은 본 발명에 의한 부하시 탭 전환기를 개략적으로 나타내는 것으로서, 권선 탭 n이 접속된 기본 설정이 도시되어 있다.
도 2 내지 도 13은 권선 탭 n+1에 대한 부하 전환의 경우에 전환 과정의 각각의 단계를 나타낸다. 도 13은 부하 전환이 완료된 이후의 정지 상태를 나타낸다.
본 발명에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 부하시 탭 전환기의 부하 전환 스위치를, 도 1에 상세하게 나타낸다. 실제의 부하 전환이 전환될 새로운 권선 탭, 여기서는 n+1의 파워없는 선택을 받기 전의 부하시 탭 전환기의 선택기(selector)는 도시하고 있지 않다.
부하시 전환 스위치는, 종래로부터 알려진 것으로서, 2개의 부하 브랜치(A, B)를 구비한다. 이들 부하 브랜치는 각각 권선 탭 n 또는 n+1과 전기적으로 접속되어 있다. 본 발명에 의한 부하시 탭 전환기는 메인 전류 브랜치와 각 부하 브랜치 내에 저항 전류 브랜치를 구비한다.
제1 메인 전류 브랜치는 권선 탭 n으로부터 부하 션트(LA)에 진공 스위칭 튜브(MSVa)에 의해 전기적으로 접속시킨다. 제2 메인 전류 브랜치는 권선 탭 n+1로부터 부하 션트(LA)에 진공 스위칭 튜브(MSVb)에 의해 전기적으로 접속시킨다. 제1 보조 전류 브랜치는, 제1 메인 전류 브랜치와 병렬로 설치되며, 추가의 스위칭 튜브(TTVa) 및 이와 직렬로 배치된 하나 이상의 제1 전환 저항(Ra)에 의해 권선 탭 n을 부하 션트에 전기적으로 접속시킨다. 제2 보조 전류 브랜치는 제2 메인 전류 브랜치와 병렬로 설치되며, 추가의 스위칭 튜브(TTVb) 및 이와 직렬로 배치된 하나 이상의 제2 전환 저항(Rb)에 의해 권선 탭 n+1을 부하 션트에 전기적으로 접속시킨다.
본 발명에 의하면, 각각의 권선 탭 n 또는 n+1과 각각의 진공 스위칭 튜브(MSVa, TTVa) 또는 그 반대쪽의 MSVb, TTVb의 사이의 메인 전류 브랜치 및 보조 전류 브랜치의 각각에, 추가의 개별적으로 작동가능한 기계적 콘택이 제공되어 전기적으로 접속된다. 따라서, 총 4개의 이러한 기계적 콘택이 제공된다.
- 진공 스위칭 튜브(MSVa)의 보호를 위한 기계적 콘택(MDCa),
- 진공 스위칭 튜브(TTVa)의 보호를 위한 추가의 기계적 콘택(TDCa),
- 진공 스위칭 튜브(MSVb)의 보호를 위한 추가의 기계적 콘택(MDCb), 및
- 진공 스위칭 튜브(TTVb)의 보호를 위한 추가의 기계적 콘택(MDCb).
도 1에서, 각각의 기계적 콘택(MDCa, TDCa, MDCb, TDCb)은 쌍극 전환 콘택(double-pole switch-over contact)(반위 콘택(reversing contact)으로서 실행된다. 그러나, 이들은 간단한 중단을 제공하는 개별 콘택으로서 실현될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 각각의 부하 브랜치 내에, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기계적 영구 메인 콘택(MCa, MCb)이 제공된다. 이들 콘택은 정지 동작에서 영구 메인 전류를 도통시키고 이러한 부하 브랜치의 메인 전류 브랜치 내에 진공 스위칭 튜브를 사용하지 않도록 한다.
도 1에서, 권선 탭 n이 접속되고, 부하 전류는 이 권선 탭으로부터 부하 션트(A)로 도통된다. 본 발명에 따라 구성된 기계적 콘택(MDCb)을 통해, 접속되지 않은 권선 탭 n+1로부터 완전히 분리된 기계적 콘택의 세팅 내에 진공 스위칭 튜브(MSVb)가 위치한다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 기계적 콘택(TDCb)의 세팅을 통해, 진공 스위칭 튜브(TTVb)가 접속되지 않은 권선 탭 n+1로부터 완전히 분리된다.
본 발명에 따른 부하시 탭 전환기에 의하면, 각각의 권선 탭으로부터 부하 전류를 도통시키지 않고도, 각각의 브랜치에서 진공 스위칭 튜브를 완전히 분리시킬 수 있어서, 서지 전압 부하로부터 보호할 수 있다.
새로운 권선 탭에 대한 도 1에 나타낸 기본 세팅의 전환의 경우의 본 발명에 의한 부하시 탭 전환시의 완전한 전환 과정은 추가의 도면에 의해 다음에 개별의 단계에서 설명한다.
도 2, 영구 메인 콘택(MCA)이 개방되고, 부하 전류가 진공 스위칭 튜브(MSVa)로 전달된다. 이와 동시에, 진공 스위칭 튜브(TTVb)가 개방된다.
도 3, 진공 스위칭 튜브(MSVa)가 개방되고, 진공 스위칭 튜브(MSVb)가 마찬가지로 개방된다.
도 4, 부하 전류가 진공 스위칭 튜브(TTVa) 및 이와 직렬로 접속된 전환 저항(RA)에 의해 도통된다. 이와 동시에, 이전에 개방된 기계적 콘택(TDCb)이 폐쇄된다.
도 5, 진공 스위칭 튜브(TTVb)가 폐쇄된다.
도 6, 순환 전류가, 2개의 진공 스위칭 튜브(TTVa, TTVb)와 2개의 브랜치의 각각의 전환 저항(RA, RB)에 의해 흐른다. 이와 동시에, 기계적 콘택(MDCa)이 개방되기 시작한다. 다른 쪽의 기계적 콘택(MDCb)이 폐쇄되기 시작한다.
도 7, 진공 스위칭 튜브(TTVa)가 개방된다.
도 8, 부하 전류가 다른 브랜치로 완전히 방향이 전환되고, TTVb 및 RB의 직렬 회로에 의해 배타적으로 도통된다.
도 9, 기계적 콘택(MDCa)이 완전히 개방된다. 기계적 콘택(MDCb)이 완전히 폐쇄된다. 이와 동시에, 진공 스위칭 튜브(MSVa, MSVb)가 폐쇄된다.
도 10, 부하 전류가 진공 스위칭 튜브(MSVb)에 의해 도통된다. 이와 동시에, 기계적 콘택(TDCa)이 개방된다.
도 11, 진공 스위칭 튜브(TTVa)가 폐쇄된다.
도 12, 개방된 기계적 콘택(MDCa, TDCa)을 통해, 부하 전류를 도통하지 않는 쪽의 MSVa 또는 TTVa의 진공 스위칭 튜브가 이전에 접속된 권선 탭 n의 전위로부터 전기적으로 완전히 분리된다.
도 13, 마지막으로, 새롭게 접속된 MCB의 영구 메인 콘택이 부하 전류를 받는다. 새로운 권선 탭 n+1에 대한 부하 전환이 완료된다.
이상 설명한 전환 과정의 경우에서 알 수 있는 바와 같이, 부하 전류를 도통하지 않는 쪽의 진공 스위칭 튜브는 대응하는 기계적 콘택에 의해 접속되지 않은 권선 탭으로부터 전기적으로 완전히 분리되기 때문에, 본 발명의 목적이 달성된다.

Claims (4)

  1. 탭형 트랜스포머(tapped transformer)의 권선 탭(n, n+1)을 중단없이 전환하기 위한 부하시 탭 전환기(on-load tap changer)로서,
    전환할 대상인 상기 권선(n, n+1)의 파워없는 사전선택을 위한 선택기(selector); 및
    이전의 권선 탭(n)으로부터 미리 선택된 권선 탭(n+1)으로의 부하 전환을 위한 부하 전환 스위치(load changeover switch)를 구비하며,
    상기 부하 전환 스위치는 2개의 메인 전류 브랜치(main current branch)와 2개의 보조 전류 브랜치를 포함하고,
    제1 메인 전류 브랜치는 진공 스위칭 튜브(MVSa)에 의해 제1 권선 탭(n)을 부하 션트(LA)에 전기적으로 접속시키며,
    제2 메인 전류 브랜치는 추가의 진공 스위칭 튜브(MSCb)에 의해 제2 권선 탭(n+1)을 부하 션트(LA)에 전기적으로 접속시키며,
    제1 보조 전류 브랜치는, 추가의 진공 스위칭 튜브(TTVa) 및 하나 이상의 전환 저항(switch-over resistance)(Ra)의 직렬 접속에 의해, 제1 권선 탭(n)을 부하 션트(LA)에 접속시키며,
    제2 보조 전류 브랜치는, 추가의 진공 스위칭 튜브(TTVb) 및 하나 이상의 추가의 전환 저항(Rb)의 직렬 접속에 의해, 제2 권선 탭(n+1)을 부하 션트(LA)에 접속시키며,
    각각의 권선 탭(n, n+1)과 각각의 진공 스위칭 튜브(MSva, MSVb, TTVa, TTVb) 사이의 상기 2개의 메인 전류 브랜치 및 상기 2개의 보조 전류 브랜치에, 추가의 개별적으로 작동가능한 기계적 콘택(MDCa, MDCb, TTCa, TTCb)이 제공되며, 상기 메인 전류 브랜치 내의 진공 스위칭 튜브(MSVa 또는 MSVb) 및 접속되지 않은 권선 탭(n 또는 n+1)의 보조 전류 브랜치 내의 진공 스위칭 튜브(TTVa 또는 TTVb)는 이러한 탭으로부터 전기적으로 분리된 것을 특징으로 하는 부하시 탭 전환기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2개의 메인 전류 브랜치의 각각에 병렬로, 정지 동작에서 영구 전류(permanent current)를 도통시키기 위한 영구 메인 콘택(permanent main contact)(MCa, MCb)이 제공되는 것을 특징으로 하는 부하시 탭 전환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기계적 콘택(MDCa, MDCb, TTCa, TTCb)은 쌍극 전환 콘택(double-pole changeover contact)으로 구성된 것을 특징으로 하는 부하시 탭 전환기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기계적 콘택(MDCa, MDCb, TTCa, TTCb)은 각각 조합된 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 부하시 탭 전환기.
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