KR20130105825A - 탭 절환기 및 탭 절환기용 진공 개폐 튜브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스텝형 변압기의 권선 탭 간의 중단없는 전환을 위한 탭 절환기에 관한 것으로서, 2개의 부하 분기가 전환할 각각의 위상마다 제공되며, 부하 분기는, 메인 콘택으로 작용하는 진공 개폐 콘택과, 이 진공 개폐 콘택에 병렬인 전환 저항 및 추가의 진공 개폐 콘택으로 된 적어도 하나의 직렬 접속을 각각 포함한다. 부하 분기의 각각의 적어도 2개의 진공 개폐 콘택이 구조적으로 결합되어, 서로 독립적으로 작동가능한 2개의 개별의 가동 콘택 및 공통의 고정 콘택을 구비하는 단일의 진공 개폐 튜브를 형성한다.

Description

탭 절환기 및 탭 절환기용 진공 개폐 튜브{TAP CHANGER AND VACUUM SWITCHING TUBE FOR SUCH A TAP CHANGER}
본 발명은 탭형 변압기(tapped transformer)의 권선 탭(winding tap) 간의 중단없는 전환을 위한 진공 개폐 튜브를 구비하는 탭 절환기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 탭 절환기에 특히 적합한 신규의 진공 개폐 튜브에 관한 것이다.
위상마다 총 4개의 진공 개폐 튜브를 구비하는 탭 절환기가 DE 20 21 575에 개시되어 있다. 2개의 부하 분기(load branch)에는, 메인 콘택으로서의 진공 개폐 튜브와, 전환 저항(switch-over resistance)에 직렬로 접속된, 저항 콘택(resistance contact)으로서의 추가의 진공 개폐 튜브가 각각 설치되어 있다. 이전의 권선 탭 n으로부터 미리 선택된 새로운 권선 탭 n+1로 중단없는 부하 절환이 이루어지는 경우, 처음에, 오프로 전환되는 쪽의 메인 콘택이 개방되고, 이후 그 다음에 이어지는 쪽의 저항 콘택이 폐쇄되도록 하는데, 전환 저항에 의해 제한되는 균압 전류가 2개의 탭 n과 n+1 사이에서 흐르도록 하기 위한 것이다. 오프로 전환되는 쪽의 이전에 폐쇄된 저항 콘택이 개방된 후, 그 다음에 이어지는 쪽의 메인 콘택이 폐쇄됨으로써, 부하 전류 전체가 새로운 권선 탭 n+1로부터 부하 분로(load shunt)로 도통되어, 절환이 이루어진다.
공개되어 있지는 않지만, DE 10 2009 048 813에는, 추가의 기계적 개폐 요소가 부하 분기와 부하 분로에 의해 이루어진 2개의 진공 개폐 튜브의 전기적 접속 사이에 추가의 탭 절환기가 설치된 것이 기재되어 있다.
주지의 탭 절환기는 위상마다 4개의 개별 진공 개폐 튜브를 필요로 한다. 처음에는, 이들 진공 개폐 튜브 및 관련 구동용 기구를 위한 큰 공간이 자체적으로 필요하기 때문에, 바람직하지 않다. 또한, 이러한 주지의 구성은 구성부품의 비용이 높기 때문에 비교적 고가이다.
본 발명의 목적은 더 단순한 구성으로 동일한 기능을 갖도록 하고 개폐 요소의 필요 공간을 줄여서 비용을 낮춘 탭 절환기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기와 같은 구성으로 개발된 탭 절환기를 사용하는 것이 특히 유리한 진공 개폐 튜브를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 탭 절환기는 2개의 진공 개폐 튜브를 각각의 부하 분기에 결합하여 단일의 진공 개폐 튜브를 형성하는 개념에 기초한다.
또한, 본 발명에 따른 진공 개폐 튜브는, 구성이 동일한 2개의 튜브의 기능을, 2개의 가동 콘택 시스템을 구비하는 튜브의 구성적 형태의 결합을 통해 탭 절환기 내에 결합하는 개념에 기초한다. 이 경우, 신규의 진공 개폐 튜브는 단순한 구성으로 이루어진다. 특히, 이 진공 개폐 튜브는 콘택 압축 스프링이나 슬라이드 콘택을 내부에 구비하지 않는다.
2개의 콘택을 구비하는 진공 개폐 튜브는 이미 알려져 있다. DE 3344367은 단일의 진공 챔버 내에서, 전기적으로 직렬 연결되어 동시 작동이 가능하도록 된 2개의 콘택 쌍을 구비하는 진공 개폐 튜브에 관한 것이다. 마찬가지로, DE 197 56 308 C1은 공통의 축 상에 배치된 2개의 개폐 경로를 갖는 진공 개폐 튜브에 관한 것으로서, 콘택 압축 스프링이 내부에 배치되어 있다. EP 0 258 614 B1에는 진공 개폐 튜브 및 고유의 전기 접속이 탭 절환기에 결합된 것이 개시되어 있다. 이와 관련해서, 다수의 개폐 경로가 진공 챔버 내에 배치되는 것에 의해, 환형의 고정된 콘택을 갖는 진공 개폐 튜브의 구성이 복잡하게 된다. 마지막으로, DE 10 2006 033 422 B3에는 많은 기능을 가진 추가의 진공 개폐 튜브가 개시되어 있다. 여기서는, 환형의 고정된 콘택뿐만 아니라 내부에 배치되는 콘택 압축 스프링도 필요하다.
이들 주지된 방안 중 어떤 것도 본 발명에 따른 탭 절환기에 적합하지 않다.
본 발명에 따른 진공 개폐 튜브의 바람직한 실시예에 의하면, 2개의 개별의 콘택 시스템의 기하학적 치수는 별개의 콘택 시스템이 메인 콘택으로서 사용되는지 아니면 보조 콘택으로서 사용되는지 여부에 따라 회로의 전기적 사양(electrical specifications)에 적합하도록 되어 있다. 이를 위하여, 예를 들어, 하우징의 직경 또는 각각의 개별 콘택 시스템의 플러저의 행정(stroke)이 기하학적으로 선택적으로 가변된다. 다시 말하면, 공통의 진공 개폐 튜브의 2개의 개별의 콘택 시스템은 탭 절환기의 전기적 사양에 대해서는 동일한 구성을 갖지 않지만, 상이한 기하학적 치수에 의해 적합하도록 되어 있다. 본 발명의 개념에 의하면, 본 발명의 진공 개폐 튜브는, 앞서 설명한 바와 같이, 2개의 가동 콘택 시스템을 가진 튜브의 구조적 형태의 조합에 의해 탭 절환기 내의 2개의 구조적으로 동일한 튜브의 기능을 조합하는 것이다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 경우, 각각의 가동 콘택 시스템은 동일한 전기적 특성을 갖지 않아야 하는데, 이것은 콘택 시스템이 탭 절환기의 개폐 시퀀스 내에서 상이한 개폐 작업을 실현하기 때문이다. 이러한 경우, 기하학적으로 더 큰 크기의 콘택 시스템은 일반적으로 진공 개폐 튜브의 내부에서의 절연 공간이 더 크다는 것을 의미한다. 이러한 관계에 의해, 본 발명의 실시형태를 더 간단하게 사용할 수 있다는 점에서, 별개의 콘택 시스템을 이들의 기하학적 형태로 탭 절환기가 기초로 하는 회로의 각각의 전기적 경계 조건(electrical boundary conditions)에 부합한다.
본 발명에 대하여, 도면을 참조하여 예를 들어 구체적으로 설명한다.
도 1은 종래의 탭 절환기를 나타낸다.
도 2는 주지의 탭 절환기의 절환 과정을 나타낸다.
도 3은 각각의 부하 분기 내에 단일의 진공 개폐 튜브가 결합된 본 발명에 따른 탭 절환기를 나타낸다.
도 4는 각각의 부하 분기 내에 단일의 진공 개폐 튜브가 결합되고, 추가로 기계적 콘택을 구비하는 본 발명에 따른 다른 탭 절환기를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 진공 개폐 튜브를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 진공 개폐 튜브의 바람직한 실시예를 나타낸다.
도 1에 나타낸 주지의 탭 절환기는 제1 부하 분기(load branch)를 포함하며, 제1 부하 분기 내에는, 메인 콘택으로 작용하는 진공 개폐 튜브(MSVa), 이 진공 개폐 튜브에 병렬로 접속된 전환 저항(Ra), 및 저항 콘택으로서 작용하는 진공 개폐 튜브(TTVa)가 배치되어 있다. 이와 유사하게, 제2 부하 분기는 진공 개폐 튜브(MSVb), 이 진공 개폐 튜브에 병렬로 접속된 전환 저항(Rb), 및 진공 개폐 튜브(TTVb)를 구비한다. 주지의 탭 절환기는 각각의 부하 분기마다 2개의 진공 개폐 셀(vacuum switching cell)을 포함하기 때문에, 위상마다 총 4개의 진공 개폐 셀을 갖는다.
도 2는 권선 탭 n으로부터 권선 탭 n+1로 전환되는 경우의 주지의 탭 절환기의 개폐 과정을 나타낸다. 탭 n이 전기적으로 접속된 개시 위치는 개별 개폐 요소의, 도 1에 나타낸 설정에 대응한다. 절환은 다음의 단계로 이루어진다.
- MSVa 개방
- TTVb 폐쇄
- TTVa 개방
- MSVb 폐쇄, 절환이 완료된다.
도 3은 본 발명에 따른 탭 절환기의 제1 실시형태를 나타낸다. 여기서, 개략적으로 나타낸 바와 같이, 탭 절환기는 이중 프레임 구성을 갖는데, 어느 하나의 부하 분기의 미리 분리되어 병렬로 배치된 진공 개폐 셀이 결합되어 제1 진공 개폐 튜브(Va)를 형성하고, 다른 부하 분기의 미리 분리되어 병렬로 배치된 진공 개폐 셀이 결합되어 제2 진공 개폐 튜브(Vb)를 형성한다. 본 발명에 따른 결합된 진공 개폐 튜브에 대하여 이하 더 상세하게 설명한다.
이러한 미리 분리된 진공 개폐 튜브의 기능의 본 발명에 따른 결합은 특정 회로에 한정되지 않으며, 부하 분기 내에 둘 이상의 진공 개폐 튜브를 제공하는 것이 언제나 가능하다.
도 4는 개선된 회로를 갖는 본 발명에 따른 탭 절환기의 제2 실시형태를 나타낸다. 이 경우, 제1 기계적 스위치(MDCa)는 본 발명에 따른 제1 진공 개폐 튜브(Va)(종래의 별개의 튜브 MSVa 및 TTVa를 대신함)의 전기 접속과 부하 분로(LA) 사이에 추가로 설치된다. 유사하게, 추가의 기계적 개폐 요소(MDCb)가 다른 부하 분기의 본 발명에 따른 제2 진공 개폐 튜브(Vb)(종래의 별개의 튜브 TTVb 및 MSVb를 대신함)와 부하 분로 사이에 설치되어 있다. 2개의 기계적 개폐 요소(MDCa, MDCb)는, 예를 들어 회로차단기(circuitbreaker)에 의해 구성되며, 이들은 정류(commutation)를 위한 것이 아니라, 전환이 없는, 즉 부하 전류를 도통시키지 않고 부하 분기를 전기적으로 분리시키기 위한 것이다.
본 발명의 범위 내에서, 예를 들어 위상마다 4개의 개별 진공 개폐 셀을 구비하는 탭 절환기의 경우(이러한 회로는 종래에도 존재)에, 각각의 경우에 이들 중 2개를, 본 발명에 따라 결합된 진공 개폐 튜브로 교체하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따라 결합된 진공 개폐 튜브를 나타낸다. 진공 개폐 튜브는 2개의 별개의 콘택 시스템(I, II)을 구비하며, 이들 콘택 시스템은 진공 개폐 튜브의 횡방향에서 대칭인 축(s2)의 양쪽에 배치되어 있다. 이 경우, 진공 개폐 튜브 전체를 둘러싸는 공통의 하우징(1)이 제공된다. 길이방향의 회전대칭 축(s1)의 중심에는 상부 플런저(upper plunger)(2)가 제공되고, 그 반대편에는, 하우징(1)의 내부에서 주지의 방법으로 가동 콘택 부재(4, 5)를 운반하는 하부 플런저(lower plunger)(3)가 제공된다. 2개의 콘택 부재(4, 5)는 서로 분리되고 독립되어 있으며, 플런저(2 또는 3)의 작용에 의해 공통의 고정 콘택(common stationary contact)(6)과 접속될 수 있다. 플런저와 협력하는 주지의 콘택 스프링은 도시하고 있지 않다. 동일하게 또는 상이하게 구성될 수 있는 상부 벨로즈(upper bellows)(7) 및 하부 벨로즈(8)가 도시되어 있다. 또한, 상부 및 하부 세라믹 부재(9, 10) 및 그 내부에, 상부 및 하부 감쇄 스크린(attenuating screen)(11, 12)이 도시되어 있다.
도 6은 콘택 시스템(I, II)이 이들의 상이한 기하학적 치수에 의해 탭 절환기에 특정의 전기적 사양에 적합하도록 된 본 발명에 따른 진공 개폐 튜브의 바람직한 실시예를 나타낸다. 동일 구성요소에 대한 동일한 참조 부호가, 도 5에서와 같이, 도 6의 예시에서 사용된다. 그 기능에 대해서는 도 5를 참조한 설명에서 이미 상세하게 설명했기 때문에, 도 6을 참조한 설명에서는 2개의 실시예 간의 차이점에 대해서만 설명한다. 도 5와 달리, 콘택 시스템(I, II) 및 대응하는 콘택 시스템(I 또는 II) 내에 존재하는 구성요소는 상이한 크기의 치수를 가지며, 이 경우, 하우징(1)은 이러한 기하학적 치수에 적합하도록 되어 있고, 진공 개폐 튜브는 제1 하우징 부분(13) 및 이보다 더 작은 제2 하우징 부분(14)을 구비한다.
전체적으로, 본 발명에 따른 탭 절환기는 몇 가지 장점을 갖는다. 필요한 진공 개폐 튜브의 개수를 사실상 절반으로 줄일 수 있으며, 개폐 요소를 위해 필요한 공간도 그에 따라 작게 할 수 있다. 마찬가지로, 비용이 절감된다. 이것은, 본 발명에 따라 사용되는 진공 개폐 튜브에 의해 달성되고, 이 진공 개폐 튜브는 "탠덤형 튜브"(tandem tube)로서 구성되며, 2개의 개별의 콘택 시스템을 포함한다.
이 경우, 본 발명에 따른 진공 개폐 튜브는 단순한 구성을 가지며, 종래기술의 방안과 달리, 내부에 배치되는 콘택 압축 스프링이나 복잡한 구동용 기구나 특별한 케이지형 콘택 구성, 예를 들어 환형의 콘택 구성이 필요하지 않게 된다.

Claims (6)

  1. 탭형 변압기(tapped transformer)의 권선 탭(winding tap) 간의 중단없는 전환을 위한 탭 절환기에 있어서,
    2개의 부하 분기(load branch)가 전환할 각각의 위상마다 제공되며, 상기 부하 분기는, 메인 콘택으로 작용하는 진공 개폐 콘택과, 상기 진공 개폐 콘택에 병렬인 전환 저항 및 추가의 진공 개폐 콘택으로 된 적어도 하나의 직렬 접속을 각각 포함하며,
    상기 2개의 분기는 공통의 부하 분로(load shunt)에 접속되거나 기계적 개폐 요소에 의해 접속가능하게 되어 있으며,
    부하 분기의 각각의 적어도 2개의 진공 개폐 콘택이 구조적으로 결합되어, 서로 독립적으로 작동가능한 2개의 개별의 가동 콘택(4, 5) 및 공통의 고정 콘택(6)을 구비하는 단일의 진공 개폐 튜브(Va, Vb)를 형성하며,
    상기 공통의 고정 콘택(6)은 공통의 부하 분로(LA)에 접속되거나, 기계적 개폐 콘택(MDCa, MDCb)에 의해 접속가능하게 되는 것을 특징으로 하는 탭 절환기.
  2. 제1항에 있어서,
    전환 저항 및 추가의 진공 개폐 콘택으로 이루어진 하나의 직렬 접속이 각각의 부하 분기에 제공되며,
    상기 각각의 부하 분기의 상기 하나의 진공 개폐 콘택 및 상기 하나의 추가의 진공 개폐 콘택이 결합되어 각각의 진공 개폐 튜브(Va, Vb)를 형성하도록 된, 탭 절환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 탭 절환기용의 진공 개폐 튜브(vacuum switching tube)에 있어서,
    2개의 분리되어 있으며 독립적으로 작동가능한 가동 콘택(4, 5)이 공통의 하우징(1) 내에서 미러 대칭으로 존재하며,
    상기 2개의 가동 콘택(4, 5)은 상기 진공 개폐 튜브의 길이방향 축(s1)의 서로 반대편에서 플런저(plunger)(2, 3)에 의해 작동가능하고,
    상기 2개의 가동 콘택(4, 5)은 단일의 고정 콘택(6)과 전기적으로 접속가능하게 된 것을 특징으로 하는 진공 개폐 튜브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2개의 가동 콘택(4, 5) 각각은 이것을 둘러싸는 감쇄 스크린(attenuating screen)(11, 12)과 함께 독립된 개폐 챔버 내의 콘택 시스템(I, II)을 형성하며,
    상기 2개의 콘택 시스템(I, II) 및 2개의 개폐 챔버는 상기 진공 개폐 튜브의 길이방향의 회전 대칭 축(s1)에 직각인 대칭 축(s2)을 중심으로 미러 대칭이 되도록 서로 반대편에 배치된, 진공 개폐 튜브.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    2개의 상기 플런저(2, 3)의 각각은 밀봉 벨로즈(sealing bellows)(7, 8)에 의해 둘러싸여 있는 것인, 진공 개폐 튜브.
  6. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    2개의 상기 콘택 시스템(I, II)은 상기 진공 개폐 튜브가 설치되는 탭 절환기의 전기적 경계 조건에 각각 적합하도록 되는 기하학적으로 상이한 크기의 치수를 갖는 것인, 진공 개폐 튜브.
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