KR20170070599A

KR20170070599A - 컨버터의 접지를 위한 단락장치

Info

Publication number: KR20170070599A
Application number: KR1020150178308A
Authority: KR
Inventors: 김준성; 정홍주; 유현호
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2017-06-22
Also published as: WO2017104921A1; KR101762407B1; US20180375424A1

Abstract

본 발명은 다수의 서브모듈이 직렬연결된 컨버터의 접지를 용이하게 하기 위한 단락장치에 관한 것이다. 본 발명은 다수개의 서브모듈(S)이 설치된 메인프레임(10)에 설치되고 상기 다수개의 서브모듈(S)을 가로지르는 방향으로 이동되는 무빙로드(40)와, 상기 무빙로드(40)에 길이방향을 따라 다수개가 구비되어 상기 무빙로드(40)의 이동에 따라 각 서브모듈 외함(1)과 전기적 연결되는 컨택터(50)를 포함한다. 그리고, 연결수단(C)이 상기 컨택터(50) 및 상기 컨택터(50)가 전기적으로 연결된 서브모듈 외함(1)과 인접한 다른 서브모듈 외함(1) 사이를 전기적으로 연결시켜 동시에 접지를 가능하게 한다. 이와 같은 본 발명에서는 단락장치의 조작을 통해 컨버터를 구성하는 각각의 서브모듈 외함(1) 사이를 동시에 연결함으로써 다수의 서브모듈(S)을 동시에 간단하게 접지시킬 수 있고, 따라서 작업장의 안정성이 향상되며, 서브모듈(S)의 전위를 낮추는데 소요되는 시간이 줄어들어 작업속도 역시 빨라질 수 있다.

Description

컨버터의 접지를 위한 단락장치{Shorting device for Grounding of converter}

본 발명은 컨버터의 접지를 위한 단락장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 서브모듈이 직렬로 연결된 모듈형 컨버터에서 서브모듈 사이를 동시에 연결하여 접지를 가능하게 하는 컨버터의 접지를 위한 단락장치에 관한 것이다.

최근 전력 계통연계형 시스템에 대한 지속적인 기술개발이 이루어지고 있다. 예컨대 계통연계형 인버터는 태양광 발전시스템에서 태양전지모듈로부터 발전된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 계통과 연계함으로써 축전지가 필요없게 된다. 이러한 계통연계형 시스템은 예컨대 초고압 직류 송전시스템(High Voltage Direct Current system: HVDC system), 무효전력보상기(STATCOM:Static synchronous compensator) 시스템 등과 같이 모듈라 멀티레벨 컨버터(MMC: Modular Multilevel Converter)로 구성되는데, 공지의 모듈라 멀티레벨 컨버터는 주지된 바와 같이 다수의 서브모듈을 포함하고 이들 다수의 서브모듈은 서로 직렬로 연결된다.

이와 같은 컨버터 장치는 고전압일 뿐 아니라 그 부피가 매우 커, 별도의 밸브실 내에 설치되는 경우가 많다. 예를 들어 초고압 직류 송전시스템에는 다수개의 서브모듈이 10미터에 이르는 높이를 가지고 다수개의 층으로 이루어진다. 그리고 작업자는 유지보수를 위해 밸브실 내로 진입하는데, 이때 작업자의 안전을 위해 미리 서브모듈의 커패시터가 방전시킬 필요가 있다. 특히 모듈라 멀티레벨 컨버터의 특성상 다수의 서브모듈 사이가 직렬 연결되어 높은 전위를 가지므로, 커패시터가 모두 방전 후 작업자가 밸브실에 들어가 서브모듈에 대한 유지보수 작업을 시행할 때 개별 서브모듈을 모두 동전위로 만들어주어 작업자의 접근이 용이하도록 만들어 주어야 한다.

이를 위해 각 서브모듈 외함을 연결하여 접지가 이루어지도록 하는 장치를 이용할 수도 있다. 즉 각각의 서브모듈 외함을 연결하여 전위를 낮추는 것인데, 이는 부품수의 증가를 가져오고, 또한 유지보수 등의 목적으로 서브모듈을 탈거하는 경우에는 이러한 접지 장치와 간섭되어 불편한 면이 있다.

또한, 접지를 위한 접지장치의 설치와 해제는 작업자가 일일이 수작업으로 하므로 안정성이 떨어지고, 접지 전후에 매번 접지장치를 재설치해야 하는 등 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0075601호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 컨버터를 구성하는 각각의 서브모듈 외함을 단락장치의 조작을 통해 동시에 연결함으로써 다수의 서브모듈 외함의 동시 접지 연계가 이루어지도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 다수의 서브모듈이 직렬연결된 컨버터의 접지를 위한 단락장치에 있어서, 상기 다수개의 서브모듈이 설치된 메인프레임에 설치되고 상기 다수개의 서브모듈을 가로지르는 방향으로 이동되는 무빙로드와, 상기 무빙로드에 길이방향을 따라 다수개가 구비되어 상기 무빙로드의 이동에 따라 각 서브모듈 외함과 전기적 연결되는 컨택터와, 상기 컨택터 및 상기 컨택터가 전기적으로 연결된 서브모듈 외함과 인접한 다른 서브모듈 외함 사이를 전기적으로 연결시키는 연결수단을 포함한다.

상기 연결수단은 케이블로 구성되고, 상기 케이블의 일단은 상기 컨택터 또는 케이블 고정부와 연결되어 상기 무빙로드의 이동과 함께 이동되고 타단은 상기 컨택터가 전기적으로 연결되는 서브모듈 외함과 인접한 다른 서브모듈에 고정된다.

상기 서브모듈 외함은 상기 메인프레임에 구비된 모듈지지부에 설치되고, 상기 모듈지지부에는 상기 무빙로드를 안내하기 위한 단락홀더가 구비되며, 상기 연결수단은 양단 중 어느 일단이 상기 단락홀더에 고정되어 상기 단락홀더를 통해 상기 서브모듈 외함과 전기적으로 연결된다.

상기 무빙로드에는 그 일단이 상기 컨택터에 접하는 탄성부재가 구비되고, 상기 탄성부재는 상기 컨택터에 상기 단락홀더 방향으로 탄성력을 제공한다.

상기 무빙로드에는 이동구간이 형성되고, 상기 컨택터는 상기 이동구간 내에서 직선이동가능하도록 설치되며, 상기 탄성부재는 그 일단이 컨택터에 연결되고 타단은 상기 이동구간 일측에 고정되어, 상기 무빙로드가 이동하는 과정에서 상기 컨택터가 상기 단락홀더에 접촉된 상태로 상기 이동구간 내에서 무빙로드의 이동방향과 반대방향으로 밀려 이동될 때 상기 컨택터를 상기 단락홀더 방향으로 탄성지지한다.

상기 무빙로드의 일단에는 상기 무빙로드의 이동을 가능하게 하는 구동어셈블리가 연결되고, 상기 구동어셈블리는 구동원과, 상기 구동원의 회전력을 상기 무빙로드의 직선운동으로 변환하는 링크부를 포함한다.

상기 링크부는 상기 구동원에 연결되어 회전되는 제1링크암과, 일단은 상기 제1링크암에 회전가능하게 연결되고 타단은 회전포스트에 고정되어 상기 회전포스트와 함께 회전되는 제2링크암과, 일단은 상기 회전포스트에 고정되어 함께 회전되고 타단은 상기 무빙로드의 일단에 회전가능하게 연결되어 상기 무빙로드를 직선왕복이동시키는 구동암을 포함한다.

상기 메인프레임에는 설치프레임이 높이를 달리하여 다수개의 층을 이루도록 구비되고, 각 층의 설치프레임에는 각각 다수개의 서브모듈 외함이 설치되며, 상기 설치프레임의 모듈지지부에는 각각 상기 무빙로드 및 연결수단이 설치된다.

상기 회전포스트에는 다수개의 구동암이 상기 다수개의 설치프레임에 대응되는 높이로 설치되어, 상기 설치프레임에 각각 구비된 무빙로드를 작동시킨다.

상기 메인프레임에는 상기 무빙로드의 이동을 가이드하는 롤러가 구비된다.

상기 연결수단은 상기 컨택터 및 상기 컨택터가 전기적으로 연결된 서브모듈 외함과 인접한 다른 서브모듈 외함에 연결된 다른 컨택터 사이를 연결한다.

상기 연결수단은 상기 무빙로드의 도체부이다.

본 발명에 의한 컨버터의 접지를 위한 단락장치에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에서는 단락장치의 조작을 통해 컨버터를 구성하는 각각의 서브모듈 외함 사이를 동시에 연결함으로써 다수의 서브모듈을 동시에 간단하게 접지시킬 수 있고, 따라서 작업장의 안정성이 향상되며, 서브모듈의 전위를 낮추는데 소요되는 시간이 줄어들어 작업속도 역시 빨라질 수 있다.

특히 본 발명에서는 단락장치가 컨버터의 프레임에 하부에 설치된 상태에서, 이를 구성하는 무빙로드가 이동하면서 각 서브모듈 외함 사이를 일괄적으로 단락시켜 접지화할 수 있으므로, 유지보수를 위해 서브모듈을 분리하는 과정에서 단락장치와 서브모듈 사이가 간섭되지 않아 단락장치를 매번 분리할 필요가 없고, 따라서 컨버터의 유지보수성이 향상된다.

그리고, 본 발명에서는 탄성부재가 단락장치를 구성하는 컨택터를 단락홀더 방향으로 탄성지지함으로써 둘 사이의 전기적 연결이 확실하게 이루어져 접지성능을 더욱 향상시킬 수 있고, 컨택터와 단락홀더가 반복적으로 접촉하는 과정에서 어느 정도 소성변형되더라도 탄성부재에 의해 전기적 연결이 보장될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 컨버터가 다수 층으로 구성되고 각 층에 구비된 무빙로드와 컨택터가 하나의 구동원에 의해 동시에 작동하므로, 상대적으로 적은 개수의 부품으로 다수의 서브모듈을 모두 단락시켜 접지할 수 있으며, 단락장치가 프레임의 하부에 설치되어 작업자가 이를 육안으로 용이하게 확인할 수 있다.

그리고 본 발명에서는 단락 및 접지장치의 구동원을 작업장으로부터 떨어진 장소에서 조작가능하므로 작업자가 단락 및 접지장치를 밸브실 내에서 조작할 필요가 없고, 따라서 이러한 작업상의 안정성과 조작편의성이 더욱 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 컨버터의 접지장치의 일실시례가 적용된 컨버터의 구성을 보인 사시도.
도 2는 도 1에서 서브모듈을 제거한 상태의 구성을 보인 사시도.
도 3은 본 발명의 실시례를 구성하는 구동원 및 링크부의 구성을 보인 사시도.
도 4는 본 발명 실시례를 구성하는 컨택터에 의해 서브모듈 외함 사이가 연결된 상태를 보인 측면도.
도 5는 본 발명 실시례를 구성하는 무빙로드 및 컨택터가 이동하여 서브모듈 외함 사이의 연결이 해제된 상태를 보인 측면도.
도 6은 본 발명 실시례를 구성하는 컨택터, 접지홀더 및 탄성부재의 구성을 보인 사시도.
도 7 및 도 8은 본 발명 실시례를 구성하는 무빙로드의 이동에 따라 각 서브모듈 외함 사이가 접지된 상태 및 접지가 해제된 상태를 보인 사시도.
도 9는 본 발명에 컨버터의 접지장치의 다른 실시례가 적용된 컨버터의 구성을 보인 측면도.
도 10은 본 발명에 컨버터의 접지장치의 또 다른 실시례가 적용된 컨버터의 구성을 보인 측면도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하에서는 컨버터 장치 중에서 초고압 직류 송전시스템(High Voltage Direct Current system: HVDC system)을 예로 들어 설명하기로 한다.

먼저 설명의 편의를 위해 컨버터 장치를 구성하는 서브모듈(S)에 대해 살펴보면, 상기 서브모듈(S)은 다수개로 구성되고, 각각의 서브모듈(S)은 크게 파워부(2)와 커패시터부(3)로 구성된다. 상기 파워부(2)는 다양한 전력용 반도체와 각종 보드가 설치되어 있는 부분이다.

상기 커패시터부(3)와 파워부(2)의 외부는 서브모듈 외함(1)에 설치되는데, 도시되지는 않았으나 상기 외함(1)에는 상기 커패시터부(3)의 음극단이 연결되어 서브모듈(S)의 접지를 가능하게 한다. 물론, 다수개의 서브모듈 외함(1) 사이는 떨어져 있으므로, 접지를 위해서는 이들 서브모듈 외함(1) 각각을 접지하거나, 이들 사이를 연결하여 동시에 접지해야 한다. 본 발명에 의한 단락장치는 서브모듈 외함(1)을 연결하여 접지할 수 있도록 한다.

상기 서브모듈 외함(1)은 컨버터의 메인프레임(10)에 설치되는데, 상기 메인프레임(10)은 다수의 층으로 구성되는 설치프레임(11)과, 상기 설치프레임(11) 사이를 연결하는 수직프레임(12)을 포함한다. 도 1 및 도 2에서 보듯이, 본 발명에서 상기 메인프레임(10)은 2개의 층으로 구성되고, 각 층에는 총 6개의 서브모듈(S)이 설치된다. 물론, 상기 메인프레임(10)은 하나의 층으로 구성되거나, 3개 이상의 층으로 구성될 수도 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 수직프레임(12)에는 절연애자가 구비될 수 있다.

도 2에서 보듯이, 상기 설치프레임(11)에는 다수개의 모듈지지부(15)가 구비된다. 상기 모듈지지부(15)는 상기 각각의 서브모듈(S) 하부에 위치되어, 서브모듈(S)이 그 상부에 안착될 수 있도록 하는 것이다. 상기 모듈지지부(15)는 상기 서브모듈 외함(1)과 연결되어 서브모듈(S)의 접지를 가능하게 하는 부품 중 하나이다. 본 실시례에서 상기 모듈지지부(15)는 상기 설치프레임(11)을 가로지르는 방향으로 설치된다. 도시되지는 않았으나, 상기 모듈지지부(15) 중 어느 하나는 외부로 연장되어 접지된 상태일 수 있다.

도 3에서 보듯이, 상기 설치프레임(11)의 일측에는 롤러(18)가 구비된다. 상기 롤러(18)는 아래에서 설명될 무빙로드(40)의 이동경로 상에 설치되어, 상기 무빙로드(40)가 원활하게 이동할 수 있도록 하는 것으로, 일종의 베어링으로 볼 수 있다. 상기 롤러(18)는 상기 설치프레임(11)의 양측에 각각 구비되어 무빙로드(40)의 양측을 지지할 수 있다.

상기 모듈지지부(15)의 하부에는 단락홀더(20)가 구비된다. 상기 단락홀더(20)는 상기 모듈지지부(15)의 하부로 돌출되어 구비되어, 무빙로드(40)를 걸어 지지하는 역할을 한다. 또한, 상기 단락홀더(20)는 아래에서 설명될 컨택터(50)와 접촉하여 서로 인접한 두 서브모듈 외함(1) 사이를 전기적으로 연결하는 역할도 하게 된다.

상기 모듈지지부(15)의 하부에는 한 개 또는 한 쌍의 단락홀더(20)가 구비된다. 상기 한 개 또는 한 쌍의 의 단락홀더(20)는 상기 모듈지지부(15)를 통해 서로 전기적으로 연결가능한 상태이다. 상기 한 쌍의 단락홀더(20) 중 어느 하나의 단락홀더(20)는 컨택터(50)와 선택적으로 연결되고, 다른 하나의 단락홀더(20) 또는 접촉부는 아래에서 설명될 연결수단(C)의 일단과 연결된다. 여기서 연결수단(C)은 인접한 다른 모듈지지부(15) 쪽에 위치한 컨택터(50)로부터 연결된 것이다.

도 6을 참조하면, 상기 단락홀더(20)에는 관통홀(22)이 형성되는데, 상기 관통홀(22)을 통해 무빙로드(40)가 통과할 수 있다. 즉, 상기 단락홀더(20)는 관통홀(22)을 통해 무빙로드(40)가 이동가능하도록 지지하는 것이다. 도 6에서 보듯이, 본 실시례에서 상기 관통홀(22)의 하부는 막힌 구조를 갖고 있으나, 개구되게 형성될 수도 있다.

상기 메인프레임(10)의 일측에는 구동어셈블리(30)가 구비된다. 상기 구동어셈블리(30)는 본 발명에 의한 절연장치를 작동하기 위한 것으로, 구동원(31) 및 링크부를 포함한다. 상기 구동원(31)은 예를 들어 전동모터로 구성되어 회전력을 제공할 수 있으며, 이 경우 작업자가 직접 절연장치의 무빙로드(40)를 구동할 필요 없이 구동원(31)을 온/오프 함으로써 조작이 가능하다. 물론 상기 구동원(31)의 조작을 위한 제어부를 이와 이격된 장소에 설치할 수도 있으며, 별도의 유지보수 시스템을 구비하여 상기 구동원(31)이 매뉴얼에 따라 자동으로 동작되도록 할 수도 있다.

상기 구동원(31)에는 링크부가 연결된다. 상기 링크부는 서로 연동되는 다수개의 회전가능한 부품으로 구성되어, 최종적으로는 이들의 회전운동을 무빙로드(40)의 직선왕복운동으로 변환하는 기능을 수행한다. 상기 링크부는 상기 구동원(31)에 의해 일정한 구간을 왕복하여 회전되고, 그 과정에서 무빙로드(40)를 작동시켜 서브모듈 외함(1)을 모두 단락하여 접지하거나 접지된 상태를 해제 후 개별 전위를 갖도록 단락을 해제한다.

상기 링크부는 상기 구동원(31)에 연결되어 회전되는 제1링크암(33)과, 제1링크암(33)에 연결되는 제2링크암(34)을 포함한다. 상기 제2링크암(34)은 그 일단은 상기 제1링크암(33)에 회전가능하게 연결되고 타단은 회전포스트(37)에 고정되어 상기 회전포스트(37)를 회전시킨다. 미설명부호 32는 구동원(31)에 연결되어 상기 링크부에 회전력을 전달하는 구동장치로, 감속기를 비롯한 기타 제어장치일 수 있다.

상기 회전포스트(37)는 상기 수직프레임(12)과 같이 지면으로부터 직교한 방향으로 연장되되, 하부의 지지플레이트(35)에 일단(36)이 회전가능하게 지지되어 회전될 수 있다. 상기 회전포스트(37)에는 상기 제2링크암(34)이 설치되어 상기 제1링크암(33)과 제2링크암(34)의 연동으로 회전된다.

상기 회전포스트(37)에는 구동암(38)이 설치되어 함께 회전된다. 상기 구동암(38)은 회전포스트(37) 외면에 고정된 것으로, 돌출된 일단이 무빙로드(40)에 회전가능하게 연결된다. 이에 따라 회전포스트(37)가 회전되는 과정에서 구동암(38)이 무빙로드(40)를 밀거나 당기면서 직선운동시키게 된다. 물론, 이와 같은 링크부가 생략되고 유압실린더와 같이 직선왕복운동을 하는 장치를 무빙로드(40)에 직접 연결하여 무빙로드(40)를 동작시킬 수도 있다.

이때, 상기 회전포스트(37)에는 다수개의 구동암(38)이 상기 다수개의 설치프레임(11), 보다 정확하게는 설치프레임(11)에 설치된 모듈지지부(15)에 대응되는 높이로 설치된다. 따라서 이들 다수개의 구동암(38)은 상기 모듈지지부(15)의 단락홀더(20)에 각각 구비된 무빙로드(40)를 작동시킬 수 있다. 즉, 하나의 회전포스트(37)가 회전됨으로써 다수 층의 설치프레임(11)에 각각 설치된 다수개의 서브모듈 외함(1) 사이가 전기적으로 연결되어 접지될 수 있는 것이다.

다음으로 무빙로드(40)에 대해 설명하면, 상기 무빙로드(40)는 상기 다수개의 서브모듈(S)이 설치된 메인프레임(10)에 이동가능하게 설치되는데, 보다 정확하게는 메인프레임(10)의 모듈지지부(15)에 설치된 다수개의 단락홀더(20)에 의해 지지된다. 즉, 상기 무빙로드(40)는 상기 다수개의 서브모듈(S)을 가로지르는 방향으로 이동가능하며, 이 과정에서 컨택터(50)를 이동시키게 된다. 상기 무빙로드(40)의 일단은 상기 구동암(38)에 연결되어 구동암(38)의 회전에 따라 직선이동한다.

이때, 상기 무빙로드(40)는 이동하면서 컨택터(50)를 단락홀더(20)에 접촉시키거나 이격시키는 기능을 하며, 절연성 재질로 만들어지거나 적어도 그 외면에 절연인슐레이터가 구비되어 그 자체가 전기적 연결을 수행하지는 않는다.

도 4의 확대된 부분에서 보듯이, 상기 무빙로드(40)에는 이동구간(42)이 형성된다. 상기 이동구간(42)은 상기 무빙로드(40)의 일부가 직경이 작게 형성되어 단차를 구성하는 부분으로, 상기 이동구간(42)에 컨택터(50)가 이동가능하게 설치될 수 있다. 도면부호 43은 이동구간(42)의 양단에 형성된 단차를 나타낸다. 또한 상기 이동구간(42)에는 탄성부재(60)가 설치되어 컨택터(50)를 탄성지지한다. 물론, 상기 이동구간(42)이 직경이 작게 형성되지 않고, 상기 무빙로드(40)의 외면으로부터 돌출된 두 지점 사이에 이동구간(42)이 형성될 수도 있다.

상기 무빙로드(40)에는 컨택터(50)가 설치된다. 상기 컨택터(50)는 상기 단락홀더(20)에 선택적으로 접촉하여 전기적으로 연결됨으로써, 서로 이격된 서브모듈 외함(1) 사이를 연결시킨다. 상기 컨택터(50)는 상기 무빙로드(40)와 함께 이동되고, 본 실시례에서 원판형상을 갖는다. 물론 상기 컨택터(50)의 형상은 다양한 변형이 가능하다.

도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 컨택터(50)는 원판형상의 접촉몸체(51)가 단락홀더(20)에 접촉하고, 접촉몸체(51)의 하부에는 연결부(55)가 구비되어 여기에 후술할 연결수단(C)의 일단이 고정된다. 상기 접촉몸체(51)에는 연결홀(52)이 형성되는데, 상기 연결홀(52)을 이동구간(42)이 통과함으로써 상기 컨택터(50)가 상기 무빙로드(40)의 이동구간(42)에 이동가능하게 설치될 수 있다. 즉, 상기 컨택터(50)는 기본적으로 상기 무빙로드(40)와 함께 직선이동되되, 상기 이동구간(42) 내에서는 상기 무빙로드(40)와 독립적으로 이동될 수 있다. 이는 상기 컨택터(50)와 단락홀더(20) 사이가 보다 강하게 밀착될 수 있도록 하기 위한 것이다.

도 4를 기준으로 설명하면, 상기 무빙로드(40)가 우측으로 이동하는 과정에서 상기 컨택터(50)가 상기 단락홀더(20)에 접촉되고, 이 상태에서 상기 무빙로드(40)가 계속하여 같은 방향으로 더 이동하면 상기 컨택터(50)는 이동구간(42) 내에서 무빙로드(40)의 이동방향과 반대방향, 즉 좌측방향으로 밀리게 되는데, 이때 탄성부재(60)가 압축되면서 상기 컨택터(50)를 상기 단락홀더(20) 방향(도면을 기준으로 우측방향)으로 강하게 밀어 탄성지지하게 되는 것이다. 이에 따라 컨택터(50)와 단락홀더(20) 사이의 접촉력이 더욱 커져 안정적인 연결이 가능해지고, 반복된 사용에 의해 소성변형이 발생하거나, 제조상 오차가 다소 발생하더라도 컨택터(50)와 단락홀더(20) 사이의 밀착 및 그에 따른 전기적 연결이 확실하게 보장될 수 있다.

상기 컨택터(50)와 이에 인접한 단락홀더(20) 사이에는 연결수단(C)이 구비된다. 상기 연결수단(C)은 컨택터(50)와 단락홀더(20) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 것으로, 본 실시례에서는 케이블로 구성된다. 보다 정확하게는, 상기 연결수단(C)은 상기 컨택터(50) 및 상기 컨택터(50)가 전기적으로 연결된 서브모듈 외함(1)과 인접한 다른 서브모듈 외함(1) 사이를 전기적으로 연결시키게 된다.

도 7에서 보듯이, 상기 연결수단(C)은 그 일단이 컨택터(50)와 연결되고, 타단은 상기 컨택터(50)가 접촉하는 단락홀더(20)가 아니라, 이와 인접한 다른 단락홀더(20), 보다 정확하게는 이웃한 모듈지지부(15, 도면을 기준으로 좌측에 위치한 모듈지지부)에 설치된 다른 단락홀더(20)에 연결된다. 이에 따라 서로 분리된 두 모듈지지부(15) 사이가 상기 연결수단(C)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 물론 이러한 전기적 연결은 상기 컨택터(50)가 단락홀더(20)에 접촉한 경우에 발생하게 된다. 도 4의 점선은 연결수단(C), 컨택터(40) 및 단락홀더(20)에 의해 서로 이웃한 다수개의 모듈지지부(15) 사이가 연속적으로 연결된 모습을 지시하고 있다.

본 실시례에서는 상기 연결수단(C)이 외부로 드러난 상태이나, 상기 연결수단(C)은 무빙로드(40)의 내측에 설치되어 외부로 드러나지 않을 수도 있다. 참고로 도면에는 연결수단(C)의 타단이 단락홀더(20)의 하부에 연결된 것으로 도시되었으나, 상기 연결수단(C)은 단락홀더(20) 이외의 다른 임의 접촉부에 고정될 수 있다. 여기서 상기 임의 접촉부는 상기 단락홀더(20)의 어느 일부이거나 모듈지지부(15)의 일부일 수 있고, 이들에 구비된 연결 단자로 구성될 수도 있다.

이하에서는 본 발명에 의한 컨버터의 접지를 위한 단락장치가 동작하는 과정을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

작업자가 컨버터 장치가 설치된 밸브실에 들어가 서브모듈(S)을 유지보수하는 작업을 예로 들면, 먼저 안전을 위해 컨버터 장치를 정지하고 서브모듈(S)을 단락하고 임의 접촉부 또는 단락회로가 연결된 선로를 접지하여 전위를 낮춰야 한다.

이를 위해 단락장치의 구동원(31)을 작동시키면, 상기 구동원(31)이 작동하여 링크부를 회전시키게 된다. 여기서 구동원(31)의 작동은 밸브실로부터 이격된 장소에서 조작할 수도 있으며, 시스템에 내장된 매뉴얼에 따라 자동으로 이루어질 수도 있다.

도 3을 참조하면, 상기 링크부의 동작은 다음과 같은 순서로 이루어진다. 먼저 제1링크암(33)이 구동원(31)에 의해 회전되면, 이에 연결된 제2링크암(34)이 회전되고, 제2링크암(34)은 회전포스트(37)를 회전시키게 된다. 이 과정에서 상기 회전포스트(37)에 설치된 구동암(38)이 함께 회전하면서 무빙로드(40)의 일단을 밀어 무빙로드(40)를 직선이동시키게 된다. 참고로 도 3에는 단락장치가 닫힌 상태로 도시되어 있고, 제1링크암(33), 제2링크암(34), 구동암(38) 및 무빙로드(40)가 화살표 ①~④방향으로 회전하면 열린 상태가 된다.

상기 무빙로드(40)가 이동하면 상기 무빙로드(40)에 설치된 컨택터(50)가 함께 이동하여 단락홀더(20)에 밀착된다. 상기 단락홀더(20)는 서브모듈 외함(1)이 설치된 모듈지지부(15)의 하부에 고정설치되어 있고, 상기 무빙로드(40)의 이동과정에서 상기 컨택터(50)와 선택적으로 접촉하게 된다. 상기 단락홀더(20)에 컨택터(50)가 밀착되는 과정을 살펴보면, 상기 무빙로드(40)가 이동하는 과정에서 상기 컨택터(50)가 상기 단락홀더(20)에 최초 접촉되고, 이 상태에서 상기 무빙로드(40)가 계속하여 더 이동하면 상기 컨택터(50)는 무빙로드(40)의 이동구간(42) 내에서 무빙로드(40)의 이동방향과 반대방향으로 밀리게 된다. 이는 상기 컨택터(50)가 무빙로드(40)와 함께 이동하지만 이동구간(42) 내에서는 상기 무빙로드(40)와 독립적으로 이동될 수 있기 때문이다.

이때 컨택터(50)가 밀리면서 탄성부재(60)가 압축되고, 상기 탄성부재(60)의 탄성력에 의해 상기 컨택터(50)가 상기 단락홀더(20) 방향으로 강하게 밀려 탄성지지된다. 이에 따라 컨택터(50)와 단락홀더(20) 사이의 접촉력이 더욱 커져 안정적인 연결이 가능해지고, 반복된 사용에 의해 소성변형이 발생하거나, 제조상 오차가 다소 발생하더라도 컨택터(50)와 단락홀더(20) 사이의 밀착 및 그에 따른 전기적 연결이 확실하게 보장될 수 있다.

상기 무빙로드(40)에는 다수개의 컨택터(50)가 구비되고, 각각의 컨택터(50)는 각각 단락홀더(20)에 밀착된다. 그리고, 이와 같은 동작은 서로 층을 달리하는 서브모듈 외함(1)에 각각 동시에 이루어지는데, 이는 상기 회전포스트(37)에 설치된 다수개의 구동암(38)이 각각 무빙로드(40)를 작동시키기 때문이다.

한편, 상기 컨택터(50)와 단락홀더(20) 사이는 연결수단(C)에 의해 전기적으로 연결된 상태가 된다. 여기서 연결수단(C)과 연결된 단락홀더(20)는 상기 컨택터(50)가 접촉한 단락홀더(20)가 아니라, 인접한 다른 단락홀더(20)로서, 보다 정확하게는 상기 컨택터(50)가 접촉한 단락홀더(20)가 설치된 모듈지지부(15)와 이웃한 다른 모듈지지부(15)에 설치된 단락홀더(20)이다. 이에 따라, 이웃한 두 모듈지지부(15) 사이는 서로 전기적으로 연결된다. 즉, 도 4에서 보듯이, (i) 단락홀더(20), (ii) 상기 단락홀더(20)에 접촉한 컨택터(50), (iii) 상기 컨택터(50)에 일단이 연결된 연결수단(C), (iv) 상기 연결수단(C)의 타단에 연결된 이웃한 다른 단락홀더(20)가 순차적으로 전기적 연결을 이룬 상태이다. 그리고, 이러한 구조가 상기 무빙로드(40)의 길이방향을 따라 연속적으로 이루어지므로, 같은 층에 위치한 모든 서브모듈 외함(1) 사이가 연결되고, 함께 단락되어 공통접지가 가능하도록 된다. 즉, 다수의 서브모듈 외함(1)의 접지구조가 닫힌 상태가 되고, 접지에 연계되어 전체 전위가 낮아져 안전한 상태가 된다.

이 상태에서 작업자가 밸브실 내부로 진입하여 서브모듈(S)을 분리하여 유지보수를 할 수 있는데, 본 발명에서 단락홀더(20)와 이에 고정된 무빙로드(40) 등은 모두 상기 메인프레임(10)의 하부, 보다 정확하게는 모듈지지부(15)의 하부에 위치하므로 서브모듈(S)을 분리하거나 설치하는 과정에서 서로 간섭되지 않는다. 따라서 작업자는 용이하게 서브모듈(S) 유지보수작업을 할 수 있으며, 밸브실을 벗어난 후에 다시 접지장치와 단락장치를 오픈상태로 만든 후에, 컨버터 장치를 작동시키게 된다.

단락장치의 오픈은 상기 구동어셈블리(30)가 앞서 작동한 방향과 반대방향으로 작동하여 이루어지는데, 그 동작 방향이 도 3의 화살표로 표시되어 있다.

이와 같이 본 발명에서는 단락장치를 통해 다수의 서브모듈 외함(1)을 동시에 접지하거나 접지상태를 해제할 수 있다. 상기 단락장치는 단락장치 자체의 유지보수를 위한 경우를 제외하면, 서브모듈(S)의 유지보수와 관계없이 최초 설치된 상태에서 계속 사용가능하다. 또한, 단락홀더(20)와 이에 고정된 무빙로드(40) 등은 모두 모듈지지부(15)의 하부에 위치하므로 작업자가 이를 육안으로 용이하게 관찰하여 그 상태를 확인할 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

예를 들어 상기 연결수단(C)인 케이블이 상기 컨택터(50) 및 이와 이웃한 다른 모듈지지부(15)에 설치된 단락홀더(20) 사이를 연결하는 것이 아니라, 도 9에서 보듯이 서로 이웃한 두 컨택터(50) 사이를 직접 연결하거나 이웃한 모듈지지부(15)의 다른 접촉단자에 연결될 수도 있다. 이를 통해 서로 이웃한 두 서브모듈 외함(1) 사이가 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우에는 각 모듈지지부(15)에 하나의 단락홀더(20)만 구비될 수 있다.

또한, 앞서 설명한 실시례에서는 연결수단(C)이 케이블로 구성되었으나, 도 10에서 보듯이, 상기 연결수단(C)은 무빙로드(40) 자체일 수도 있다. 예를 들어, 상기 무빙로드(40)의 외면은 인슐레이터에 의해 절연된 상태이나 그 내부의 도체부를 이용하여 컨택터(50)와 이웃한 단락홀더(20) 사이를 연결할 수 있는 것이다.

이 경우에는 각 모듈지지부(15)에 하나의 단락홀더(20)만 구비되고, 각 단락홀더(20)에 컨택터(50)가 접촉하는 구조일 수 있다. 그리고 각 컨택터(50)는 상기 무빙로드(40)의 인슐레이터 내측의 도체부를 통해 전기적으로 연결되어 공통접지가 이루어지는 것이다.

1: 서브모듈 외함 2: 파워부
3: 커패시터부 10: 메인프레임
11: 설치프레임 12: 수직프레임
15: 모듈지지부 18: 롤러
20: 단락홀더 30: 구동어셈블리
31: 구동원 33: 제1링크암
34: 제2링크암 37: 회전포스트
38: 구동암 40: 무빙로드
42: 이동구간 50: 컨택터
60: 탄성부재 C: 연결수단
S: 서브모듈

Claims

다수의 서브모듈이 직렬연결된 컨버터의 접지를 위한 단락장치에 있어서,
상기 다수개의 서브모듈이 설치된 메인프레임에 설치되고 상기 다수개의 서브모듈을 가로지르는 방향으로 이동되는 무빙로드와,
상기 무빙로드에 길이방향을 따라 다수개가 구비되어 상기 무빙로드의 이동에 따라 각 서브모듈 외함과 전기적 연결되는 컨택터와,
상기 컨택터 및 상기 컨택터가 전기적으로 연결된 서브모듈 외함과 인접한 다른 서브모듈 외함 사이를 전기적으로 연결시키는 연결수단을 포함하는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연결수단은 케이블로 구성되고, 상기 케이블의 일단은 상기 컨택터와 연결되어 상기 무빙로드의 이동과 함께 이동되고 타단은 상기 컨택터가 전기적으로 연결되는 서브모듈 외함과 인접한 다른 서브모듈에 고정되는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 1 항에 있어서, 상기 서브모듈 외함은 상기 메인프레임에 구비된 모듈지지부에 설치되고, 상기 모듈지지부에는 상기 무빙로드를 안내하기 위한 단락홀더가 구비되며, 상기 연결수단은 양단 중 어느 일단이 상기 단락홀더 또는 임의 접촉부에 고정되어 상기 단락홀더를 통해 상기 서브모듈 외함과 전기적으로 연결되는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무빙로드에는 그 일단이 상기 컨택터에 접하는 탄성부재가 구비되고, 상기 탄성부재는 상기 컨택터에 상기 단락홀더 방향으로 탄성력을 제공하는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 4 항에 있어서, 상기 무빙로드에는 이동구간이 형성되고, 상기 컨택터는 상기 이동구간 내에서 직선이동가능하도록 설치되며, 상기 탄성부재는 그 일단이 컨택터에 연결되고 타단은 상기 이동구간 일측에 고정되어, 상기 무빙로드가 이동하는 과정에서 상기 컨택터가 상기 단락홀더에 접촉된 상태로 상기 이동구간 내에서 무빙로드의 이동방향과 반대방향으로 밀려 이동될 때 상기 컨택터를 상기 단락홀더 방향으로 탄성지지하는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 1 항에 있어서, 상기 무빙로드의 일단에는 상기 무빙로드의 이동을 가능하게 하는 구동어셈블리가 연결되고, 상기 구동어셈블리는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
구동원과,
상기 구동원의 회전력을 상기 무빙로드의 직선운동으로 변환하는 링크부를 포함하는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 6 항에 있어서, 상기 링크부는
상기 구동원에 연결되어 회전되는 제1링크암과,
일단은 상기 제1링크암에 회전가능하게 연결되고 타단은 회전포스트에 고정되어 상기 회전포스트와 함께 회전되는 제2링크암과,
일단은 상기 회전포스트에 고정되어 함께 회전되고 타단은 상기 무빙로드의 일단에 회전가능하게 연결되어 상기 무빙로드를 직선왕복이동시키는 구동암을 포함하는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 7 항에 있어서, 상기 메인프레임에는 설치프레임이 높이를 달리하여 다수개의 층을 이루도록 구비되고, 각 층의 설치프레임에는 각각 다수개의 서브모듈 외함이 설치되며, 상기 설치프레임의 모듈지지부에는 각각 상기 무빙로드 및 연결수단이 설치되는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 8 항에 있어서, 상기 회전포스트에는 다수개의 구동암이 상기 다수개의 설치프레임에 대응되는 높이로 설치되어, 상기 설치프레임에 각각 구비된 무빙로드를 작동시키는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 1 항에 있어서, 상기 메인프레임에는 상기 무빙로드의 이동을 가이드하는 롤러가 구비되는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연결수단은 상기 컨택터 및 상기 컨택터가 전기적으로 연결된 서브모듈 외함과 인접한 다른 서브모듈 외함에 연결된 다른 컨택터 사이를 연결하는 컨버터의 접지를 위한 단락장치.
제 1 항에 있어서, 상기 연결수단은 상기 무빙로드의 도체부인 컨버터의 접지를 위한 단락장치.