KR20210115238A - Statcom 및 hvdc 용 바이패스 스위치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치는 컬럼이 구비된 스위치 몸체와; 상기 컬럼에 결합된 것으로, 슬라이드부가 상하 슬라이딩 가능하게 구비된 스위치 헤드와; 상기 스위치 헤드에 삽입된 슬라이드부와; 상기 슬라이드부의 내부로 삽입되며, 관통되는 구동축에 고정된 피동래치와; 상기 스위치 헤드의 외측으로 노출된 구동축의 단부에 결합되며, 솔레노이드에 의하여 구동되도록 구비된 구동래치와; 상기 스위치 헤드의 전방에 결합되어 피동래치의 이동을 제한하는 멈춤구와; 상기 슬라이드부의 하부에 삽입되어 베어링 핀으로 결합된 가압 베어링과; 상기 슬라이드부와 스위치 몸체 사이로 구비된 탄성체; 및 상기 슬라이드부의 상부에 로드가 절연체에 의하여 절연되도록 결합됨을 특징으로 한다.

Description

STATCOM 및 HVDC 용 바이패스 스위치{BYPASS SWITCH FOR STATCOM AND HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT SYSTEM}
본 발명은 STATCOM(Static Synchronous Compensator) 및 HVDC(High Voltage Direct Current)용 바이패스 스위치에 관한 것으로서 특히, 스프링과 솔레노이드를 이용하여 신속한 투입이 가능하도록 한 것이다.
일반적으로 초고압 직류 송전(High Voltage Direct Current; HVDC) 시스템은 송전소가 발전소에서 생산되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시켜서 송전한 후, 수전소에서 교류로 재변환시켜 전력을 공급하는 송전 방식이다. 정지형 무효전력 보상장치(Static Synchronous Compensator; STATCOM)는 전기를 송배전할 때 손실되는 전력을 최소화하고 전압의 안정성을 높이는 설비이다.
HVDC 시스템은 해저 케이블 송전, 대용량 장거리 송전, 교류 계통 간 연계 등에 적용되는 가운데 서로 다른 주파수 계통 연계 및 비동기 연계를 가능하게 한다. 여기서, 송전소는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하게 되는데, 즉 교류 전력을 해저 케이블 등을 이용하여 전송하는 상황은 비용이 많이 들기 때문에, 송전소는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 수전소로 전송한다.
한편, 이러한 시스템에서의 고속 단락 바이패스 스위치는 다수의 서브 모듈 조합으로 이루어진 시스템에서 서브 모듈의 고장 등 이상이 감지되면, 이상이 감지된 서브 모듈들을 단락시켜 인접한 다른 서브 모듈에 고장에 의한 영향이 전파되는 것을 방지한다. 이러한 고속 단락 바이패스 스위치는 짧은 시간 내에 동작을 완료하여야 하기 때문에 단시간으로 동작될 수 있는 구조로 구비되어야 한다.
미국등록특허 US8,390,968 에 개시된 스위치에서는, 스위치가 동작하기 위하여 구동방향에 설치된 코일에 전류를 흐르도록 하여 전자기력을 발생시켜 구동하였으나, 이와 같은 구조는 코일의 크기가 커지는 원인으로 인하여 스위치의 사이즈가 증가하고, 고속으로 동작할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 일본공개특허공보 특개평 11-45641호에 개시된 차단기에서는, 차단기 진공 밸브의 가동 접점 트립 방향의 단부에 같은 축적으로 마련된 조작 로드와, 조작 로드를 가동 접점의 투입 방향으로 힘을 가하는 투입 스프링과, 트립시에 투입 스프링에 저항해 조작 로드를 가동 접점의 트립 방향으로 힘을 가하는 트립 수단과, 조작 로드에 회동 가능하게 지지된 롤러와 트립 시에 롤러의 축에 대해서 직각 방향으로의 이동 가능하게 마련되어 서로 역방향으로 동작하고 조작 로드와 함께 이동하는 롤러의 이동 경로를 차폐해 롤러를 차단함으로써 트립 상태를 유지하는 2개의 스토퍼를 구비하고, 스토퍼의 롤러로의 걸림을 해제함으로써 투입 스프링이 조작 로드를 이동하고 투입하도록 하고 있다. 그러나, 이 역시 사이즈가 증가되는 가운데 단시간으로 작동할 수 없는 동일한 문제점이 있었다.
일본공개특허공보 특개평 11-45641호(1999.2.16)
본 발명은 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치로서, 스프링과 솔레노이드를 이용해 서브 모듈의 고장 등 이상 감지 시 이상이 감지된 서브 모듈들을 신속히 단락시켜 인접한 다른 서브 모듈에 고장에 의한 영향이 전파되는 것을 방지함으로써 동작의 신뢰성을 얻을 수 있는 바이패스 스위치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 서브 모듈의 고장 등 이상 감지 시 스프링과 솔레노이드를 이용한 신속한 투입이 가능하면서도, 사이즈를 최대한 줄일 수 있고 아울러 원가절감 및 제작 편의성을 확보할 수 있는 바이패스 스위치를 제공하는 것을 또다른 목적으로 한다.
본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치는 컬럼이 구비된 스위치 몸체와; 상기 컬럼에 결합된 것으로, 슬라이드부가 상하 슬라이딩 가능하게 구비된 스위치 헤드와; 상기 스위치 헤드에 삽입된 슬라이드부와; 상기 슬라이드부의 내부로 삽입되며, 관통되는 구동축에 고정된 피동래치와; 상기 스위치 헤드의 외측으로 노출된 구동축의 단부에 결합되며, 솔레노이드에 의하여 구동되도록 구비된 구동래치와; 상기 스위치 헤드의 전방에 결합되어 피동래치의 이동을 제한하는 멈춤구와; 상기 슬라이드부의 하부에 삽입되어 베어링 핀으로 결합된 가압 베어링과; 상기 슬라이드부와 스위치 몸체 사이로 구비된 탄성체; 및 상기 슬라이드부의 상부에 로드가 절연체에 의하여 절연되도록 결합됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치 몸체는, 제1관통홀의 주변에 탄성체 안착홈이 구비되고, 후방에 상기 컬럼의 하부가 구비되되, 상기 컬럼은 상단에 제1암나사부가 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치 헤드는, 상기 컬럼에 볼트로 결합된 것으로, 단턱홀을 갖는 헤드 고정부의 전방 양측에 각각 지지 베어링이 삽입되는 지지 베어링 삽입홀이 구비된 헤드 아암이 연장되게 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 헤드 아암은, 어느 하나의 헤드 아암에 삽입된 지지 베어링 삽입홀에 제2암나사부가 근접되게 구비되어 구동축 이탈방지편이 볼트 결합되고, 단부에 제3암나사부가 상하로 구비되어 상기 멈춤구가 결합됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 슬라이드부는, 하부가 개방된 찬넬형태를 갖는 슬라이드편의 상부측에 수직장공이 마주보도록 구비되고, 상기 수직장공으로부터 하부로 일정 간격 이격된 곳에 핀홀이 마주보도록 구비되고, 상기 핀홀이 구비된 슬라이드편의 하부에 로드를 갖는 스프링 가압편이 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 피동래치는, 제2관통홀이 구비된 피동래치 몸체의 하부에 하부로 향하는 피동 래치편이 구비되고, 상기 피동래치 몸체의 중간에 상기 피동 래치편과 직각되는 방향으로 제1고정핀홀이 구비되어 구동축에 고정핀으로 결합됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 구동래치는, 제3관통홀이 구비된 구동래치 몸체의 하부에 하부로 향하는 구동 래치편이 구비되고, 상기 구동래치 몸체의 중간에 상기 구동 래치편과 직각되는 방향으로 제2고정핀홀이 구비되어 구동축의 단부에 고정핀으로 결합되고, 상기 구동 래치는 코일 스프링의 일측이 구동 래치편에 걸려지며, 상기 코일 스프링의 타측이 스위치 헤드에 구비된 걸림볼트에 의하여 걸려지게 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 멈춤구는, 스위치 헤드의 헤드 아암과 평행하며, 볼트로 결합되는 멈춤구 결합편의 단부에 헤드 아암과 직각인 것으로, 볼트 관통홀을 갖는 멈춤구 고정편이 절곡되게 구비되고, 상기 볼트 관통홀에 간격조절 볼트가 결합됨을 특징으로 한다.
그리고 상기 가압 베어링은, 볼이 없는 부싱의 형태를 갖도록 구비되며, 상기 베어링 핀은 단부에 스페이서링이 끼워져 분할핀으로 결합됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치는 스프링과 솔레노이드를 이용해 서브 모듈의 고장 등 이상 감지 시 이상이 감지된 서브 모듈들을 신속히 단락시켜 인접한 다른 서브 모듈에 고장에 의한 영향이 전파되는 것을 방지함으로써 동작의 신뢰성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 서브 모듈의 고장 등 이상 감지 시 스프링과 솔레노이드를 이용한 신속한 투입이 가능하면서도, 사이즈를 최대한 줄일 수 있고 아울러 원가절감 및 제작 편의성을 확보할 수 있는 바이패스 스위치를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 도시한 사시도.
도2는 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 저면에서 도시한 사시도.
도3은 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 분리하여 도시한 사시도.
도4는 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 저면에서 분리하여 도시한 사시도.
도5는 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치의 종단면도.
도6은 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치의 횡단면도.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 도시한 사시도이고, 도2는 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 저면에서 도시한 사시도이다. 또한, 도3은 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 분리하여 도시한 사시도이고, 도4는 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치를 저면에서 분리하여 도시한 사시도이다. 한편, 도5는 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치의 종단면도이고, 도6은 본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치의 횡단면도이다.
본 발명에 따른 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치는, 도1 내지 도6에 도시된 바와 같이, 스위치 몸체(100), 스위치 헤드(200), 슬라이드부(300), 피동래치(400), 구동래치(500), 멈춤구(600), 가압 베어링(700), 탄성체(800) 및 로드(900)를 구비한다.
여기에서, 상기 스위치 몸체(100)는 사각패널의 형태를 갖는 것으로, 후방측 상부에 수직으로 향하는 컬럼(110)이 구비되어 스위치 헤드(200)가 스위치 몸체(100)의 윗면으로부터 일정한 간격을 가지며 평행한 상태가 유지될 수 있도록 구비된다.
상기 스위치 몸체(100)는 중앙에 구비된 제1관통홀(101)의 주변으로 소정 직경과 깊이를 갖는 탄성체 안착홈(102)이 구비되어 코일 스프링의 형태를 갖는 탄성체(800)의 하부가 안정되게 지지될 수 있도록 구비되어 있다. 또한, 후방에 상기 컬럼(110)의 하부가 직립된 형태를 갖도록 구비되어 있고, 상기 컬럼(110)의 상단에 제1암나사부(111)가 구비되어 스위치 헤드(200)의 헤드 고정부(210)의 하부가 안착된 상태에서 "L트(B)로 결합될 수 있도록 구비된다.
상기 스위치 헤드(200)는 슬라이드부(300)가 상하 슬라이딩 가능하게 컬럼(110)에 결합된 것으로, 일측이 상기 컬럼(110)에 볼트(B)로 결합된다.
상기 스위치 헤드(200)는 볼트(B)가 걸려지게 삽입되는 단턱홀(211)을 갖는 헤드 고정부(210)가 구비되어 있고, 상기 헤드 고정부(210)의 전방 양측에 각각 지지 베어링(220)이 삽입되는 지지 베어링 삽입홀(231)을 갖는 헤드 아암(230)이 연장되게 구비되어 있다.
상기 헤드 아암(230)은 평행하게 구비된 2개 중 어느 하나의 헤드 아암(230)에 구비된 지지 베어링 삽입홀(231)에 근접되도록 제2암나사부(232)가 구비되어 구동축 이탈방지편(240)이 볼트(B)에 의하여 결합됨으로써, 상기 구동축(410)이 역방향으로 빠지는 것을 방지할 수 있게 구비되어 있다. 또한, 상기 어느 하나의 헤드 아암(230)의 단부에 제3암나사부(233)가 상하로 구비되어 상기 멈춤구(600)가 결합됨으로써 피동 래치(400)의 이동 또는 회동이 제한될 수 있도록 되어 있다.
상기 슬라이드부(300)는 스위치 헤드(200)에 삽입되어 탄성체(800)의 탄성력과 솔레노이드(S)에 의한 구동축(410)의 회전에 의하여 상하로 신속하게 왕복 이동될 수 있도록 구비되어 있다. 즉, 하부가 개방된 찬넬형태를 갖는 슬라이드편(310)의 상부측에 수직장공(311)이 마주보도록 구비되어 구동축(410)의 안내를 받으며 상하부로 슬라이드 왕복 이동 가능하게 되어 있으며, 상기 수직장공(311)으로부터 하부로 일정 간격 이격된 곳에 핀홀(312)이 마주보도록 형성되어 가압 베어링(700)이 베어링 핀(710)에 의하여 결합되도록 구비되어 있다.
또한, 상기 핀홀(312)이 구비된 슬라이드편(310)의 하부에 로드(320)를 갖는 스프링 가압편(330)이 구비되어 탄성체(800)인 스프링의 탄성력이 정확하게 전달될 수 있도록 구비된다.
상기 피동래치(400)는 슬라이드부(300)의 내부로 삽입되며, 관통되는 구동축(410)에 고정되어 상기 구동축(410)과 연동될 수 있게 구비되어 있다. 또한, 제2관통홀(411)이 구비된 피동래치 몸체(430)의 하부에 하부로 향하는 피동 래치편(420)이 구비되어 상기 피동 래치편(420)의 단부가 가압 베어링(700)의 상부로 위치된 표면에 닿음으로써, 피동 래치편(420)의 길이 만큼 슬라이드부(300)가 하부로 이동한 상태가 유지될 수 있도록 되어 있다.
이를 위해, 상기 피동래치 몸체(430)의 중간에 상기 피동 래치편(420)과 직각되는 방향으로 제1고정핀홀(412)이 구비되어 구동축(410)에 고정핀(P)으로 결합되어 있어 구동축(410)의 구동이 미끄러지는 손실없이 그대로 작용될 수 있게 되어 있다.
상기 구동래치(500)는 스위치 헤드(200)의 외측으로 노출된 구동축(410)의 단부에 결합되며, 솔레노이드(S)에 의하여 구동되도록 구비되어 있다. 즉, 제3관통홀(511)이 구비된 구동래치 몸체(510)의 하부에 하부 방향으로 구동 래치편(520)이 구비되고, 상기 구동래치 몸체(510)의 중간에 상기 구동 래치편(520)과 직각되는 방향으로 제2고정핀홀(512)이 구비되어 구동축(410)의 단부에 고정핀(P)으로 결합되어 있어 구동축(410)이 정확하게 구동될 수 있도록 되어 있다.
이를 위해, 상기 구동 래치(500)는 코일 스프링(530)의 일측이 구동 래치편(520)에 걸려지며, 상기 코일 스프링(530)의 타측은 스위치 헤드(200)에 구비된 걸림볼트(CB)에 걸려지도록 구비되어 있어, 코일 스프링(530)의 탄성력에 의해 일정 위치에 유지될 수 있도록 되어 있다.
상기 멈춤구(600)는 스위치 헤드(200)의 전방에 결합되어 피동래치(400)의 이동을 제한하는 것으로, 상기 스위치 헤드(200)의 헤드 아암(230)과 평행하며 볼트(B)로 결합되는 멈춤구 결합편(610)의 단부에 헤드 아암(230)과 직각이 유지되는 멈춤구 고정편(620)이 절곡되게 구비된다.
상기 멈춤구 고정편(620)에 볼트 관통홀이 구비되어 간격조절 볼트(630)가 결합됨에 따라 상기 간격조절 볼트(630)를 조정함으로써, 피동래치(400)의 이동량이 제한될 수 있게 된다.
상기 가압 베어링(700)은 슬라이드부(300)의 하부에 삽입되어 베어링 핀(710)으로 결합되는 것으로, 볼이 없는 부싱의 형태를 갖도록 구비되어 있으며, 상기 베어링 핀(710)은 단부에 스페이서링(720)이 끼워져 분할핀(730)으로 결합되어 있어 베어링 핀(710)이 역방향으로 빠지는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.
상기 탄성체(800)는 코일 스프링 형태를 갖도록 구비된 것으로, 상기 슬라이드부(300)와 스위치 몸체(100) 사이에 구비되어 슬라이드부(300)의 하부에 항상 탄성력이 제공될 수 있게 되어 있다.
상기 로드(900)는 슬라이드부(300)의 상부에 구비된 것으로, 절연체(910)에 의하여 미도시의 고정 컨택터와 가동 컨택터를 갖는 진공 인터럽터가 구동될 수 있게 된다.
이상과 같은 본 발명의 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치는, 스프링과 솔레노이드를 이용해 서브 모듈의 고장 등 이상이 감지되면 이상이 감지된 서브 모듈들을 신속히 단락시켜 인접한 다른 서브 모듈에 고장에 의한 영향이 전파되는 것을 방지함으로써 동작의 신뢰성을 얻을 수 있다. 또한, 서브 모듈의 고장 등 이상 감지 시 스프링과 솔레노이드를 이용한 신속한 투입이 가능하면서도, 사이즈를 최대한 줄일 수 있고 아울러 원가절감 및 제작 편의성을 확보할 수 있다.
이상, 본 발명에 대해 도면의 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 상기의 실시예와 도면에 의해 한정되지 않고 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 스위치 몸체 110: 컬럼
200: 스위치 헤드 300: 슬라이드부
400: 피동래치 410: 구동축
500: 구동래치 600: 멈춤구
700: 가압 베어링 710: 베어링 핀
800: 탄성체 900: 로드

Claims (8)

  1. 컬럼이 구비된 스위치 몸체와;
    상기 컬럼에 결합된 것으로, 슬라이드부가 상하 슬라이딩 가능하게 구비된 스위치 헤드와;
    상기 스위치 헤드에 삽입된 슬라이드부와;
    상기 슬라이드부의 내부로 삽입되며, 관통되는 구동축에 고정된 피동래치와;
    상기 스위치 헤드의 외측으로 노출된 구동축의 단부에 결합되며, 솔레노이드에 의하여 구동되도록 구비된 구동래치와;
    상기 스위치 헤드의 전방에 결합되어 상기 피동래치의 이동을 제한하는 멈춤구와;
    상기 슬라이드부의 하부에 삽입되어 베어링 핀으로 결합된 가압 베어링과;
    상기 슬라이드부와 스위치 몸체 사이로 구비된 탄성체; 및
    상기 슬라이드부의 상부에 로드가 절연체에 의하여 절연되도록 결합됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 몸체는,
    제1관통홀의 주변에 탄성체 안착홈이 구비되고, 후방에 상기 컬럼의 하부가 구비되되, 상기 컬럼은 상단에 제1암나사부가 구비됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 헤드는,
    상기 컬럼에 볼트로 결합된 것으로, 단턱홀을 갖는 헤드 고정부의 전방 양측에 각각 지지 베어링이 삽입되는 지지 베어링 삽입홀이 구비된 헤드 아암이 연장되게 구비됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 헤드 아암은,
    어느 하나의 헤드 아암에 삽입된 지지 베어링 삽입홀에 제2암나사부가 근접되게 구비되어 구동축 이탈방지편이 볼트 결합되고, 단부에 제3암나사부가 상하로 구비되어 상기 멈춤구가 결합됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이드부는,
    하부가 개방된 찬넬형태를 갖는 슬라이드편의 상부측에 수직장공이 마주보도록 구비되고, 상기 수직장공으로부터 하부로 일정 간격 이격된 곳에 핀홀이 마주보도록 구비되고, 상기 핀홀이 구비된 슬라이드편의 하부에 로드를 갖는 스프링 가압편이 구비됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피동래치는,
    제2관통홀이 구비된 피동래치 몸체의 하부에 하부로 향하는 피동 래치편이 구비되고, 상기 피동래치 몸체의 중간에 상기 피동 래치편과 직각되는 방향으로 제1고정핀홀이 구비되어 구동축에 고정핀으로 결합됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동래치는,
    제3관통홀이 구비된 구동래치 몸체의 하부에 하부로 향하는 구동 래치편이 구비되고, 상기 구동래치 몸체의 중간에 상기 구동 래치편과 직각되는 방향으로 제2고정핀홀이 구비되어 구동축의 단부에 고정핀으로 결합되고, 상기 구동 래치는 코일 스프링의 일측이 구동 래치편에 걸려지며, 상기 코일 스프링의 타측이 스위치 헤드에 구비된 걸림볼트에 의하여 걸려지게 구비됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 멈춤구는,
    스위치 헤드의 헤드 아암과 평행하며, 볼트로 결합되는 멈춤구 결합편의 단부에 헤드 아암과 직각인 것으로, 볼트 관통홀을 갖는 멈춤구 고정편이 절곡되게 구비되고, 상기 볼트 관통홀에 간격조절 볼트가 결합됨을 특징으로 하는 STATCOM 및 HVDC용 바이패스 스위치.
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