KR20220016174A - 온-로드 탭 전환기가 있는 전자기 유도 디바이스 - Google Patents

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KR20220016174A
KR20220016174A KR1020217042942A KR20217042942A KR20220016174A KR 20220016174 A KR20220016174 A KR 20220016174A KR 1020217042942 A KR1020217042942 A KR 1020217042942A KR 20217042942 A KR20217042942 A KR 20217042942A KR 20220016174 A KR20220016174 A KR 20220016174A
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induction device
oltc
barrier
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토뮈 라르손
예안 마타에
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히타치 에너지 스위처랜드 아게
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Abstract

온-로드 탭 전환기가 있는 전자기 유도 디바이스
전자기 유도 디바이스 (1) 는 메인 탱크 (3), 메인 탱크 (3) 에 배열된 자기 코어, 온-로드 탭 전환기 (OLTC) 로서, 메인 탱크 (3) 에 탑재된 OLTC 탱크 (5), 미세 셀렉터 (15), 다이버터 스위치 (13), 전환 셀렉터 (17), 및 커스터머 인터페이스 (29) 를 포함하는, 온-로드 탭 전환기; 및 메인 탱크 (3) 를 OLTC 탱크 (5) 로부터 분리하는 배리어 (23) 를 포함하고, 다이버터 스위치 (13) 및 전환 셀렉터 (17) 는 OLTC 탱크 (5) 에 배열되고, 미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 메인 탱크 (3) 에 배열되고, 배리어 (23) 는 다이버터 스위치 (13) 및 전환 셀렉터 (17) 를 미세 셀렉터 (15) 에 접속하도록 구성되는 복수의 전기 접속부들을 포함한다.

Description

온-로드 탭 전환기가 있는 전자기 유도 디바이스
본 개시는 일반적으로 전자기 유도 디바이스들에 관한 것이고, 보다 구체적으로, 온-로드 탭 전환기가 제공되는 전자기 유도 디바이스들에 관한 것이다.
전자기 유도 디바이스들 이를 테면 전력 번환기들 및 리액터들에는 전자기 유도 디바이스가 온-로드일 때, 즉, 송전 또는 배전 네트워크에 접속될 때 전압 보상을 위한 수단으로서 전자기 유도 디바이스의 단계적 전압 조절을 가능하게 하는 온-로드 탭 전환기들 (OLTC) 이 제공될 수도 있다.
탭 전환기 메카니즘을 포함하는 OLTC 유닛은 온-탱크 유형 또는 인-탱크 유형의 어느 것일 수도 있다. OLTC 유닛이 전자기 코어 하우징 내부에 배열되면, 즉, 트랜스포머 탱크 또는 리액터 탱크에 배열되면 이는 인-탱크 유형으로 된다. OLTC 유닛이 전자기 코어 하우징에 탑재되면, 이는 온-탱크 유형이 된다. OLTC 유닛의 후자의 경우, 탭 전환기 메카니즘은 절연 배리어에 의해 전자기 코어 하우징의 내부로부터 분리된다. 절연 배리어는 전기 접속들을 포함하고, 전자기 코어 하우징 내부의 권선과 OLTC 유닛에서의 탭 전환기 메카니즘 사이에 인터페이스로서 작용한다. 또한, 절연 배리어는 전자기 코어 하우징에서의 유전성 유체를 OLTC 유닛에서의 유전성 유체로부터 분리하여 유전성 유체들의 혼합을 방지하고 이에 따라 유전성 유체가 다른 유체를 오염시키는 위험을 감소시킨다.
US6856122 는 로드 하의 탭핑된 트랜스포머의 상이한 권선 탭들 사이를 스위칭 오버하는 것을 인터럽트하지 않기 위한 사이리스터 탭 전환기를 개시한다.
EP3293743 은 유전성 유체로 충전되는 전력 디바이스들에 대한 커버를 개시한다.
본 개시의 목적은 당해 기술 분야의 기존 문제들을 해결하거나 적어도 완화시키는 전자기 유도 디바이스를 제공하는 것이다.
이에 따라, 전자기 유도 디바이스가 제공되며, 이는: 메인 탱크, 메인 탱크에 배열된 자기 코어, 온-로드 탭 전환기 (OLTC) 로서: 메인 탱크에 탑재된 OLTC 탱크, 미세 셀렉터, 다이버터 스위치, 전환 셀렉터, 및 커스터머 인터페이스를 포함하는, 상기 온-로드 탭 전환기; 및 메인 탱크를 OLTC 탱크로부터 분리하는 배리어를 포함하고, 다이버터 스위치 및 전환 셀렉터는 OLTC 탱크에 배열되고, 탭 셀렉터 및 커스터머 인터페이스는 메인 탱크에 배열되고, 배리어는 다이버터 스위치 및 전환 셀렉터를 미세 셀렉터에 접속하도록 구성되는 복수의 전기 접속부들을 포함한다.
다이버터 스위치 및 전환 셀렉터는 전류 정류 스파크 및 열 소산에 기인하여 가스를 가능하게 발생시킬 수 있고/있거나 고속 메카니즘을 갖는 디바이스들이다. 미세 셀렉터 및 커스터머 인터페이스는 가스를 가능하게 발생시킬 수도 없고 고속 메카니즘들을 가질 수도 없다. 다이버터 스위치 및 전환 셀렉터가 OLTC 탱크에서 배열되기 때문에 메인 탱크는 오염으로부터 깨끗하게 유지될 수 있다. 추가적으로, 오직 다이버터 스위치 및 다이버터 스위치의 전환 셀렉터, 전환 셀렉터, 미세 셀렉터, 및 커스터머 인터페이스가 OLTC 탱크에 배열되기 때문에, OLTC 탱크는 보다 콤팩트하게 형성될 수도 있다. 전자기 유도 디바이스는 이에 의해 보다 작은 풋프린트로 보다 콤팩트하게 형성될 수도 있다.
미세 셀렉터는 또한 미세 탭 셀렉터로서 지칭될 수도 있다.
다이버터 스위치 및 전환 셀렉터는 통합될 수도 있다.
미세 셀렉터 및 커스터머 인터페이스는 통합될 수도 있다. 메인 탱크가 이에 의해 보다 작게 형성될 수 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 메인 탱크는 제 1 유전성 액체로 충전되고 OLTC 탱크는 제 2 유전성 액체로 충전되고, 배리어는 제 1 유전성 액체를 제 2 유전성 액체로부터 분리한다.
하나의 실시형태에 따르면, 다이버터 스위치 및 전환 셀렉터는 배리어의 OLTC 측 상에 배열된다.
하나의 실시형태에 따르면, 전환 셀렉터는 다이버터 스위치와 배리어 사이에 배열된다.
하나의 실시형태에 따르면, 미세 셀렉터 및 커스터머 인터페이스는 배리어의 메인 탱크 측 상에 배열된다.
하나의 실시형태에 따르면, 미세 셀렉터는 커스터머 인터페이스와 배리어들 사이에 배열된다.
배리어는 다이버터 스위치, 전환 셀렉터, 미세 셀렉터 및 커스터머 인터페이스의 중량을 지지할 수 있는 재료 특성들 및 두께를 가질 수도 있다. 이들 컴포넌트들은 3페이즈 전자기 유도 디바이스들에 대해 함께 100-200 kg 의 범위의 중량을 가질 수 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 배리어는 전기 절연성 재료를 포함한다.
하나의 실시형태에 따르면, 배리어는 폴리머-계 재료를 포함한다.
하나의 실시형태에 따르면, 배리어는 유리 섬유 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함한다.
하나의 실시형태에 따르면, 전자기 유도 디바이스는 고전압 전자기 유도 디바이스이다. 고전압은 통상적으로 36 kV 에서 시작하여 최대 145 kV 까지의 전압들을 의미한다.
하나의 실시형태에 따르면, 전자기 유도 디바이스는 트랜스포머이고, 이를 테면 전력 트랜스포머 또는 리액터이다.
OLTC 는 1페이즈, 2페이즈, 또는 3페이즈 OLTC 일 수도 있고, 각각의 페이즈는 개별적인 미세 셀렉터, 다이버터 스위치, 전환 셀렉터 및 커스터머 인터페이스를 포함하고, 각각의 페이즈의 다이버터 스위치 및 전환 셀렉터는 OLTC 탱크에 배열되고, 각각의 면의 미세 셀렉터 및 커스터머 인터페이스는 메인 탱크에 배열된다.
각각의 다이버터 스위치 및 전환 셀렉터는 배리어의 OLTC 측에 탑재될 수도 있다.
각각의 페이즈마다, 전환 셀렉터는 배리어와 대응하는 다이버터 스위치 사이에 배열될 수도 있다.
각각의 미세 셀렉터 및 커스터머 인터페이스는 배리어의 메인 탱크 측에 탑재될 수도 있다.
각각의 페이즈마다, 미세 셀렉터는 배리어와 커스터머 인터페이스 사이에 배열될 수도 있다.
일반적으로, 청구항에서 사용된 모든 용어는, 여기에서 명시적으로 달리 규정되지 않는 한, 기술 분야에서의 그 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. "엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등" 에 대한 모든 참조들은, 명시적으로 달리 서술되지 않으면, 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등 중 적어도 하나의 인스턴스를 참조하는 것으로서 개방적으로 해석되어야 한다.
이제, 예로써 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 특정 실시형태들을 설명한다.
도 1 은 전자기 유도 디바이스의 일 예의 개략측면도이다;
도 2 는 OLTC 구성의 일 예의 전기적 다이어그램을 도시한다.
도 3 은 OLTC 구성의 다른 예의 전기적 다이어그램을 도시한다.
도 4 는 OLTC 의 개략적 메카니즘 구조를 도시하는 도 1 에서의 전자기 유도 디바이스의 섹션을 개략적으로 도시한다.
이제, 예시적인 실시형태들이 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념을 이하에서 더 충분히 설명한다. 하지만, 본 발명 개념은 많은 다른 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에서 제시된 실시형태들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 되며; 오히려 이 실시형태들은 이 개시가 완전하도록 예로써 제공되며, 본 발명 개념의 범위를 당업자에게 충분히 전달할 것이다. 유사한 도면 부호들은 설명 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 가리킨다.
도 1 은 전자기 유도 디바이스 (1) 의 일 예를 개략적으로 도시한다. 전자기 유도 디바이스 (1) 는 예를 들어 이를 테면 전력 트랜스포머, 예를 들어 고전압 직류 (HVDC) 컨버터 트랜스포머 또는 리액터일 수도 있다. 전자기 유도 디바이스 (1) 는 단일 페이즈 또는 멀티-페이즈, 이를 테면 3페이즈, 전자기 유도 디바이스일 수도 있다.
전자기 유도 디바이스 (1) 는 메인 탱크 (3) 및 OLTC 탱크 (5) 를 포함한다. 전자기 유도 디바이스 (1) 는 제 1 유전성 액체를 포함한다. 메인 탱크 (3) 는 제 1 유전성 액체로 충전된다. 제 1 유전성 액체는 예를 들어 오일 또는 에스테르일 수도 있다. 전자기 유도 디바이스 (1) 는 제 2 유전성 액체를 포함한다. OLTC 탱크 (5) 는 제 2 유전성 액체로 충전된다. 제 2 유전성 액체는 예를 들어 오일 또는 에스테르일 수도 있다.
전자기 유도 디바이스 (1) 는 자기 코어 (도시 생략) 를 포함한다. 자기 코어는 예를 들어, 하나 이상의 림 (limb) 을 형성하는 복수의 적층된 금속 시트들을 포함한다. 전자기 유도 디바이스 (1) 는 권선을 포함한다. 각각의 권선은 자기 코어의 하나 이상의 림들 중 하나의 림 주위에 권취된다. 당해 기술 분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, 복수의 림들 및 권선들은 통상적으로 전자기 유도 디바이스 (1) 의 전기적 페이즈들의 수에 의존한다.
자기 코어는 메인 탱크 (3) 에 배열된다. 전자기 유도 디바이스 (1) 는 또한, 메인 탱크 (3) 를 통하여 연장되는 하나 이상의 부싱들 (7) 을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 부싱들은 개별적인 권선들에 접속된다.
전자기 유도 디바이스 (1) 는 OLTC 를 포함한다. 도 2 는 OLTC (9) 의 일 예의 전기적 다이어그램을 도시한다. 도 2 는 전자기 유도 디바이스 (1) 의 "탭핑된 권선" 으로서 지칭되는 권선 (11) 을 도시한다. OLTC (9) 는 다이버터 스위치 (13), 가동 콘택들 (15a 및 15b) 을 포함한 미세 셀렉터 (15), 전환 셀렉터 (17), 및 커스터머 인터페이스 또는 사용자 인터페이스 (도 2 에 도시 생략) 을 포함한다.
전자기 유도 디바이스 (1) 는 레귤레이터 권선 (19) 을 포함한다. 레귤레이터 권선 (19) 에는 복수의 고정 콘택들 또는 탭들 (19a-19n) 이 제공된다.
가동 콘택들 (15a, 15b) 은 레귤레이터 권선 (19) 의 탭들 (19a-19n) 사이에 이동되도록 구성된다. 다이버터 스위치 (13) 는 제 1 가동 콘택 (15a) 또는 제 2 가동 콘택 (15b) 의 어느 것에 접속되도록 구성된다. 다이버터 스위치 (13) 가 가동 콘택들 (15a 및 15b) 중 하나에 접속될 때 다른 가동 콘택 (15a, 15b)은 다른 탭 (19a-19n) 으로 이동될 수도 있다. 레귤레이터 권선 (19) 의 사용된 권회 수는 이에 의해 제어될 수도 있다.
도 2 에 도시된 예에서, 전환 셀렉터 (17) 는 플러스/마이너스 스위치칭을 위하여 구성된다. 전환 셀렉터 (17) 는 권선 (11) 을 조정 권선 (19) 의 상이한 단부들에 접속하는 것에 의해 조정 범위를 확장하도록 구성된다. 조정 권선 (19) 에 의해 생성된 자기 플럭스는 이에 의해 역전된다.
도 3 은 OLTC (9') 의 다른 예를 도시한다. OLTC (9') 는 또한 다이버터 스위치 (13), 가동 콘택들 (15a 및 15b) 을 갖는 미세 셀렉터 (15) 및 전환 셀렉터 (17) 를 포함한다. 도 3 에 도시된 예에서, OLTC (9') 는 대략/미세 스위칭 구성을 갖는다. 권선 (11) 은 권선 (11) 의 두개의 단부들 사이의 어딘가에 제 1 탭 (21a), 및 권선 (11) 의 단부에 제 2 탭 (21b) 을 갖는다. 전환 셀렉터 (17) 는 제 1 탭 (21a) 또는 제 2 탭 (21b) 의 어느 것에 접속되도록 구성된다. 조정 범위의 전압 범위는 이에 의해 확장될 수도 있다.
도 4 는 페이즈들 A, B 및 C를 갖는 3페이즈 전자기 유도 디바이스로서 예시화되는 전자기 유도 디바이스 (1) 의 종단면을 개략적으로 도시한다. 아래 설명된 바와 같은 동일한 원리가 또한 3개보다 많은, 몇몇 또는 그 이상의 전기적 페이즈들을 갖는 전자기 유도 디바이스에 대하여 유지된다.
전자기 유도 디바이스 (1) 는 배리어 (23) 를 포함한다. 배리어 (23) 는 메인 탱크 (3) 를 OLTC 탱크 (5) 로부터 분리하도록 구성된다. 메인 탱크 (3) 는 제 1 유전성 액체 (25) 로 충전된다. OLTC 탱크 (5) 는 제 2 유전성 액체 (27) 로 충전된다. 배리어 (23) 는 제 1 유전성 액체 (25) 를 제 2 유전성 액체 (27) 로부터 분리하도록 구성된다.
배리어 (23) 는 전기 절연성 재료를 포함할 수도 있다. 배리어 (23) 는 예를 들어 폴리머 계 재료, 이를 테면 에폭시 및/또는 유리 섬유를 포함한다. 배리어 (23) 는 메인 탱크 (3) 를 OLTC 탱크 (5) 로부터 분리하는 벽을 형성한다.
배리어 (23) 는 메인 탱크 측 (23a) 과 OLTC 측 (23b) 을 갖는다. 메인 탱크 측 (23a) 은 OLTC 측 (23b) 에 대향하여 배열된다. 메인 탱크 측 (23a) 은 메인 탱크 (3) 의 내부와 대면한다. OLTC 측 (23b) 은 OLTC 탱크 (5) 의 내부와 대면한다.
다음 설명은 전기적 단일 페이즈, 이 경우, 페이즈 A 를 참조한다. 동일한 구조가 다른 페이즈들에도 또한 적용된다.
다이버터 스위치 (13) 및 전환 셀렉터 (17) 는 OLTC 탱크 (5) 에 배열된다. 다이버터 스위치 (13) 및 전환 셀렉터 (17) 는 제 2 유전성 액체 (27) 를 포함하는 유전성 액체 볼륨에 배열된다. 다이버터 스위치 (13) 및 전환 셀렉터 (17) 는 이에 따라 제 2 유전성 액체 (27) 와 접촉한다.
미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 메인 탱크 (3) 에 배열된다. 미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 제 1 유전성 액체 (25) 와 액체 접촉한다. 미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 이에 따라 유전성 액체를 다른 컴포넌트들 이를 테면, 메인 탱크 (3) 에 포함된 자기 코어 및 권선과 공유한다.
도 4 에 도시된 예에 따르면, 전환 셀렉터 (17) 는 배리어 (23) 와 다이버터 스위치 (13) 사이에 배열된다. 전환 셀렉터 (17) 및 다이버터 스위치 (13) 는 통합될 수도 있다.
전환 셀렉터 (17) 및 다이버터 스위치 (13) 는 배리어 (23) 에 탑재될 수도 있다. 전환 셀렉터 (17) 및 다이버터 스위치 (13) 는 배리어 (23) 의 OLTC 측 (23b) 에 탑재될 수도 있다.
도 4 에 도시된 예에 따르면, 미세 셀렉터 (15) 는 배리어 (23) 와 커스터머 인터페이스 (29) 사이에 배열된다. 미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 통합될 수도 있다.
미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 배리어 (23) 에 탑재될 수도 있다. 미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 배리어 (23) 의 메인 탱크 측 (23a) 에 탑재될 수도 있다.
배리어 (23) 에는 복수의 전기 접속부들이 제공된다. 전기 접속부들은 다이버터 스위치 (13), 전환 셀렉터 (17) 와 미세 셀렉터 (15) 사이에 전기적 접속을 제공한다. OLTC 의 컴포넌트들의 회전 축들을 통한 메카니즘 이동의 전달은 또한 배리어 (23) 를 통하여 제공된다.
본 발명의 개념은 수개의 예들을 참조하여 위에 주로 설명되었다. 그러나, 본 기술분야의 당업자가 용이하게 인식하는 바와 같이, 위에서 개시된 실시형태 이외의 다른 실시형태들이 첨부된 청구항들에 의해 규정된 바와 같이 본 발명 개념의 범위 내에서 동등하게 가능하다.

Claims (11)

  1. 전자기 유도 디바이스 (1) 로서,
    메인 탱크 (3),
    상기 메인 탱크 (3) 에 배열된 자기 코어,
    온-로드 탭 전환기 (On-Load Tap Changer; OLTC)(9; 9') 로서:
    상기 메인 탱크 (3) 에 탑재된 OLTC 탱크 (5),
    미세 셀렉터 (fine selector)(15),
    다이버터 스위치 (13),
    전환 셀렉터 (change-over selector)(17), 및
    커스터머 인터페이스 (29) 를 포함하는, 상기 온-로드 탭 전환기; 및
    상기 메인 탱크 (3) 를 상기 OLTC 탱크 (5) 로부터 분리하는 배리어 (23) 를 포함하고,
    상기 다이버터 스위치 (13) 및 상기 전환 셀렉터 (17) 는 상기 OLTC 탱크 (5) 에 배열되고, 상기 미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 상기 메인 탱크 (3) 에 배열되고, 상기 배리어 (23) 는 상기 다이버터 스위치 (13) 및 상기 전환 셀렉터 (17) 를 상기 미세 셀렉터 (15) 에 접속하도록 구성되는 복수의 전기 접속부들을 포함하는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 탱크 (3) 는 제 1 유전성 액체 (25) 로 충전되고 상기 OLTC 탱크 (5) 는 제 2 유전성 액체 (27) 로 충전되고, 상기 배리어 (23) 는 상기 제 1 유전성 액체 (25) 를 상기 제 2 유전성 액체 (27) 로부터 분리하는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다이버터 스위치 (13) 및 상기 전환 셀렉터 (17) 는 상기 배리어 (23) 의 OLTC 탱크측 (23b) 상에 배열되는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전환 셀렉터 (17) 는 상기 다이버터 스위치 (13) 와 상기 배리어 (23) 사이에 배열되는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 미세 셀렉터 (15) 및 커스터머 인터페이스 (29) 는 상기 배리어 (23) 의 메인 탱크 측 (23a) 상에 탑재되는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 미세 셀렉터 (15) 는 상기 커스터머 인터페이스 (29) 와 상기 배리어 (23) 사이에 배열되는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 (23) 는 전기 절연성 재료를 포함하는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 (23) 는 폴리머계 재료를 포함하는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 (23) 는 유리 섬유 및 에폭시 중 적어도 하나를 포함하는, 전자기 유도 디바이스 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기 유도 디바이스 (1) 는 고전압 전자기 유도 디바이스인, 전자기 유도 디바이스 (1).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자기 유도 디바이스 (1) 는 트랜스포머 또는 리액터인, 전자기 유도 디바이스 (1).
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