KR940005989B1 - Capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 본 발명의 퓨즈 내장형 콘덴서의 일부 절개 사시도.1 is a partially cutaway perspective view of a fuse-embedded capacitor of the present invention.
제 2 도는 본 발명의 퓨즈 내장형 콘덴서의 내부 회로도.2 is an internal circuit diagram of a fuse-embedded capacitor of the present invention.
제 3 도는 본 발명의 퓨즈 선재별 용단 전류 시간 특성 곡선도.3 is a blowdown current time characteristic curve for each fuse wire of the present invention.
제 4 도는 본 발명의 케이스(CASE) 파괴 확률 특성 곡선도.4 is a CASE failure probability characteristic curve diagram of the present invention.
제 5 도는 본 발명의 퓨즈 선재별 방전 에너지량 및 방전 회수에 따른 용단 특성도.5 is a diagram illustrating melt characteristics according to the amount of discharge energy and the number of discharges of each fuse wire of the present invention.
제 6 도는 본 발명의 익스텐디드 포일(extended foil) 방식의 소자 단면도.6 is a cross-sectional view of an extended foil device of the present invention.
제 7 도는 본 발명의 퓨즈 가공판 단면도.7 is a cross-sectional view of the fuse processing plate of the present invention.
제 8 도는 본 발명의 퓨즈 배열 및 결선도.8 is a fuse arrangement and connection diagram of the present invention.
제 9 도는 퓨즈 내장형 콘덴서와 종래의 콘덴서의 신뢰도.9 shows the reliability of a fuse-embedded capacitor and a conventional capacitor.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 터미널 2 : 애자1: terminal 2: insulator
3 : 케이스 4 : 소자3: case 4: element
5 : 퓨즈 6 : 퓨즈 조립판5: fuse 6: fuse assembly plate
7 : 프레스보드 8 : 베이크라이트7: pressboard 8: bakelite
9 : 절연지 11 : 유전체9: insulating paper 11: dielectric
본 발명은 퓨즈(Fuse) 내장형 전력용 콘덴서에 관한 것으로서, 특히 고신뢰도가 요구되는 초고압 송전선의 조상 설비 및 높은 안전도를 필요로 하는 변전 설비등에 적합한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power capacitor having a built-in fuse, and is particularly suitable for an ancestor installation of an ultra high voltage transmission line requiring high reliability and a substation installation requiring high safety.
일반적으로 콘덴서 뱅크(Bank) 운전중에 고장이 발생할 경우, 외부 방출 퓨즈형(External Expulsion Fuse Type)이나 퓨즈를 채용하지 않고 언밸런스 검출만을 이용한 NVS 전압차동방식, 오픈 델타(Open Delta) 방식, 전류검출 방식등을 이용하면 단기 내부의 N개 소자중 1/N개만 고장이 발생하더라도 뱅크 시스템(Bank System) 운전을 차단(trip)시켜 퓨즈를 교환해야 하는 번거로움이 있다.In general, when a failure occurs during the operation of a capacitor bank, the NVS voltage differential method, the open delta method, and the current detection method using only unbalance detection without employing an external emission fuse type or a fuse are not used. By using the lamp, even if only 1 / N of the N devices inside the short-term failure occurs, it is troublesome to replace the fuse by tripping the bank system operation.
또한, 고장 소자의 단락(Short) 회로에 의한 내부 결선이 (S-1)의 직렬로 되어 타정상열에 대한 전위경도가 가중되고 큰 에너지에 의한 케이스 파괴 및 화재등의 안전사고가 발생할 확률이 높으며, 이로 인해 신뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.In addition, the internal wiring by short circuit of the faulty element is in series with (S-1), which increases the potential hardness for the tableting phase and increases the possibility of safety accidents such as case breakage and fire caused by large energy. As a result, there was a problem that the reliability is lowered.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 뱅크 운전중 고장이 발생될 경우 그 영향을 최소화하기 위해서 해당 단기내의 최소한의 1/n개 소자를 즉시 분리 절연시킬 수 있는 퓨즈 내장형 콘덴서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a fuse-embedded capacitor that can immediately isolate and insulate at least 1 / n elements of the short-term in order to minimize the effect of a failure during bank operation. Its purpose is to.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 콘덴서 박지 및 포리프로필렌 필름을 유전체로 하고 알루미늄 포일(Al foil)을 전극으로 익스텐디드 포일(extended foil) 방식으로 제작한 소자의 다수를 단기에 집합시켜 소자 개개에 퓨즈를 접속시켜 구성되는 콘덴서를 특징으로 한다.In order to achieve this object, the present invention provides a short-term assembly of a large number of devices fabricated by using a capacitor foil and a polypropylene film as a dielectric and an aluminum foil as an electrode in an extended foil method. The capacitor | condenser comprised by connecting a fuse to each one is characterized by the above-mentioned.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the accompanying drawings.
제 1 도는 본 발명에 의한 퓨즈 내장형 콘덴서의 일부 절개 사시도로서, 결선용 터미널(1)에 애자(2)를 체결한 케이스(3)의 내부에 뱅크 운전중 고장이 발생할 경우 그 영향을 최소화하기 위해 최소한의 소자를 분리 절연시키는 퓨즈(5)가 내장된 퓨즈 조립판(6)과, 내부 체적을 최소화하기 위해 익스텐디드 방식으로 제조된 소자(4)를 적층한 구조로 되어 있다.1 is a partially cutaway perspective view of a fuse-embedded capacitor according to the present invention, in order to minimize the effect of a failure during bank operation inside the case 3 in which the insulator 2 is fastened to the wiring terminal 1. The fuse assembly plate 6 in which the fuse 5 for separating and insulating the minimum element is built and the element 4 manufactured by the extended method in order to minimize the internal volume are laminated.
상기한 퓨즈 조립판(6)은 제 7 도에서와 같이 가공 작업시 퓨즈판 휨 발생에 의한 퓨즈(5)의 단선을 방지하기 위하여 병행하고 있는 프레스 보드(7)와 베이크 라이트(8 ; Bake Lite)를, 상기 퓨즈(5)를 상,하로 덮고 있는 절연지(9),(9A) 윗면에 적층시키고 퓨즈(5) 동작시 타 건전 퓨즈에 영향이 미치지 않도록 상기 퓨즈 조립판(6) 각각에 대해 일정한 이격 거리를 두어 배열한다.The fuse assembly plate 6 includes a press board 7 and a bakelite 8 which are in parallel to prevent disconnection of the fuse 5 due to the occurrence of bending of the fuse plate during machining, as shown in FIG. ) Is laminated on the upper surface of the insulating paper 9 and 9A covering the fuse 5 up and down, and for each fuse assembly plate 6 so that other fuses are not affected when the fuse 5 is operated. Arrange them at regular distances.
또한, 상기 절연지(9),(9A)는 퓨즈 용단후 동작된 퓨즈(5) 양 개극간에 정격 전압×3.5(Vdc)를 10초간 인가하여 이를 견딜 수 있도록 한다.In addition, the insulating paper (9), (9A) is to apply a rated voltage x 3.5 (Vdc) for 10 seconds between the two open poles of the fuse (5) operated after the fuse blown to withstand this.
한편, 상기 퓨즈 조립판(6)의 퓨즈(5) 배열 작업을 효율적으로 하기 위하여 제 8 도와 같이 한소자씩 점핑하는 방식으로 배치하여 휴즈 조립판(6)을 제 1 도의 소자(4) 양쪽 측면으로 배치한다.On the other hand, in order to efficiently arrange the fuse 5 of the fuse assembly plate 6, the fuse assembly plate 6 is arranged in a manner of jumping by one element as shown in FIG. 8 so that the fuse assembly plate 6 is disposed on both sides of the element 4 of FIG. To place.
제 2 도는 본 발명에 의한 퓨즈 내장형 콘덴서의 내부 회로도로서, 콘덴서 고장시 고장 콘덴서 소자 1개만을 분리시켜 다른 소자에 전위 경도가 가중되는 파급효과를 극소화하도록 단기내의 모든 소자(4)의 갯수(C1~Cn)에 퓨즈(5)의 갯수(F1~Fn)를 연결 접속하도록 되어 있다.2 is an internal circuit diagram of a capacitor with a built-in fuse according to the present invention, in which the number of all the elements 4 in the short-term is minimized so as to minimize the ripple effect of increasing the potential hardness to other elements by separating only one failed capacitor element in case of a capacitor failure. The number F 1 to Fn of the fuse 5 is connected to 1 to Cn.
이때, 상기 퓨즈(F1~Fn) 선재는 콘덴서를 이루고 있는 유전체의 절연파괴에 의한 알루미늄 포일의 단락회로에 따라 신속하게 동작하는 응답성과 용단후 오일(oil) 절연에 영향을 미치지 않는 화학성과 콘덴서 운전중 퓨즈선 자체 저항분에 의한 전력(W=I2R) 손실이 최소화 되도록 전도성등을 고려한 금속 재질을 사용한다.In this case, the fuse (F 1 ~ Fn) wire is a fast response to the short circuit of the aluminum foil due to the dielectric breakdown of the dielectric constituting the capacitor and the chemical resistance and condenser does not affect the oil insulation after melting In order to minimize the loss of power (W = I 2 R) due to the resistance of the fuse wire itself, metal materials considering conductivity are used.
또한, 상기 소자(4)는 콘덴서 박지 및 포리프로필렌 필름을 유전체(11)로 하고 알루미늄 포일(10) 전극으로 하여 익스텐디드 포일 방식으로 제조한다.In addition, the device 4 is manufactured by an extended foil method using a capacitor foil and a polypropylene film as the dielectric 11 and an aluminum foil 10 electrode.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.The operation and effects of the present invention configured as described above will be described.
제 3 도는 본 발명의 퓨즈 선재별 용단 전류시간 특성 곡선도로서, 즉 퓨즈 선재별 용단 전류량과 용단 시간과의 관계를 도시한 파형도인바, 단락 전류에 의한 용단 시간은 네마(NEMA) 규격의 케이스 파괴 확률 곡선이 안전영역에 있을 확률 즉, 제 4 도에서와 같이 용단시간이 1초(Sec) 이내가 되도록 한다.FIG. 3 is a waveform diagram illustrating the characteristics of the melting current time of each fuse wire according to the present invention, that is, the waveform diagram showing the relationship between the melting current amount and the melting time of each fuse wire, and the melting time due to a short circuit current is a case of NEMA standard. The probability that the failure probability curve is in the safe region, that is, the melting time is within 1 second (Sec) as shown in FIG.
또한, 용단 시간을 결정하는 다른 요소는 유전체의 파괴 시점에서 전압 파형의 피크점인 경우 병렬 접속된 소자들로부터의 방전 에너지량(E=1/2CVp2(J))이 단락 전류에 가산되므로 극히 짧은 시간내에 퓨즈가 동작하게 되고 정삭 복귀 시간은 수 m Sec 이내가 되도록 한다.In addition, another factor that determines the melting time is that the amount of discharge energy (E = 1 / 2CVp 2 (J)) from the paralleled elements is added to the short circuit current at the peak point of the voltage waveform at the time of dielectric breakdown. Within a short time, the fuse is activated and the finishing return time is within a few m Sec.
따라서, 콘덴서 뱅크의 차단(trip)이나 단기 교환 없이도 계속 전원을 공급할 수가 있다.Therefore, power can be supplied continuously without tripping or short-term exchange of the capacitor bank.
여기서, 본 발명의 퓨즈 내장형 콘덴서 설계시 고려할 사항은, 단기 내부 소자(n개)중 고장 갯수(k)의 진행을 고려하여 전체 단기 용량의 감소율, 고장열의 소자 전압 상승율 및 고장 순간 고장소자를 통과하여 흐르는 정상전류에 대한 전류증가 배수 및 개폐 서지(surge)에 대한 내구성등을 고려해야 한다.Here, the design consideration of the fuse-embedded capacitor of the present invention, considering the progress of the number of failures (k) of the short-term internal elements (n), the reduction rate of the overall short-term capacity, the rate of increase of the element voltage of the fault heat and the failure moment passing through the fault element Therefore, consideration should be given to the increase in current against the steady current flowing and the durability against opening and closing surges.
본 발명의 이해를 돕고자 이에 따른 주요공식과 결선방식에 따른 고장 갯수 k=3까지 특성 변화 추이를 하기 표 1에 기재하였다.In order to help the understanding of the present invention, a characteristic change trend up to the number of failures k = 3 according to the main formula and the connection method is described in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
고장 진행에 따른 특성 변화 추이 비교표Comparison table of characteristic changes with failure progress
P : 병렬 회로수 S : 직렬 회로수 K : 고장 갯수P: Number of parallel circuits S: Number of series circuits K: Number of failures
이를 위하여 본 발명의 퓨즈 내장형 콘덴서를 뱅크(Bank)로 구성하여 운전함으로써 개폐시 서지성 전류나 급방전 전류에 대한 퓨즈의 내구력을 충분히 유지토록 하였다.To this end, the fuse-embedded capacitor of the present invention is constructed by operating a bank so as to sufficiently maintain the durability of the fuse with respect to the surge current and the discharge current.
즉, 퓨즈의 내구력은 예상되는 수명 기간동안 발생되는 스위칭(switching)시 돌입 전류에 견딜 수 있도록 IEC 593의 방전 시험에 적합하게 하였다.In other words, the durability of the fuse makes it suitable for the discharge test of IEC 593 to withstand inrush current during switching during the expected lifetime.
이때, 상기 서지성 전류에 대한 퓨즈 내구력 시험은 단소자 용량 ECo와 단소자 정격 전압 Ve에 대해 1/2 ECo(Ve×2.5)2[J]의 주울(J)량을 수 nH 이하의 덤프(Dump)용 콘덴서에 충전하여 폐회로내의 인덕턴스(inductance)분을 0에 가깝도록 회로를 구성하여 퓨즈를 통해 급방전 시킴으로써 제 5 도에서와 같이 퓨즈 선재별 방전에너지량과 방전 회수에 따른 용단점을 찾도록 하였다.In this case, the fuse endurance test for the surge current is a dump (J) of 1/2 ECo (Ve × 2.5) 2 [J] with respect to the short-term capacitance ECo and the short-terminal rated voltage Ve. Charge the capacitor for dump) and configure the circuit so that the inductance in the closed circuit is close to zero and discharge it quickly through the fuse. As shown in FIG. It was made.
또한, 단 소자의 정격 전류가 ie라면 ie×1.43배의 연속 전류에 견디도록 하였다. 한편, 본 발명에서 전극 인출 방법은 제 6 도에 나타낸 바와 같이 익스텐디드 포일(extended foil) 방식을 채택하였으며, 이는 전극과의 접촉 저항을 최소화하여 퓨즈 동작에 대한 응답 속도를 높이고 내부 소자들을 정열한 후의 부피(체부치수)를 작게하여 케이스 체적을 소형화할 수 있는 장점이 있다.In addition, if the rated current of the short element is ie, it was made to withstand ie x 1.43 times continuous current. Meanwhile, the electrode withdrawal method of the present invention adopts an extended foil method as shown in FIG. 6, which minimizes contact resistance with the electrode to increase the response speed to fuse operation and to align internal elements. There is an advantage that the case volume can be miniaturized by reducing the volume (body size) after one step.
예로서, 6300VAC, 250KVAR 단기의 경우 소자들의 내부 체부치수를 비교하면 리드 탭(lead tap) 방식은 635mm이고 익스텐디드 포일(extended foil) 방식은 590mm로써 약 45mm 정도 익스텐디드 포일 방식이 작아 체적을 소형화할 수가 있다.For example, in case of 6300VAC and 250KVAR short-term, the internal tap size of the devices is 635mm for lead tap method and 590mm for extended foil method, which is about 45mm smaller and smaller volume. Can be miniaturized.
그리고, 제 9 도는 Bank, 5MVAR, 278KVAR 단기구성시 종래의 콘덴서(A)와 본 발명의 퓨즈 내장형 콘덴서(B)의 신뢰도 비교 파형도를 나타낸 것으로 신뢰도가 더욱 향상되었음을 알 수가 있다.9 shows reliability comparison waveform diagrams of the conventional capacitor A and the fuse-embedded capacitor B of the present invention when the bank, 5 MVAR, and 278 KVAR are configured for a short time.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 익스텐디드 포일 방식으로 제조한 소자의 다수를 단기에 집합시켜 소자 개개에 퓨즈를 접속함으로써 초고압 송전선의 조상 설비 및 안전성이 요구되는 변전 설비 등에 채용이 가능한 산업적으로 매우 유용한 퓨즈(Fuse) 내장형 전력용 콘덴서이다.As described above, the present invention is industrially applicable to ancestor facilities of ultra-high voltage transmission lines and substation equipment requiring safety by gathering a large number of devices manufactured by the extended foil method in a short time and connecting fuses to the devices individually. A very useful fuse built-in power capacitor.
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