KR101077128B1 - 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변전설비의 개폐를 단속하는 차단기의 성능을 진단하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 GBC, VCB, OCB, ACB 등 차단기의 고정자와 가동자의 접촉을 단속하는 조작로드에 거리센서를 형성하되, 그 거리센서의 신호에 의해 차단기의 개폐시간, 행정거리 등을 저장 및 출력하는 제어부를 형성함으로써, 차단기 내부의 고정자 및 가동자의 접점상태의 점검이 가능하게 하고, 특히, 그 거리센서에 의해 측정된 개폐시간 및 행정거리의 측정에 의해 조작로드를 작동시키는 압축장치의 이상 유무를 정확히 예측할 수 있으며, 측정 데이타를 저장 및 출력함으로 이를 추이 상세분석이 가능하여 정밀한 진단이 가능하게 하며, 또한, 거리센서에 의한 측정시 설비의 휴전시간의 최소화한 상태에서의 측정이 가능하여 휴전으로 인한 공급 지장전력 발생의 예방 및 이로 인한 경제적인 손실을 줄여줄 수 있게 하며, 특히, 회로 분리 없이도 그 점검이 가능하여 25.8kV 가스절연개폐장치를 포함한 모든 절연개폐장치에서도 개폐시간의 측정이 가능하게 한 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템에 관한 것이다.

Description

변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템{Diagnosis system for circuit breaker of power utilities}

본 발명은 변전설비의 개폐를 단속하는 개폐장치(차단기)의 성능을 진단하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 차단기의 고정자와 가동자의 접점의 접촉을 단속하는 조작로드에 거리센서 및 그 거리센서의 신호에 의해 차단기의 개폐시간 및 행정거리(Stroke)를 저장 및 출력하는 제어부를 형성함으로써, 차단기 내부의 접점상태의 정확한 진단이 가능하게 하면서도, 조작로드의 이상 및 압축장치의 이상을 정확히 예측할 수 있게 한 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템에 관한 것이다.

일반적으로 송전과정에서의 전력손실을 최소화하기 위하여 고전압으로 수요지까지 송전하게 되는데, 송전된 전력은 수요자에게 공급되기 전에 적정한 전압으로 변압되어야 한다. 이와 같은 이유로 인해 도심과 교외를 불문하고 전력수요지에는 변압기 또는 변전소가 설치되어야 한다.

상기에서 변압기는 비교적 저전압으로 송전된 전력을 수요자가 요구하는 수준의 전압으로 강압하여 수요자에게 직접 전달하기 위한 장치로서 대부분의 소자가 하나의 통 안에 수용되어 있는 일체형 장치이다.

그에 반하여, 상기 변전소는 송전소에서 비교적 고압으로 송전된 전력을 변압기와 차단기 및 기타의 장치들을 거쳐 강압하여 수요자에게 공급하기 위한 플랜트이다. 이때, 상기 변전소는 고압의 전력을 처리하므로, 선로의 주위에 형성되는 전기장의 세기가 매우 강하며, 따라서, 아크 발생이나 혼촉 등을 방지하고 안전을 유지하기 위해서는 소자 및 선로들의 사이가 충분히 이격 되거나 충분히 절연되어야 한다.

일반적으로, 변전소는 설치위치에 따라 옥외 변전소 및 옥내 변전소로 구분되는데, 대지의 단위 면적당 건물밀집도가 낮은 교외에서는 공간점유비용이 절연비용보다 저렴하기 때문에 소자 및 선로들의 사이를 충분히 이격시키는 방안이 경제적으로 유리하며, 그에 따라 비용이 저렴하고 설치가 용이한 장점이 있는 옥외 변전소를 노지 위에 노출되게 설치한다.

반면, 대지의 단위 면적당 건물밀집도가 높은 도심에서는 절연비용이 공간점유비용보다 저렴하기 때문에 소자 및 선로들의 사이를 충분히 절연시키는 방안이 경제적으로 유리하며, 그에 따라 개폐장치 방식의 옥내 변전소를 설치한다.

고압계통 이상의 등급에서 변전설비의 전기회로 보호용으로 사용되는 차단 장치는 부하전류나 사고전류를 차단하는 부하개폐기 부분, 시험시나 점검시에 선로로부터 잘라내기 위한 단로기 부분, 및 잘라낸 부분을 접지하는 접지 개폐기 부분으로 구성되는 것이 일반적이다.

즉, 개폐장치는 변전소의 주요 구성품인 차단기(CB)와, 단로기(DS: Disconnecting Switch), 접지개폐기(ES: Earthing Switch), 피뢰기(Lightning Arrester), 주모선(메인 Bus) 등으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 차단기는, 전력 개폐장치의 일종으로서 정상 상태의 전선로 이외에 이상 상태, 특히 단락이나 지락상태의 전선로를 개폐할 수 있는 장치로서, 차단기 내부의 절연물의 종류에 따라 가스차단기(GCB: Gas Circuit Breaker)나 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker), 유입차단기(OCB: Oil Circuit Breaker), 기중차단기(ACB: Air Circuit Breaker) 등으로 분류된다,

한편, 상기와 같은 종래 변전소의 차단기를 살펴보면, 도 1의 도시와 같이 차단기(1) 내부에 전류통전을 개폐하는 고정자(2) 및 가동자(3)가 형성되고, 외부에 상기 가동자(3)와 링크(4) 연결되는 조작로드(5)와 그 조작로드(5)의 양측으로 조작로드(5)의 왕복을 단속하는 압축장치(6)(6')가 각각 형성된 것으로, 상기 조작로드(5)의 왕복 운동에 의해 링크(4) 연결된 가동자(3)의 출몰로 고정자(2)와의 접촉이 이루어 지게 되는 것이다.

이에, 상기와 같은 접점 상태 및 차단기의 작동상태를 수시로 점검함으로 전류통전 유무를 진단하게 되는 것인바, 통상적인 진단방법으로는, 차단기 점검창을 개방 후 내부 가동자의 행정거리를 측정하는 정밀점검을 수행하거나, 외부에서 조작로드를 이용하여 외부 행정거리를 측정하는 보통점검을 수행 및 압축장치의 점검이 이루어지는 것이다.

즉, 점검창을 통해 작업자의 시각, 청각, 촉각을 통한 기기 이상상태를 점검하는 것으로, 방전소리, 불꽃, 과열 상태 등을 점검하게 되는 것이다.

또한, 타임 테스터기나 절연저항 측정기 등 측정장비를 이용하여 차단기의 상태를 측정하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 진단 방법은, 육안으로 진단시 이미 대부분 설비고장 직전에야 설비의 이상상태의 확인이 가능한 것인바, 그 정확한 진단으로 차단기 상태의 점검이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 측정장비를 이용시에는 반드시 설비 가동이 중단된 상태에서의 측정이 이루어지는 것인바, 휴전으로 인한 공급 지장전력(설비운휴에 따른 손해발생)이 발생하고, 이로인한 경제적인 손실을 가져오는 문제점이 있었다.

특히, 25.8kV 가스절연개폐장치는 그 회로 분리가 불가하여 점검 시 개폐시간의 측정이 생략됨으로 그 정밀한 진단이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, GBC, VCB, OCB, ACB 등 차단기의 고정자와 가동자의 접촉을 단속하는 조작로드에 거리센서를 형성하되, 그 거리센서의 신호에 의해 차단기의 개폐시간, 행정거리 등을 저장 및 출력하는 제어부를 형성함으로써, 차단기 내부의 고정자 및 가동자의 접점상태의 점검이 가능하게 하고, 특히, 그 거리센서에 의해 측정된 개폐시간 및 행정거리의 측정에 의해 조작로드를 작동시키는 압축장치의 이상 유무를 정확히 예측할 수 있으며, 측정 데이타를 저장 및 출력함으로 이를 추이 상세분석이 가능하여 정밀한 진단이 가능하게 한 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

또한, 거리센서에 의한 측정시 설비의 휴전시간의 최소화한 상태에서의 측정이 가능하여 휴전으로 인한 공급 지장전력 발생의 예방 및 이로 인한 경제적인 손실을 줄여줄 수 있게 한 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템을 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있는 것이다.

또한, 회로 분리 없이도 그 점검이 가능하여 25.8kV 가스절연개폐장치를 포함한 모든 절연개폐장치에서도 개폐시간의 측정이 가능하게 한 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 차단기 내부에서 전류통전을 개폐하는 고정자 및 가동자가 형성되고, 외부에서 상기 가동자와 링크로 연결되어 가동자를 가동시키는 조작로드와 그 조작로드의 양측으로 조작로드의 왕복을 단속하는 압축장치로 구성된 차단기의 접촉 성능을 진단하기 위한 차단기 성능 진단시스템에 있어서,

상기 왕복 운동하는 조작로드에 형성되는 거리센서와, 조작로드의 왕복 운동시 거리센서의 이동 거리 및 이동 속도를 측정하는 센서 측정부와, 상기 센서 측정부로부터 전송받은 측정된 데이타를 기초로 하여 차단기의 개폐시간 및 행정거리를 측정하여 차단기의 고정자와 가동자의 접점 상태를 진단하는 제어부를 포함하여 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템은, 차단기의 외부에서도 차단기 내부의 고정자 및 가동자의 접점상태의 점검이 가능하게 하고, 특히, 측정된 데이타를 통해 조작로드를 작동시키는 압축장치의 이상 유무를 예측할 수 있으며, 그 데이타를 저장 및 출력함으로 이를 추이분석하여 항시 차단기의 정밀한 진단이 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 측정시 설비의 휴전시간의 최소화가 가능하여 휴전으로 인한 공급 지장전력 발생의 예방 및 경제적인 손실을 줄여줄 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 개폐시간 측정시 회로 분리 없이도 그 측정이 가능하여 모든 절연개폐장치 차단기에 적용이 가능한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 일반적인 개폐장치의 차단기의 작동상태를 나타낸 간략도.
도 2는 본 발명 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템의 간략도.
도 3은 본 발명 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템의 제어부를 나타낸 간략도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템의 간략도 이다.

도 2의 도시와 같이 본 발명 가스절연개폐장치의 차단기(10)는, 차단기(10) 내부에서 전류통전을 위한 회로를 분리하는 고정자(11) 및 가동자(12)가 형성되고, 외부에서 상기 가동자(12)와 링크(21)로 연결되는 가동자(12)를 출몰 가동시키는 조작로드(20)와 그 조작로드(20)의 양측에서 가동자(12)의 개방에 따른 조작로드(20)의 개방 및 닫힘에 따른 이동을 단속하는 공압, 유압, 스프링 방식의 압축장치(31)(31')로 구성된 차단기(10)의 접촉 성능을 진단하기 위한 것으로,

이때, 상기 조작로드(20)에는, 거리센서(100)가 형성된 것으로, 그 거리센서(100)에 의해 조작로드(20)의 이동거리 즉, 가동자(12)의 출몰 거리의 감지가 가능한 것이다.

또한, 상기 센서 측정부(200)는, 상기 거리센서(100)와 근접부에 형성된 것으로, 그 센서 측정부(200)에는 거리센서(100)의 이동거리 및 이동 속도를 측정하게 되는 것이다.

즉, 거리센서(100)가 이동시 그 이동 시작점의 위치와 이동 끝점의 위치를 감지하여 이동거리의 측정 및 그 이동거리를 얼마만의 속도로 이동하였는지 그 이동속도를 측정할 수 있는 것이다.

또한, 상기 제어부(300)는, 상기 센서 측정부(200)에서 측정된 이동거리 및 이동속도를 전송받아 측정된 데이타를 기초로 하여 차단기(10)의 개폐시간 및 행정거리를 측정하여 차단기(10)의 고정자(11)와 가동자(12)의 접점 상태를 진단하게 되는 것이다.

여기서, 제어부(300)는, 도 3의 도시와 같이 판독부(310)와 저장부(320)와 출력부(330)와 경고부(340)로 구성된 것으로,

이때, 판독부(310)에서는, 상기 센서 측정부(200)로부터 이동거리 및 이동속도가 측정된 데이타를 전송받아 이를 기초로 하여 차단기의 개폐시간 및 가동자(12)의 행정거리의 상세한 판독이 가능한 것이다.

또한, 저장부(320)에서는, 판독부(310)에서 판독된 개폐시간 및 행정거리를 파일화시켜 저장이 가능한 것이다.

또한, 출력부(330)는, 상기 판독부(310)에서 판독된 개폐시간 및 행정거리를 출력하여 접점 이상 유무를 진단할 수 있는 것이다.

또한, 경고부(340)는, 차단기(10)의 접점 상태를 진단후 이상 발생시 경고하게 되는 것이다.

이때, 상기 경고부(340)에는, 정상적인 차단기(10)의 고정자(11)와 가동자(12)의 접촉시 개폐시간 및 행정거리의 기준 수치를 설정하는 기준치 설정부(350)를 더 포함할 수 있는 것이다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템의 작용을 상세히 설명한다.

도 3의 도시와 같이 먼저, 조작로드(20)의 양측에 형성되어 개방 및 닫힘을 단속하는 압축장치(31)(31')에 의해 조작로드(20)를 작동시켜 그 조작로드(20)에 링크 연결된 가동자(12)를 출몰시켜 고정자(11)와의 접촉 작동을 실시하면 되는 것이다.

이때, 상기 조작로드(20)에는 거리센서(100)가 형성되므로 그 거리센서(100) 또한 조작로드(20)의 왕복 이동과 함께 이동되는 것이다.

이후, 센서 측정부(200)에서는, 조작로드(20)와 함께 이동되는 거리센서(100)가 얼마의 거리로 이동하였는지와 그 이동하는데 걸리는 시간을 측정하게 되는 것이다.

이후, 제어부(300)의 판독부(310)에서는, 센서 측정부(200)로부터 이동거리 및 이동시간을 전송받아 그 데이타를 기초로 하여 개폐시간 및 행정거리를 판독하게 되는 것이다.

이후, 저장부(320)에서는, 상기 판독된 개폐시간 및 행정거리를 파일화 시켜 저장 시키고, 그 저장된 데이타는 추이분석을 통해 기존 데이타와 비교 및 정밀 분석하면 되는 것이다.

이후, 출력부(330)에서는, 상기 판독부(310)에서 판독된 개폐시간 및 행정거리를 디스플레이부 또는 프린팅(도면중 미도시함)을 통해 출력함으로 작업자로 하여금 그 출력물을 가지고 차단기(10)의 고정자(11)와 가동자(12)의 접점 이상 유무를 진단하면 되는 것이다.

한편, 경고부(340)에서는, 차단기(10)의 접점 이상유무를 진단시 현장에서 경고 및 별도 마련되는 중앙통제실(도면중 미도시함)로 그 이상 유무를 전송하여 이에 적절한 보수 작업을 시행하면 되는 것이다.

이때, 상기 경고부(340)에는, 정상적인 차단기(10)의 고정자(11)와 가동자(12)의 접촉시 개폐시간 및 행정거리의 기준 수치를 설정하는 기준치 설정부(350)를 더 포함할 수 있는 것으로, 이는 상기 판독부(310)에서 측정된 개폐시간 및 행정거리가 기준치를 벗어날 시 자동으로 현장에서 이상 신호를 경보 및 중앙통제실로 그 이상 유무를 전송하여 이에 적절한 보수 작업을 시행하면 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템은, 거리센서 및 제어부를 통해 차단기의 개폐에 따른 개폐시간 및 행정거리를 진단함으로 외부에서도 그 정밀한 진단이 가능하게 함과 동시에 측정시 설비의 휴전없이도 수행이 가능하며, 그 개폐시간 및 행정거리를 측정하게 되면 이에 따른 압축장치의 작동 상태를 점검할 수 있는 것인바, 이때, 그 압축장치의 내부 공기압 및 유압, 스프링 상태 등의 진단이 가능한 것이다.

또한, 본 발명 차단기 진단 시스템은 외부 진단을 통해 25.8kV 가스절연개폐장치를 포함한 모든 변전설비의 가스절연개폐장치 차단기의 적용이 가능한 것이다.

10 : 차단기 11 : 고정자
12 : 이동자 20 : 조작로드
21 : 링크 31,31' : 압축장치
100 : 거리센서 200 : 센서 측정부
300 : 제어부 310 : 판독부
320 : 저장부 330 : 출력부
340 : 경고부 350 : 기준치 설정부

Claims (3)

1. 차단기(10) 내부에서 전류통전을 개폐하는 고정자(11) 및 가동자(12)가 형성되고, 외부에서 상기 가동자(12)와 링크(21)로 연결되어 가동자(12)를 가동시키는 조작로드(20)와 그 조작로드(20)의 양측으로 조작로드(20)의 왕복을 단속하는 압축장치(31)(31')로 구성된 차단기(10)의 접점 성능을 진단하기 위한 차단기 성능 진단시스템에 있어서,
   상기 왕복 운동하는 조작로드(20)에 형성되는 거리센서(100)와, 조작로드(20)의 왕복 운동시 거리센서(100)의 이동 거리 및 이동 속도를 측정하는 센서 측정부(200)와, 상기 센서 측정부(200)로부터 전송받은 측정된 데이타를 기초로 하여 차단기(10)의 개폐시간 및 행정거리를 측정하여 차단기의 고정자(11)와 가동자(12)의 접점 상태를 진단하는 제어부(300)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   제어부(300)는,
   상기 센서 측정부(200)로부터 데이타를 전송받아 이를 기초로 하여 차단기의 개폐시간 및 가동자(12)의 행정거리를 판독하는 판독부(310)와,
   판독된 개폐시간 및 행정거리의 데이타를 저장하는 저장부(320)와,
   판독된 데이타 정보를 출력하는 출력부(330)와,
   상기 판독부에서 판독된 개폐시간 및 행정거리의 이상으로 인한 고정자(11)와 가동자(12)의 접점 이상이 감지시 이를 경고하는 경고부(340)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   경고부(340)에는, 정상적인 차단기(10)의 고정자(11)와 가동자(12)의 접촉시 개폐시간 및 행정거리의 기준 수치를 설정하는 기준치 설정부(350)를 더 포함하되,
   측정된 개폐시간 및 행정거리가 기준치를 벗어날시 경고부(340)를 통해 이상 신호를 경고함을 특징으로 하는 변전설비용 개폐장치의 성능 진단시스템.
   

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