KR101257239B1 - 가스절연개폐기의 전원공급장치 - Google Patents

가스절연개폐기의 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무정전 전원장치가 설치되어있지 않은 변전소에서 정전 발생시 백업용 배터리에서 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 공급해줄 수 있는 가스절연개폐기의 전원공급장치를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 변전소내에 설치되고 변전소의 소내 교류전원과 소내 직류전원에 전기적으로 접속되는 가스절연개폐기용으로서, 변전소의 상기 소내 직류전원에 접속되어, 가스절연개폐기내부의 직류전원동작 기기에 직류전원을 공급하는 직류 전원단자; 변전소의 상기 소내 교류전원에 접속되어, 가스절연개폐기내부의 교류전원동작 기기에 교류전원을 공급하는 교류 전원단자; 및 ,상기 직류 전원단자와 상기 교류 전원단자에 접속되고, 변전소내부에 정전발생시 상기 교류 전원단자를 통해 공급되는 전류량을 근거로 정전을 검출하며, 상기 소내 직류 전원으로부터 상기 직류 전원단자를 통해 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 상기 교류전원 동작 기기에 제공하는 정전시 교류 전원 공급장치;를 포함하는 가스절연개폐기의 전원공급장치가 개시된다.
가스절연개폐기, 교류전원 공급장치

Description

가스절연개폐기의 전원공급장치{AC POWER SUPPLY FOR GAS ISULATED SWITCHGEAR}
본 발명은 가스절연개폐기(gas insulated switchgear)에 관한 것으로, 특히 변전소 소내 정전발생시 교류 전원을 공급할 수 있는 가스절연개폐기의 전원공급장치에 관한 것이다.
수백 킬로볼트의 취급전압을 가지는 변전소내에 사용될 수 있는 가스절연개폐기는 송전선로 및 변전선로의 정상 상태에서의 회로 개폐뿐 아니라 지락, 단락 등 전력 회로의 이상 상태에서 선로를 차단하여 전력계통을 안전하게 보호하는 전력기기로서, 초고압의 전력을 개폐하기 위해서 봉입된 절연가스내에서 회로를 개폐하는 전력기기이다.
이러한 가스절연개폐기는 크게 구분하여 초고압의 전력을 개폐하기 위한 개폐기구부와, 해당 개폐기구부를 감시하고 조작하기 위한 전자회로를 가진 기기 조작반을 포함하여 구성된다. 상기 개폐기구부에 포함되는 전기장치로는 개폐구동을 위한 동력을 제공하는 유압모터(3상 교류 모터임)와 히터(heater) 회로가 있고, 상기 기기 조작반에 포함되는 전기장치는 기기조작 회로와 경보 회로가 있다.
종래기술에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치에 있어서, 정상시 변전소 소내 백업 배터리(back-up battery)와 같은 직류전원으로부터 상기 기기 조작반에 필요한 직류전원을 공급받고, 교류전원이 필요한 유압모터와 히터 회로는 수전되는 교류전력을 변전(강압)하여 공급되는 소내 교류전원으로부터 교류전원을 공급받는다.
그러나 변전소내 정전 발생시, 직류전원은 상기 백업 배터리로부터 직류전원은 공급받을 수 있지만, 개폐기구부를 구동하는 유압모터 및 히터회로를 구동하는 데 필요한 교류전원은 공급되지 않아 정전에 대한 보수작업이 길어지고 전력공급 지연에 따른 피해발생 및 전력계통의 사고 가능성이 있는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 목적은 변전소내 정전 발생시에도 소내 직류전원을 변환하여 교류전원을 공급함으로써 정전에 대한 신속한 보수작업을 도모하고 전력공급 지연에 따른 피해발생을 최소화하며 전력계통의 사고 가능성을 배제할 수 있는 가스절연개폐기의 전원공급장치를 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은, 변전소내에 설치되고 변전소의 소내 교류전원과 소내 직류전원에 전기적으로 접속되는 가스절연개폐기용으로서, 가스절연개폐기내부의 전기장치에 전원을 공급하는 가스절연개폐기의 전원공급장치에 있어서,
변전소의 상기 소내 교류전원측과 변전소의 상기 소내 직류전원측에 접속되고,
평상시 상기 소내 교류 전원측으로부터 공급되는 교류전원을 가스절연개폐기 내의 교류전원 동작 기기에 공급하고,
변전소내부에 정전발생시 상기 소내 교류전원측으로부터 공급되는 전류량을 근거로 정전을 검출하고,
상기 소내 직류 전원측으로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 상기 교류전원 동작 기기에 제공하는 교류 전원 공급장치;를 포함하는 본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치는 정전 발생시 정전 발생을 자동적으로 검출하여 변전소내 직류전원을 교류전원으로 변환하여 공급하기 위한 수단을 가지므로, 정전에 대한 신속한 보수작업을 도모하고 전력공급 지연에 따른 피해발생을 최소화하며 전력계통의 사고 가능성을 배제할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치는 직류 전원측에 접속되는 회로차단기와 교류 전원측에 접속되는 회로차단기 및 전원공급장치의 최종 출력 측에 접속되는 회로차단기를 구비하여 직류전원, 교류전원 및 최종 출력 전원의 이상 발생시 회로를 차단하여 전원공급장치 자체 및 전원공급장치로부터 전력을 공급받는 모터와 히터 등 교류 부하기기를 사고전류로부터 보호할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치는 상기 교류 전원단자로부터의 전력에 대한 전류, 전압 및 주파수와 상기 스태틱 스위치 후단의 출력 전력에 대한 전류, 전압 및 주파수를 표시하는 표시부를 포함하여, 교류전원 측과 및 전원공급장치의 출력 측의 전력에 대한 전류, 전압 및 주파수를 감시할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 상세한 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 전원공급장치를 포함하는 가스절연개폐기 내의 전기적 기능부의 구성과 가스절연개폐기 외부의 변전소내 교류전원 및 직류전원의 접속 구성을 나타낸 가스절연개폐기 및 변전소내 전원 회로 구성도인 도 1을 참조하여 설명한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전원공급장치를 포함하는 가스절연개폐기와 변전소내 전원 회로는 크게 구분하여 변전소내(이하 소내로 약칭함)의 소내 직류 전원(DC)과 소내 교류 전원(AC) 및 가스절연개폐기(100)으로 구성된다. 소내 직류 전원(DC)과 소내 교류 전원(AC)은 각각 가스절연개폐기(100)내의 직류 전원단자(10) 및 교류 전원단자(20)에 접속되어 직류 전원과 교류 전원을 공급한다. 직류 전원단자(10) 및 교류 전원단자(20)는 각각 가스절연개폐기(100)내의 직류 전원 동작기기인 기기조작 및 경보 회로(40)과 가스절연개폐기(100)내의 교류 전원 동작기기인 유압모터 및 히터 회로(50)에 접속되어, 상기 소내 직류 전원(DC)과 소내 교류 전원(AC)으로부터의 직류 전원과 교류 전원을 공급한다.
도 2는 본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치의 세부 구성을 보여주는 세부 기능 블록도이다.
본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치는 교류전원 공급장치(30)으로서, 교류전원 공급장치(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 변전소의 상기 소내 교류전원측과 변전소의 상기 소내 직류전원측에 접속된다. 다시말해서, 교류전원 공급장치(30)는 직류 전원단자(10)와 교류 전원단자(20)를 통해서 소내 직류 전원(DC) 과 소내 교류 전원(AC)에 접속된다.
교류전원 공급장치(30)는, 평상시 상기 소내 교류 전원측으로부터 공급되는 교류전원을 교류전원 동작 기기 다시말해서 도 1의 유압모터 및 히터 회로(50)에 공급하고, 변전소내부에 정전발생시 상기 소내 교류전원측으로부터 공급되는 전류량을 근거로 정전을 검출하고, 상기 소내 직류 전원측으로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 상기 교류전원 동작 기기 즉, 유압모터 및 히터 회로(50)에 제공한다.
한편, 본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치인 교류전원 공급장치의 상세한 구성과 작용을 도 2를 참조하여 설명한다.
교류전원 공급장치(30)는 인버터(31), 변압기(32), 제 1 변류기(CT1), 스태틱 스위치(STATIC SWITCH)(33) 및 제어부(34)를 포함한다.
여기서, 인버터(31)는 상기 소내 직류 전원측에 접속되어 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력한다. 즉, 인버터(31)는 도 1에 있어서 직류 전원단자(10)를 통해서 소내 직류 전원(DC)에 접속되어 소내 직류 전원(DC)로부터의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력한다.
변압기(32)는 인버터(31)에 접속되어, 인버터(31)로부터 출력되는 교류전원을 전압변환하여 출력한다, 여기서 전압변환은 출력되는 교류전력을 사용하는 유압모터의 정격전압에 따라서 인버터(31)의 출력전압을 승압 또는 강압하는 변환이 될 수 있으며 승압 또는 강압에 따라 변압기(32)의 1차측과 2차측의 권선비가 결정될 수 있다.
제 1 변류기(CT1)는 상기 소내 교류 전원 측에 접속되어, 상기 소내 교류 전원 측으로부터 공급되는 전류량을 검출한다. 즉, 제 1 변류기(CT1)는 도 1에 있어서 교류 전원단자(20)를 통해서 소내 교류 전원(AC)에 접속되어, 소내 교류 전원(AC)으로부터 공급되는 전류량을 검출한다.
스태틱 스위치(33)는 평상시 제 1 변류기(CT1) 및 상기 소내 교류 전원 측에 전기적으로 접속되는 위치와, 변전소내 정전발생시 변압기(32)에 전기적으로 접속되는 위치를 가지며, 평상시 상기 소내 교류 전원 측으로부터 공급되는 교류전원을 공급하고, 정전발생시 변압기(32)로부터 공급되는 교류전원을 상기 교류전원 동작 기기에 공급한다. 다시 말해서 스태틱 스위치(33)는 평상시 제 1 변류기(CT1) 및 상기 소내 교류 전원 측 즉, 교류 전원단자(20)를 통해서 소내 교류 전원(AC)에 접 에 전기적으로 접속되는 위치를 가지며, 스태틱 스위치(33)는 소내 정전발생시 변압기(32)에 전기적으로 접속되는 위치를 가진다. 스태틱 스위치(33)의 위치 전환은 제어부(34)의 제어에 의해서 이루어진다. 스태틱 스위치(33)가 평상시 제 1 변류기(CT1) 및 상기 소내 교류 전원 측에 전기적으로 접속되는 위치를 가질 때, 결과적으로 스태틱 스위치(33)를 통해서 소내 교류 전원(AC)이 공급되며, 스태틱 스위치(33)가 소내 정전발생시 변압기(32)에 전기적으로 접속되는 위치를 가질 때, 소내 직류 전원(DC)이 인버터(31)에 의해 교류로 변환되고 변압기(32)에 의해서 변압된 전력이 스태틱 스위치(33)를 통해서 공급될 수 있다.
제어부(34)는 제 1 변류기(CT1) 및 스태틱 스위치(33)에 접속되어, 제 1 변류기(CT1)로부터 전류량을 근거로 정전을 검출하고, 정전 검출시 스태틱 스위 치(33)의 위치를 상기 변압기에 전기적으로 접속되는 위치로 전환하도록 제어한다. 제어부(34)는, 제 1 변류기(CT1)로부터 전류량 검출 신호로 나타나는 소내 교류 전원(AC)의 전류량을 미리 결정된 기준값과 비교하여 예컨대 해당 기준값보다 제 1 변류기(CT1)가 검출한 소내 교류 전원(AC)의 전류량이 작을 때 정전발생을 결정하고 스태틱 스위치(33)의 위치 전환을 제어하는 스위치 제어신호를 발출하는 마이크로 프로세서(microprocessor)를 가진 회로부로 구성될 수 있다. 또한, 제어부(34)는, 상기 소내 교류 전원 측로부터의 전력에 대한 전류(A), 전압(V) 및 주파수(F)와, 스태틱 스위치(33) 후단의 출력 전력에 대한 전류(A), 전압(V) 및 주파수(F)와, 상기 소내 직류 전원 측으로부터의 전류(DC A) 및 전압(DC V)을 표시하는 표시부를 포함할 수 있다. 상기 표시부는 예컨대 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)에 의해서 구성될 수 있다. 상기 소내 교류 전원 측로부터의 전력에 대한 전류(A)는 제 1 변류기(CT1)에 의해서 검출될 수 있으며, 상기 소내 교류 전원 측로부터의 전력에 대한 전압(V)은 해당 선로에 설치한 미도시의 전압 변성기에 의해서 상기 소내 교류 전원 측로부터의 전력에 대한 주파수(F) 검출은 타이머 카운터(timer counter)와 같은 주파수 검출회로를 이용하여 검출될 수 있다. 스태틱 스위치(33) 후단의 출력 전력에 대한 전류(A)는 제 2 변류기(CT2)에 의해서 검출할 수 있고 스태틱 스위치(33) 후단의 출력 전력에 대한 전압(V) 및 주파수(F)는 각각 해당 선로에 설치한 미도시의 전압 변성기에 의해서 미도시의 타이머 카운터(timer counter)와 같은 주파수 검출회로를 이용하여 검출될 수 있다. 상기 소내 직류 전원 측으로부터의 전류(DC A) 및 전압(DC V)도 제 2 회로차단기(CB2)의 후단의 선로 에 설치한 미도시의 변류기 및 전압 변성기에 의해서 검출될 수 있다.
한편, 교류전원 공급장치(30)는 도 2를 참조할 수 있는 바와 같이, 제 1 회로차단기(CB1), 제 2 회로차단기(CB2) 및 제 3 회로차단기(CB3)를 추가로 포함하여 구성될 수 있다.
제 1 회로차단기(CB1)는 상기 소내 교류 전원 측에 접속되고 교류전원 공급장치(30)에 내장되어, 상기 소내 교류전원에 이상(과전류, 단락전류 등)이 발생했을 때 상기 소내 교류 전원 측으로부터 교류전원 공급장치(30) 내로 공급되는 전력 회로를 차단한다.
제 2 회로차단기(CB2)는 상기 소내 직류 전원 측에 접속되고 교류전원 공급장치(30)에 내장되어, 상기 소내 직류전원에 이상이 발생했을 때 상기 소내 직류 전원 측으로부터 교류전원 공급장치(30) 내로 공급되는 전력 회로를 차단한다.
제 3 회로차단기(CB3)는 스태틱 스위치(33)의 후단에 접속되고 교류전원 공급장치(30)에 내장되어, 교류전원 공급장치(30)의 최종 출력 교류 전원에 이상이 발생했을 때, 교류전원 공급장치(30)로부터 공급되는 전력 회로를 차단한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 가스절연개폐기의 전원공급장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 가스절연개폐기의 전원공급장치의 동작은 정상시의 교류전원 공급 동작과 변전소내 정전발생시의 교류전원 공급 동작으로 구분하여 설명하기로 한다.
먼저, 정상시 즉, 소내 교류 전원(AC)의 전원이 정상적으로 공급되는 상태에서는, 제 1 변류기(CT1)가 검출하는 소내 교류전원 측 전류량은 제어부(34)에 의해 서 기준 전류값과 비교된다. 비교결과 제 1 변류기(CT1)가 검출하는 소내 교류전원 측 전류량이 기준 전류값(정전을 결정하기 위한 최소 전류값)보다 크므로, 제어부(34)는 정상상태로 결정하고 스태틱 스위치(33)의 위치를 전환하도록 제어하는 신호를 발출하지 않는다. 따라서, 스태틱 스위치(33)는 제 1 변류기(CT1) 및 상기 소내 교류 전원 측에 전기적으로 접속되는 위치에 위치하므로, 소내 교류 전원(AC)으로부터의 정상시 교류 전원이 스태틱 스위치(33)와 제 3 회로차단기(CB3)를 통해 가스절연개폐기의 전원공급장치의 최종 출력으로서 출력된다. 최종 출력되는 해당 교류 전원은 도 1의 교류전원 동작 기기인 유압모터 및 히터 회로(50)에 공급된다.
한편, 변전소내 정전발생시 소내 교류전원(AC)의 전원은 공급이 중단되고, 예비 전원인 소내 직류 전원(DC)로부터의 직류 전원이 제 2 회로차단기(CB2)를 통해서 인버터(31)로 공급된다. 인버터(31)는 소내 직류 전원(DC)로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 출력하고, 해당 교류 전원은 변압기(32)에 의해서 변압되어 스태틱 스위치(33)에 인가된다. 이때, 제 1 변류기(CT1)가 검출하는 소내 교류전원 측 전류량은 제어부(34)에 의해서 기준 전류값과 비교되며, 비교결과 제 1 변류기(CT1)가 검출하는 소내 교류전원 측 전류량이 기준 전류값(정전을 결정하기 위한 최소 전류값)보다 같거나 작으므로, 제어부(34)는 정전 발생상태로 결정하고 스태틱 스위치(33)의 위치를 전환하도록 스위치 제어 신호를 발출한다. 따라서, 스태틱 스위치(33)는 변압기(32) 측에 전기적으로 접속되는 위치에 위치하므로, 변압기(32)로부터의 소내 정전시 교류 전원이 스태틱 스위치(33)와 제 3 회로차단기(CB3)를 통해 가스절연개폐기의 전원공급장치의 최종 출력으로서 출력된다. 최종 출력되는 해당 교류 전원은 도 1의 교류전원 동작 기기인 유압모터 및 히터 회로(50)에 공급된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치는 정전 발생시 정전 발생을 자동적으로 검출하여 변전소내 직류전원을 교류전원으로 변환하여 공급하기 위한 수단을 가지므로, 정전에 대한 신속한 보수작업을 도모하고 전력공급 지연에 따른 피해발생을 최소화하며 전력계통의 사고 가능성을 배제할 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전원공급장치를 포함하는 가스절연개폐기 내의 전기적 기능부의 구성과 가스절연개폐기 외부의 변전소내 교류전원 및 직류전원의 접속 구성을 나타낸 가스절연개폐기 및 변전소내 전원 회로 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 가스절연개폐기의 전원공급장치의 세부 구성을 보여주는 세부 기능 블록도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
10: 직류 전원단자 20: 교류 전원단자
30: 교류전원 공급장치 31: 인버터
32: 변압기 33: 스태틱 스위치(static switch)
40: 기기조작 및 경보 회로 50: 유압모터 및 히터 회로
100: 가스절연 개폐기 AC: 소내 교류 전원
DC: 소내 직류 전원 CB1: 제 1 회로차단기
CB2: 제 2 회로차단기 CB3: 제 3 회로차단기

Claims (4)

  1. 변전소내에 설치되고 변전소의 소내 교류전원과 소내 직류전원에 전기적으로 접속되는 가스절연개폐기용으로서, 가스절연개폐기내부의 전기장치에 전원을 공급하는 가스절연개폐기의 전원공급장치에 있어서,
    변전소의 상기 소내 교류전원측과 변전소의 상기 소내 직류전원측에 접속되고,
    상기 소내 교류 전원측으로부터 공급되는 교류전원을 상기 가스절연개폐기 내의 교류전원 동작 기기에 공급하고,
    정전발생시 상기 소내 교류전원측으로부터 공급되는 전류량을 근거로 정전을 검출하고,
    상기 소내 직류 전원측으로부터 공급되는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 상기 교류전원 동작 기기에 제공하는 교류 전원 공급장치;를 포함하고,
    상기 교류 전원 공급장치는,
    상기 소내 직류 전원측에 접속되어 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하는 인버터;
    상기 인버터에 접속되어, 상기 인버터로부터 출력되는 교류전원을 전압변환하여 출력하는 변압기;
    상기 소내 교류 전원 측에 접속되어, 상기 소내 교류 전원 측으로부터 공급되는 전류량을 검출하는 변류기;
    상기 변류기 및 상기 소내 교류 전원 측에 전기적으로 접속되는 위치와, 정전발생시 상기 변압기에 전기적으로 접속되는 위치를 가지며, 평상시 상기 소내 교류 전원 측으로부터 공급되는 교류전원을 상기 교류전원 동작 기기에 공급하고, 정전발생시 상기 변압기로부터 공급되는 교류전원을 상기 교류전원 동작 기기에 공급하는 스태틱 스위치(STATIC SWITCH); 및
    상기 변류기 및 상기 스태틱 스위치에 접속되어, 상기 변류기로부터 전류량을 근거로 정전을 검출하고, 정전 검출시 상기 스태틱 스위치의 위치를 전환하도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기의 전원공급장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소내 교류 전원 측에 접속되고 상기 가스절연개폐기의 전원공급장치에 내장되어, 상기 소내 교류전원에 이상이 발생했을 때 상기 소내 교류 전원 측으로부터 상기 가스절연개폐기의 전원공급장치 내로 공급되는 전력 회로를 차단하기 위한 제 1 회로차단기;
    상기 소내 직류 전원 측에 접속되고 상기 가스절연개폐기의 전원공급장치에 내장되어, 상기 소내 직류전원에 이상이 발생했을 때 상기 소내 직류 전원 측으로부터 상기 가스절연개폐기의 전원공급장치 내로 공급되는 전력 회로를 차단하기 위한 제 2 회로차단기; 및
    상기 스태틱 스위치의 후단에 접속되고 상기 가스절연개폐기의 전원공급장치에 내장되어, 상기 가스절연개폐기의 전원공급장치의 최종 출력 교류 전원에 이상이 발생했을 때, 상기 가스절연개폐기의 전원공급장치로부터 공급되는 전력 회로를 차단하는 제 3 회로차단기;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기의 전원공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소내 교류 전원 측으로부터의 전력에 대한 전류, 전압 및 주파수와, 상기 스태틱 스위치 후단의 출력 전력에 대한 전류, 전압 및 주파수와, 상기 소내 직류 전원 측으로부터의 전류 및 전압을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기의 전원공급장치.
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