KR101311529B1 - 계기용 변류기를 이용한 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계기용 변류기에서 발생한 자기장에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 계기용 변류기를 이용한 발전장치에 관한 것이다.
본 발명의 계기용 변류기를 이용한 발전장치는 전선로에 흐르는 전류를 검출하기 위해 설치되는 계기용 변류기; 상기 계기용 변류기에 전기적으로 연결되어 전선로의 전류를 검출할 때 계기용 변류기에서 생성되는 자기장에너지에 의해 발생된 전력이 저장되는 축전장치; 상기 축전장치에 저장된 전력을 변환시켜 사용처의 전력계통으로 연계하는 전력변환장치를 포함하는 계기용 변류기를 이용한 발전장치를 제공한다.
상기 계기용 변류기는 복수개가 설치되고, 상기 전력변환장치에는 교류 전원을 승압시키는 변압기가 연결된다.
상기 발전장치에는 축전장치의 과충전 방지 및 전력변환장치에서 출력되는 전원의 온/오프를 제어하는 컨트롤러가 더 설치된다.

Description

계기용 변류기를 이용한 발전장치{POWER GENERATION APPARATUS USING CURRENT TRANSFORMER}
본 발명은 계기용 변류기를 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계기용 변류기에서 발생되는 자기장 에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 계기용 변류기를 이용한 발전장치에 관한 것이다.
전력을 생산하기 위하여 대표적인 예로서 열에너지를 이용하는 방법과 운동 에너지를 이용한 방법이 이용되고 있다.
열에너지를 이용한 발전방법은 석탄, 석유, 가스 등과 같은 화석연료를 연소시키거나, 원자로 내에 핵분열 물질을 넣고 연쇄 반응을 서서히 일으켜 열에너지를 얻은 다음, 이 열에너지로 물을 가열하여 고온 고압의 증기를 만들고, 이 증기를 이용하여 발전기와 직결된 터빈을 돌려 발전하는 방식이다.
운동 에너지를 이용한 발전방법은 인공 댐 또는 자연력을 이용하는 방식으로서, 물이 갖는 위치에너지, 조수간만의 차이, 풍력, 바다 속의 해류 등을 이용하여 수차나 풍차 또는 터빈을 돌려 전기를 얻는 방식이다.
그러나 상기 열에너지를 이용한 발전은 화석연료가 연소과정에서 발생하는 각종 공해물질로 인하여 환경을 오염시키고, 핵연료는 수질오염 및 방사능과 같은 유해물질을 발생시키는 단점과 함께 이들 에너지원은 매장량의 한계가 있다. 그리고 운동에너지를 이용한 발전은 초기설치비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
이러한 발전으로 생산된 전기에너지는 전선로를 이용하여 송전 및 변전 시스템을 경유하여 배전시스템을 통해 사용할 수 있는 전압으로 변환하여 공장, 빌딩, 가정 등 부하에 전력을 공급하게 된다.
이때 배전시스템에서는 부하에 공급되는 전력의 계측 등을 위하여 부하측과 연결되는 전력선에는 계기용변압기(Potential Transformer: PT), 계기용 변류기(Current Transformer: CT) 등이 설치되어 전압 및 전류를 검출하게 된다.
상기 계기용 변류기는 1차측의 전류 값은 매우 높아 이를 직접 계측할 수 없으므로 전류를 일정비율로 낮춰 계기의 계측이 가능하도록 하는 변성기이다.
이러한 계기용 변류기 방향성 규소강판 등을 링 형상으로 감은 코어에 2차코일을 감고, 그 링의 중앙 구멍에 피측정 전류선(부하측 전선로)을 관통시키면 관통전류의 권선수/1의 출력을 얻을 수 있다.
이와 같은 계기용 변류기의 전류를 검출하여 전류계, 전력계, 역률계 등에 접속하여 필요한 데이터를 검출할 수 있으며, 그 이외에도 과전류계전기를 동작시켜 부하측의 과부하나 단락사고 시 회로를 차단하여 부하측에 설치된 고압기기 등을 보호하게 된다.
이때 계측을 위하여 전선로에 설치된 계기용 변류기에는 전자기 유도현상에 의하여 자기장에 의한 전기에너지가 발생하는데, 종래에는 이러한 계기용 변류기에서 발생된 에너지를 별도로 이용하지 않고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 계기용 변류기에서 발생한 자기장에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 계기용 변류기를 이용한 발전장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 제안하는 계기용 변류기를 이용한 발전장치는 전선로에 흐르는 전류를 검출하기 위해 설치되는 계기용 변류기; 상기 계기용 변류기에 전기적으로 연결되어 전선로의 전류를 검출할 때 계기용 변류기에서 생성되는 자기장에너지에 의해 발생된 전력이 저장되는 축전장치; 상기 축전장치에 저장된 전력을 변환시켜 사용처의 전력계통으로 연계하는 전력변환장치를 포함하는 계기용 변류기를 이용한 발전장치를 제공한다.
상기 계기용 변류기는 복수개가 설치되고, 상기 전력변환장치에는 교류 전원을 승압시키는 변압기가 연결된다.
상기 발전장치에는 축전장치의 과충전 방지 및 전력변환장치에서 출력되는 전원의 온/오프를 제어하는 컨트롤러가 더 설치된다.
본 발명에 의한 계기용 변류기를 이용한 발전장치는 전기에너지를 소비하는 과정에서 계기용 변류기에서 발생한 자기장에너지를 이용하여 새로운 전력을 생산할 수 있다.
따라서 공해물질을 발생하지 않아 친환경적인 에너지를 생산할 수 있고, 적은 설치비용으로 발전장치를 구성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치의 주요부분을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치에 있어서 전선로에 계기용 변류기가 설치된 것을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치의 주요부분을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치에 있어서 전선로에 계기용 변류기가 설치된 것을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치는 부하측으로 전력을 공급하는 전선로(2)에 흐르는 전류를 검출하기 위해 설치되는 계기용 변류기(4)와, 상기 계기용 변류기(4)와 전기적으로 연결되어 계기용 변류기에서 생성되는 자기장에너지에 의한 직류전력이 저장되는 축전장치(6)와, 상기 축전장치(6)에 저장된 전력을 변환시켜 사용처의 전력계통으로 연계하는 전력변환장치(8)를 포함한다.
상기 전선로(2)는 지상으로 설치하는 가공선로 및 지하에 설치하는 지중선로 등으로 설치될 수 있다.
상기 계기용 변류기(4)는 패러데이 법칙에 따른 전자기 유도현상에 의하여 전선로를 흐르는 전류를 검출하는 계측기로서, 검출 값은 계기용 변류기(4)와 전기적으로 연결된 계측기(미도시)에 표시하여 확인할 수 있도록 되어있다.
그리고 상기 계기용 변류기(4)는 브래킷(5)이 제공되어 피고정체에 고정할 수 있도록 구성된다.
이러한 전선로(2)에 흐르는 전류를 계기용 변류기(4)를 이용하여 검출 할 경우 전자기 유도현상에 의하여 계기용 변류기(4)에서는 자기장에 의한 미세한 전기에너지가 발생한다.
본 발명은 이러한 전기에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있도록 구성되는데, 이를 위하여 계기용 변류기(4)는 축전장치(6)와 전기적으로 연결되어 계기용 변류기(4)에서 발생된 전기에너지는 축전장치(6)에 저장할 수 있도록 구성된다.
이때 계기용 변류기(4)에서 발생된 전기에너지는 미약하므로 많은 전력을 얻기 위하여 도 3에서와 같이 전선로에는 다수의 계기용 변류기(4)를 설치할 수 있다.
그리고 각각의 계기용 변류기(4)의 설치를 용이하게 할 수 있도록 전선로(2)에는 바이패스전선로(2a)를 연결할 수 있다. 즉, 일반적으로 전선로(2)는 지상에서 일정높이로 설치하거나 또는 지중에 매설된 관로를 통하여 지중에 설치하게 되는데, 이럴 경우 전선로(2)에 다수의 계기용 변류기(4)를 설치하는 것이 어렵고 또한 유지보수도 매우 힘들다.
따라서 바이패스전선로(2a)를 지상에 설치된 실내공간에 위치하도록 설치하면 계기용 변류기(4)를 용이하게 설치할 수 있고, 이와 아울러 관리 및 유지보수도 편리하게 할 수 있다.
또한 전선로(2) 및 바이패스전선로(2a)를 각각 구성하고 이들 전선로 상에 차단기(10)(10a)를 각각 설치하면, 이들 전선로(2) 및 바이패스전선로(2a)를 각각 선택적으로 연결/차단 할 수 있다.
이에 따라 오프 상태에서 부하측에 전원을 공급할 경우 부하측의 기동전류에 의하여 정격전류보다 높은(정격전류의 125% 내지 250%) 전류가 흐를 수 있으므로 축전장치(6)에 과부하가 걸릴 수 있고, 그러한 것을 발생시키지 않으려면 축전장치(6) 등을 포함하는 발전장치의 전체 용량을 충분히 설계 및 시공해야 한다.
그러나 본실시 예에서와 같이 오프 상태에서 부하측에 전원을 공급할 경우 예를 들어 바이패스전선로(2a)의 차단기(10a)를 오프 시킨 상태에서 전선로(2)의 차단기(10)를 온 시키면, 바이패스전선로(2a)에는 전류가 흐르지 않으므로 축전장치(4)를 보호할 수 있다.
즉, 차단기(10)(10a)를 각각 조절하여 부하측으로 전기를 최초로 공급하는 기동 시에는 전선로(2)를 통하여 부하측에 전기를 공급하면 되고, 기동 이후에는 바이패스전선로(2a) 측으로 전기가 흐를 수 있도록 조절하여 계기용 변류기(4)를 이용하여 충분한 전기가 축전장치(6) 등에 저장되면 차단기(10a)를 변환하여 생산된 전기를 부하측으로 공급하면 된다.
상기 축전장치(4)에 저장되는 전기 에너지는 전력변환장치(8)를 통하여 변환되어 사용처로 공급할 수 있는데, 이 전력변환장치(8)는 직류를 교류로 변환하는 인버터와, 교류를 직류로 변환하는 컨버터로 이루어질 수 있다.
이러한 전력변환장치(8) 및 축전장치(6)는 태양열발전시스템에서 통상적으로 사용되고 있는 것을 이용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
그리고 이러한 전력변환장치(8)를 통하여 전력계통으로 공급되는 전압이 낮을 경우, 이를 적정수준으로 승압시킬 수 있도록 전력변환장치(8)에는 변압기(12)가 더욱 연결될 수 있다.
또한 상기와 같은 발전장치에는 축전장치(4)의 과충전 방지, 전력변환장치(6)의 전력변환량 컨트롤, 전력변환장치(6)에서 출력되는 전원을 온/오프 하는 또 다른 차단기(14)를 제어하는 컨트롤러(16)가 더 설치될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 계기용 변류기를 이용한 발전장치는 오프 상태에서 부하측에 전원을 공급할 경우 바이패스전선로(2a)의 차단기(10a)를 오프(차단)시킨 상태에서 전선로(2)에 설치된 차단기(10)를 온 시키면 전선로(2)를 통하여 부하측으로 전원이 공급된다.
그리고 기동전원이 투입된 후에는 바이패스전선로(2a)에 설치된 차단기(10a)를 온 시키면 전선로(2) 및 바이패스전선로(2a)를 통하여 전기는 부하측으로 공급되면서 바이패스전선로(2a)에 흐르는 전류에 의하여 각각의 계기용 변류기(4)에서는 자기장에 의한 미세한 전기에너지가 발생한다. 이때 발생되는 전기에너지는 직류전기이다.
이렇게 각 계기용 변류기(4)에서 발생된 미세한 전기에너지는 각 축전장치(6)로 흘러 저장된다.
이러한 과정을 통하여 충분한 전력이 저장되면 2차측과 연결된 차단기(14)를 컨트롤러(16)의 제어에 의하여 온 시키면 축전장치(6)에 저장된 전기는 전력변환장치(8)를 통하여 직류 또는 교류 전원으로 변환 된 후 전력계통으로 공급할 수 있다.
이때 전력계통으로 공급되는 전력의 전압이 낮으면 변압기(12)를 통하여 적정전압으로 승압시킨 후 전력계통으로 공급할 수 있다.
그리고 컨트롤러(16)에서는 축전장치(4)의 과충전 여부 및 전력변환장치(6)에서 출력되는 전력변환량 등을 확인하여 차단기(14)를 온/오프로 컨트롤하면서 전력계통으로 전력을 공급 및 차단한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.
2: 전선로 2a: 바이패스전선로
4: 계기용 변류기 6: 축전장치
8: 전력변환장치 8, 8a, 14: 차단기
12: 변압기 16: 컨트롤러

Claims (6)

  1. 전선로에 흐르는 전류를 검출하기 위해 설치되는 계기용 변류기;
    상기 계기용 변류기에 전기적으로 연결되어 전선로의 전류를 검출할 때 계기용 변류기에서 생성되는 자기장에너지에 의해 발생된 전력이 저장되는 축전장치;
    상기 축전장치에 저장된 전력을 변환시켜 사용처의 전력계통으로 연계하는 전력변환장치;
    를 포함하고,
    상기 계기용 변류기는 전선로에 연결된 바이패스전선로에 설치된 계기용 변류기를 이용한 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 계기용 변류기는 바이패스전선로에 복수개가 설치된 것을 특징으로 하는 계기용 변류기를 이용한 발전장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력변환장치에는 교류 전원을 승압시키는 변압기가 연결된 것을 특징으로 하는 계기용 변류기를 이용한 발전장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전선로 및 바이패스전선로에는 이들 전선로를 각각 개폐하는 차단기가 설치된 것을 특징으로 하는 계기용 변류기를 이용한 발전장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전장치에는 축전장치의 과충전 방지 및 전력변환장치에서 출력되는 전원의 온/오프를 제어하는 컨트롤러가 더 설치된 것을 특징으로 하는 계기용 변류기를 이용한 발전장치.
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