KR101497646B1 - 전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치 - Google Patents

전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치에 관한 것으로, 상기 전력용 변압기 2차측 전압을 계측하고, 상기 전력용 변압기 2차측 전압의 보상이 필요한 경우, 상기 2차측 전압 보상을 위한 이동탭의 이동 위치를 결정하고, 모터를 제어하여 상기 결정된 이동탭의 이동 위치로 상기 이동탭을 이동시키는 제어부-상기 이동탭은 상기 전력용 변압기 1차측에 위치함-; 및 상기 제어부의 제어에 의해 상하로 이동하고, 상기 이동된 위치에서 상기 전력용 변압기에 연결된 복수의 고정탭 중 하나의 고정탭과 연결되어 상기 전력용 변압기의 1차측과 2차측 간의 권수비를 변환하는 것에 의해 상기 전력용 변압기의 2차측 전압을 보상하는 이동탭을 포함한다.

Description

전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치{APPARATUS FOR AUTOMATICALLY SWITCHING A FIRST SIDE COIL TAB}
본 발명은 전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 부하측 무정전 상태에서 1차 탭을 자동으로 전환하는 것에 의해 전력용 변압기 2차 측 전압을 조정할 수 있는 탭 자동 전환 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 발전소에서 생산된 특고압(765 kV, 345 kV, 154 kV)은 송전선을 타고 변전소에 공급되며, 변전소에서는 특고압이 22900 볼트(=상전압 13200 볼트)의 전압으로 낮추어져 배전선로를 통해 일반 빌딩이나 공장에 공급되고, 변전소에 공급되는 특고압의 일부는 전주에 부착된 주상 변압기, 기상 변압기를 통하여 220/380 볼트의 사용하기 쉬운 전압으로 낮추어져 주택이나 상점, 소규모의 공장 등에 공급된다.
이러한 전력 공급에 사용되는 변압기는 부하 변동, 송전 선로의 길이 등에 의해, 2 차측 전압이 변화한다. 이러한 2 차측 전압 변화를 보상하기 위해 종래에는 변압기 2 차측 상의 탭을 전환하는 것에 의해 2 차측 전압 변화를 보상하였다.
다만, 기존 방식은 1차 권선측 컷아웃 스위치를 오프한 상태에서 변압기 속에 손을 집어넣어 수동으로 2차측 탭을 전환하여야 하였다. 이에 따라, 수동으로 전환하는 작업 시간 동안 변압기와 전기적으로 연결되는 전력 수요자들에게 공급되는 전력이 끊겨 정전되는 문제가 발생하였다. 또한, 변압기 속에 손을 집어넣어 수동으로 탭을 전환함에 따라, 땀과, 먼지 및 빗물 등의 이물질이 변압기 내부로 들어가 변압기 내부에 있는 절연유가 변질되고, 변질된 절연유에 의해 변압기 고장 및 수명이 단축되는 문제가 발생하였다.
이에, 본 발명은 자동으로 변압기 탭을 전환할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 자동 전환 장치는 전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치에 있어서, 상기 전력용 변압기 2차측 전압을 계측하고, 상기 전력용 변압기 2차측 전압의 보상이 필요한 경우, 상기 2차측 전압 보상을 위한 이동탭의 이동 위치를 결정하고, 모터를 제어하여 상기 결정된 이동탭의 이동 위치로 상기 이동탭을 이동시키는 제어부-상기 이동탭은 상기 전력용 변압기 1차측에 위치함-; 및 상기 제어부의 제어에 의해 상하로 이동하고, 상기 이동된 위치에서 상기 전력용 변압기에 연결된 복수의 고정탭 중 하나의 고정탭과 연결되어 상기 전력용 변압기의 1차측과 2차측 간의 권수비를 변환하는 것에 의해 상기 전력용 변압기의 2차측 전압을 보상하는 이동탭을 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 자동으로 변압기 탭을 전환할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 전환 장치가 변압기에 설치된 상태도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 고압선로 측에서 변압기를 보는 방향에서 고정탭, 절연부재, 이동탭 간의 상호 배치를 상세히 도시한 도면을 나타낸다.
도 3은 도 1의 제어부의 기능 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 전환 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 전력용 변압기 2차측 전압 변동시 자동으로 전력용 변압기 1차측과 2차측의 권수비를 조정하는 것에 의해, 자동으로 전력용 변압기 2차측 전압 변동을 보상할 수 있다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 전환 장치에 대하여 설명한다. 이하, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해, 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 전환 장치가 변압기에 설치된 상태도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 고압선로 측에서 변압기를 보는 방향에서 고정탭, 절연부재, 이동탭 간의 상호 배치를 상세히 도시한 도면을 나타낸다. 도 3은 도 1의 제어부의 기능 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 전력용 변압기(10)는 1차측(11)과 2차측(12)을 포함할 수 있다. 전력용 변압기(10)는 고압 선로(20)를 통해 1차측(11)으로 공급된 전압을 감압하여 2차측(12)에 제공할 수 있다.
1차측(11)에는 1차측(11) 권선에 연결되어, 각각 2차측(12)과 기설정된 권수비를 형성하는 복수의 고정탭 예를 들어, 제 1 고정탭(700a), 제 2 고정탭(700b), 제 3 고정탭(700c), 제 4 고정탭(700d)이 구비된다. 이하, 설명의 편의를 위해, 고정탭이 4 개인 것으로 가정하나, 본 발명이 고정탭의 개수를 한정하는 것은 아니다. 상하로 이웃하는 고정탭 사이에는 절연부재 예를 들어, 제 1 절연부재(800a), 제 2 절연부재(800b), 제 3 절연부재(800c)가 설치될 수 있다.
이동탭(210)은 상하로 이동하면서, 이동된 위치에서 1차측 복수의 고정탭(700a, 700b, 700c, 700d) 중 어느 하나의 고정탭과 연결되어 전력용 변압기의 1차측(11)과 2차측(12) 간의 권수비를 변환하는 것에 의해 전력용 변압기의 2차측(12) 전압이 일정하게 할 수 있다. 즉, 전력용 변압기의 2차측(12) 전압 변동을 보상할 수 있다. 이동탭(210)은 중공형의 본체(211)와 본체(211) 외측으로 돌출된 접촉부(212)를 포함한다. 본체(211)는 고압선로(20) 상의 전압을 접촉부(212)를 통해, 고정탭에 전달할 수 있다.
도 2를 참조하면, 이동탭(210)은 고정탭(700a)의 양측에 밀착되는 제 1 접촉부(212a)와 제 2 접촉부(212b)를 포함할 수 있다. 제 1 접촉부(212a)와 제 2 접촉부(212b)는 고정탭(700a)에 대향하는 면에 고정탭(700a) 상의 라운드진 홈에 대향하는 라운드진 돌출부를 구비할 수 있다. 이에 의해, 제 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)와 고정탭(700a) 간의 접촉면이 증가해 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)와 고정탭(700a) 간의 접촉 저항이 감소할 수 있고, 보다 안정적으로 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)가 고정탭(700a)에 밀착 고정될 수 있다. 본 발명은 보다 정밀하게 2차측(12) 전압을 보상하기 위해, 고정탭이 다량으로 설치될 수 있다. 이때, 고정탭 간의 간격이 좁아 접촉부(212)에 의해 1차측 단락이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상하로 이웃하는 고정탭 사이에 절연부재(제 1 절연부재(800a), 제 2 절연부재(800b), 제 3 절연부재(800c))가 설치될 수 있다. 그리고, 절연부재의 양 측면은 외측으로 돌출된 라운드진 면을 가지고, 그 양측면은 고정탭의 최외측의 외곽에 위치할 수 있다. 이에 의해, 접촉부(212)의 상하 이동시 고정탭의 최외측의 외곽에 위치한 면에 의해, 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)가 이격되는 것에 의해 이웃하는 고정탭 간의 단락이 방지될 수 있다. 도 2는 접촉부(212)가 제 1 고정탭(700a)에서 제 3 고정탭(700c)으로 이동 중 제 2 절연부재(800b)에 의해, 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)가 이격된 상태를 도시하고 있다.
계속하여 도 1을 참조하면, 이동탭(210)의 본체(211)는 내측에 가이드봉(100)을 수용하며, 가이드봉(100)을 따라 상하로 이동할 수 있다. 가이드봉(100)은 일측으로 연장된 수용부(110)를 포함하며, 수용부(110)는 일단에 고압선로(20)를 수용한다. 이 같은 구조에 의해, 고압선로(20) 상의 전압은 가이드봉(100), 이동탭 본체(210), 접촉부(210), 고정탭을 순차로 경유하여 전력용 변압기(10) 1차측(11)으로 전달될 수 있다.
제어부(500)는 전압 계측부(510), 탭 결정부(520), 모터 제어부(530)를 포함할수 있다.
전압 계측부(510)는 전력용 변압기(10) 2 차측(12)의 전압을 센싱하는 전압 센싱부(600)의 출력값을 사용하여 2차측(12) 전압을 계측할 수 있다.
탭 결정부(520)는 전압 계측부(510)에 의해 계측된 2차측(12) 전압을 토대로, 이동탭(210)의 접속될 고정탭을 결정할 수 있다. 이때, 탭 결정부(520)는 2차측(12)의 전압 강하를 보상하기 위한 권수비를 결정하고, 그 권수비를 가장 만족시킬 수 있는 고정탭을 결정할 수 있다.
그리고, 모터 제어부(530)는 모터(310)를 구동시키는 것에 의해, 이동탭(210)을 결정된 고정탭 위치로 이동시킬 수 있다.
모터(310)는 시계방향 및 반시계 방향으로 축(311)을 회전시킬 수 있다. 모터(310)의 축(311)에는 입체캠(320)이 고정될 수 있다. 입체캠(320)의 외측면에 나선형의 경사홈(321)이 형성될 수 있다. 입체캠(320)은 모터 축(311)을 따라 회전할 수 있다. 입체캠(320) 외측에는 중공형의 이동봉(900)이 위치할 수 있다. 이동봉(900)의 상부는 이동탭 본체(211)의 하부에 고정될 수 있다. 이동봉(900)은 내측에 입체캠(320)을 수용하며, 내주면에 돌출구(910)가 구비될 수 있다. 돌출구(910)는 경사홈(321)에 삽입되며, 입체캠(320)의 회전시 경사홈(321)을 따라 상하로 이동하는 것에 의해, 이동봉(900)이 상하로 이동하게 할 수 있다. 이동봉(910)의 상하 이동에 의해, 이동탭(210)이 상하로 이동할 수 있다. 설계시 입체캡(320)의 일회전에 의해 이동탭(210)이 현재 위치에서 상부 또는 하부로 이웃하는 고정탭으로 이동할 수 있도록 경사홈(321)이 형성되는 것이 바람직하다. 도 1과 같은 구조에서 모터가 시계방향으로 회전하는 경우, 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 상부로 이동하고, 모터가 반시계방향으로 회전하는 경우 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 하부로 이동할 수 있다.
입체캠(320)의 외면에는 반사판(410)이 설치될 수 있다. 그리고, 반사판(410)에 대향하는 위치에는 광센서(420)가 설치될 수 있다. 광센서(420)는 발광소자와 수광소자를 구비하고, 발광소자가 발산한 광 중 반사판(410)을 통해 반사되는 양을 수광소자가 수집할 수 있다. 반사판(410)은 초기 위치에서 광센서(420)에 대향하고, 입체캠(320)의 1 회전 시마다, 초기 위치로 복귀할 수 있다. 이 같은 구조에서, 반사판(410)의 초기 위치에서 수광소자의 출력값은 최대가 될 수 있다.
탭 결정부(520)는 이동탭(210)의 접속될 고정탭의 결정시 모터 축의 회전수 달리 표현하면, 입체캠(320)의 회전수를 결정할 수 있다. 그리고, 이동탭(210)의 이동 방향에 따라, 모터 축(311)의 회전 방향을 결정할 수 있다. 그리고, 모터 제어부(530)는 결정된 회전 방향 및 결정된 회전수 만큼 모터 축(311)이 회전할 수 있도록 모터(310)를 제어할 수 있다. 이때, 모터 제어부(530)는 광센서(420)의 출력값을 토대로 모터 축(311)의 회전수를 카운팅하고, 그 카운팅된 회전수를 토대로 결정된 회전수 만큼 모터 축(311)이 회전할 수 있도록 모터를 제어할 수 있다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 자동 전환 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 전환 방법을 나타내는 플로우 차트이다. 앞서 설명된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. 아래 설명에 의해, 앞서 본 탭 자동 전환 장치의 구성이 보다 명확해 질 수 있다.
먼저, 전압 계측부(510)가 전력용 변압기(10) 2 차측(12)의 전압을 센싱하는 전압 센싱부(600)의 출력값을 사용하여 2차측(12) 전압을 계측할 수 있다(S41).
그리고, 탭 결정부(520)는 전압 계측부(510)에 의해 계측된 2차측(12) 전압을 토대로, 이동탭(210)이 접속될 고정탭을 결정할 수 있다(S42).
그리고, 탭 결정부(520)는 S42에서 결정된 고정탭으로 이동탭(210)을 연결시키는데 필요한 모터 축의 회전수를 산출할 수 있다(S43). 예를 들어, 이동탭(210)이 제 1 고정탭(700a)에서 제 3 고정탭(700b)으로 이동되는 경우, 회전수로 “2”가 결정될 수 있다. 그리고, 탭 결정부(520)는 이동탭(210)이 상부로 이동하는지 또는 하부로 이동하는지 여부에 따라 모터의 회전 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같은 구조에서 모터가 시계방향으로 회전하는 경우, 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 상부로 이동하고, 모터가 반시계방향으로 회전하는 경우 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 하부로 이동하므로, 제 1 고정탭(700a)에서 제 3 고정탭(700b)으로 이동되는 경우, 탭 결정부(520)는 모터의 회전 방향을 반시계방향으로 결정할 수 있다.
그리고, 모터 제어부(530)는 탭 결정부(520)에 의해 결정된 모터 회전 방향 및 모터 회전수로 모터 축(311)이 회전할 수 있도록 모터(310)를 제어할 수 있다(S44). 이때, 모터 제어부(530)는 광센서(420)의 출력값을 사용하여 모터의 회전수를 카운팅하고, 그 카운팅 된 값을 토대로, 모터 축이 결정된 모터 축 회전수 만큼 회전되도록 할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 전력용 변압기
11: 전력용 변압기 1차측
12 전력용 변압기 2차측
20: 고압 선로
100: 가이드봉
110: 수용부
210: 이동탭
211: 본체
212: 접촉부
212a: 제 1 접촉부
212b: 제 2 접촉부
310: 모터
311: 모터 축
320: 입체캠
321: 경사홈
410: 반사판
420: 광센서
500: 제어부
510: 전압 계측부
520: 탭 결정부
530: 모터 제어부
600: 전압 센싱부
700a: 제 1 고정탭
700b: 제 2 고정탭
700c: 제 3 고정탭
700d: 제 4 고정탭:
800a: 제 1 절연부재
800b: 제 2 절연부재
800c: 제 3 절연부재
900: 이동봉
910: 돌출구

Claims (5)

  1. 전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치에 있어서,
    상기 전력용 변압기 2차측 전압을 계측하고, 상기 전력용 변압기 2차측 전압의 보상이 필요한 경우, 상기 2차측 전압 보상을 위한 이동탭의 이동 위치를 결정하고, 모터를 제어하여 상기 결정된 이동탭의 이동 위치로 상기 이동탭을 이동시키는 제어부-상기 이동탭은 상기 전력용 변압기 1차측에 위치함-;
    상기 제어부의 제어에 의해 상하로 이동하고, 상기 이동된 위치에서 상기 전력용 변압기에 연결된 복수의 고정탭 중 하나의 고정탭과 연결되어 상기 전력용 변압기의 1차측과 2차측 간의 권수비를 변환하는 것에 의해 상기 전력용 변압기의 2차측 전압을 보상하는 이동탭;
    상기 모터의 축에 연결되고, 외측면에 나선형의 경사홈이 형성된 입체캠; 및
    내측에 상기 입체캠을 수용하며, 내측면에 상기 경사홈에 삽입되는 돌출구가 구비된 이동봉을 더 포함하고-상기 입체캠의 회전시 상기 돌출구가 상기 경사홈을 따라 상하로 이동함-,
    상기 이동봉의 상측에 이동탭이 고정되고,
    상기 이동탭은 상기 이동봉의 상하 이동에 따라 상하로 이동하는 것을 특징으로 하는 탭 자동 전환 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입체캠의 외주면에 부착된 반사판; 및
    상기 반사판에 대향하는 위치에 설치된 광센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전력용 변압기 2차측 전압 보상을 위한 상기 모터의 회전수를 산출하고 상기 보상을 위한 회전수 만큼 상기 모터를 회전을 시키는 것에 의해 상기 전력용 변압기 2차측 전압을 보상하고,
    상기 제어부는 상기 광센서가 발산한 광 중 상기 반사판을 통해 반사되는 양을 사용하여 상기 모터의 회전수를 카운팅하는 것을 특징으로 하는 탭 자동 전환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이동탭은 상기 고정탭의 양측에 밀착되는 제 1 접촉부와 제 2 접촉부를 포함하며, 상기 제 1 접촉부와 상기 제 2 접촉부는 상기 고정탭과 대향하는 면에 상기 고정탭 상의 홈에 대응하는 라운드진 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 탭 자동 전환 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 고정탭 중 이웃하는 고정탭 사이에 설치되고 양 측면은 외측으로 돌출된 라운드진 면을 가지며, 상기 양 측면은 상기 고정탭의 최외측의 외곽에 위치하여, 상기 이동탭의 상하 이동시 상기 이웃하는 고정탭 간의 단락을 방지하는 것을 특징으로 하는 탭 자동 전환 장치.
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