KR200347753Y1

KR200347753Y1 - 전자계 환경시험용 대전류발생 전원장치

Info

Publication number: KR200347753Y1
Application number: KR20-2004-0001922U
Authority: KR
Inventors: 조연규; 명성호; 이재복; 장석훈
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2004-04-17

Abstract

본 고안은 상용주파수대를 포함한 저주파계의 환경영향에 있어 각종 전자계발생원에 대한 자계 저감 대책 시험을 수행하기 위해 인가되는 대전류발생전원장치에 관한 것으로 전류원 메인분전반은 옥외용으로 제어반은 옥내용으로 설계 제작되었으며, 분전반의 주요설비로는 입, 출력 전압·전류를 확인할수 있는 전압계와 전류계, 출력전압을 조정할 수 있는 슬라이덕스, 슬라이덕스에서 조정되는 전압에 따라 요구되는 전류를 발생시킬수 있는 누설변압기로 구성되어 있다.

본 고안에서 슬라이덕스는 열적, 기계적 안전성을 고려하여 유입식 모터구동방식의 슬라이덕스를 채용하여, 브러쉬 움직임에 대한 국부적 마찰열 손실을 최소한으로 하였으며, 누설변압기는 상전류의 불평형 방지를 위해 상별 전압탭을 세분화하여 불평형의 문제점을 해결하는 것이 목적이다.

제어반은 전류원장치의 통상적인 운전은 물론, 경보시스템을 적용하여 이상운전에 대한 안전성에 역점을 두었으며, 슬라이덕스 2차전압을 자동제어 가능한 구조로 하여 일정한 전류원을 공급할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자계 환경시험용 대전류발생 전원장치{EMF environment examination current power supply device}

본 고안은 각종 전자계 발생원에 대한 자계 저감 대책 시험을 수행하기 위해 인가되는 대전류 발생 전원장치에 관한 것이다.

산업의 발달과 국민소득의 증대 및 정보화의 발달은 곧 전력수요의 증가로 이어지고 이에 따라 전기를 생산하는 발전소, 이를 수송하는 송전선로의 건설은 필연적일 수 밖에 없다.

다만 송전선에서 발생하는 전자계(EMF)에 대한 인체유해성 문제가 논란이 되고 있고, 이러한 문제를 해결하는 방법으로 송전선로의 선로구성 변화를 통한 전자계 저감 방법이 대안으로 제시되고 있다. 그러나 이를 검증하는 실증시험장이 아직 국내에는 건설되지 않았을 뿐만 아니라 실증시험장에서 사용되는 전기적인 전류원 공급 시스템도 전무한 실정이다.

또한 기존의 전류원 발생 설비는 단순 전류만 발생시킴으로서 각 상별 전류의 불평형과 파형의 찌그러짐등 시험에 필요한 효과적인 전류원을 유지, 공급시키지 못하고, 정전으로 인한 순간적 사고 등에 안전하고 효율적으로 대처하지 못하는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 전자계 저감 시험을 위한 일반적인 슬라이덕스를 사용하는 종래기술의 경우에는 슬라이덕스의 연속전류원의 변동이 불규칙하고, 연속 사용에 따른 슬라이덕스 브러쉬 접점의 열화가 심화되는 구조적인 단점을 갖고 있다.

그리고 균등한 자계 저감의 효과를 확인하기 위해서는 3상의 일정한 전류원 공급이 필수적인데 종래에는 이러한 문제점을 해결하지 못했으며, 또한 단일 일괄 전류원 공급장치와 이를 제어하는 제어반을 하나의 분전반으로 구현한 단일시스템이 없었다.

본 고안은 이상과 같은 단점을 해결하기 위하여 설계 제작된 것으로 , 전압조정을 위한 슬라이덕스는 유입식 모터구동방식을 채용하여 브러쉬에 의한 국부적 마찰열 손실을 최소화하여 연속 운전에도 열적, 구조적 문제가 없도록 하였다.

3상의 일정한 전류원 공급을 위하여 각 상별 전류원을 조정할 수 있도록 누설변압기의 각 상 탭을 세분화하여 불평형의 문제점을 해결하고자 하며, 안전장치로서 정전 시 자동적으로 MC가 개방되어 순간정전 후 복전되어도 전압조정기가 0전압으로 복귀하지 않으면 재투입이 불가능토록 하고, 과부하 및 사고 등에 대비하여 제어반은 전류원장치의 통상적인 운전은 물론, 경보시스템을 적용하여 이상운전에 대해서도 안전성을 확보하고자 한다.

또한 시험의 효과성을 높일 수 있도록 무인운전시스템으로 구성코자 하였다.

도 1은 전자계 환경시험용 대전류원 전원장치 분전반 회로도를 도시한 도면.

도 2는 분전반을 운전하기 위한 제어반 회로도를 도시한 도면.

도 3a에서부터 도 3c는 본 고안에 따라 제작될 분전반의 외형도를 도시한 도면.

도 4a에서부터 도 4b는 본 고안에 따라 제작될 제어반의 외형도를 도시한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

100 : 전기차단기 ` 110 : 입력전압계

120 : 입력전류계 130 : 전자접촉기(MC)

140 : 써멀 릴레이(Thermal RY) 150 : 유입식 슬라이덕스

160 : 슬라이덕스 2차 전압계 170 : 누설변압기

180 : 누설변압기 2차 전압계 190 : 누설변압기 2차전류계

200 : 측정용 표준전류계 210 : 수동,자동운전 설정스위치

220 : 슬라이덕스 UP/DOWN 수동스위치 230 : 과전류 차단 안전회로

240 : 슬라이 덕스 모터 250 : 이상운전 경보시스템

상기의 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 전자계 환경시험용 대전류발생 전원장치 분전반의 주요 설비로는 입력 전압전류를 확인할 수 있는 입력전압계와입력전류계, 과전류 및 제어반의 신호를 받는 전자접촉기, 출력전압을 조정할 수 있는 슬라이덕스, 슬라이덕스에서 조정되는 전압에 따라 요구되는 전류를 발생시킬수 있는 누설변압기, 누설변압기로부터 출력되는 전압 및 전류를 측정할 수 있는 누설변압기 2차전압계 및 누설변압기 2차전류계, 분전반을 제어하여 운전하고, 과전류 및 기타 설비의 안정적인 시스템을 갖출 수 있도록 설계된 제어반으로 구성되어 있다.

상기 장치는 입력된 전원으로부터 누설변압기에 공급되는 전압을 조정하기 위해 0~380V까지 전압변동이 가능한 유입식 슬라이덕스을 채용하여 안정적인 전압조정이 가능토록 하였는데, 특히 종전의 슬라이드덕스가 건식이었던 것과 달리 내부에 기름을 채워넣은 유입식을 채택하여 잦은 접촉으로 인한 브러쉬의 물리적 및 열적변형의 문제가 없도록 하였다.

누설변압기는 3상 40kVA용량으로 슬라이덕스 2차측에서 변환되는 0~380V의 전압을 입력받아 2차전압 20V 1000A까지 낼 수 있는 건식용으로 설계 제작하였는데, 종전 변압기와 달리 권선에서 다수의 탭을 빼내어 전류의 불평형시 이를 미세하게 조정하게 평형상태에 도달하기 용이하도록 하고 있다.

안전장치로서 제어반을 두어 정전과 같은 전원공급의 이상이 발생한 경우 자동적으로 전자접촉기(MC)가 개방되어 다시 전원이 회복되어도 사용자가 전압조정기를 "0"전압으로 설정하지 않으면 시스템이 작동하지 않도록 하였다.

또한, 과부하 및 사고 등에 대비하여 전류원장치의 통상적인 운전은 물론, 과전류계전기(OCR)이나 써멀릴레이(Thermal RY)와 같은 이상운전 경보시스템을 적용하여 안전성을 확보하였다.

자동운전시스템을 두어 출력전류의 상태변화를 계속 감시할 필요없이 필요한 전류의 상·하한 기준을 설정하면 일정한 전류가 공급될수 있는 무인운전이 가능하게 함으로써 시험시간을 효율적으로 이용할 수 있도록 하였으며, 시료의 임피던스에 의한 전류값 변동에도 공급전류원이 일정하게 공급될 수 있도록 하였다.

이하 첨부된 도면에 도시한 바와 같이 본 고안의 실시예를 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 전자계 환경시험용 대전류원 전원장치의 메인 분전반의 회로를 보여주는 도면이다.

도1을 참조하면 입력전원을 개폐할수 있는 전기차단기(100)에서 전원을 받아 입력전압계(110)과 입력전류계(120)로 입력전압 전류의 품질을 파악하여 제어반의 입,출력을 위해 전자접촉기 MC1(130) 및 써멀 릴레이(140)에서 분기시켜 분전반의 모든 기능을 제어반에서 제어할 수 있도록 구성된다.

입력된 전원으로부터 누설변압기에 공급되는 전압을 조정하기위해 0~380V까지 전압변동이 가능한 유입식 슬라이덕스(150)을 채용하여 안정적인 전압조정이 가능토록 하였으며, 이러한 출력전압은 누설변압기 2차 전압계(160)로 측정가능하다.

일반변압기는 부하에 흐르는 전류가 변화할 때 부하의 전압이 변하지 않는 것이 일반적이다. 즉가 된다. 그러나 누설변압기는 철심 구성과 코일의 감는 방법 등을 달리하여 부하의 전류가 증가하면 부하측 전압이 떨어지는 특성이 있다. 이 누설변압기(170)은 3상 40kVA용량으로 슬라이덕스(150) 2차측에서 변환되는 0~380V의 전압을 입력받아 2차전압을 20V, 1000A까지 낼 수 있는 건식용으로 설계 제작하였다.

누설변압기(170)에서 출력되는 전압과 전류를 확인하기 위한 누설변압기 2차전압계(180)와 누설변압기 2차전류계(190)로 나타낸다. 자기장 저감 시험을 위한 일정한 전류원의 값과 변동에 따른 자기장 저감의 추이를 확인하기 위해 측정용 표준형 전류계(200)를 통하여 컴퓨터에 전류원의 변화를 테이터화한다.

제어반은 수동운전과 자동운전이 있으며, 수동,자동운전 설정스위치(210)로 설정이 가능하다. 수동운전 상태에서는 슬라이덕스(150)에 부착된 유입식 모터가 정방향으로 운전되면서 전압이 상승하고 상승하는 전압이 누설변압기(170)를 거치면서 전압이 변압비만큼 다운(down)되어 전류가 인가되며, 원하는 전류가 되었을때 상한스위치(Up Push Button)를 누르면 원하는 상태로 유지된다. 만약 예상치못한 고장이 발생되어 전압이 계속 상승하는 경우 과전류계전기(OCR)나 전자접촉기 MC1(130)에 부착된 써멀 릴레이(140)에 의하여 과전류 트립이 되며 BUZZER와 함께 표시램프가 ON된다.

즉, 고장이 발생되면 과전류차단 안전회로(230)가 동작하게 되어 경고음과 경고표시를 보여주고 전기기기들을 보호하게 되고 제어반은 이상운전경보시스템(250)을 동작시켜 이상운전에 대한 안전성을 확보하도록 한다.

자동운전상태에서는 출력전류 값을 조정하여 목표 전류치의 상, 하한 레벨을 셋팅하여 시료의 임피던스 변화에 따른 전류변동에도 자동적으로 일정값을 유지토록 하였다.

즉, 슬라이덕스 모터 자동운전회로(240)를 구동시켜 상기에 셋팅한 값을 기준으로 전류원을 발생하도록 할 수 있고, 이상운전에 대한 안전성을 확보하기 위한 이상운전 경보시스템(250)을 구동시키도록 한다.

또한, 본 고안에서 운전 재시동은 슬라이덕스가 "0"전압 위치한 상태에서 재시동이 가능토록 하였으며, 무인자동운전 시 제어반에 부착된 타이머에 의해 원하는 시간을 셋팅하여 필요한 시험시간 만큼 운전할 수 있도록 구성하였다.

본 고안에 따라 제작될 분전반의 외형도를 도시한 도면으로서 도 3a는 분전반의 정면도이며, 도 3b는 측면도이며, 도 3c는 후면도이다.

본 고안에 따라 제작될 제어반의 외형도를 도시한 도면으로서 도 4a는 정면도이며, 도 4b는 측면도이다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은 송전선로에서 발생하는 전자계의 이론적 해석을 실증시험선로에서 실험적으로 규명할 수 있도록 필요한 전류원을 원활히 공급하게 되어 송전선로의 환경친화적 설계기법 도입에 크게 기여할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 전류원 조건을 충족시키기 위해 전압조정을 위한 슬라이덕스는 유입식 모터구동방식을 채용하여 브러쉬에 의한 국부적 마찰열 손실을 최소한으로 하여 연속운전에도 열적, 구조적 문제가 없도록 하였으며, 3상의 일정한 전류원 공급을 위하여 각상별 전류원을 조정할수 있도록 누설변압기의 각 상 탭을 세분화하여 불평형의 문제점을 해결 하였다.

또한 안전장치로서 정전시 자동적으로 MC가 개방되어 순간정전으로 복전되어도 전압조정기가 "0"전압으로 복귀하지 않으면 재투입이 불가능하며, 과부하 및 사고등에 대비하여 제어반은 전류원장치의 통상적인 운전은 물론, 경보시스템을 적용하여 이상운전에 대한 안전성과 또한 무인운전이 가능토록 함으로써 시험시간을 효과적으로 이용할 수 있는 시스템으로 구성하였으며, 시료의 임피던스에 의한 전류값 변동에도 공급전류원이 일정하게 공급될 수 있도록 하였다.

Claims

전류원을 발생하여 공급하는 전원장치에 있어서, 출력전압을 조정하여 안정적인 전압조정이 가능한 슬라이덕스와, 상기 슬라이덕스에서 조정되는 전압에 따라 요구되는 전류를 발생시킬 수 있는 누설변압기와, 과전류 신호 및 제어반의 신호를 받는 전자접촉기와, 상기 슬라이덕스, 누설변압기와, 전자 접촉기를 포함하여 구성되는 분전반을 제어하여 운전하고, 과전류보호설비 및 기타설비가 안정적으로 동작하도록 제어하는 제어반을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자계 환경시험용 대전류 발생 전원장치
제1항에 있어서

상기 장치의 상기 슬라이덕스는 유입식 모터구동방식으로 구성되어 국부적 마찰열 손실을 최소화하여 구조적으로 연속 운전이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자계 환경 시험용 대전류 발생 전원장치
제 1항 또는 제2항에 있어서

상기 누설변압기는 최대 1000A의 전류를 발생시킬 수 있는 용량을 가지며, 변압기 권선에 다수의 탭을 빼내어 전류의 불평형발생시 평형상태로 조절할수 있는 것을 특징으로 하는 전자계 환경시험용 대전류발생 전원장치
제1항에 있어서

상기 제어반은 수동운전과 자동운전을 선택할 수 있는 수동·자동 운전 설정스위치와, 슬라이덕스의 운전방향을 수동으로 조절하는 슬라이덕스 UP/DOWN 수동스위치와, 과전류를 트립하고 경고음과 경고표시를 동작하도록 하는 과전류 차단 안전회로와, 슬라이덕스모터의 운전을 자동으로 조절하는 슬라이덕스 모터 자동운전회로와, 이상운전에 대한 안전성을 확보하고 무인 운전이 가능하도록 하는 이상운전 정보시스템을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자계 환경 시험용 대전류 발생 전원장치