KR20210044462A - 전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치 - Google Patents

전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로고스키 코일을 사용하여 장치를 소형화 및 경량화시킴과 아울러 장치의 출력전압을 증대시킬 수 있도록 된 전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치에 관한 것이다.
이를 위해 전류측정장치는 복수개의 단으로 적층되어 출력전압을 높이는 로고스키 코일, 및 상기 로고스키 코일이 삽입 고정되고, 일측에 출력단자가 설치된 링 형태의 로고스키 코일 변류기를 포함한다.
또한, 가스절연개폐장치는 전류측정장치를 포함하고, 상기 전류측정장치를 복수개 수용하는 외함, 및 상기 전류측정장치의 중심에 배치되는 주회로를 포함한다.

Description

전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치{CURRENT MEASURING AND GAS INSULATED SWITCHGEAR HAVING THE SAME}
본 발명은 전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스절연개폐장치는 발전소 및 변전소 등에 적용되며, 내부에 절연성 높은 가스로 충진되어 있는 개폐장치이다. 상기 가스절연개폐장치는 개폐장치의 크기가 다른 개폐장치에 비하여 작고, 변전소 등의 절연거리를 감축할 수 있고, 전기적 충격 및 화재 위험을 줄일 수 있으며, 소음이 적고, 유지보수 기간이 긴 장점이 있기 때문에 적용 분야가 확대되고 있다.
이러한 가스절연개폐장치는 차단기, 단로기, 전류측정장치 및 전압측정센서를 포함하고 있으며, 상기 전류측정장치를 통해 도체에 흐르는 전류를 측정하여 가스절연개폐장치를 모니터링할 수 있다.
종래의 전류측정장치는 주로 변류기(Current Transformer, 약하여 CT로 통칭됨)를 포함하고, 상기 변류기는 주회로에 인가되는 대전류를 일정비율의 낮은 전류로 변환하는 장치이며, 고전압 대전류를 직접계기에 연결해서 사용하면 위험하기 때문에 작은 전류로 변환하여 측정한다.
종래에는 상기 전류측정장치로 코일권선 형태의 변류기(BCT)가 사용되는 바, 상기 코일권선 형태의 변류기는 1차측 전류변환이 간단하고, 제작이 용이하며, 높은 정확도에서 유리하다는 장점이 있으나, 상기 코일권선 형태의 변류기는 크기가 크기가 크고 철심(코어)를 사용하기 때문에 무게가 많이 나가고, 이에 따라 전류측정장치의 크기를 축소할 수 없어 가스절연개폐장치를 소형화하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기 코일권선 형태의 자성체(철심)를 사용하기 때문에 포화현상이 발생하여 전류 측정범위가 제한적이라는 문제가 있었다.
이에 따라, 상기 코일권선 형태의 변류기는 상기 가스절연개폐장치의 전류측정장치로는 사용이 어려운 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1169301호(발명의 명칭 : 로고스키 코일을 이용한 전류센서, 2012. 07. 30. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0966450호(발명의 명칭 : 비접촉식 전류 측정 장치, 2009. 10. 14. 공개)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 로고스키 코일(Rogowski Coil)을 사용하여 장치를 소형화 및 경량화시킴과 아울러 장치의 출력전압을 증대시킬 수 있도록 된 전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 전류측정장치는 복수개의 단으로 적층되어 출력전압을 높이는 로고스키 코일, 및 상기 로고스키 코일이 삽입 고정되고, 일측에 출력단자가 설치된 링 형태의 로고스키 코일 변류기를 포함할 수 있다.
상기 로고스키 코일은 코일형 또는 나선형 중 어느 하나로 적층되어 상기 로고스키 코일 변류기에 설치될 수 있다.
상기 로고스키 코일 변류기는 표면에 에폭시 몰딩이 처리될 수 있다.
상기 로고스키 코일 변류기는 에폭시 몰드 표면에 처리되는 등전위 유지부를 포함할 수 있다.
상기 등전위 유지부는 에폭시 몰드 표면에 카본실리콘을 도포하거나, 상기 에폭시 몰드 표면을 도전성 테이프로 감아줄 수 있다.
또한, 가스절연개폐장치는 전류측정장치를 포함하고, 상기 전류측정장치를 복수개 수용하는 외함, 및 상기 전류측정장치를 통과하여 절연가스 충진공간에 배치되는 주회로를 포함할 수 있다. 단상 외함의 경우에는 한 개의 전류측정장치를 수용한다.
상기 외함은 상기 전류측정장치의 외측을 지지할 수 있도록 원형의 지지부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치에 따르면, 로고스키 코일을 사용하기 때문에 장치의 소형화가 가능하면서도 오차가 적어 측정이 정확하고, 장치의 경량화가 가능하고 사고 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 적층된 로고스키 코일 변류기를 통해 전류측정장치의 출력전압을 증대시킬 수 있고, 로고스키 코일 변류기를 에폭시 몰딩하여 위치의 정확성 확보 및 전계를 개선할 수 있다.
또한, 로고스키 코일의 사용으로 철심을 제거하여 포화영역을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류측정장치의 로고스키 코일을 도시한 도면이다.
도 2는 로고스키 코일의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 코일의 원리를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류측정장치의 조립 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류측정장치의 로고스키 코일 변류기를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 코일 변류기의 일 부분을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치에 설치된 복수개의 로고스키 코일 변류기를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전류측정장치 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류측정장치의 로고스키 코일을 도시한 도면이다. 도 2는 로고스키 코일의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 코일의 원리를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류측정장치의 조립 구조를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전류측정장치(1)는 로고스키 코일(10)을 수용하는 로고스키 코일 변류기(20)로 구성된다.
본 실시예에서, 상기 전류측정장치(1)의 로고스키 코일(10)은 출력전압을 높여줄 수 있도록 복수개의 단으로 적층되고, 상기 로고스키 코일 변류기(20)는 링 형태로 이루어지며, 상기 로고스키 코일(10)이 삽입 고정되고, 상기 로고스키 코일 변류기(20)의 일측에 출력단자(21)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 로고스키 코일(10)은 적층하여 출력전압을 증대시킬 수 있도록 코일형 또는 나선형 중 어느 하나로 적층되어 상기 로고스키 코일 변류기(20)에 설치될 수 있다.
즉, 상기 로고스키 코일 변류기(20)의 출력전압은 V=-μ0NA(di/dt)로서,
μ0 : 자유공간(진공) 투자율 N : 미터 당 권선밀도
A : 로고스키 코일의 코어 단면적 di/dt : 전류 미분값
이에 따라, 상기 로고스키 코일(10)을 적층하여 출력전압을 증대시키면, 상기 N, A가 증가하게 된다.
상기 로고스키 코일(10)은 하나로 연결된 구조로서, 하나의 로고스키 코일(10)을 다양한 방법으로 회전시켜 로고스키 코일(10)이 코일형 또는 나선형으로 적층되게 할 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 로고스키 코일(10)의 원리는 1차측 대전류가 흐르면 패러데이 렌트의 전자유도법칙에 따라 교류 전류에 의한 자속이 공심 코일과 쇄교할 때 쇄교량의 변화로 코일에 유도 전압이 발생한다.
유도 전압은 측정 전류의 시간 미분값(di/dt)에 비례하고 로고스키 코일(10)의 단면적과 단위 길이 당 권선수 및 투자율에 비례한다. 이 2차측에 발생하는 전압은 적분기를 통과시켜 측정 전류에 비례한 신호를 출력한다.
이에 따라, 상기 로고스키 코일 변류기(20)는 철심(코어)이 없기 때문에 자기 포화상태가 되지 않고 대전류를 측정할 수 있다. 측정 전류범위가 넓고, 소품종으로 제작할 수 있다. 상기 로고스키 코일 변류기(20)는 철심(코어)이 없기 때문에 상기 전류측정장치(1)를 경량화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류측정장치의 로고스키 코일 변류기를 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로고스키 코일 변류기의 일 부분을 도시한 도면이다.
도 5와 도 6을 참조하면, 상기 로고스키 코일 변류기(20)는 표면에 에폭시 몰딩이 처리될 수 있다. 상기 로고스키 코일 변류기(20)는 에폭시 몰드(22) 표면에 처리되는 등전위 유지부(23)를 포함할 수 있다. 상기 등전위 유지부(23)는 에폭시 몰드(22) 표면에 카본실리콘을 도포하거나, 상기 에폭시 몰드(22) 표면에 도전성 테이프를 감아줄 수 있다.
즉, 상기 로고스키 코일 변류기(20)의 위치 정확성 및 전계를 개선하기 위하여, 상기 로고스키 코일 변류기(20)를 에폭시 몰딩한다. 상기 에폭시 몰딩을 통해 로고스키 코일 변류기(20)의 조립 시 위치의 정확성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 로고스키 코일 변류기(20)의 에폭시 몰드(22) 표면에 카본실리콘을 도포하거나, 도전성이 높은 도전성 테이프를 감아 로고스키 코일(10)이 전계에 영향이 없도록 상기 등전위 유지부(23)를 구성한다.
상기 등전위 유지부(23)를 통해 도전성 테이프를 감은 에폭시 몰드 표면은 상기 가스절연개폐장치의 외함(110)과 같은 접지 상태를 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연개폐장치에 설치된 복수개의 로고스키 코일 변류기를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 가스절연개폐장치(100)는 전류측정장치(1)를 포함하고, 상기 전류측정장치(1)를 복수개 수용하는 외함(110), 및 상기 전류측정장치(1)를 통과하여 절연가스 충진공간(S)에 배치되는 주회로(120)를 포함할 수 있다. 단상 외함의 경우에는 한 개의 전류측정장치(1)를 수용한다.
또한, 상기 외함(110)은 상기 전류측정장치(1)의 외측을 지지할 수 있도록 원형의 지지부(130)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 가스절연개폐장치(100)는 로고스키 코일 변류기(20)로 구성된 전류측정장치(1)를 포함하고, 상기 가스절연개폐장치(100)의 외함(110)에는 복수개의 원형 지지부(130)가 설치되어 상기 로고스키 코일 변류기(20)의 외측을 견고하게 지지할 수 있다.
따라서, 상기 전류측정장치(1) 및 이를 포함하는 가스절연개폐장치(100)에 따르면, 상기 로고스키 코일(10)을 사용하기 때문에 장치의 소형화가 가능하면서도 오차가 적어 측정이 정확하고, 장치의 경량화가 가능하고 사고 위험을 감소시킬 수 있다.
또한, 적층된 로고스키 코일 변류기(20)를 통해 전류측정장치(1)의 출력전압을 증대시킬 수 있고, 상기 로고스키 코일 변류기(20)를 에폭시 몰딩하여 위치의 정확성 확보 및 전계를 개선할 수 있다.
또한, 상기 로고스키 코일(10)의 사용으로 철심을 제거하여 포화영역을 제거할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
1: 전류측정장치 10: 로고스키 코일
20: 로고스키 코일 변류기 21: 출력단자
22: 에폭시 몰드 23: 등전위 유지부
100: 가스절연개폐장치 110: 외함
120: 주회로 130: 지지부
S: 절연가스 충진공간

Claims (7)

  1. 복수개의 단으로 적층되어 출력전압을 높이는 로고스키 코일; 및
    상기 로고스키 코일이 삽입 고정되고, 일측에 출력단자가 설치된 링 형태의 로고스키 코일 변류기;를 포함하는 전류측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로고스키 코일은 코일형 또는 나선형 중 어느 하나로 적층되어 상기 로고스키 코일 변류기에 설치되는 것을 특징으로 하는 전류측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 로고스키 코일 변류기는 표면에 에폭시 몰딩이 처리되는 것을 특징으로 하는 전류측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 로고스키 코일 변류기는 에폭시 몰드 표면에 처리되는 등전위 유지부를 더 포함하는 전류측정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 등전위 유지부는 에폭시 몰드 표면에 카본실리콘을 도포하거나, 상기 에폭시 몰드 표면을 도전성 테이프로 감아주는 것을 특징으로 하는 전류측정장치.
  6. 제 1 항에 의한 전류측정장치를 포함하고,
    상기 전류측정장치를 복수개 수용하는 외함; 및
    상기 전류측정장치를 통과하여 절연가스 충진공간에 배치되는 주회로;를 포함하는 가스절연개폐장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 외함은 상기 전류측정장치의 외측을 지지할 수 있도록 원형의 지지부를 더 포함하는 가스절연개폐장치.
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KR101169301B1 (ko) 2011-03-04 2012-07-30 주식회사 셀픽 로고스키 코일을 이용한 전류센서

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