KR101297843B1 - 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반 및 그 콘덴서 개별용량 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반 및 그 콘덴서 개별용량 측정 방법에 관한 것으로; 배전반에 설치된 콘덴서 뱅크의 전압 및 전류 정보를 수집하는 정보 수집부와, 상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 연산하여 콘덴서 뱅크의 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 산출하고, 상기 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 이용해 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 연산하는 연산제어부, 상기 연산제어부의 제어에 따라 상기 개별 콘덴서의 정전용량을 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반과 그 콘덴서 개별용량 측정 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 검출할 수 있어 개별 콘덴서의 열화 상태 및 성능저하 정도를 예측할 수 있다. 특히 이를 통해 열화 상태 및 성능저하가 현저한 콘덴서의 위치를 정확히 파악할 수 있어 콘덴서의 수명 예측과 성능 저하에 따른 대책 등을 수립할 수 있고, 고장의 파급을 최소화하여 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등의 콘덴서 및 직렬 리액터의 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 정상상태의 콘덴서의 안정적인 운전에 기여할 수 있고, 전류의 증가 상태 정보를 통해 직렬 리액터의 과부하 정도를 감지하여 경보 및 차단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 검출할 수 있어 개별 콘덴서의 열화 상태 및 성능저하 정도를 예측할 수 있다. 특히 이를 통해 열화 상태 및 성능저하가 현저한 콘덴서의 위치를 정확히 파악할 수 있어 콘덴서의 수명 예측과 성능 저하에 따른 대책 등을 수립할 수 있고, 고장의 파급을 최소화하여 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등의 콘덴서 및 직렬 리액터의 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 정상상태의 콘덴서의 안정적인 운전에 기여할 수 있고, 전류의 증가 상태 정보를 통해 직렬 리액터의 과부하 정도를 감지하여 경보 및 차단할 수 있다.
Description
본 발명은 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반 및 그 콘덴서 개별용량 측정 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등의 전력 계통에 연결된 콘덴서와 그 콘덴서에 직렬로 삽입되는 직렬 리액터를 포함하는 콘덴서 뱅크에서 검출한 각 선간의 정전용량 값을 이용하여 각 상별 콘덴서의 정전용량을 상세하게 연산하여 콘덴서 용량 값이 저하된 개별 콘덴서를 선별할 수 있는 배전반 및 그 콘덴서 개별용량 측정 방법에 관한 것이다.
고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반등에 설치된 진상 콘덴서는 역률 개선을 통한 전기요금 절감, 설비용량 절감, 배전 설비의 손실 절감 등을 목적으로 많이 사용되고 있다. 이처럼 다량으로 사용되고 있다.
최근 신재생에너지 정책으로 분산전원용 전력변환장치인 인버터 등의 보급됨에 따라 고조파가 발생되어 배전계통의 전압을 왜형시키고, 콘덴서 및 직렬 리액터의 이상음, 과열, 소손 등의 장해를 일으키고 있다.
저압용 또는 고압용, 특고압용으로 사용되는 콘덴서는 대부분 역률 개선용으로 부하 말단에 사용되고 있어 콘덴서의 정전용량 값의 저하가 발생하더라도 유지보수에 어려움이 있다.
콘덴서와 직렬 리액터는 과전압, 주위 온도, 먼지의 부착, 과전류의 유입, 고조파의 유입, 접촉불량에 의한 이상 발생 등으로 사고가 발생할 수 있고, 국부적, 우발적인 절연 열화 등에 의해 자연 열화 될 수 있다.
그러나, 콘덴서와 직렬 리액터는 절연열화의 상태를 파악하는 것이 기술적으로 매우 어려워, 콘덴서 또는 콘덴서 뱅크의 열화를 판정하는 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
선행기술자료로써, 등록실용신안공보 제20-0318656호에 의하면, 중성점 전류정보에 의한 전력용 콘덴서 뱅크 진단장치에 관한 기술내용이 공개되어 있다. 이는, 전력용 콘덴서 뱅크의 중성점과 접지사이에 설치된 중성점 저항기에 취부되어 중성점 저항기로 유입되는 중성점 전류를 변류하는 변류기와, 상기 변류기의 2차측에서 취득되는 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환회로, 상기 중성점 저항기로 유입되는 중성점 전류를 변류기를 통해 입력받아 불필요한 DC 성분과 noise를 제거하는 아날로그 필터회로, 상기 아날로그 필터회로로부터 연속적인 아날로그 중성점 전류를 입력받아 이산 푸리에 변환(DFT)하여 불연속적인 이산화 전류신호로 변환한 다음 이 불연속적인 이산화 전류신호를 고속 푸리에 변환(FFT)하여 주파수영역별로 분석한 후, 분석된 주파수별 전류 값을 연산하고, 중성점 전류의 기본파(60Hz) 전류 값이 초기 설정 값보다 커지면 콘덴서 뱅크에 3상 불평형이 커지는 이상이 발생한 것으로 판단하고, 중성점 전류의 기본파(60Hz)의 3고조파(180Hz) 전류 값이 한 상의 3배의 값보다 증가하거나 감소하면 콘덴서 뱅크에 콘덴서나 리액터의 값이 변하는 이상이 발생한 것으로 판단하여 릴레이 구동제어신호를 출력하는 열화판정시스템, 사용자에게 전력용 콘덴서 뱅크의 상태를 현장에서 알려주기 위하여 콘덴서 뱅크의 진단 분석에 필요한 중성점 전류의 기본파(60Hz) 값과 기본파의 3배인 3고조파(180Hz) 값, 기본파의 5배인 5고조파(300Hz) 값을 숫자 LCD에 표시하고, 현재 콘덴서 뱅크의 이상 유무를 정상 LED와 불량 LED에 표시하는 표시장치, 및 상기 전류-전압 변환회로가 공급하는 전압으로 상기 각 구성요소에 구동전원을 공급하는 전원공급 배터리를 자동 충전시키는 배터리 충전회로로 구성된다.
종래 기술의 중성점 전류정보에 의한 전력용 콘덴서 뱅크 진단장치는 성형결선의 중성점에 흐르는 중성점전류만으로 콘덴서뱅크의 열화를 진단하여, 역률을 보상하여 계통전압을 안정화시키는데 이용한다.
콘덴서 뱅크는 무수히 많은 콘덴서 소자들이 직렬 및 병렬로 구성되어 있으며, 콘덴서 뱅크의 절연열화 시 콘덴서 소자들이 파괴되어 정전용량(C) 값이 감소하게 된다.
정전용량의 파괴가 각 상별, 단위 콘덴서별로 비대칭으로 파괴될 것이라고 가정하여, Y결선 2개의 콘덴서 뱅크를 조합하여 2개의 콘덴서 뱅크의 중성점간에 나타나는 영상전압을 검출한 후에 그 크기로 열화 정도를 진단하거나 2개의 콘덴서 뱅크의 중성점을 연결하고 흐르는 영상전류를 검출하며 열화 정도를 진단할 수 있다.
이러한 중성점 전류정보에 의한 전력용 콘덴서 뱅크의 열화 진단 방법은 Y결선 2개의 콘덴서 뱅크가 반드시 필요하며, 콘덴서가 대칭으로 열화할 경우에 열화 상태 검출이 불가능하며 △결선 콘덴서 뱅크에서는 사용이 불가능한 문제점이 있었다.
물론, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 등록특허 제10-1226474호를 제안한 바 있다. 이는 콘덴서 뱅크의 열화 예측 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 저압, 고압 및 특별고압의 전력 계통에 연결된 콘덴서, 및 상기 콘덴서에 직렬로 삽입되는 직렬 리액터를 포함하는 콘덴서 뱅크의 열화를 예측하는 열화예측장치에서 수행되는 콘덴서 뱅크의 열화 예측 방법에 있어서, a) 상기 콘덴서 뱅크에 입력되는 전류(I) 및 전압(V) 정보를 수집하여 기본파 전압(V1) 및 전류(I1), 제n(n>1) 고조파 전압(V2) 및 전류(I2), 유효전력(P), 역률(COS)로부터 3상 콘덴서뱅크의 정전용량 C값을 운전 상태에서 검출하여 연산하는 장치 및 방법이 개시된다. 이를 통해 열화 상태 및 콘덴서의 성능 저하 정도를 예측함으로써 콘덴서의 수명 예측과 성능 저하에 따른 대책 등을 수립할 수 있고, 고장의 파급을 최소화하여 콘덴서 및 직렬 리액터의 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 정상상태의 콘덴서의 안정적인 운전에 기여할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
그런데 상기 등록특허는 각 선간의 정전용량을 검출할 수 있는 방법으로 콘덴서의 불량이 검출될 경우 어느 상의 콘덴서가 불량인 것인지 구별이 불가능한 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 각 선간의 일괄 정전용량 값을 이용하여 각 상별 콘덴서의 개별 정전용량을 검출함으로서 개별 콘덴서의 열화 상태 및 성능저하 정도를 예측할 수 있는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 검출하고 그에 따른 수명 예측과 성능 저하에 따른 대책 등을 좀 더 정확히 수립할 수 있고 고장의 파급을 최소화하여 콘덴서 및 직렬 리액터의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 측정하는 배전반 및 그 콘덴서 개별용량 측정 방법을 제공하는 데에도 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
배전반에 있어서, 상기 배전반은 콘덴서 뱅크의 전압 및 전류 정보를 수집하는 정보 수집부와, 상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 연산하여 콘덴서 뱅크의 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 산출하고, 상기 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 이용해 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 연산하는 연산제어부, 상기 연산제어부의 제어에 따라 상기 개별 콘덴서의 정전용량을 표시하는 표시부로 구성되는 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반을 제공한다.
이때, 상기 연산제어부는 산출된 개별 콘덴서의 개별 정전용량이 기준값 이하로 감소하면 콘덴서 용량 값이 저하된 것으로 판단하여 상기 표시부로 콘덴서의 상태를 그래프 또는 수치로 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연산제어부는 상기 개별 콘덴서의 개별 정전용량이 기준값 이하이면 경보부를 통해 경보를 발생하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 콘덴서 뱅크는 Y결선 형태의 콘덴서 뱅크이며, 상기 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc는 합성 정전용량 Cab,Cbc,Cca를
에 대입하여 산출한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 콘덴서 뱅크는 △결선 형태의 콘덴서 뱅크이며, 상기 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc는 합성 리액턴스 Xab, Xbc, Xca를 이용해 산출된 개별 콘덴서의 리액턴스 Xa, Xb, Xc를,
에 대입하여 산출한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 개별 콘덴서의 리액턴스 Xa, Xb, Xc는
상기 
, 
, 
인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은;
고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등 전력 계통에 연결된 콘덴서와 그 콘덴서에 직렬로 삽입되는 직렬 리액터를 포함하는 콘덴서 뱅크의 콘덴서 개별 정전용량 측정 방법에 있어서, (a) 콘덴서 뱅크로 입력되는 전압 및 전류 정보를 수집하여 콘덴서 뱅크의 합성 정전용량 Cab,Cbc,Cca 또는 합성 리액턴스 Xab, Xbc, Xca를 산출하는 단계; (b) 상기 합성 정전용량 Cab,Cbc,Cca 또는 합성 리액턴스 Xab, Xbc, Xca를 이용해 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 뱅크의 개별 콘덴서 정전용량 측정 방법을 제공한다.
이때, (c) 상기 단계(b) 이후에, 상기 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc가 기준값 이하로 감소하면 콘덴서 정전용량 값의 저하로 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 검출할 수 있어 개별 콘덴서의 열화 상태 및 성능저하 정도를 예측할 수 있다.
특히, 이를 통해 열화 상태 및 성능저하가 현저한 콘덴서의 위치를 정확히 파악할 수 있어 콘덴서의 수명 예측과 성능 저하에 따른 대책 등을 수립할 수 있고, 고장의 파급을 최소화하여 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등의 콘덴서 및 직렬 리액터의 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 정상상태의 콘덴서의 안정적인 운전에 기여할 수 있고, 전류의 증가 상태 정보를 통해 직렬 리액터의 과부하 정도를 감지하여 경보 및 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반에 적용되는 콘덴서 뱅크의 회로 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전반에 장착되어 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량을 측정하는 콘덴서 개별용량 측정 수단의 상세 블록도이다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 도 2의 콘덴서 개별용량 측정 수단을 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반에 장착한 도면이다.
도 4는 도 1의 콘덴서 뱅크의 일 예로서 Y결선 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 콘덴서 뱅크의 일 예로서 △결선 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전반에 장착되어 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량을 측정하는 콘덴서 개별용량 측정 수단의 상세 블록도이다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 도 2의 콘덴서 개별용량 측정 수단을 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반에 장착한 도면이다.
도 4는 도 1의 콘덴서 뱅크의 일 예로서 Y결선 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 콘덴서 뱅크의 일 예로서 △결선 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
여기서, 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반에 적용되는 콘덴서 뱅크의 회로 구성도이다.
이를 참고하면, 콘덴서 뱅크(10)는 적어도 1개 이상의 콘덴서(11)를 직렬 또는 병렬 결선으로 대용량화하여 사용하는 시스템으로서, N(N>1)개의 콘덴서(11) 뿐만 아니라 직렬 리액터(12), 방전장치(13) 및 각종 보호설비로 구성된다.
이와 같은 콘덴서 뱅크(10)는 배전반의 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등의 전력 계통에 연결된다.
여기서, 상기 방전 장치(13)는 콘덴서(11)가 전원 차단 후에 잔존하는 잔류전압을 방전하는 것으로서, 내부 방전 저항을 사용하거나 방전코일을 사용한다.
그리고, 상기 배전반(100)에는 역률 개선, 용량 결정, 콘덴서 뱅크(10) 내의 콘덴서(11)나 각종 보호장치의 고장율이나 사고율을 저감하는 기능을 수행하고, 역률 개선 및 용량 결정에 필요한 연산 및 판단 기능을 수행할 수 있다.
이러한 배전반에는 콘덴서 뱅크 내의 개별 콘덴서(11)의 정전용량을 연산함으로서 개별 콘덴서(11)의 열화 정도 및 성능 저하를 예측하는데 유용한 개별 콘덴서(11)의 정전용량을 산출하는 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단(100)이 더 포함된다.
도 2는 본 발명에 따른 배전반에 장착되어 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량을 측정하는 콘덴서 개별용량 측정 수단의 상세 블록도이다.
이를 참고하면, 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단(100)은 PT와 CT 등으로 부터 콘덴서 뱅크에 입력되는 전압 및 전류 정보를 수집하는 정보 수집부(110), 수집된 정보를 연산하여 콘덴서 뱅크(10)의 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 산출하고, 상기 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 이용해 콘덴서 뱅크(10)를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 연산하는 연산제어부(120), 상기 연산제어부(120)의 제어에 따라 상기 개별 콘덴서(11)의 개별 정전용량을 그래프 또는 수치 등으로 표시하는 표시부(130)를 포함한다.
이때, 상기 연산제어부(120)는 산출된 개별 콘덴서(11)의 개별 정전용량이 기준값 이하로 감소하면 콘덴서 용량 값이 저하된 것으로 판단한다. 물론, 상기 연산제어부(120)는 전류의 증가 상태를 통해 직렬 리액터의 과부하 정도 및 개별 콘덴서(11)의 열화 정도를 예측함도 바람직하다.
또한, 개별 콘덴서(11)의 개별 정전용량이 기준값 이하로 감소하거나 열화 정도의 감지값이 설정값에 도달하면 경보를 발생하는 경보부(140), 직렬 리액터의 과부하 정도 및 콘덴서(11)의 개별 정전용량 등에 따른 열화 정도의 감지값이 설정값에 도달하면 전원을 차단하는 전원차단부(150)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 개별 콘덴서(11)는 일반적으로 기준 용량에서 5%이상 감소되면 불량으로 판별할 수 있으므로, 전원 차단부(150)는 개별 콘덴서(11)의 기준 용량을 기준으로 하여 제1 설정값을 3%, 제2 설정값을 5%로 설정할 수 있지만, 개별 콘덴서(11)나 콘덴서 뱅크(10)의 상태, 콘덴서 뱅크(10)가 적용되는 전력 계통의 상태 등에 따라 제1 설정값 및 제2 설정값을 변경할 수 있다.
특히, 상기 연산제어부(120)는 콘덴서 뱅크(10)에 입력되는 전류 및 전압 정보를 수집하여 기본파 전압 및 전류, 제n 고조파 전압 및 전류, 유효전력, 역률, 리액턴스를 연산하고, 이들 정보를 이용해 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 산출할 수 있다. 이 같은 연산 예는 본 출원인이 선출원하여 등록된 등록특허 제10-1226474호에 제시한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단(100)은 도 3의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 다양한 종류의 배전반인 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등에 설치된다. 특히, 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반의 판넬의 전면에 표시부(130)을 구비하여 개별 콘덴서의 개별 용량의 초기값 및 현재값과 그 변화율 등을 표시하고, 콘덴서 용량 값이 허용치 이하로 저하된 경우에는 경보부(140)를 통해 경고음을 출력할 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참고로 Y결선 및 △결선 형태의 콘덴서 뱅크에서의 개별콘덴서의 정전용량 Ca, Cb, Cc을 계산하는 과정을 설명한다.
먼저, 도 4을 참고하면, 콘덴서 뱅크가 Y결선으로 이루어지는 경우 콘덴서 뱅크의 합성정전용량 Cab, Cbc, Cca는 개별콘덴서의 정전용량 Ca, Cb, Cc로 유도되는 다음과 같은 식①,②,③을 통해 구할 수 있다.
이와 같은 식①,②,③은 다음과 같이 정리한다.
식 ①을 Ca에 대해서 정리하면 다음의 식④를 유도할 수 있다.
그리고, 식②를 Cb에 대해서 정리하면 다음의 식⑤를 유도할 수 있다.
또한, 식③을 Cc에 대해서 정리하면 다음의 식⑥을 유도할 수 있다.
그리고, 위 식④의 Cb의 값에 식⑤를 대입하여 정리하면 다음과 같이 식⑦을 유도할 수 있다.
식⑦의 Cc의 값에 식⑥을 대입하여 정리하면 다음과 같이 개별콘덴서 Ca의 정전용량을 구할 수 있다.
한편, 식①을 Cb에 대해서 정리하면 다음과 같은 식⑧을 얻을 수 있다.
따라서, 위 식⑧에 이미 계산된 개별콘덴서 Ca값을 대입하여 다음과 같이 개별콘덴서 Cb의 정전용량을 구할 수 있다.
또한, 식②를 Cc에 대해서 정리하면 다음과 같은 식⑨를 구할 수 있다.
따라서, 위 식⑨에 이미 계산된 개별콘덴서 Cb값을 대입하여 다음과 같이 개별콘덴서 Cc의 정전용량을 구할 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 콘덴서 뱅크가 △결선으로 이루어지는 경우 콘덴서 뱅크의 개별 콘덴서의 정전용량 Ca, Cb, Cc는 캐패시턴스를 리액턴스로 변환하여 계산한다. 이 경우 합성 리액턴스 Xab, Xbc, Xca는 개별콘덴서의 리액턴스 Xa, Xb, Xc로 유도되는 다음과 같은 식①,②,③을 통해 구할 수 있다.
이와 같은 식①,②,③은 다음과 같은 식①',②',③'으로 정리된다.
이를 연립방정식의 가감법을 통해 「①'+②'+③'/2」연산을 수행하면, 다음과 같은 식④를 유도할 수 있다.
그리고, 상기 식④에서 식①',②',③'을 빼면 다음과 같은 식⑤,⑥,⑦을 유도할 수 있다.
④-①'=> 
⑤
④-②'=> 
⑥
④-③'=> 
⑦
이때 
, 
, 
,로 치환한다.
위의 식⑤,⑥,⑦을 연립하여 계산하면 (Xa+Xb+Xc)는 소거가 되며, 다음과 같은 식⑧,⑨,⑩을 유도할 수 있다.
위의 식 식⑧,⑨,⑩을 Xa,Xb,Xc에 대하여 정리하면, 다음과 같은 식⑧',⑨',⑨",⑩'으로 정리할 수 있다.
그리고, 위의 식⑧',⑨'을 식⑤에 대입하면 다음과 같은 Xa값을 구할 수 있다.
그리고, 위의 식⑧',⑨'를 식⑥에 대입하면 다음과 같은 Xc값을 구할 수 있다.
또한, 위의 식⑨",⑩'를 식⑥에 대입하면 다음과 같은 Xb값을 구할 수 있다.
위와 같이 구해진 개별 리액턴스 Xa,Xb,Xc를 아래의 식⑪,⑫,⑬에 대입하면 개별콘덴서의 정전용량 Ca, Cb, Cc를 구할 수 있다.
[
이상의 도 4 내지 도 5에 도시된 Y결선 및 △결선 형태의 콘덴서 뱅크(10)를 구성하는 개별 콘덴서(11)의 정전용량 Ca, Cb, Cc은 도 2에 도시된 바와 같은 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단(100)의 연산제어부(120)에서 연산하게 되며, 그와 같은 개별 콘덴서(11)의 정전용량 Ca, Cb, Cc은 표시부(130)로 표시되고, 기준치 이하인 경우 경보부(140)를 통해 경보를 발생하여 관리자 등이 인지할 수 있게 된다.
즉, 콘덴서 뱅크(10)의 운전 상태에서 개별 콘덴서(11)의 정전용량 Ca, Cb, Cc을 검출하고, 콘덴서의 개별 정전용량이 기준값 이하로 감소하면 콘덴서 용량 값이 저하된 것으로 판단하고, 불량이 검출될 경우 어느 상의 콘덴서가 불량인 것인지 선별하여 표시부(130)를 통해 표시해주고, 경보부(140)를 통해 경보를 발생하여 관리자가 신속하게 조치를 취할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 콘덴서 뱅크 11: 콘덴서
12: 직렬 리액터 13: 방전장치
100: 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단 110: 정보 수집부
120: 연산제어부 130: 표시부
140: 경보부 150: 전원차단부
12: 직렬 리액터 13: 방전장치
100: 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단 110: 정보 수집부
120: 연산제어부 130: 표시부
140: 경보부 150: 전원차단부
Claims (8)
- 배전반에 있어서,
상기 배전반은 콘덴서 뱅크의 전압 및 전류 정보를 수집하는 정보 수집부와, 상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 연산하여 콘덴서 뱅크의 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 산출하고, 상기 합성 정전용량 또는 합성 리액턴스를 이용해 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량을 연산하는 연산제어부, 상기 연산제어부의 제어에 따라 상기 개별 콘덴서의 정전용량을 표시하는 표시부로 구성되는 개별 콘덴서 정전용량 측정 수단을 포함하고,
상기 연산제어부는 산출된 개별 콘덴서의 개별 정전용량이 기준값 이하로 감소하면 콘덴서 용량 값이 저하된 것으로 판단하여 상기 표시부로 콘덴서의 상태를 그래프 또는 수치로 표시하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
또한 상기 연산제어부는 상기 개별 콘덴서의 개별 정전용량이 기준값 이하이면 경보부를 통해 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반.
- 제 1항에 있어서,
상기 콘덴서 뱅크는 Y결선 형태의 콘덴서 뱅크이며, 상기 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc는 합성 정전용량 Cab,Cbc,Cca를
,
및
에 대입하여 산출한 것을 특징으로 하는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반.
- 제 1항에 있어서,
상기 콘덴서 뱅크는 △결선 형태의 콘덴서 뱅크이며, 상기 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc는 합성 리액턴스 Xab, Xbc, Xca를 이용해 산출된 개별 콘덴서의 리액턴스 Xa, Xb, Xc를,
에 대입하여 산출한 것을 특징으로 하는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반.
[= 회로를 흐르는 전류의 주파수]
- 제 5항에 있어서,
상기 개별 콘덴서의 리액턴스 Xa, Xb, Xc는
으로 산출되며,
상기,
,
인 것을 특징으로 하는 활선 상태에서의 콘덴서 개별용량 측정이 가능한 배전반.
- 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반 등의 전력 계통에 연결된 콘덴서와 그 콘덴서에 직렬로 삽입되어 상기 콘덴서와 직렬 공진하는 직렬 리액터를 포함하는 콘덴서 뱅크의 콘덴서 개별 정전용량 측정 방법에 있어서,
(a) 전압 및 전류 정보를 수집하여 콘덴서 뱅크의 합성 정전용량 Cab,Cbc,Cca 또는 합성 리액턴스 Xab, Xbc, Xca를 산출하는 단계;
(b) 상기 합성 정전용량 Cab,Cbc,Cca 또는 합성 리액턴스 Xab, Xbc, Xca를 이용해 콘덴서 뱅크를 구성하는 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 뱅크의 콘덴서 개별 정전용량 측정 방법.
- 제 7항에 있어서,
(c) 상기 단계(b) 이후에, 상기 개별 콘덴서의 정전용량 Ca,Cb,Cc가 기준값 이하로 감소하면 콘덴서 용량 값이 저하된 것으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘덴서 뱅크의 콘덴서 개별 정전용량 측정 방법.
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