회생제동 인버터 시스템

회생제동 인버터 시스템

 

1. 구조, 규격 및 성능

1) 인버터

구분	내용
개요	•Inverter는 입력전압의 변동, 출력전압의 제어 및 출력단의 고조파를 제한할 수 있도록 설계되어야한다. •Inverter는 변압기와 결합하여 사용되므로 변압기와 결합하여 사용할 때 규정한 정격용량을 가져야하고 Inverter에서 발생되는 고조파로 인한 변압기 권선의 전력 손실 및 그로 인한 온도 상승에 대하여 특별한 고려를 하여야 한다. •Inverter 설계시에는 변압기와 결합시의 전압변동, 최대 단락전류, 직류측 및 교류측 고조파, 전압과 전류의 왜형률 등을 조정하기 위하여 변압기 제작자와 긴밀히 협조하여 제작하여야 한다.
전력변환	•전력변환 소자는 소정의 부하전류, 단락전류 및 외부로부터 이상 전압 등에 의하여 충분한 내력을 가져야 한다 •전력변환 소자는 전력변환특성을 고려하여 단상 또는 3상 브리지 이상으로 배열하여야 한다. •전력변환 소자는 회로단락 사고시에 보호장치가 동작하는 시간 동안의 최대 단락 전류에 최대한 견디어야 한다. •전력변환 소자는 방열판에 전기적 기하학적으로 방열특성을 고려하여 취부하여야 한다. •Inverter의 전력변환소자는 직렬로 연결된 고차단 용량 Fuse에 의해서 보호되어야 한다. 또한 이들 Fuse는 전력용 반도체용으로 특별히 제작된 것을 사용하여야 한다. •사용중인 전력변환 소자가 고장이 생겨 통전회로가 단락이 되는 경우에 고장 전류가 상승하기 전에 해당 Fuse가 용단되어야 한다. •Inverter함에 온도감지 센서에 의해 동작하는 보호장치를 설치하여야 하며 허용 온도 초과시 원제용 경보, 인버터를 트립 및 전기적으로 격리되어야 한다.
보호장치	•Inverter의 모든 보호장치는 오동작을 방지하기 위해 서로 보호 협조가 되도록 하여야 하며 Inverter 로 하여금 변전소 전체 기기의 동작에 지장을 초래해서는 안 된다. •써지 흡수장치 : 입력전압의 급변동 및 서지 등에 의한 과도상태시에도 출력제어의 안전성을 확보 하기 위하여 써지 보호회로를 가져야 하며 Inverter외함 내부에 설치해야 한다. •전원측의 정전대책 : Inverter가 동작 중에 출력측(교류측)에서 정전이 되어졌을 경우에도 전혀 이상이 발생하지 않도록 이에 대한 충분한 대책이 있어야 한다. •Fuse : Inverter는 전력변환소자와 직렬로 연결된 반도체용으로 특수 설계된 고차단 용량의 한류 Fuse에 의해 보호되어야 한다. 또한 Fuse는 외부의 고장이나 부하조건에서는 용단되지 말아야 하고 Fuse용단시는 마이크로 스위치가 작동하여 표시 및 고장확인이 용이하도록 하여야 하며 원제계통에 경보를 보내야 한다. •온도감지 : Inverter는 전력변환 소자의 방열기에 온도 감지 센서에 의해 동작하는 보호 장치를 설치하여 원제용 경보나 인버터를 트립 및 전기적으로 격리시키기 위하여 온도센서를 설치해야 한다.

보호장치	•1차측과 2차측의 전압 및 전류를 확인할 수 있도록 해야 한다. •Inverter 접지 및 접지보호계통의 기술 검토서 및 도면을 반드시 제출하여야 한다. (바닥절연 및 외함 Anchoring 포함)
입력 및 출력 필 터 장 치	•Inverter의 정상동작 및 출력제어의 안정성을 확보하기 위한 입력측에 필터기능을 갖는 장치를 설치하여야 한다. •Inverter의 정상동작 및 출력제어의 안정성 및 최종 출력단(22.9kV)에서 고조파의규정치(전압외형 율 3%이하)내에 만족할 수 있도록 출력측에 필터기능을 갖는 장치를 설치하여야한다.
제어 및 감시장치	•Inverter 큐비클에는 각종 보호장치 감시를 위한 판넬을 설치해야 하며, 원방제어에 필요한 감시 및 경보를 위한 보조 릴레이와 접점 등을 설치해야 한다. •원제설비(RTU)와 통신기능이 구비되어 관련 데이터를 전송 가능해야 한다.
외 함	•Inverter는 자립형 외함에 전력변환소자, 보호장치, 입력 및 출력 필터장치, 제어 및 감시장치, 경보 장치 등을 내장하는 구조로 구성하여 운전과 보수에 편리하도록 제작되어야 한다. •외함은 금속제 철판 및 보강 프레임을 사용 제작해야 하며 외함의 전면에는 문을 설치하고 문을 열었을때 그 위치를 고정할 수 있도록 해야한다. •각 문에는 Inverter내부를 볼 수 있는 투명창을 설치하여야 한다. •Inverter의 외함은 Inverter를 통풍 냉각시킬 수 있는 구조이어야 한다. •운반 설치시 발생하는 기계적 충격에 충분히 견디는 구조로 제작되어야 한다. •저온에서 습기가 응축되는 것을 방지하기 위한 결로 방지 스페이스히터를 써머스타드와 함께 설치하여야 한다.

2) 인버터용 변압기

구분	내용
개요	•철심은 투자율이 좋고, 히스테리시스 손실이 적은 양질의 냉간 압연 방향성 규소 강판을 사용하여 철손이나 여자전류가 적도록 제작하여야 한다. •권선은 양질의 전기동을 사용하고 전기 절연물로 피복하여, 권선 원통에 권선한 후 전체를 에폭시로 권선 주형에 의하여 몰드 제작하여야 한다. •부싱의 케이블 인출단자는 상, 하부 인출이 가능하도록 제작하여야 한다.
외함	•외함은 변압기에 의한 감전 등 전기적 사고를 방지할 수 있는 구조이어야 하며, 통풍이 용이하고 변압기 본체와 분리 운반이 가능하며, 현장에서 분해 조립이 쉬운 구조이어야 한다. •외함은 금속제 철판 및 보강 프레임을 사용하여 제작하여야 하며 외함의 후면에 문을 설치해야 하고 철판의 두께는 2.3㎜ 이상이어야 한다. •외함의 문을 열었을 때 그 위치를 고정할 수 있도록 해야 한다. •변압기의 외함은 변압기를 통풍 냉각시킬 수 있는 구조이어야 한다. •변압기 가압 여부를 식별할 수 있는 표시등을 설치하여야 한다.
변압기	•변압기는 몰드형 자냉식이어야 한다. •변압기는 Inverter용으로 적합하게 설계 제작되어야 한다. •변압기는 Inverter와 결합하여 사용할 때의 규정한 용량을 가져야하고 Inverter에서 발생되는 고조파로 인한 권선의 전력손실 및 그로 인한 온도상승에 대하여 특별한 고려를 해야한다.

변압기

•변압기 설계시에는 Inverter와 결합시의 전압변동, 최대 단락전류, 교류측 및 직류측 고조파, 전압과 전류의 왜형률 등을 조정하기 위하여 Inverter제작자와 긴밀히 협조하여 제작해야 한다. •정격 연속 전부하 운전에 따른 온도상승 후, 150%의 정격 과부하를 30초동안 공급할수 있어야한다. •변압기는 정격에 규정된 단락전류가 2초간 흘러도 열적 기계적 손상이 없어야 한다. •고압 권선은 변압기의 자체 내압에 견디는 절연강도를 가져야 하고 전기적으로 부분 방전 등이 없어야 하며 충격전압에 대한 전기적 기계적 강도에 견디도록 해야 한다. •고압 권선의 몰딩은 운전중 생기는 부하변동으로 인한 온도 및 진동으로 야기되는 열팽창과 수축에 변형되지 않도록 제작해야 한다. •권선의 지지 및 권선과 철심간에는 탄성체의 스페이서(Spacer)를 넣어 고정하여 철심의 자기왜형 진동이 권선에 전달되는 것을 방지하며 Mold권선에서 발생되는 소음을 절감시킬 수 있는 구조이어야 한다. •사용 중에 발생하는 열방산을 위해 2차 권선간에 냉각 덕트를 두어야 한다. •변압기 본체에는 접지용 단자가 있어야 한다. •변압기 본체와 하부 Bed Frame 사이에 방진 시설을 하여 변압기 본체에서 생기는 진동이 지면에 전달되지 않도록 해야 한다. •변압기 고/저압 권선 사이의 공기온도 측정을 위하여 상부에 Dial온도계를 설치해야 한다. 그리고 최대온도 초과시 경보를 울릴 수 있도록 필요한 접점이 있어야 하며 도어를 열지 않고 온도계를 볼 수 있도록 투명함을 설치하여야 한다. •변압기 저압측 권선에 온도검출 센서를 설치하고 최대 허용온도 초과시 릴레이가 동작, 1차는 경보, 2차는 차단기를 Trip 할 수 있도록 하여야 하며 온도변화에 따라 4～20mA의 출력이 나와야 한다. •변압기 1차, 2차 케이블은 하부로 인입/인출 되도록 하여야 한다.

2. 시험

1) 인버터

•시험은 형식 승인 시험과 전수 시험으로 구분한다.

•적절한 규정 및 규격의 요구조건을 따르기 위해 모든 설비와 구성요소에 대해 설계, 성능 검증 및 품질 시험이 이루어진다.

•각각의 조립된 Inverter Unit는 제조자의 시험규격에 따라 필요한 시험이 시행되며 모든 시험 결과가 구매자에게 제출되어야 한다.

•형식승인 시험

형식승인 시험은 적용규격에 따라 최소한 다음 항목을 포함해야 한다.

- 외관구조 및 치수검사 - 효율계산

- 절연저항 측정 - 온도 상승 시험

- 내전압 시험 - 출력전압 특성 및 THD 시험

- 각상 전류 분배 시험 - 위상동기 특성 시험

- 보호장치의 동작 시험

•전수시험

전수시험은 적용 규격에 따라 최소한 다음 항목을 포함해야 한다.

- 외관구조 및 치수검사

- 절연저항 측정

- 각상 전류 분배 시험

- 출력전압 특성 및 THD 시험

•시험은 형식 승인 시험과 전수 시험으로 구분한다.

•적절한 규정 및 규격의 요구 조건을 따르기 위해 모든 설비와 구성 요소에 대해 설계, 성능검증 및 품질 시험이 이루어진다.

•각각의 조립된 인버터용 변압기는 제조자의 시험규격에 따라 필요한 시험이 시행되며 모든 시험결과가 구매자에게 제출되어야 한다.

•형식승인 시험

형식승인 시험은 적용규격에 따라 최소한 다음 항목을 포함해야 한다.

- 외관구조 및 치수검사 - 소음측정

- 절연저항 측정 - 온도상승

- 권선저항 측정 - 효율계산

- 극성 및 각 변위 측정 - 전압 변동률

- 무부하 손실 및 여자전류 측정 - 임피던스 및 부하손실 시험

- 내전압 시험

•전수시험

전수시험은 적용규격에 따라 최소한 다음 항목을 포함해야 한다.

- 외관구조 및 치수검사

- 절연저항 측정

- 인버터와 변압기 결합시험(별도시험)

 

3. 회생제동 인버터 시스템 기술시방 요약

1) 인버터

구분	사양	구분	사양
정격구분	경량전철 회생용	냉각방식	강제냉각
과부하 정격	100% 연속,300% 30초	정격내전압	4kV
정격용량	200kW	상간 최대 불평형 전류	20%이하
정격주파수	60Hz	전부하 효율	95%이상
출력연결계통	Inverter용 변압기	최대소음기준(100%연속)	70㏈이하

구분	사양
보호장치	•Heat Sink 과온도 경보 •Heat Sink 과온도 Trip •전력변환 소자 고장표시 •Fuse 고장 표시 •써지 흡수 장치 •Fuse

2) 인버터부대장치

•감시제어 장치 1 Set •Space Heater(220V AC) 1 Set

•접지단자 1 Set •콘센트(2P 15A 300V AC) 1 Set

•명판 1 Set •보조회로 이면배선 및 단자대 1 Set

•큐비클 내 조명등(220V AC) 1 Set

 

3) 인버터용 변압기

구분	사양	구분	사양
종별	Epoxy Mold 자냉식	정격주파수	60Hz
상수	3상	극성	감극성
정격구분	경전철 회생용	절연종별	B종 이상
과부하정격	100% 연속, 150% 30초	냉각방식	자연냉각
정격출력용량	250kVA	절연전압	상용주파수 전압 : 2차 - 50kV
정격출력전압	22.9kV		충격전압 : 2차 - 125kV
정격출력전압THD	3% 이하	소음기준	70㏈ 이하

4) 변압기 부대장치

•Dial 온도계 (경보 접점부) 1 Set •단자대 1 Set

•온도 Sensor 1 Set •명판 1 Set

•온도 보호계전기(26H/L) 1 Set •큐비클 내 조명등 (220V AC) 1 Set

•기초Channel 및 앙카볼트 1 Set •콘센트(2P 15A 300W AC) 1 Set

•접지단자 1 Set •보조회로 이면배선 및 단자대 1 Set

 

5) 예비품

•전력변환 소자 전수량의 20%

•전력변혼 소자용 Fuse 전수량의 20%

•표시등 전수량의 100%

•제어회로용 각종 Fuse 전수량의 100%

•기타 보수유지용 필요부품 1 Set