보호장치

보호장치

 

  

1. 감쇄기

정류기의 직류 결선 L+ 와 L- 사이에서 과전압 감쇄장치는 과전압 보호의 작용을 한다. 이 감쇄장치는 damping 역할을 하는 캐패시터 와 방전저항으로 구성되어 있다. 감쇄장치는 정류기용변압기를 스위 칭함에 의해 발생하는 전압의 피크치를 흡수하고 써지어레스터가 있 음에도 불구하고 가선을 관통하는 잔여 과전압을 흡수한다. 일반적 으로 보통 RC회로에 추가하여 디스크다이오드를 가지는 정류기가 바리스터와 함께 장치된다. 짧은 시간 동안 특별히 높은 역전류에 의한 부하를 받을 수 있으므로 바리스터는 또한 높은 에너지의 과전 압 피크에 대처할 수 있어야 한다. 감쇄장치는 무부하 동작 동안 전 압 상승을 제한하기 위한 “무부하저항기”로 작용하는 몇 개의 방 전저항과 함께 장치된다.

  

2. 무부하 저항기

정류기 직류 출력 회로 사이에 연결되는 무부하저항기를 설치하여 정류기 회로의 정전용량에 의해서 나타나는 교류 첨두전압을 제거하 도록 설계되어있다.

3. 피뢰기

피뢰기는 가선을 통하여 유입되는 전동차의 과회생 전압이나 낙뢰 등에 의한 써지전압을 흡수하여 정류기를 보호한다. 피뢰기는 정류 기 출력단 L+와 대지간에 연결된다.

4. 퓨즈

정류기의 다이오드는 직렬로 연결된 다이오드 퓨즈에 의해 보호되며 다이오드 퓨즈는 정류기용으로 특별히 제작된 것을 사용한다. 다이 오드 퓨즈는 다이오드와 같이 1개의 스택에 8개씩 취부되어 있으며 각 암마다 4개의 소자중 1개가 고장이 발생하면 다른 다이오드나 퓨즈에 영향을 주지 않기 위하여 해당 퓨즈가 용단되면서 나머지 소 자들을 보호한다. 다이오드 퓨즈는 해당 다이오드와 근접한 방열판 에 취부되어 있으며 퓨즈가 용단될 경우 마이크로스위치가 동작하게 되어있다. 각 암마다 퓨즈에 연결된 마이크로스위치의 동작에 의해 퓨즈 및 다이오드의 고장을 감지하며, 큐비클별로 알람 및 일괄 트 립 고장표시등이 외함 전면에 설치되어 있어 고장 유무 확인이 용이 하도록 되어 있다.

5. 온도 감지

정류기는 과전류에 의한 온도상승 방지를 위하여 각 큐비클별로 상 단 다이오드 스택에 알람과 트립용 센서를 부착하여 스택의 온도가 140℃ 이상을 초과할시 알람을, 150℃ 초과시 차단 트립온도센서 의 동작으로 계전기가 구동되고 계전기의 출력으로 판넬 전면의 표 시등 점등과 원제용 알람 및 차단기를 트립 시킬수 있으며, 정류기 내부온도를 확인 가능하도록 온도계가 큐비클에 설치 되어있다.

6. 유지 보수

(가) 유지보수

정류기 내부는 평상시 먼지 및 이물질에 대하여 청결을 유지해야 하 며, 다이오드의 포르셀린케이스 및 퓨즈, 인슐레이터와 같이 전기적 으로 스트레스를 받는 부분들에 대해서는 특별한 주의를 해야한다. 각각의 결합 부위 상태는 6 ~ 12개월마다 외관검사를 실시하여 이 상유무가 필요하며, 다이오드의 교체시는 반드시 공급된 토크렌치를 사용하여야 한다.

(나) 주의

유지보수 작업을 시작하기 전에 정류기의 입력전원을 반드시 차단시 켜야만 하며, 통전중에는 1M 이상 떨어져서 정류기의 내부를 확인 하고, 정류기 부품에는 손을 대지 말아야 한다. 정류기 내부의 전압 이 떨어지기 전까지 정류기의 문을 여는 것은 위험하다. 그래서 유 지보수 작업자는 반드시 AC차단기와 DC차단기 혹은 단로기가 개방 위치에 있는지 확인하여야 한다.

만약 정류기 부품이 교체되어야 한다면 DC 110V와 AC 220V의 보조 전원도 차단시켜야 한다.

(다) 5가지 안전 수칙

1) 전원을 차단하기 위해 모든 보호용 차단기를 내린다.

( MV-Breaker, DC Cirsuit breaker, mini circuit breakers)

2) 전원의 재투입 및 접속되는 것을 재확인 한다.

3) 계측장비를 사용하여 잔류 전원이 남아있는지 재확인한다.

4) 활성화 되어있는 부분은 접지시킨다.

5) 동작중인 AC, DC 배전반은 반드시 차단시킨다.

(라) 다이오드 스택 교체

다이오드 교체 작업을 하기 전에 다이오드의 peak reverse

voltage와 Ut-class는 반드시 확인해야한다. 공급된 모든 다이오드 들의 peak reverse voltage는 같은 반면에, Ut-class는 다이오드 케이스의 레벨에 표시되어 있는 타입 D2209N2400T ...XX의 뒤에 있는 숫자로서 구별되어야 한다. 즉, 레벨의 XX는 31, 41 혹은 51 이 될 것이다. 그래서 예를 들면 Ut-class 41의 다이오드는

D2209N2400T41로 표시될 것이다. 그러므로 다이오드는 같은 Ut-class를 가지는 다이오드로만 교체되어져야한다.

사용된 다이오드(D2209N2400T)는 하우징 온도 150℃, 접합온도 160℃, 그리고 최고허용 가능한 주기적인 반복역전압(peak revers  voltage, URPM) 2400V, 2200A의 순방향전류(average forward current)를 가지며, 다이오드의 Maker는 EUPEC GmbH이다. 그러 나 정류기 운전중에 자연대류의 조건을 고려하여 다이오드 전류는 750A로 제한된다.

다이오드 퓨즈는 FERRAZ에서 제작된 10 URD 73 TTF 1100으 로서 정격전류 1100A, 정격전압 1000 이다.

1) 퓨즈의 교체

① 퓨즈를 교체하기 전에 마이크로 스위치에 연결된 어댑터를 풀어 야한다.

② 그 후에 FRONT HEATSINK와 퓨즈 사이에 있는 부스바의 나 사를 느슨하게 한다. 퓨즈의 위, 아래에 있는 M12 너트를 해체하 고 부스바를 들어 올리면 소손된 퓨즈는 쉽게 제거된다.

③교체 후 재조립은 역으로 실시한다.

2) 다이오드의 교체

다이오드를 교체하면 대응되는 각각의 퓨즈도 제거되어야한다.

④ 그 후에 삼각형의 클래핑 장치에 있는 3개의 고정너트를 풀면 클래핑 장치는 제거되고, 다이오드 조합체의 해체가 가능할 것이 다.

⑤ FRONT HEATSINK가 제거되며 소손된 다이오드가 제거된다. 이 때 위치핀은 다이오드가 떨어지는 것을 방지하는 역할을 할 것 이다.

⑥ HEATSINK의 접촉면과 새로운 다이오드의 접촉면은 알코올을 사용하여 깨끗한 천으로 닦아주고 다이오드 표면에 접촉용 그리스 를 발라준다.

⑦ 교체후 재조립은 역순위로 실시한다.

재조립 전에 다이오드 방향을 측정 장비로 확인하고 다이오드 조합 체는 우선 손으로 조인 후 최종은 토크렌치를 사용하여 12Nm으로 압착한다.

다이오드 스택 PB4의 구조

다이오드 스택 구조도(측면)

위의 그림은 다이오드 스택 PB4의 구조 개략도이다. 이 옆면도는 다이오드 스택 뒷면에 있는 하나의 상과의 연결을 위하여 중간에 정 렬된 AC 터미널, 전면에서 위쪽 + DC 터미널, 그 밑에 아래쪽 - DC 터미널을 보여준다. 마이크로 스위치가 장착된 퓨즈는 DC 부스 바(+, -)와의 연결을 위하여 다이오드 스택의 전면에 위치하여 있 고, 부스바를 경유하여 그 뒤쪽에 위치하고 있는 소형 히트싱크 (front Heatsink)에 연결되어 있다. 퓨즈는 각각의 DC 부스바에 40Nm(즉, screw only)의 토크로 체결되어 있고, 퓨즈와 소형 히트 싱크와의 연결용 부스바는 소형 히트싱크에 26Nm의 토크로 체결되 어 있다.

단, 퓨즈용 스레드볼트는 토크와 무관하게 체결된다는 것을 주의한 다. 단지 스레드볼트를 통하여 퓨즈를 부스바에 고정시키는 너트만이 40Nm의 토크로 체결된다.

즉, 두 개의 대형, 소형 히트싱크와 더불어 다이오드 조합체는 다이 오드 스택의 가운데에 위치해 있다. 다이오드는 대형, 소형 히트싱크 사이에 12Nm의 토크로 체결되어 있다.

다이오드 스택의 상단(upper) 다이오드와 하단(lower) 다이오드는 다음과 같은 방법으로 취부 되어져야 한다.

※ 상단 다이오드는 다이오드 스택의 “+” 부스바에 대하여 순방 향으로 한다. (즉, 다이오드의 코가 정면/앞문쪽에 놓여있도록)

※ 하단 다이오드는 AC 단자에 대해서 순방향으로 한다.

(즉, 다이오드의 코가 후면/뒷문쪽에 놓여있도록)

순방향은 다이오드의 뒤쪽면에서 전면인 반면에 역방향은 그 반대방 향이다. 자세한 설치 위치 및 판별 방법은 다음 그림에 상세하게 나 타나 있다. 만약 불량난 다이오드가 교체된다면 이 방향은 매우 신 중하게 고려되어야 한다.

다이오드 스택의 소자 위치

위의 그림은 하나의 다이오드 스택에 있어서 올바른 방향으로 설치 된 모든 다이오드를 보여준다. 만약 다이오드와 퓨즈가 교체되어야 할 경우에는 반드시 다음의 단계를 따라야만 한다.

① 마이크로스위치의 제거

② 연결용 부스바의 제거

③ 퓨즈의 제거

④ 다이오드 조합체의 제거

⑤ 소형 히트싱크의 제거

⑥ 다이오드 교체