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전기추진선박용 All-In One 컨버터 입력전원설비 설계 및 제작 구매시방서
2026. 6.
한국전기연구원
전기추진시스템연구센터
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구매시방서
I. 적용 범위
본 구매시방서는 한국전기연구원 전기추진연구센터에서 진행 중인 과제인 “미래형 해양 모빌리티 전기추진기술 개발 II (26A01021)”에서 전기추진선박용 All-In One 컨버터 입력전원설비 설계 및 제작에 대한 설명이다.
II. 일반 사항
1. 제작 조건
입력전원설비는 본 과제의 주요 결과물인 전기추진선박용 All-In One 컨버터를 검증하기 위한 목적으로 제작하며, All-In One 컨버터 시스템에 3상 가변 입력전원을 안정적으로 공급하고, 초기 전원 투입 시 돌입전류를 제한하며, 입력 전압 및 전류를 절연된 광신호 형태로 제어기에 전달해야한다.
All-In One 컨버터 입력전원설비는 주 전원 입력부, 차단기, 초기충전회로, 주변압기, 입력 전압 및 전류 센싱부, VFC 보드, Optic GPIO 보드, 제어전원부, SMPS, 입출력 단자대 및 외함으로 구성한다. 주요 구성품은 정격전압 및 정격전류 이상의 용량을 갖는 제품을 사용하여야 하며, 전력회로와 제어·신호회로 간 절연 및 노이즈 대책을 충분히 고려하여 설계·제작되어야 한다.
1.1 설계 기준
1) 본 설비는 전기추진선박용 All-In One 컨버터 시험용 입력전원설비로서, 정격 운전 조건에서 안정적으로 전력을 공급할 수 있도록 제작되어야 한다.
2) 하기 “5.3 제공 범위”에 명시된 항목은 KERI에서 제공하며, 시스템은 이를 기준으로 설계 및 제작되어야 한다. 따라서 KERI에서 제공하는 항목과의 정합성 및 인터페이스 요구사항을 충족하고, 통합 운용 시 정상적이고 원활한 동작이 보장되어야 한다 .
3) 입력전원설비는 외부 3상 전원을 수전하여 주변압기를 통해 요구되는 출력전압을 공급할 수 있어야 하며, 주변압기는 300 kVA급 3상 Y결선 구조로 제작되어야 한다.
4) 주변압기의 1차측 전압은 380V 및 440V에 대응 가능하여야 하며, 2차측 전압은 380V, 650V 및 1500V로 구성되어야 한다.
5) 초기 전원 투입 시 컨버터 시스템 및 주변 회로에 과도한 돌입전류가 유입되지 않도록 초기충전회로를 구성하여야 한다.
6) MCCB, 전자접촉기, 초기충전저항, 단자대 및 부스바 등 전력회로 구성품은 정격전압 및 정격전류 이상의 용량을 갖는 제품을 사용하여야 한다.
7) 전압 및 전류 센싱부는 정격 이상의 전압 및 전류를 검출할 수 있어야 하며, VFC 모듈과 호환 가능하도록 구성하여야 한다.
8) VFC 보드는 입력 전압 및 전류 센서로부터 검출된 아날로그 신호를 주파수 형태의 신호로 변환하고, 광케이블을 통해 이격 설치된 제어기 측으로 전송할 수 있어야 한다.
9) Optic GPIO 보드는 광케이블을 통해 전달되는 제어신호에 따라 전자접촉기 및 관련 릴레이를 제어할 수 있도록 제작되어야 한다.전압 및 전류 센싱부는 정격 이상의 전압·전류를 검출할 수 있어야 하며, VFC 모듈과 호환 가능하도록 구성하여야 한다.
10) 제어전원용 변압기 및 SMPS는 VFC 보드, Optic GPIO 보드 및 기타 제어회로에 필요한 전원을 안정적으로 공급할 수 있어야 한다.
11) 외함은 구성되는 모든 부품을 내부에 실장할 수 있는 구조로 제작되어야 하며, 유지보수, 점검, 운반 및 설치가 용이하도록 설계하여야 한다.
12) 전력용 케이블, 신호용 케이블 및 광케이블은 상호 간섭을 최소화할 수 있도록 분리 배선하여야 하며, 고전압부와 제어부 간 절연거리를 충분히 확보하여야 한다.
1.2 도면 승인
계약자는 All-In One 컨버터 입력전원설비 제작에 필요한 주요 도면 및 기술자료를 제출하여 발주처의 승인을 받아야 한다. 계약일로부터 30일 이내에 전체 회로도, 배치도, 외함도를 포함하는 제작 시방과 제작 공정표 및 특기사항을 제출하여야 하며, 발주처의 승인 이후 제작에 착수하여야 한다.
제작 중 설계 변경이 필요한 경우에는 변경 사유, 변경 내용 및 영향 검토 결과를 발주처에 제출하고 사전 승인을 받아야 한다.
1.3 자재 사용
주요 자재는 KS 표시품을 사용하는 것을 원칙으로 하며, KS 표시품이 없을 경우에는 국내 시판용 중 최상급을 사용하여야 한다.
2. 납품
1) 납품기간은 계약일로부터 3개월 이내로 한다.
2) 제작 공정표를 제출하고 감독원의 사전 및 납품 검수를 득하여야 한다.
3) 납품완료 및 발주처의 검수 완료 전까지 제품의 보관, 운반, 설치 및 품질에 대한 책임은 공급자가 부담한다.
3. 하자 보증
1) 하자보증기간은 납품한 날로부터 1년으로 한다.
2) 하자보증기간 내에 하자가 발생한 경우에는 무상으로 수리 또는 교체하여야 하며, 수리 또는 교체한 부분의 하자 보증기간은 수리 또는 교체한 날로부터 1년으로 한다.
3) 하자보증기간 이후에 하자가 발생한 경우에는 공급자의 규정에 따라 유상수리 또는 교체하고, 수리 또는 교체한 부분의 하자 보증기간은 수리 또는 교체한 날로부터 1년으로 한다.
4. 성능 평가
1) 본 설비의 성능평가는 납품 전 공장검사 또는 납품 후 현장검사를 통해 수행하며, 최종 검사는 발주처 입회하에 수행하는 것을 원칙으로 한다.
2) 성능평가 항목은 외관 및 구조검사, 주변압기 성능검사, 전력회로 및 초기충전 동작검사, 센싱 및 광신호 인터페이스 검사, 제어전원 및 종합동작 검사를 포함하며, 판정 기준 및 검사 방법은 표 1과 같다.
3) 주변압기는 육안검사와 정격 전압 및 전류 인가시험을 수행하여야 한다.
4) VFC 보드는 전압 및 전류 센서 입력에 대해 정상적으로 주파수 신호를 출력하고, 광케이블을 통해 제어기 측으로 신호를 전달할 수 있는지 확인하여야 한다.
5) Optic GPIO 보드는 광 입력신호에 따라 출력 릴레이 및 전자접촉기 제어신호가 정상적으로 동작하는지 확인하여야 한다.
6) 성능평가 검사를 위해서 공급자 측에서는 성능평가에 필요한 제반 설비를 모두 제공하여야 한다.
7) 성능평가를 위해 필요한 비용은 공급자 측에서 제공한다.
8) 성능평가에 필요한 모든 계측기기는 유효기간이 경과하지 않은 검/교정 장비를 사용한다.
표 1. 최종 제작물에 대한 성능평가 검사 항목, 판정기준 및 검사방법
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검사 항목
판정기준
검사방법
1
외관, 구조검사
- MMC 및 TAB 컨버터 Power Stage과 입출력 전력회로 구조외함 및 내부 부품 배치가 승인도면 및 시방서와 일치할 것
설계 도면을 근거로 구조 확인 검사승인도면 및 제작도면 기준 육안검사
2
MMC주변압기 성능검사
- MMC 구조 : Multi Module Type
암 당 서브 모듈 수: 4EA
입력 전압 : 3상 1500V(가변)
출력 전압 : DC 3000V
용량 : 300kVA
MMC 제어기와 인터페이스
PWM보드류, 전압 및 전류센싱1차측 전압: 380/440V
2차측 전압: 380/650/1500V
용량: 300kVA (380V/1500V 기준)
주파수: 40~60Hz
설계 도면을 근거하여 시스템 결합 구조.
정격전압 및 전류 인가 후 정확도 1% 이하 계측 테스트설계 도면을 근거하여 시스템 결합 구조.
정격전압 및 전류 인가
3
TAB 컨버터전력회로 및 초기충전 동작검사
TB, MCCB, MC, 초기충전저항 등 전력회로 결- TAB 1차측 : Half-Bridge Type선의 정상 동작
단위 모듈 수: 3EA
입력전압 : 3000V
입력전류 : 100A
제어기와 인터페이스(전압 및 전류 센싱, Optic Gate Driver 구동)
- TAB 2차측 : Full-Bridge Type
출력전압 : 750V Dual
출력용량 : 100kW
제어기와 인터페이스(전압 및 전류 센싱, Optic Gate Driver 구동)
결선 확인, MCCB/MC 동작 확인설계 도면을 근거하여 시스템 결합 구조.
정격전압 및 전류 인가 후 정확도 1% 이하 계측 테스트
4
고압절연변압기센싱 및 광신호 인터페이스 검사
KERI에서 제공하는 고압절연변압기의 취부, 고정상태 및 내전압 확보PT/CT가 전압 및전류를 정상 검출
VFC 보드를 통해 주파수 신호로 변환되어 광케이블로 정상 전송
결선 및 10kV 내전압 시험전압 및 전류 인가 후 센서 출력, VFC 출력 주파수 및 광 수신 신호 확인
5
제어전원 및 종합 동작검사입출력 전력회로
- 입력 전력회로
SM 인덕터의 위치 및 정격 동작상태.
인덕터와 Power Stack 상호간 결선 및 절연 상태
- 출력 전력회로
초충회로 동작 상태 및 차단기 정격 TR2, SMPS, Optic GPIO 보드가 정상 동작
입력전원 인가, 초기충전, 주회로 투입, 센싱 및 제어신호 정상 동작
설계 도면을 근거하여 시스템 동작 시험무부하 또는 저전압 조건에서 종합 시퀀스 시험
5. 제공 범위
1) 납품 업체 공급 및 제작 범위
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순번
항 목
세 부 내 역
1
MMC
단위모듈
설계 및 제작All-In One 컨버터 입력전원설비 설계 및 제작
- SM Power Stack 설계 및 제작
(KERI에서 회로 토폴로지 및 설계 시정수 제공)
- 전압 및 전류, 온도센싱 회로 구성
- Gate Driver PCB 설계 및 제작
- SM 인덕터 설계 및 제작
- 회로 방열 설계
- SM용 인터페이스 PCB 설계 및 제작
- MMC 단위모듈 조립 및 결선
- 장치 조립 후 성능 검증용 기본 동작 테스트- All-In One 컨버터 입력전원설비 전체 회로 설계 및 제작
- 입력 단자대 또는 부스바 구성
- MCCB, 주 전자접촉기 및 초기충전용 전자접촉기 구성
- 초기충전저항 선정 및 설치
- 전력회로 결선 및 절연 구조 설계
- 장치 조립 후 성능 검증용 기본 동작 테스트
2
TAB 컨버터 단위모듈 설계 및 제작주변압기 설계 및 제작
- TAB 컨버터 1차측 및 2차측 Power Stack 설계 및 제작
- 전압 및 전류, 온도센싱 회로 구성
- Gate Driver PCB(Optic Type) 설계 및 제작
- 고주파 절연변압기 장착 및 배선
- 회로 방열 설계
- TAB 컨버터 단위모듈 조립 및 결선
- 장치 조립 후 성능 검증용 기본 동작 테스트- 300kVA급 3상 주변압기 설계 및 제작
- 1차측 전압: 380/440V
- 2차측 전압: 380/650/1500V
- 1차 및 2차 결선: Y-Y 결선
- 변압기 권선, 코어, 절연 및 냉각 구조 설계
- 권선저항, 절연저항, 내전압 및 전압인가시험 수행
3
전압 및 전류 센싱부 구성
- 입력전압 검출용 PT 구성
- 입력전류 검출용 CT 구성
- PT/CT는 VFC 보드와 호환 가능하도록 구성
- 정격 이상의 전압 및 전류 검출이 가능한 센서 선정
- 센서 고정 구조 및 신호 배선 구성
- 전력 케이블에 의한 노이즈 간섭 방지 대책 반영
4
VFC 보드 구성 및 설치
- 전압 및 전류 센싱 신호를 주파수 신호로 변환하는 VFC 보드 구성
- 3채널 Optic ADC PCB 구성
- PT, CT 입력신호와 KERI 제어기 간 인터페이스 구성
- Fiber Optic 송신회로 구성
- 제어전원: 24 Vdc
- 광케이블을 이용한 제어기 측 신호 전송 기능 구현
5
Optic GPIO 보드 구성 및 설치
- 광케이블 기반 입출력 제어용 Optic GPIO 보드 구성
- 신호입력 4채널 및 신호출력 4채널 구성
- 전자접촉기 및 릴레이 제어용 출력회로 구성
- Fiber Optic 송수신회로 구성
- 제어전원: 24 Vdc
6
제어전원부 구성
- 제어전원용 변압기 구성
- VFC 보드 및 Optic GPIO 보드 전원공급용 SMPS 구성
- 제어전원 배선 및 보호회로 구성
- 각 제어보드에 안정적인 24 Vdc 전원 공급
7
외함 설계 및 제작
- 전체 구성품 실장을 위한 외함 설계 및 제작
- 일반 구조용 압연강재 적용
- 전·후면 도어 및 측면 커버 구성
- 자연 통풍형 루버 구조 적용
- 인양고리, 이동용 바퀴 및 하부 케이블 인입구 구성
- 전원인가 표시등 및 고전압 위험 경고판 부착
2) 제출 자료
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순번
자 료 명
제출 시기
1
제작 시방 및 , 기구도면, 제작공정표
계약 후 30일 이내
2
취급 설명서 및 최종 완성 제작도면
납품 시
3) KERI 제공 범위
KERI는 계약자가 설계 및 제작에 참고할 수 있도록 All-In One 컨버터 입력전원설비 구성도, 기본 설계자료, 제어기 인터페이스 조건, VFC 및 Optic GPIO 연동 조건, 시험 운전에 필요한 기술자료를 제공할 수 있다. 단, 제공 자료 외의 상세 설계, 부품 선정, 제작, 조립, 배선, 시험 및 검수 대응은 공급자 책임으로 수행한다.
6. 기타 사항
1) 본 시방서에 해석상의 이견이 있을 경우에는 당원의 해석에 따른다.
2) 본 시방서에 명시되지 않은 사항들은 당원의 관련규정과 상호간의 협의에 따라 결정한다.
3) 본 입찰에 응시하는 업체는 담당자의 충분한 설명과 내용을 숙지하고 입찰에 참여하여야 하며 충분한 숙지가 되지 않은 상태에서 발생하는 모든 책임은 낙찰자에게 있다.
4) 주요설비 및 부품은 국산 및 성능이 입증된 동동 이상의 제품을 공급하여야 한다.
5) 제작자는 설계, 제작, 조립 및 시험 과정에서 안전사고가 발생하지 않도록 필요한 보호조치와 작업관리를 수행하여야 한다.
6) 기타 본 시방서에 언급되지 않은 사항은 사전에 당 연구원과 협의 후 결정하여야 한다.
III. 시스템 상세 사양
1. 일반 사양
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항목
사양
비고
주위온도
-0-25℃~ +45℃
정격운전 가능
습도
25%RH ~ 95%RH
-
설치장소
옥내
정격용량
300kVA급 (380V/1500V 기준)
입력전압
3-Phase 1500380/440Vac
±10%1차측 전압
출력전압
+750Vdc3-Phase 380/650/1500Vac
2차측 전압
주파수
40~60Hz
주변압기 결선
Y-Y 결선
입력 전원회로
MCCB, 전자접촉기, 초기충전회로 적용
전원 ON/OFF 및 보호
전압/전류센싱
PT 및 CT 적용
0.5% 이상 정밀도
디지털 입출력
Fiber Optic Transmitter/Receiver
HFBR-1521Z/HFBR-2521Z
제어 전원
24Vdc
VFC 및 Optic GPIO 보드 공급
제어전원회로
제어전원용 변압기 및 SMPS 적용
외함 구조
자연 통풍형 구조
루버 적용
냉각방식
공냉식
2. 사양 설명 및 구성도
2.1 공통기준 사양
1) 본 설비는 All-In One 컨버터 시험 및 검증을 위한 입력전원설비로서, 외부 3상 전원을 입력받아 주변압기를 통해 요구되는 출력전압을 안정적으로 공급할 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다.
2) 입력 및 출력 단자부는 정격전압 및 정격전류 이상의 용량을 갖는 단자대 또는 부스바로 구성하여야 한다. 부스바 적용 시 외부 케이블 단자를 체결할 수 있는 홀을 갖추어야 하며, 접속부는 유지보수 및 점검이 용이한 구조로 제작하여야 한다.
3) 입력 전원 차단 및 보호를 위해 MCCB를 적용하여야 하며, MCCB는 설비 정격 이상의 전압 및 전류 용량을 갖는 제품을 사용하여야 한다. 적용 케이블의 치수 및 결선 구조에 따라 필요한 경우 연장 부스바를 적용하여야 하며, 차단기 조작이 용이하도록 외부 조작핸들을 설치하여야 한다.
4) 초기 전원 투입 시 발생하는 돌입전류를 제한하기 위해 초기충전회로를 구성하여야 한다. 초기충전회로는 초기충전용 전자접촉기, 주 전자접촉기 및 초기충전저항으로 구성하며, 각 전자접촉기는 초기충전용량 및 설비 전체 용량을 고려하여 선정하여야 한다.
5) 초기충전저항은 전원 투입 시 돌입전류를 충분히 제한할 수 있는 저항값 및 용량으로 선정하여야 한다.
6) 주변압기는 All-In One 컨버터 입력전원설비의 정격용량 및 출력전압 조건을 만족하도록 제작되어야 하며, 세부 사양은 주변압기 사양에 따른다.
7) 입력 전압 검출을 위한 전압센서는 정격 이상의 전압을 검출할 수 있는 용량으로 선정하여야 하며, VFC 보드와 호환 가능하도록 구성하여야 한다.
8) 입력 전압 및 전류의 아날로그-디지털 변환은 전압-주파수 변환기를 통해 Optic 발신회로로 연결되어 KERI 제어기에 연결될 수 있도록 제작하여야 한다.
9) VFC 보드는 3상 입력전압 및 입력전류 센싱 신호를 주파수 형태의 신호로 변환하고, 광케이블을 이용하여 이격 설치된 제어기 측으로 전송할 수 있도록 제작하여야 한다.
10) Optic GPIO 보드는 광케이블을 통해 수신되는 제어신호에 따라 전자접촉기 및 릴레이를 동작 제어할 수 있도록 구성하여야 한다.
11) 제어전원용 변압기 및 SMPS는 VFC 보드, Optic GPIO 보드 및 기타 제어회로에 필요한 전원을 안정적으로 공급할 수 있도록 구성하여야 한다.
12) 전력회로, 센싱회로, 제어회로 및 광신호 회로는 상호 간섭을 최소화할 수 있도록 분리 배선하여야 하며, 고전압부와 제어부 사이에는 충분한 절연거리와 안전구조를 확보하여야 한다.
13) 모든 구성품은 외함 내부에 견고하게 실장하여야 하며, 운전 중 진동, 발열 및 전기적 스트레스에 의해 성능 저하 또는 오동작이 발생하지 않도록 고정 구조와 방열 구조를 고려하여야 한다.
14) 본 설비는 KERI 제어기 및 All-In One 컨버터 시스템과 연동하여 입력전압, 입력전류 및 전자접촉기 제어신호가 정상적으로 송수신될 수 있도록 설계·제작되어야 한다.본 설비는 KERI 제어기 및 All-In One 컨버터 시스템과 연동하여 입력전압, 입력전류 및 전자접촉기 제어신호가 정상적으로 송수신될 수 있도록 설계·제작되어야 한다.
2.2 전기추진 선박용 All-In One 컨버터의 회로구성도
ྠ Ā - 그림1은 전기추진 선박용 All-In One 컨버터 입력전원설비의 구성도이다.
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<그림 1. 전기추진 선박용 all in one 컨버터 입력전원설비 구성도>
3. 주변압기 설계 사양
- 주변압기는 All-In One 컨버터 입력전원설비의 입력전원을 시험 조건에 맞는 전압으로 변환하여 공급하기 위한 300kVA급 3상 변압기로 제작하여야 한다. 주변압기는 1차측 전압 380/440V 및 2차측 전압 380/650/1500V를 갖는 다중 탭 구조로 제작되어야 하며, 1차측 및 2차측 모두 Y결선 구조를 적용하여야 한다.
- 주변압기의 주요 사양은 다음과 같다.
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항목
사양
비고
정격용량
300kVA (380V/1500V 기준)
상수
3상
주파수
40~60Hz
1차측 전압
380/440V
Multi-Tap
2차측 전압
380/650/1500V
Multi-Tap
1차측 결선
Y 결선
2차측 결선
Y 결선
설치장소
옥내
사용고도
2,000m 이하
주위 온도
-25℃ ~ +40℃
정격운전 가능
적용 규격
KS C 4311, IEC 60076-1~5, IEC 60726
또는 동등 이상
절연 등급
H급 절연 이상
바니시 함침 처리
절연 강도
3kV
권선-접지 간
절연저항
100MΩ 이상
권선-접지 간
3.1 코어 설계
- 변압기 코어는 고투과성 및 저손실 특성을 갖는 고품질 냉간압연 코어를 적용하여야 한다.
- 코어는 특수 설계 및 정밀 절단 방식을 적용하여 철손을 최소화할 수 있도록 제작하여야 한다.
- 운전 중 진동 및 소음을 저감하기 위해 H급 절연 및 바니시 함침 처리를 적용하여야 한다.
- 코어 및 권선 조립체는 정격 운전 중 발생하는 전자기력 및 기계적 진동에 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도를 확보하여야 한다.
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3.2 권선 설계
- 권선은 높은 절연강도와 내열성을 유지할 수 있도록 절연 코팅 및 내열 구조를 적용하여야 한다.
- 권선부는 공기가 원활하게 순환될 수 있도록 구조 설계하여야 하며, 운전 중 발생하는 열이 효과적으로 방출될 수 있어야 한다.
- 리드선은 스틱 및 권선부를 이용하여 견고하게 지지되어야 하며, 접속부는 용접 또는 압착 방식으로 완전하게 연결하여야 한다.
- 권선 방식은 절연등급, 기계적 강도 및 전기적 특성을 고려하여 선정하여야 한다.
- 권선은 서지 및 과전압에 충분히 견딜 수 있어야 하며, 단락 사고 시 발생하는 전자기력에 의해 변형 또는 손상이 발생하지 않도록 보강 구조를 적용하여야 한다.
3.3 구조 및 외형
- 주변압기는 외함 내부 설치 및 유지보수가 용이한 구조로 제작하여야 한다.
- 1차측 단자는 380/440V 탭 결선이 가능하도록 구성하여야 하며, 2차측 단자는 380/650/1500V 출력 선택이 가능하도록 구성하여야 한다.
- 변압기 단자부는 외부 전력 케이블 또는 부스바와 안정적으로 체결될 수 있는 구조로 제작하여야 한다.
- 변압기 외형 및 단자 배치는 승인도면에 따라 제작하여야 하며, 설치 및 점검 시 충분한 절연거리와 작업 공간을 확보하여야 한다.
- 외형 치수 및 중량은 설계 변경 또는 제작사 사양에 따라 조정될 수 있으나, 변경 시 발주처의 승인을 받아야 한다.
- 아래 그림 2는 주변압기의 외형도 예시이다.
漠杳
<그림 2. 주변압기 외형도 예시 >
3.4 기타 요구사항
- 주변압기는 All-In One 컨버터 입력전원설비의 정격 운전 조건에서 장시간 안정적으로 운전 가능하여야 한다.
- 변압기에서 발생하는 진동 및 소음이 외함 및 주변 구성품에 전달되지 않도록 고정 구조를 충분히 고려하여야 한다.
4. 전압 및 전류 센싱용 VFC 보드 설계 사양
- VFC 보드는 All-In One 컨버터 입력전원설비의 3상 입력전압 및 입력전류를 센싱하고, 검출된 아날로그 신호를 주파수 형태의 신호로 변환하여 이격 설치된 제어기 측으로 광케이블을 통해 전송하기 위한 장치이다.
- 그림 3은 VFC PCB 모듈의 구성도이다.
漠杳
<그림 3. VFC PCB 모듈의 회로 구성도 >
- VFC 보드는 고전압 전력회로와 제어기 사이의 전기적 절연을 확보하면서, 입력전압 및 입력전류 정보를 안정적으로 전달할 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다.
- VFC 보드의 주요 사양은 다음과 같다.
氠瑢
항목
사양
비고
용도
3상 입력전압 및 입력전류 센싱 신호 전송
All-In One 컨버터 제어기 연동
입력신호
PT, CT, NTC 선택 입력 가능
채널별 선택 구성
채널 수
3채널
Optic ADC PCB 기준
신호 변환 방식
Voltage to Frequency 변환
아날로그 신호를 주파수 신호로 변환
신호 전송 방식
Fiber Optic 전송
고전압 절연 및 노이즈 저감
적용 센서
Closed Loop Hall Sensor
PT 및 CT 적용
센싱 범위
정격 전압 또는 정격 전류의 120% 이상
과도상태 검출 고려
신호처리 회로
OP AMP 및 Low Pass Filter 적용
전압/주파수 변환기 입력범위 만족
필터 방식
능동형 Low Pass Filter
스위칭 리플 제거
광송신기
HFBR-1412Z
Fiber Optic 송신기
제어전원
+24Vdc
SMPS 공급
접지 구성
Analog Ground와 Digital Ground 분리
노이즈 간섭 저감
설치 구조
고정 Base 탈부착 구조
외함 또는 하우징 장착 가능 구조
- VFC 보드는 3상 입력전압센서 및 입력전류센서를 통해 검출된 신호를 주파수 형태의 신호로 변환하여야 하며, 변환된 신호는 광케이블을 통해 이격 설치된 KERI 제어기 측으로 전송되어야 한다.
- VFC 보드는 PT, CT, NTC를 이용한 아날로그 센싱 정보를 고전압 절연된 광신호로 변환하여 DSP 제어기에 전달할 수 있도록 구성하여야 한다.
- Optic ADC PCB는 3개의 채널로 구성하여야 하며, 각 채널은 PT, CT, NTC 입력신호를 선택적으로 연결할 수 있도록 설계하여야 한다.
- PT 및 CT는 노이즈 특성이 우수한 Closed Loop Hall 센서를 적용하여야 하며, 해당 센싱 전압 또는 전류의 정격 120% 이상을 검출할 수 있어야 한다.
- OP AMP 및 Low Pass Filter의 출력은 전압/주파수 변환기의 입력범위를 만족하여야 한다.
- Low Pass Filter는 능동형으로 구성하여 All-In One 컨버터의 스위칭 리플을 충분히 제거할 수 있어야 한다. 단, 과도한 지연성분으로 인해 컨버터 제어 성능을 저하시키지 않도록 설계하여야 한다.
- Optic ADC PCB는 Analog Ground와 Digital Ground를 분리하여 설계하여야 하며, 전력회로에서 발생하는 노이즈가 제어신호에 영향을 주지 않도록 배선 및 접지 구조를 고려하여야 한다.
- Fiber Optic 송신기는 HFBR-1412Z 또는 동등 이상의 성능을 갖는 부품을 적용하여야 한다.
- Optic ADC PCB의 제어전원 입력은 +24Vdc로 구성하여야 한다.
- Optic ADC PCB는 고정 Base에 탈부착이 용이하도록 제작하여야 하며, 향후 PCB 보호를 위한 하우징 또는 외함 내부에 장착이 용이한 구조로 설계하여야 한다.
- 그림 4와 그림 5는 Optoc ADC PCB의 외형 예시와 PCB 하우징 예시이다.
漠杳 漠杳
<그림 4. Opctic ADC PCB 예시 > <그림 5. Optic ADC PCB 하우징 예시 >
5. Optic GPIO 보드 설계 사양
- Optic GPIO 보드는 All-In One 컨버터 입력전원설비의 전자접촉기 및 릴레이를 광신호 기반으로 제어하기 위한 절연형 디지털 입출력 보드이다. 본 보드는 제어기에서 전달되는 광신호를 수신하여 릴레이 출력으로 변환하고, 외부 접점 또는 상태신호를 광신호로 변환하여 제어기 측으로 전달할 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다.
- Optic GPIO 보드의 주요 사양은 다음과 같다.
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항목
사양
비고
차단기(MCBn1, MCBn2)용도
1000Vdc/250A, DC 전용전자접촉기 및 릴레이 동작 제어
광신호 기반 제어
차단기(MCB2)신호입력
1500Vdc/550A, DC 전용4채널
코일전압 24VdcOptic 입력
전자접촉기(MCnP, MCnN)신호출력
1000Vdc/250A, DC 전용4채널
코일전압 24VdcRelay 출력
전력용 릴레이(MC11P,MC11N)출력 인터페이스
1000Vdc/400A. DC 전용전원용 릴레이 적용
코일전압 24Vdc240Vac / 2A 이상
전력용 릴레이(MC12P,MC12N)신호 로직
1000Vdc/40A. DC 전용입력 High 시 출력 High 유지
코일전압 24VdcPositive Logic
상태표시
LED 적용
입력신호 유무 확인
광송신기
HFBR-1521Z
Fiber Optic Transmitter
광수신기
HFBR-2521Z
Fiber Optic Receiver
동작입력전원
+24Vdc
SMPS 공급
설치 구조
고정 Base 탈부착 구조
외함 또는 하우징 장착 가능
초기충전 저항절연 방식
50Ω/100W광신호 및 릴레이 절연
메탈글라스제어부-전력부 절연
- Optic GPIO 보드는 광케이블을 통해 제어기와 신호를 송수신할 수 있도록 설계하여야 한다.
- Optic GPIO PCB는 신호입력 4채널 및 신호출력 4채널로 구성하여야 한다.
- 전기적 인터페이스는 절연을 위해 전원용 릴레이를 사용하여야 하며, 릴레이는 240Vac/2A 이상의 정격을 갖는 제품을 적용하여야 한다.
- 각 신호는 개별 연결 단자를 가져야 하며, 배선 및 유지보수가 용이하도록 단자 식별이 가능해야 한다.
- Optic GPIO PCB의 신호 로직은 입력이 High일 때 출력이 High를 유지하도록 구성하여야 한다.
- 입력신호의 유무를 현장에서 확인할 수 있도록 상태표시용 LED를 설치하여야 한다.
- Optic 송신기 및 수신기는 각각 HFBR-1521Z 및 HFBR-2521Z를 사용하여야 하며, 동등 이상의 성능을 갖는 부품으로 대체할 경우 발주처의 승인을 받아야 한다.
- Optic GPIO PCB의 동작입력전원은 +24Vdc로 구성하여야 한다.
- Optic GPIO PCB는 고정 Base에 탈부착이 용이하도록 설계하여야 하며, PCB 보호를 위한 외함 또는 하우징에 장착이 용이한 구조로 제작하여야 한다.
- 전력회로에서 발생하는 노이즈가 제어신호에 영향을 주지 않도록 전력 배선, 제어 배선 및 광케이블은 분리 포설하여야 한다.
- 그림 6과 그림 7은 Optic GPIO PCB의 외형 예시와 PCB 하우징 예시이다.
漠杳 漠杳
<그림 6. Opctic GPIO PCB 예시 > <그림 7. Optic GPIO PCB 하우징 예시 >
6. 외함 설계 사양
- 외함은 All-In One 컨버터 입력전원설비를 구성하는 주변압기, 차단기, 전자접촉기, 초기충전저항, 전압·전류센서, VFC 보드, Optic GPIO 보드, 제어전원용 변압기 및 SMPS 등 모든 구성품을 내부에 실장할 수 있도록 설계 및 제작되어야 한다. 외함은 옥내 설치 조건에서 충분한 기계적 강도, 내식성, 내구성 및 유지보수성을 확보하여야 하며, 전력회로와 제어회로 간 절연 및 안전성을 고려하여 제작되어야 한다.
- 외함은 입력전원설비를 구성하는 모든 구성품을 내부에 실장할 수 있는 충분한 공간을 확보하여야 한다.
- 외함의 재질은 일반 구조용 압연강재를 사용하여야 하며, 내식성 및 내구성이 우수한 구조로 제작하여야 한다.
- 외함은 수송 및 설치가 용이하여야 하며, 설치 후 기초에 견고하게 고정할 수 있는 구조를 가져야 한다.
- 외함 이동이 용이하도록 회전형 중량물 바퀴를 부착하여야 한다.
- 프레임은 변압기 및 내부 구성품의 하중을 충분히 견딜 수 있어야 하며, 뒤틀림이 발생하지 않도록 두께 3.2mm 이상의 열간압연강판 또는 동등 이상의 강재를 사용하여야 한다.
- 전면 및 후면 도어, 측면 커버는 두께 1.6mm 이상의 냉간압연강판 또는 동등 이상의 강재를 사용하여야 한다.
- 외함은 옥내 자연 통풍형 구조로 제작하여야 하며, 루버를 적용하여 내부 발열이 외부로 원활히 배출될 수 있도록 하여야 한다.
- 보호등급은 IP21 이상 또는 전력 유관 규격 사양을 만족하여야 하며, 외부 이물질 또는 인체 접촉에 의한 위험을 방지할 수 있도록 제작하여야 한다.
- 외함의 전면 및 후면은 유지보수가 용이하도록 힌지 타입의 스윙 도어 구조를 적용하여야 한다.
- 도어 손잡이는 잠금장치 기능이 포함된 레버 핸들을 사용하여야 한다.
- 외함 전면부에는 전원인가 상태 및 현재 인가된 전압을 확인할 수 있도록 전압 표시장치를 설치하여야 한다.
- 전면 도어 외부의 보기 쉬운 위치에 “고전압 위험” 등의 경고판을 부착하여야 한다.
- 변압기를 수용한 상태 또는 외함 단독 이동 시 크레인 인양이 가능하도록 상부 프레임 4개소에 충분한 강도의 인양고리를 설치하여야 한다.
- 인양고리는 외함 하중 및 내부 구성품 하중을 고려하여 견고하게 용접 또는 볼트 체결하여야 한다.
- 인입 및 출입 케이블은 외함 하부에서 인입할 수 있도록 제작하여야 한다.
- 전력 케이블, 제어 케이블 및 광케이블은 상호 간섭을 최소화할 수 있도록 분리 포설이 가능한 구조를 확보하여야 한다.
- 케이블 인입부는 외부 이물질 유입 및 케이블 손상을 방지할 수 있는 구조로 제작하여야 한다.
- Φ12.5mm 이상의 고형 이물질 및 손가락 등의 접근으로부터 내부 충전부가 보호될 수 있도록 제작하여야 한다.
- 외함 도장은 내구성과 절연성이 우수한 정전 분체도장 방식을 적용하여야 한다.
- 외함 내부의 금속 구조물은 접지 연속성이 확보되도록 제작하여야 한다.
- 외함 내부 구성품은 운전 중 진동, 충격 및 발열에 의해 이탈 또는 손상이 발생하지 않도록 견고하게 고정하여야 한다.
- 외함 설계 및 제작 시 승인도면을 기준으로 제작하여야 하며, 치수, 구조 또는 배치 변경이 필요한 경우 발주처의 승인을 받아야 한다.
- 그림 8은 외함 예시이다.
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<그림 8. 외함 예시 >