KR100779872B1 - 변압기용 파열방지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기용 파열방지시스템에 관한 것으로서, 특히 변압기 외함의 일측에 일정 압력에서 파열되는 파열판을 설치하고, 파열판과 연결된 절연유 탱크를 설치하여 유출된 절연유를 수용하도록하며, 화재발생 확률이 높은 외함 지점에 질소유입관으로 연결된 질소탱크를 설치하여 파열판 파괴시 질소탱크의 질소가 본체로 유입되도록하여 외함이나 유출된 절연유에 의한 화재를 방지하였으므로, 아킹등과 같은 이상운전에 의하여 변압기 외함의 압력이 급격히 상승하여 외함이 파괴되기 전에 파열판이 파손되어 절연유가 탱크로 유출되어 보관되므로 오일 유출이 방지되고, 질소가스가 공급되어 외함이나 유출된 절연유에서의 화재 발생을 방지하며, 폭발 사고에 의한 환경 오염이 방지되므로, 변전소의 설비증설이나 주거지역내 변전소 신설이 용이하여 안정적인 전력 공급이 가능하다.

변압기, 방압안전장치, 파열판, 파열방지시스템

Description

변압기용 파열방지시스템{Burst protecting system for transforsmer}

도 1은 종래 기술에 따른 변압기의 개략도.

도 2는 종래 기술에 따른 변압기용 방압안전장치의 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 파열방지시스템의 개략도.

도 4는 도 3에서의 A 부분의 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 30 : 외함 11, 31 : 본체

12, 32 : 탭절환기 14, 34 : 부싱

16 : 방압안전장치 18, 38 : 컨서베이터

20 : 동작상태 신호봉 22 : 보호커버

24 : 압축스프링 26 : 방압막

28 : 알람장치 40 : 파열판

41 : 감지센서 42 : 오일 유출관

44 : 절연유 탱크 46 : 프랜지

48 : 에어밴트 50 : 질소탱크

52 : 솔레노이드밸브 54 : 질소 유입관

56 : 압력센서

본 발명은 변압기용 파열방지시스템에 관한 것으로서, 특히 방압안전장치와 함께 사용되어 변압기의 파열과 화재발생을 방지할 수 있는 변압기용 파열방지시스템에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 대형 발전소에서부터 가정용에 이르기까지 매우 폭 넓게 다양한 종류가 사용되고 있으며, 전기기기 중에 제일 많이 또한 제일 널리 사용되는 기기로서, 송전계통이나 배전계통의 일부로서 교류전압을 승압시키거나 강압시켜 경제적인 송배전을 통하여 산업설비나 공장 또는 가정에서 필요한 전압을 공급한다.

전력수요의 증가 및 도시지역의 확대로 도심지 내 기존 변전소의 설비를 증설하거나 주거지역내 변전소 설비의 신설에 대한 필요성이 증가하고 있으나 벼압기 폭발 및 화재사고의 발생은 이러한 설비 및 변전소 증설을 어렵게한다. 변압기 사고시 내부 압력이 상승하여 본체파손, 오일 유출 및 화재 발생등의 위험이 있어 변압기 사고시 상승하는 압력을 피압시키는 장치가 필요하며, 변압기 본체의 파열시 변압기 뿐아니라 변전소 전체의 화재의 위험성이 있으므로 변압기 사고시 화재발생 방지를 위한 방재 시스템도 필요한 실정이다.

변압기 보호장치의 하나로서 방압안전장치(pressure relief device)는 변압기의 상부커버에 설치되는 장치로서 변압기 외함내에서의 이상 운전으로 인하여 내부압력이 기준압력 이상으로 상승하면, 방압막이 동작하여 변압기 외함의 폭발을 막아준다.

도 1은 일반적인 변압기의 개략도로서, 변압기는 본체(11)와 절연유가 내부에 체워져 있는 변압기 외함(10)과, 상기 외함(10)의 내측에 설치되어 변압기의 2차측 전압을 변화시키는 탭절환기(12)와, 상기 외함(10)의 상부에 설치되어 있는 부싱(14)과, 상기 탭절환기(12) 상측에 설치되어 있는 피압 장치인 방압안전장치(16)와, 상기 본체(10)와 연결되는 컨서베이터(18)를 구비하여 구성된다.

상기의 변압기는 이상 작동시 내부압력이 증가되어 외함(10)이 파열되는 것을 방지하기 위하여 방압안전장치(16)를 구비하는데 이러한 방압안전장치(16)는 빈번한 동작에도 손상되지 않도록 충분히 강하게 제작된다.

이러한 방압안전장치는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 보호커버(22)와, 상기 보호커버(22)의 내측에 위치하는 압축스프링(24)과, 상기 압축스프링(24)의 하부에 설치되는 방압막(26)과, 상기 방압막(26) 상에 설치되고, 상기 보호커버(22)의 외부로 돌출되는 막대 형상의 동작상태 신호봉(20)과, 이상 동작시 작동되는 알람장치(28)로 구성되어 진다.

이러한 방압안전장치는 변압기의 이상 운전으로 본체 내부 압력이 정상 동작압력을 초과하면 방압막이 동작하여 외함과 외부링 사이에 공간이 생겨 본체의 압력이 줄어드는데, 이때 압력은 방압막 전체에 가해지며, 방압막의 넓이는 최초 넓 이의 200% 이하 이므로 쉽게 열리고, 변압기의 내부 압력이 동작압력 이하로 떨어질때 까지 계속 열려있게된다. 여기서 가벼운 플라스틱 등의 재질로 형성된 동작상태 신호봉이 올라가게되고, 경보가 울린다.

그다음 변압기 내부압력이 동작압력 이하로 떨어지면 압축 스프링에 의해 제한된 이동 범위를 가지는 방압막이 원상태로 회복되는데, 이 장치는 동작압력의 약 1/2 정도의 압력이 되면 원상 복귀한다.

여기서 장치 자체의 리셋은 필요치 않으나, 동작상태 신호봉과, 알람장치는 리셋을 하여야한다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 방압안전장치를 구비하는 변압기는 변압기 내부의 압력이 일정 수준 이상으로 증가하면 작동하여 변압기 내부의 압력을 낮추어주는데, 이러한 방압안전장치의 트림 속도보다 빠르게 압력이 증가되는 경우, 예를들어 아킹 등의 경우에는 방압안전장치가 작동하지 않아 변압기 본체가 폭발할 수도 있어 환경오염과 화재의 우려가 있다.

또한 변압기의 절연유 유출과 화재 사고 발생시에는 일반적인 스프링 쿨러 등에 의해 소화를 실시하는데, 유류에 의한 화재는 물로 진화하기가 어렵고, 파손된 변압기 내부로 물이 유입되는 경우 오히려 절연유가 더 누출되어 화재를 악화시키는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아킹 등과 같은 사고로 인하여 변압기 외함이 폭발하거나 파손되는 것을 방지하고, 절연유나 본체의 화재를 방지할 수 있는 파열방지시스템을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 변압기용 파열방지시스템의 특징은,

내부에 변압기의 본체가 구비되고 절연유가 체워져 있는 외함과,

상기 외함의 일측에 적어도 하나 이상 설치되는 오일유출관과,

상기 본체와 오일유출관의 사이에 개재되되, 상기 본체의 압력 증가시 본체 보다 먼저 파열되는 파열판과,

상기 오일유출관과 연결되는 절연유 탱크와,

상기 외함의 타측에 적어도 하나 이상 설치되는 질소 유입관과,

상기 질소 유입관과 솔레노이드밸브를 통하여 연결되는 질소탱크와,

상기 파열판의 일면에 설치되어 상기 파열판 파손시 상기 솔레노이드밸브를 작동시켜 질소 가스가 외함으로 유입되도록하는 감지센서를 구비함에 있다.

또한 본 발명의 다른 특징은, 상기 오일유출관은 절연유 탱크 내의 오일에 끝 부분이 잠기도록 설치하여 화재방지용 질소개스가 오일유출관을 통하여 방출되는 것을 방지하고, 상기 파열판이 프랜지로 결합되며, 상기 탱크가 상기 본체의 절연유량 보다 1.2 내지 2배 크기로 설치되고, 상기 탱크의 일측 상부에 에어밴트가 설치되며, 상기 질소탱크의 일측에 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 변압기용 파열방지시스템의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 파열방지시스템을 구비하는 변압기의 개략도로서, 변압기의 외함(30), 본체(31), 탭절환기(32), 부싱(34) 및 컨서베이터(38)외에 파열판(40)과 오일 유출관(42) 및 절연유 탱크(44)로 구성되는 파열시스템과, 질소탱크(50)와 솔레노이드밸브(52) 및 질소유입관(54)으로 구성되는 진화시스템을 구비한다.

먼저, 변압기는 내부에 본체(31)와 절연유가 채워져 있는 외함(30)과, 상기 외함(30)의 내부 일측에 설치되는 탭절환기(32)와, 상기 외함(30)의 일측 상부에 설치되는 입출력 절연 애자인 부싱(34)과, 상기 외함(30)의 타측 상부에 설치되는 컨서베이터(38)로 구성되며, 상기 파열시스템은 상기 외함(30)의 일측 또는 여러측에 적어도 하나 이상 설치되는 오일유출관(42)과, 상기 외함(30)과 오일유출관(42)의 사이에 개재되되, 프랜지(46)로 결합되는 파열판(40)과, 상기 파열판(40) 파열시 상기 오일유출관(42)에서 유출된 오일이 저장되는 절연유 탱크(44)로 구성되며, 상기 파열판(40)의 뒷면에는 감지센서(41)가 부착되어 있어 파열되는 것을 감지하고, 상기 절연유 탱크(44)의 일측 상부에는 원활한 절연유 유입을 위하여 에어밴트(48)가 형성되어있다. (도 3 및 도 4 참조).

또한 상기 진화시스템은 질소탱크(50)와, 상기 질소탱크(50)와 상기 외함 (30)을 연결하는 질소 유입관(54)과, 상기 질소유입관(54)에 설치되는 솔레노이드밸브(52)와, 가스 압력을 측정하는 압력센서(56)로 구성된다.

여기서 상기 파열판(40)은 정상적인 운행 압력에서는 충분히 견디며, 아킹과 같은 비정상적인 운행으로 인하여 외함(30)의 내부 압력이 증가하여 일정 압력 이상이 되면 외함(30) 보다 빨리 파열되는 정도의 강도로 제작되며, 파열판(40)의 크기가 넓을 수록 이상 압력에 빨리 반응하므로 가능하면 크게 설치한다.

또한 상기 절연유 탱크(44)는 파열판(40) 파괴시 유출되는 절연유가 보관되는 용기로서 크기는 절연유량의 1.2 내지 2배 정도 크기로 설치하며, 상부에 에어밴트(45)를 설치하여 절연유와 함께 유입된 가스를 배출시키며, 상기 오일유출관(42)은 절연유 탱크(44) 내의 절연유에 끝 부분이 충분히 잠기도록 설계하여 화재방지용 질소개스가 오일유출관(42)을 통하여 방출되는 것을 방지하여 화재 발생 가능성을 낮추어준다.

그리고 상기 질소탱크(50)는 파열판(40) 파손시 절연유가 유출되면 이를 감지센서(41)가 감지하여 변압기 외함(30) 내부로 질소 가스를 유입시키며, 파열판(40) 파손은 순간적으로 일어나므로 짧은 시간에 질소 가스를 유입시키기 위하여 솔레노이드밸브(52)를 채택하고, 질소가스의 유입으로 외함(30)의 내부압력이 어느 정도 이상으로 증가하면 밸브가 차단된다.

이러한 파열방지시스템의 동작으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 변압기에 아킹등과 같은 이상운전으로 인하여 내부압력이 어느 정도 이상으로 증가하면 파열판(40)이 파괴되며, 오일유출관(42)을 통하여 절연유가 탱 크(44)로 유입되며, 이때 파손된 파열판(40)에 의해 오일유출관(42)이 손상될 수 있으므로 오일유출관(42)은 그 정도의 충격에는 견디는 정도의 강도로 제작되어야하며, 상기 절연유 탱크(44)는 절연유량의 1.2 내지 2배 정도 크기로 설치되므로 절연유의 유출이 방지되고, 절연유 탱크(44)의 상부에 에어밴트(45)가 설치되어 있어 절연유와 함께 유입된 가스를 배출시킨다.

그다음 파열판(30) 파손과 동시에 이를 감지센서(41)가 감지하여 솔레노이드밸브(52)가 온 작동하여 질소탱크(50)의 질소 가스를 질소유입관(54)을 통하여 외함(30)으로 유입시켜 절연유로 인한 화재를 방지하며, 상기 질소유입관(54)은 아킹 등에 의한 화재 발생 확률이 높은 곳을 선정하여 설치되고, 외함(30)으로 유입된 질소가스는 절연유 탱크(44)로도 일부 유입되어 유출된 절연유의 화재 발생을 방지하고 이미 발생된 화재도 진화할 수 있다.

그후, 본체(30) 내부의 압력이 기준치 이하로 떨어지면, 압력센서(56)가 이를 감지하여 솔레노이드밸브(52)를 작동시켜 질소가스를 차단한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 변압기용 파열방지시스템은 변압기 외함의 일측에 일정 압력에서 파열되는 파열판을 설치하고, 파열판과 연결된 절연유 탱크를 설치하여 유출된 절연유를 수용하도록하며, 화재발생 확률이 높은 외함 지점에 질소유입관으로 연결된 질소탱크를 설치하여 파열판 파괴시 질소탱크의 질소 가스가 외함으로 유입되도록하여 외함이나 유출된 절연유에 의한 화재를 방지하였으므로, 아킹등과 같은 이상 운전에 의하여 변압기 외함의 압력이 급격히 상승하여 외함이 파괴되기 전에 파열판이 파손되어 절연유가 탱크로 유출되어 보관되므로 오일 유출이 방지되고, 질소가스가 공급되어 외함이나 유출된 절연유에서의 화재 발생을 방지하며, 폭발 사고에 의한 환경 오염이 방지되므로, 변전소의 설비증설이나 주거지역내 변전소 신설이 용이하여 안정적인 전력 공급이 가능한 이점이 있다.

Claims (6)

1. 내부에 변압기의 본체가 구비되고 절연유가 체워져 있는 외함과,

   상기 외함의 일측에 적어도 하나 이상 설치되는 오일유출관과,

   상기 본체와 오일유출관의 사이에 개재되되, 상기 본체의 압력 증가시 본체 보다 먼저 파열되는 파열판과,

   상기 오일유출관과 연결되는 절연유 탱크와,

   상기 외함의 타측에 적어도 하나 이상 설치되는 질소 유입관과,

   상기 질소 유입관과 솔레노이드밸브를 통하여 연결되는 질소탱크와,

   상기 파열판의 일면에 설치되어 상기 파열판 파손시 상기 솔레노이드밸브를 작동시켜 질소 가스가 외함으로 유입되도록 하는 감지센서를 구비하는 변압기용 파열방지시스템에 있어서,

   상기 오일유출관은 절연유 탱크 내의 오일에 끝 부분이 잠기도록 설치하여 화재방지용 질소개스가 오일유출관을 통하여 방출되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 변압기용 파열방지시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 탱크가 상기 본체의 절연유량 보다 1.2 내지 2배 크기로 설치되는 것을 특징으로 하는 변압기용 파열방지시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 질소탱크의 일측에 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 변압기용 파열방지시스템.

Images