KR100808609B1 - 고신뢰성의 계기용 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 변압기는 변압기 내부의 부분방전의 전하량을 감소시켜 내구성이 우수하고 신뢰성이 높은 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 변압기는 전원 입력단자와, 몸체 내부에 상기 전원 입력단자와 연결되어 상기 전원 입력단자로부터 고전압이 걸리는 1차코일과, 저전압이 유도되는 2차코일과, 상기 1차코일과 상기 2차코일이 권취되는 철심을 포함하여 고전압을 저전압으로 변환시키는 변압기에 있어서, 상기 1차코일의 외주면과 상기 철심에는 카본테이프가 감긴 것을 특징으로 한다.

변압기, 부분방전, 카본테이프, 내구성

Description

고신뢰성의 계기용 변압기{Voltage transformer for metering of high reliability}

도1은 본 발명에 따른 변압기의 정단면도이고,

도2는 본 발명에 따른 변압기의 측단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 변압기 10 : 전원 입력단자 20 : 1차코일

21 : 철심 22 : 2차코일 30 : 몸체

50 : 카본테이프

본 발명은 계기용 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고전압 송전선과 계량기 사이에 설치되어 외부 송전선의 고전압을 계량기가 전력계측하기에 적합한 저전압으로 변환시키는 계기용 변압기에 관한 것이다.

이러한 계기용 변압기 중 종래의 변압기는 난연성 합성수지로 이루어진 몸체 상면에 형성된 전원 입력단자와, 이 전원 입력단자로부터 고전압이 걸리는 1차코일과, 저전압이 유도되는 2차코일과, 이 1차코일과 2차코일이 권취되는 철심으로 이 루어져 고전압을 저전압으로 변환시키게 된다.

그런데, 이러한 종래의 변압기는 권선체에서 미세한 부분방전(partial discharge) 현상이 발생하여 변압기의 내구성이 떨어지고, 성능이 저하되며, 장기간 사용시 절연이 파괴되는 문제점이 있다.

또한, 변압기의 철심이 합성수지로 이루어진 몸체 외부에 위치하여 대기에 노출됨으로써 철심의 특성변화, 산화, 변질 등의 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 변압기 내부의 부분방전의 전하량을 감소시켜 내구성이 우수하고 신뢰성이 높은 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 변압기의 몸체를 이루는 합성수지와 내부 구성부품 간에 밀착성이 높아 고품질의 변압기를 성형하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 변압기는 전원 입력단자와, 몸체 내부에 상기 전원 입력단자와 연결되어 상기 전원 입력단자로부터 고전압이 걸리는 1차코일과, 저전압이 유도되는 2차코일과, 상기 1차코일과 상기 2차코일이 권취되는 철심을 포함하여 고전압을 저전압으로 변환시키는 변압기에 있어서, 상기 1차코일의 외주면과 상기 철심에는 카본테이프가 감긴 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 변압기는 상기 변압기의 몸체는 난연성 합성수지로 이루어지고, 상기 철심이 몸체 외부에 노출되지 않도록 상기 철심 전체를 난연성 합 성수지가 둘러싸는 것을 특징으로 한다.

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이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변압기(1)를 도면을 참조하여 설명한다. 도1은 본 발명에 따른 변압기의 정단면도이고, 도2는 본 발명에 따른 변압기의 측단면도이다. 도면에서 미설명부호인 40은 접지단자이고, 41은 2차단자이다.

본 발명의 변압기(1)는 도1과 도2에 도시된 바와 같이 난연성 합성수지로 이루어진 몸체(30) 상면에 외부로부터의 고전압이 걸리는 전원 입력단자(10)와, 몸체(30) 내부에 이 전원 입력단자(10)와 연결되어 고전압이 걸리는 1차코일(20)과, 저전압이 유도되는 2차코일(22)과, 1차코일(20)과 2차코일(22)이 권취되는 철심(21)을 포함하여 이루어진다.

철심(21)은 내철형 권철심으로 몸체(30)의 바닥면에 대해 수직으로 배치되고, 1차코일(20)은 그 권선체가 전원 입력단자(10)의 바로 아래쪽의 철심(21)의 상부 일측 주위에 철심(21)에 대해 직각방향으로 배치되며, 2차코일(22)은 1차코일(20)과 철심(21) 사이에서 철심(21)에 대해 직각방향으로 권취된다.

부가하여, 도2에 도시된 바와 같이 1차코일(20)의 외주면에는 반도전성의 카본테이프(50)를 감는다. 그리고, 철심(21)의 겉면도 반도전성의 카본테이프(50)로 감싼다. 종래의 변압기 내에서는 코일이나 철심에서 미세한 부분방전이나 주위 특 정부근에 전계집중 현상이 발생하여 장기간 사용시 성능이 저하되고, 절연이 파괴되는 경우가 종종 발생하였으나, 본 발명에서와 같이 코일이나 철심에 반도전성의 카본테이프(50)를 감싸는 것에 의해 주변으로의 전계를 완화시키고, 부분방전을 현저히 감소시킬 수 있었다. 본 발명의 실시예에 따른 변압기(1)에서는 철심(21)과 1차코일(20) 둘 다 카본테이프(50)로 감쌌지만, 둘 중 하나에만 사용하더라도 종래 변압기에 비해 상기의 효과가 나타남은 명백하다.

또한, 본 발명에 따른 변압기(1)는 철심(21)이 외부로 노출되지 않도록 몸체(30)를 구성하는 난연성 합성수지가 철심(21)을 완전히 둘러싸게 된다. 이렇게 함으로써, 철심이 외부에 노출되어 산화나 변질 등이 발생하였던 종래 변압기에서의 문제점을 방지할 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 변압기의 성형방법에 대해 설명한다.

먼저 종래의 변압기의 성형방법에 대해 설명하면 종래 변압기의 성형방법은 크게 3가지 방법이 있다. 첫째는 고전압측 권선체(1차코일)를 미리 합성수지에 함침시켜 반경화시킨 후 완제품의 금형에 함침공정을 거친 고전압측 권선체와 그 외 변압기 내부 구성부품을 조립한 후 합성수지를 주입하여 완제품을 성형하는 방법이고, 둘째는 고전압측 권선체를 일정한 틀의 금형에서 합성수지를 주입하여 완전경화시킨 후 완전경화된 고전압측 권선체를 변압기 내부 구성부품과 함께 완제품의 금형에서 조립한 후 합성수지를 주입하여 완제품을 성형하는 방법이며, 셋째는 고전압측 권선체를 함침공정이나 미리 합성수지로 완전경화시키지 않고 바로 변압기의 다른 내부 구성부품과 함께 완제품의 금형에서 조립한 후 합성수지를 주입하여 완제품을 성형하는 방법이다.

이러한 종래의 성형방법 중 상기 셋째 방법은 공정수를 줄여 비용과 시간을 절감할 수 있는 장점이 있기는 하나, 종래에는 난연성 합성수지를 금형에 주입한 후, 소정의 압력을 가한 다음 상압으로 환원하고 나서 경화로로 이동시켜 경화시킴으로써 경화공정시에 합성수지가 경화되면서 합성수지와 부품사이에 미세한 틈이 발생함으로써 합성수지와 내부 부품이 완전히 밀착되지 못하여 내구성이 우수하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명의 변압기 성형방법 중 일실시예는 바로 이러한 문제점을 해결하고 보다 신뢰성이 높은 변압기를 성형하기 위해 안출된 것이다. 보다 구체적으로, 먼저 변압기의 권선체를 포함하여 변압기의 내부를 구성하는 부품(1차코일, 2차코일, 철심)을 조립한 후 금형에 넣는다. 그 다음 나중에 주입되는 합성수지와 변압기의 내부 구성부품이 보다 잘 밀착될 수 있게 하기 위해 상기 금형을 60℃~100℃의 온도로 예열한다. 그 후, 금형을 진공탱크로 옮겨 60℃~90℃의 온도와 1torr이하의 진공하에서 상기 금형에 난연성 합성수지를 주입하고 탈포(기포제거)한다. 그리고나서 이 금형을 건조로로 이동시켜 1kg/cm² ~ 5kg/cm²의 압력을 가한 상태에서 80℃~120℃의 온도로 경화시켜 성형하게 된다.

상기 성형방법에서 바람직한 경화조건은 1kg/cm² ~ 5kg/cm²의 압력을 가한 상태에서 80℃~90℃에서 2시간, 90℃~100℃에서 2시간, 100℃~120℃에서 2시간동안 각각 경화시키는 것이다. 이렇게 함으로써 낮은 온도에서 높은 온도로 서서히 경화 시킬 수 있어 합성수지와 그 내부부품이 더 잘 밀착될 수 있다.

전술한 본 발명의 변압기의 성형방법 중 일실시예에서는 종래 기술에서와 같이 난연성 합성수지를 금형에 주입한 후 경화전에 소정의 압력을 가하는 것이 아니라, 금형을 건조로로 이동시켜 1kg/cm² ~ 5kg/cm²의 압력을 가한 상태에서 80℃~120℃의 온도로 경화시킴으로써, 합성수지가 경화되면서 합성수지와 내부 부품이 보다 잘 밀착되어 장기간 사용시에도 내부의 절연재가 파괴되지 않고 내구성이 우수한 변압변류기를 제공할 수 있다.

다음은 본 발명의 변압기 성형방법 중 또 다른 실시예를 설명한다. 본 발명의 변압기 성형방법 중 또 다른 실시예는 종래 변압기 성형방법 중 상기 첫째 방법의 함침공정을 거친 후 완제품을 성형하는 방법에 해당하는 것이다.

본 발명의 변압기 성형방법 중 또 다른 실시예는 전술한 바와 같이 변압기의 고전압측 권선체(1차코일)를 먼저 합성수지에 의해 함침하는 과정을 행하고, 그 후 고전압측 권선체를 포함한 변압기 내부 구성부품을 합성수지로 성형하여 완제품을 만드는 것이다. 고전압측 권선체를 미리 합성수지로 함침하는 이유는 고전압측 권선체에 합성수지를 보다 잘 침투시키기 위함이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 변압기 성형방법 중 또 다른 실시예는 다음의 공정을 포함하여 이루어진다.

1) 예열공정 : 먼저 나중에 주입되는 합성수지가 잘 밀착되게 하기 위해 상기 변압기의 고전압측 권선체와 합성수지를 별도로 15~115도로 예열하는 예열공정을 수행한다.

2) 함침공정 : 예열공정 후 고전압측 권선체를 함침조에 넣고 예열공정과 동일한 온도범위의 15~115도의 온도와 10mbar이하의 진공상태하에서 함침조에 합성수지를 주입한 다음 20분 내지 2시간 동안 함침한 후 1.0~1.8kg/cm²의 압력을 가하는 함침공정을 수행한다.

3) 경화공정 : 함침공정 후에는 고전압측 권선체를 함침조에서 꺼내어 경화로에서 50~160도의 온도로 경화시키는 경화공정을 실시한다.

4) 반복공정 : 그 다음, 합성수지가 권선체에 보다 잘 침투되어 밀착되게 하기 위해, 경화공정 후 전술한 함침공정, 및 경화공정을 순서대로 한번 더 수행하는 반복공정을 행한다.

5) 완제품 성형공정 : 반복공정 후 고전압측 권선체의 외피를 1장 벗겨낸 다음, 이 고전압측 권선체를 포함하는 변압기의 내부 구성부품 즉, 1차코일, 2차코일, 철심을 금형에서 조립한 후 합성수지를 주입하여 완제품을 성형하는 완제품 성형공정을 수행하여 마침내 완제품의 변압기를 생산하게 된다.

종래 함침공정에서는 2.0kg/cm² 이상의 압력을 가함으로써 권선체가 미세하게 변형이 일어나는 문제가 있었으나, 본 실시예에서는 1.0~1.8kg/cm² 로 압력을 가하여 이러한 문제점을 방지함과 동시에 전술한 반복공정에서의 재함침이 가능하게 되었다. 그리고, 함침공정시 2시간 이상으로 함침시키면 권선체의 합성수지가 완전경화되어 함침의 효과가 떨어지고 재함침이 불가능해지는 문제가 있어 본 실시예에서는 2시간 이내로 함침하게 된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 변압기 성형방법은 함침공정 및 경화공정 후 이러한 공정들을 한번 더 반복하는 상기 반복공정을 수행함으로써 고전압측 권선체에 합성수지를 더 잘 침투시킬 수 있어 절연성이 뛰어난 변압기를 제공한다.

또한, 종래 함침공정을 거치는 변압기 성형방법에서는 함침공정을 거친 고전압측 권선체에 완제품 성형공정에서 주입되는 합성수지가 잘 밀착되지 못하는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 반복공정 후 고전압측 권선체의 외피를 1장 벗겨내는 공정을 행함으로써, 완제품 성형공정시에 주입되는 합성수지가 고전압측 권선체의 외면에 보다 잘 밀착되어 절연성이 뛰어나고 신뢰성이 높은 변압기를 제공할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위와 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경이나 수정이 가능하다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

본 발명에 따르면 변압기 내부의 1차코일 및 철심의 부분방전 전하량을 감소시켜 내구성이 우수하고 신뢰성이 높은 변압기를 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 성형방법에 따르면 변압기의 몸체를 이루는 합성수지와 내부 구성부품 간에 밀착성이 높아 내구성이 우수하고 고품질의 변압기를 성형할 수 있다.

Claims (5)

1. 전원 입력단자와, 몸체 내부에 상기 전원 입력단자와 연결되어 상기 전원 입력단자로부터 고전압이 걸리는 1차코일과, 저전압이 유도되는 2차코일과, 상기 1차코일과 상기 2차코일이 권취되는 철심을 포함하여 고전압을 저전압으로 변환시키는 변압기에 있어서,

   상기 1차코일의 외주면과 상기 철심에는 카본테이프가 감긴 것을 특징으로 하는 변압기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 변압기의 몸체는 난연성 합성수지로 이루어지고, 상기 철심이 몸체 외부에 노출되지 않도록 상기 철심 전체를 난연성 합성수지가 둘러싸인 것을 특징으로 하는 변압기.
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