KR100893179B1 - 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기 및 이의 오엘티씨 - Google Patents

3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기 및 이의 오엘티씨 Download PDF

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조익춘
장철혁
이정근
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Abstract

본 발명은 가스절연 변압기에 관련된 것으로써, 다수로 분할 구성한 가스절연 변압기를 위해 사용되는 부하시 탭 절환기(OLTC:On Load Tab Changer 이하, “OLTC”라 함)를 하나로 병합하여 구성하고, 이를 통해 전체 설비의 배치가 최적화될 수 있도록 한 새로운 형태의 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기및 이에 사용되는 가스절연 변압기용 오엘티씨를 제공하고자 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 전방으로 가스 냉각부가 구비되며, 서로 간은 일렬로 배치되도록 설치된 복수의 변압기; 각 변압기의 후방 중 중앙측 부위에 설치되며, 탱크와 이 탱크 내에 설치되는 절환 스위치부 및 탭 선택기를 포함하여 구성되면서 상기 탭 선택기는 각 변압기에 대응되는 복수의 상을 갖도록 구성됨과 더불어 단일 구동축의 구동에 의해 각 상의 탭 연결단자들이 선택적으로 접속되도록 구동되는 단일의 오엘티씨; 일단은 각 변압기로부터 인출됨과 더불어 타단은 오엘티씨에 구비된 각 상의 탭 연결단자와 연결되도록 구성된 도체; 그리고, 각 도체를 외부 환경으로부터 차단하면서 각 변압기와 오엘티씨를 서로 연결하는 연결배관:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 가스절연 변압기용 설비의 배치 구조가 제공된다.
가스절연 변압기, 설비, 배치, OLTC

Description

3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기 및 이의 오엘티씨{gas insulated transformer and On Load Tab Changer thereof}
본 발명은 가스절연 변압기에 관련된 것으로써, 더욱 구체적으로는 다수로 분할 구성한 가스절연 변압기를 위해 사용되는 탭 절환기를 하나로 병합하여 구성하고, 이를 통해 전체 설비의 구축이 최적화될 수 있도록 한 새로운 형태의 가스절연 변압기용 설비의 배치 구조 및 이에 적용되는 가스절연 변압기용 오엘티씨를 제공하고자 한 것이다.
일반적으로, 변압기란 집전기를 통해 전력을 공급받아 각종 보조 기기에 필요한 전원으로 변환시켜 공급하는 장치로써, 크게 유압식 변압기와 가스절연 변압기로 분류된다.
여기서, 상기 가스절연 변압기는 본체 탱크 내에 철심 및 권선으로 이루어진 중신이 수납됨과 동시에 SF6 가스가 충진되어 있고, 상기 본체 탱크의 일측으로는 별도의 OLTC용 탱크가 구비되며, 상기 OLTC용 탱크 내부에는 절환스위치실 및 탭선택기로 이루어진 OLTC가 설치되어 구성된다.
이때, 상기 OLTC용 탱크 내부에도 SF6 가스가 충진된다.
전술한 종래의 가스절연 변압기는 주로 대형 설비에 적용되며, 이에 따라 상기한 가스절연 변압기 역시 대형일 수밖에 없다.
이렇듯, 가스절연 변압기가 대형임에 따라 배송이 용이하지 못한 문제점으로 인해 최근에는 상기 가스절연 변압기를 상대적으로 소형화시킨 다수로 제조한 후 배송 및 설치하여 사용되고 있다.
그러나, 상기와 같이 가스절연 변압기가 다수로 분할되도록 구성될 경우 해당 가스절연 변압기 회로의 전압조정을 위하여 사용되는 OLTC 역시 상기 각 가스절연 변압기의 대수만큼 구비하여야 한다.
즉, 가스절연 변압기가 3대일 경우 상기 OLTC 역시 3대로 구성됨과 더불어 상기한 각 OLTC는 상기 각 가스절연 변압기와 서로 연동하도록 설치되어야만 한 것이다.
이로 인해, 각 가스절연 변압기 및 OLTC의 개별 크기는 작아졌다고 하지만 각각의 OLTC를 구비함에 따른 전체 설비의 설치 공간은 더욱 커질 수밖에 없었다.
또한, 전술한 바와 같이 각 OLTC는 그 각각의 탭선택기를 동작시키기 위한 구동부가 각각 개별적으로 구비될 뿐 아니라 그 각각의 구동부가 모두 개별적으로 동작되도록 구성된다.
하지만, 상기한 각 OLTC를 구동시키기 위한 구동부는 모두 일괄적으로 동작하여야만 하였고, 이로 인한 제어상의 어려움이 있었다.
뿐만 아니라, 전술한 가스절연 변압기는 유지보수가 편리하게 이루어져야만 함에도 불구하고, 전체적인 설비의 구성이 많고 복잡하여 원활한 유지보수가 이루 어지지 못하였다.
본 발명은 전술한 종래 가스절연 변압기가 가지는 각종 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 전체적인 설치 공간을 최소화하고, 그 설치 구조를 최적화하면서도 정확하고 일괄적인 동작 제어를 통한 각 상별 탭 불균형이 방지될 수 있으며, 유지보수가 편리한 새로운 형태의 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기 및 이에 적용되는 가스절연 변압기용 오엘티씨를 제공하고자 한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기에 따르면 전방으로 가스 냉각부가 구비되며, 서로 간은 평면에서 봤을 때 수평 방향을 따라 일렬로 배치되도록 설치된 복수의 변압기; 상기 각 변압기의 부하시(under load)에 전달비(transformation ratio)를 변화시키는데 사용되고, 상기 각 변압기의 후방 중 중앙측 부위에 설치되며, 탱크와 이 탱크 내에 설치되는 절환 스위치부 및 탭 선택기를 포함하여 구성되면서 상기 탭 선택기는 상기 각 변압기에 대응되는 복수의 상을 갖도록 구성됨과 더불어 단일 구동축의 구동에 의해 각 상의 탭 연결단자들이 선택적으로 접속되도록 구동되는 단일의 오엘티씨(OLTC;On Load Tap Changer); 일단은 상기 각 변압기로부터 인출됨과 더불어 타단은 상기 오엘티씨에 구비된 각 상의 탭 연결단자와 각각 연결되도록 구성된 도체; 그리고, 상기 각 도체를 외부 환경으로부터 차단하면서 상기 각 변압기와 상기 오엘티씨를 서로 연결하는 연결배관:을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 각 도체의 일단인 각 변압기와 연결되는 부위는 상기 각 변압기의 후면 중 서로 동일한 부위에 각각 연결되도록 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 도체의 타단인 오엘티씨와 연결되는 부위는 각각 상기 오엘티씨를 이루는 탱크의 둘레면 중 서로 다른 방향으로부터 연결되도록 구성됨을 특징으로 한다.
이와 함께, 상기 각 연결배관은 변압기와 연결되는 제1연결배관과, 일단은 상기 제1연결배관과 연결되고 타단은 OLTC와 연결되는 제2연결배관을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
특히, 상기 제1연결배관과 제2연결배관 사이에는 서로 간의 공간을 선택적으로 구획하거나 혹은, 연통되도록 하면서 필요에 따라 유지 보수를 위한 공간을 제공하는 베리어부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 가스절연 변압기용 오엘티씨는 세 대의 변압기에 대한 부하시(under load)에 전달비(transformation ratio)를 동시에 변화시키는데 사용되고, 외관을 이루는 탱크; 상기 탱크 내의 상부 공간 상에 설치되는 절환 스위치부; 상기 탱크 내의 하부 공간 상에 설치되면서 각각 하나의 이동접점과 복수의 고정접점으로 이루어진 세 쌍의 탭 연결단자들이 높이 방향을 따라 순차적으로 설치되어 3상을 이루도록 구성된 탭 선택기; 상기 탱크의 외벽에 설치되며, 상기 각 탭 연결단자를 이루는 세 개의 이동접점들이 동시에 동작되도록 연결된 구동축을 구동시키는 구동모터가 내장됨과 더불어 각종 구성들의 동 작 제어를 위한 제어회로가 내장된 제어판넬:을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기 및 이에 적용되는 오엘티씨는 후술하는 바와 같은 각종 효과를 가진다.
첫째, 복수의 가스절연 변압기에 대한 오엘티씨가 하나로 통합되게 구성된 상태로 각 변압기의 후방 중앙측 부위에 위치되도록 구성되기 때문에 전체적인 가스절연 변압기용 설비의 설치 공간이 최소화될 수 있게 된 효과를 가진다.
둘째, 복수의 가스절연 변압기에 대한 오엘티씨가 하나로 통합되게 구성됨으로 인해 제조 단가를 저감할 수 있게 될 뿐 아니라 유지 보수가 편리하게 이루어질 수 있게 된 효과를 가진다.
셋째, 복수의 가스절연 변압기에 대한 탭 절환이 일괄적으로 이루어질 수 있기 때문에 제어가 편리하고, 정확한 탭 절환을 이룰 수 있게 된 효과를 가진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기용 설비의 배치 구조에 대하여 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
첨부된 도 1 및 도 2와 같이 본 발명의 실시예에 따른 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기는 크게 복수의 변압기(110,120,130)와, 단일의 오엘티씨(OLTC;On Load Tab Changer)(200)와, 도체(310,320,330) 및 연결배관(400)을 포함하여 구성된다.
이러한 가스절연 변압기의 배치 구조를 각 구성별 설명과 함께 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 복수의 변압기(110,120,130)는 전압을 변환시키는 장치로써, 본체 탱크(101)와, 상기 본체 탱크(101) 내에 설치되는 철심 및 권선으로 이루어진 중신(도시는 생략됨)을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 본체 탱크(101) 내부는 SF6 가스가 충진된다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기한 각 변압기(110,120,130)가 세 대로 구성됨을 제시하며, 상기 세 변압기(110,120,130)는 평면에서 봤을 때 수평 방향을 따라 서로 일렬을 이루도록 배치되게 설치되고, 상기 각 변압기(110,120,130)의 전방에는 가스 냉각부(111,121,131)가 각각 구비된다.
다음으로, 상기 OLTC(200)에 대하여 설명한다.
상기 OLTC(200)는 각 변압기(110,120,130)의 부하시(under load)에 전달비(transformation ratio)를 변화시키는데 사용되는 일련의 구성이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 OLTC(200)가 각 변압기(110,120,130)들 모두에 대한 부하시 전달비를 동시에 일괄적으로 변화시키도록 구성됨을 제시한다.
상기 OLTC(200)는 상기 각 변압기(110,120,130)들의 후방 중 대략 중앙측 부위 특히, 가운데측 변압기(120)의 후방 우측편에 설치됨을 제시한다. 이러한 배치 구조는 가스절연 변압기용 설비의 전체적인 설치 공간을 최소화할 수 있도록 함과 동시에 상기한 단일의 OLTC(200)와 각 변압기(110,120,130) 간의 연결이 원활히 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
이때, 상기 OLTC(200)는 크게 외관을 이루는 탱크(210)와, 상기 탱크(210) 내에 설치되는 절환 스위치부(220) 및 탭 선택기(230)와, 상기 탱크(210)의 외벽에 설치되는 제어판넬(240)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 탱크(210) 내부에는 SF6 가스가 충진되어 이루어지고, 상기 절환 스위치부(220)는 상기 탱크(210) 내의 상부 공간에 설치되고, 상기 탭 선택기(230)는 첨부된 도 2와 같이 상기 탱크(210) 내의 하부 공간에 설치된다.
특히, 상기 탭 선택기(230)는 첨부된 도 3 및 도 4와 같이 3상을 이루는 탭 연결단자(250)를 가지며, 각 상의 탭 연결단자(250)는 각각 하나의 이동접점(251)과 복수의 고정접점(252)이 포함되어 구성된다.
이때, 상기 각 상의 탭 연결단자(250)는 상기 탱크(210)의 높이 방향을 따라 순차적으로 설치되며, 상기 각 상의 탭 연결단자(250)를 이루는 고정접점(252)들은 상기 OLTC(200)의 탱크(210)가 이루는 원주 방향을 따라 각각의 탭 간격을 가지면서 설치된다.
이와 함께, 상기 각 상의 이동접점(251)들은 상기 각 고정접점(252)들의 내측편에 위치된 상태로 단일의 구동축(260)에 의해 모두가 동시에 회전되면서 상기 각 고정접점(252)에 선택적으로 접촉되도록 구성된다.
이때, 상기 이동접점(251)이 상기 구동축에 결합되는 구조는 종래 일반적인 단일 상의 OLTC를 이루는 이동접점이 구동축에 결합되는 구조와 동일하다. 즉, 상기 이동접점(251)은 구동축(260)에 의해 회전되는 회전드럼(261)의 외벽면에 상기 고정접점(252)을 이루는 콘택터(contactor)(252a)의 상하면이 통과되면서 접속되는 롤러 형상의 콘택터로 구성된다.
그리고, 상기 제어판넬(240)은 상기 탱크(210)의 외벽에 설치되며, 상기 각 상의 이동접점(251)이 동시에 동작되도록 연결된 구동축(260)을 구동시키기 위한 구동모터(도시는 생략됨)가 내장됨과 더불어 각종 구성들의 동작 제어를 위한 제어회로(도시는 생략됨)가 내장된 일련의 구성이다.
이때, 상기 구동축(260)은 상기 OLTC(200)를 구성하는 탱크(210) 내의 높이 방향을 따라 수직하게 설치되고, 상기 구동모터와 상기 구동축(260) 간은 비록 도시하지는 않았지만 다수의 기어 및 연동축에 의해 서로 동력 전달이 가능하도록 연결된다.
다음으로, 상기 도체(310,320,330)에 대하여 설명한다.
상기 도체(310,320,330)는 상기 각 변압기(110,120,130)와 상기 OLTC(200)에 구비된 각 상의 이동접점(251)을 연결하는 일련의 구성으로써, 일단은 상기 각 변압기(110,120,130)로부터 인출됨과 더불어 타단은 상기 각 상의 이동접점(251)에 각각 연결된다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기한 각 도체(310,320,330)의 일단인 각 변압기(110,120,130)와 연결되는 부위가 상기 각 변압기(110,120,130)를 이루는 탱크(210)의 후면 중 서로 동일한 부위(예컨대, 평면에서 봤을 때 탱크의 후면 우측편)에 각각 연결되도록 구성된다.
이러한 구성은 각 변압기(110,120,130)가 모두 동일한 구성임을 고려할 때 상기한 각 변압기(110,120,130)의 설치 위치가 뒤바뀌더라도 동일한 방향에서의 도체(310,320,330)의 인출이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기한 각 도체(310,320,330)의 타단인 OLTC(200)와 연결되는 부위는 각각 상기 OLTC(200)를 이루는 탱크(210)의 둘레면 중 서로 다른 방향으로부터 연결되도록 구성됨을 제시한다. 즉, 어느 한 변압기(평면에서 봤을 때 좌측편에 위치된 변압기)(110)로부터 인출된 도체(310)는 상기 OLTC(200)의 탱크(210) 중 좌측 둘레면을 관통하여 연결되도록 구성되고, 다른 한 변압기(평면에서 봤을 때 중앙측편에 위치된 변압기)(120)로부터 인출된 도체(320)는 상기 OLTC(200)의 탱크(210) 중 전방 둘레면을 관통하여 연결되도록 구성되며, 또 다른 한 변압기(평면에서 봤을 때 우측편에 위치된 변압기)(130)로부터 인출된 도체(330)는 상기 OLTC(200)의 탱크(210) 중 우측 둘레면을 관통하여 연결되도록 구성되는 것이다.
이러한 구성은, 각 변압기(110,120,130)로부터 인출되는 각각의 도체(310,320,330)가 서로 간의 간섭없이 단일의 OLTC(200)에 원활히 연결될 수 있도록 하기 위함이다.
다음으로, 상기 연결배관(410,420)에 대하여 설명한다.
상기 연결배관(410,420)은 상기 각 도체(310,320,330)가 외부 환경으로 노출됨을 차단하는 관로임과 더불어 상기 각 변압기(110,120,130)와 상기 OLTC(200)를 서로 연결하는 배관이다.
이때, 상기한 연결배관(410,420)은 크게 변압기(110,120,130)와 연결되는 제1연결배관(410)과, 일단은 상기 제1연결배관(410)과 연결되고 타단은 OLTC(200)와 연결되는 제2연결배관(420)을 포함하여 구성되며, 이러한 각 연결배관(410,420)의 내부에는 SF6 가스가 충진된다.
특히, 상기한 제1연결배관(410) 및 제2연결배관(420) 사이에는 서로 간의 공간을 선택적으로 구획하거나 혹은, 연통되도록 하면서 필요에 따라 유지 보수를 위한 공간을 제공하는 베리어부(430)가 더 포함되어 구성된다.
따라서, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 세 대의 변압기(110,120,130)와 이 세 변압기(110,120,130)에 대한 탭 절환이 단일의 OLTC(200)에 의해 일괄적으로 진행되고, 본 발명의 실시예에 따른 전체적인 설비의 배치 구조로 인해 가스절연 벼압기용 설비의 설치 공간이 최소화된다.
특히, 유지 보수는 하나의 OLTC(200)에 대하여만 수행하면 되기 때문에 전체적인 설비의 유지 보수 비용에 대한 저감 및 전체적인 설비의 제조 단가에 대한 저감을 이룰 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스절연 변압기용 설비의 배치 구조를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 평면도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스절연 변압기와 OLTC와의 관계를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 측단면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스절연 변압기용 OLTC의 내부 구조 중 탭 선택기에 대한 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 요부 측단면도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스절연 변압기용 OLTC의 내부 구조 중 탭 선택기에 대한 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 요부 평면도

Claims (6)

  1. 전방으로 가스 냉각부가 구비되며, 서로 간은 평면에서 봤을 때 수평 방향을 따라 일렬로 배치되도록 설치된 복수의 변압기;
    상기 각 변압기의 부하시(under load)에 전달비(transformation ratio)를 변화시키는데 사용되고, 상기 각 변압기의 후방 중 중앙측 부위에 설치되며, 탱크와 이 탱크 내에 설치되는 절환 스위치부 및 탭 선택기를 포함하여 구성되면서 상기 탭 선택기는 상기 각 변압기에 대응되는 복수의 상을 갖도록 구성됨과 더불어 단일 구동축의 구동에 의해 각 상의 탭 연결단자들이 선택적으로 접속되도록 구동되는 단일의 오엘티씨(OLTC;On Load Tap Changer);
    일단은 상기 각 변압기로부터 인출됨과 더불어 타단은 상기 오엘티씨에 구비된 각 상의 탭 연결단자와 각각 연결되도록 구성된 도체; 그리고,
    상기 각 도체를 외부 환경으로부터 차단하면서 상기 각 변압기와 상기 오엘티씨를 서로 연결하는 연결배관:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 도체의 일단인 각 변압기와 연결되는 부위는 상기 각 변압기의 후면 중 서로 동일한 부위에 각각 연결되도록 구성됨을 특징으로 하는 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기.
  3. 제 1 항 또는, 제 2 항에 있어서,
    상기 각 도체의 타단인 오엘티씨와 연결되는 부위는 각각 상기 오엘티씨를 이루는 탱크의 둘레면 중 서로 다른 방향으로부터 연결되도록 구성됨을 특징으로 하는 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 연결배관은 변압기와 연결되는 제1연결배관과, 일단은 상기 제1연결배관과 연결되고 타단은 OLTC와 연결되는 제2연결배관을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1연결배관과 제2연결배관 사이에는 서로 간의 공간을 선택적으로 구획하거나 혹은, 연통되도록 하면서 필요에 따라 유지 보수를 위한 공간을 제공하는 베리어부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 3상 오엘티씨를 적용한 가스절연 변압기.
  6. 세 대의 변압기에 대한 부하시(under load)에 전달비(transformation ratio)를 동시에 변화시키는데 사용되고,
    외관을 이루는 탱크;
    상기 탱크 내의 상부 공간 상에 설치되는 절환 스위치부;
    상기 탱크 내의 하부 공간 상에 설치되면서 각각 하나의 이동접점과 복수의 고정접점으로 이루어진 세 쌍의 탭 연결단자들이 높이 방향을 따라 순차적으로 설치되어 3상을 이루도록 구성된 탭 선택기;
    상기 탱크의 외벽에 설치되며, 상기 각 탭 연결단자를 이루는 세 개의 이동접점들이 동시에 동작되도록 연결된 구동축을 구동시키는 구동모터가 내장됨과 더불어 각종 구성들의 동작 제어를 위한 제어회로가 내장된 제어판넬:을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 가스절연 변압기용 오엘티씨.
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KR101440831B1 (ko) * 2014-05-13 2014-09-18 주식회사 청원전력개발 변압기의 진공시 활용되는 평등 균압 장치

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