KR100917379B1 - 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것으로,

전력공급을 제어하는 다수의 전기기기들이 내부에 구비되는 수, 배전반 큐비클 및 변압기 함체에 있어서, 상기 함체(10)의 상측 하단으로 전기기기에서 발생되는 열기가 외부로 배출할 수 있도록 안내하는 배출면(50)을 구성하여 열기의 상승기류 현상에 의해 상기 배출면(50)으로 하여금 열기가 이동되어 함체(10) 외부로 배출되는 것을 포함하는 수, 배전반 큐비클 및 변압기 함체를 제공하여 함체(10)의 내부 온도를 최대한 낮추어 고열로 인해 발생되는 전기기기의 수명 연장과 수, 배전반의 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것이다.

수, 배전반 큐비클, 변압기 함체, 기구함체

Description

수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체{distributing board for cubicle and transformer case}

본 발명은 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것으로,

배전반의 내부에 기기들로 발생되는 열기를 상승기류 작용에 의해 외부로 배출하는 배출면을 구성하여 본체의 내부 온도를 최대한 낮추어 고열로 인해 발생되는 내부기기의 수명 연장과 수, 배전반의 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것이다.

일반적으로 배전반은 발전소 ·변전소 등의 운전이나 제어, 전동기의 운전 등을 위해 스위치, 계기, 릴레이(계전기) 등을 일정하게 넣어 관리하는 장치로써 길거리 등에 설치되는 옥외용 배전반 및 학교나 빌딩, 아파트단지, 공장 등과 같은 집단 전력수요처에 외부로부터 공급되는 전력을 배분 및 제어하는 옥내용 배전반으로 구성되어 인명 및 설비를 보호하기 위해 주차단기와 다수개의 보조차단기에 연결된 부스바(bus-bar)를 통하여 옥내의 각 요소로 전력을 공급함과 동시에 공급전 력을 개폐하는 기능을 수행한다. 이러한 배전반의 내부구조는, 베이스 판넬에 인입선으로부터 메인 배선용 차단기, 배선용 차단기, 누전 차단기 등 각종 차단기 및 계전기 등이 연결 설치되고, 각각의 차단기 및 계전기 등이 전기적으로 연결되어 있는 등 주로 운전 중에는 부하열을 발생시키는 소자이면서 주변온도의 상승에 매우 민감하게 반응하게 되는 기기들로 구성된다. 따라서 운전 중에 발생되는 부하열로 인해 함체 내의 온도가 상승하게 되어 배전반에 영향을 미치게 되고, 효율저하와 더 나아가서는 기기의 수명이 짧아지는 단점이 있어왔다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 배전반 내부열기에 의해 내부온도가 높아지는 것을 방지하는 기술이 다수 개발되었으며 이는 도 6에 도시된 바와 같이 큐비클 일측에 팬을 구성하여 열기를 배출하는 팬 방식과 히트파이프, 냉각수, 에어컨등의 냉각장치가 배전반의 일측으로 취부되는 냉각방식 등의 기술 내용으로써, 팬 방식은 배전반의 내부온도와 관계없이 항상 동일한 조건으로 동작함으로 불필요한 전력소비를 초래하고 예상치 못한 고장으로 기기의 기능에 치명적 손실과 패널 내부의 오염이 촉진되는 문제점이 있으며 또한 도 7에 도시된 바와 같이 함체의 구조상 열기는 함체 상부에 적체되어 팬으로 배출되는 것은 한계가 있어 함체 내부의 온도는 더욱 더 상승되며, 또한 상기 팬 방식 및 냉각방식을 통한 함체의 제작 시 생산공정의 복잡성, 중량의 증가, 제품의 재활용성의 어려움, 소비전력의 증가, 원가상승, 생산비용의 증가 등과 같은 문제점으로 인하여 산업기계의 가격 경쟁력 및 품질신뢰성 확보 등의 어려움이 있어왔다.

본 발명은 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것으로,

배전반의 내부에 주요기기들로 발생되는 열기를 상승기류 작용에 의해 외부로 배출하는 배출면을 구성하여 상기 배출면으로 하여금 열기가 상승기류하여 배전반 내부에서 열기가 배출되어 배전반의 내부 온도를 최대한 낮추어 고열로 인해 발생되는 주요기기의 수명 연장과 수, 배전반의 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 수, 배전반 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것이다.

상기 종래의 문제점을 일소키 위해,

바닥에 안치되는 바닥면의 각측으로 벽면이 수직으로 구성되고 벽면의 상측으로 천장면이 구성되는 통상의 함체형태로 구성되는 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 있어서, 상기 천장면의 하측 중앙을 돌출시키고 돌출된 중앙에서 벽면에 이르는 상측방향으로 테이퍼 형태의 배출면이 각각 형성되고, 상기 배출면 단부의 벽면으로 배출구가 구성되는 것을 포함하는 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체를 포함한다.

상기 천정면의 내부로 압축된 유리섬유로 이루어지는 단열재가 충진되는 것을 포함한다.

본 발명은 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것으로,

본 발명에 따르면 배전반 내의 온도가 상승되는 것을 방지하여 배전반 내의 내부기기의 훼손을 방지하여 배전반의 수명이 길어지는 그 효과가 큰 발명이라 하겠다.

본 발명은 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것으로,

전력공급을 제어하는 다수의 전기기기들이 내부에 구비되는 수, 배전반 큐비클 및 변압기 함체에 있어서, 상기 함체(10)의 상측 하단으로 전기기기에서 발생되는 열기가 외부로 배출할 수 있도록 안내하는 배출면(50)을 구성하여 열기의 상승기류 현상에 의해 상기 배출면(50)으로 하여금 열기가 이동되어 함체(10) 외부로 배출되는 것을 포함하는 수, 배전반 큐비클 및 변압기 함체를 제공하여 함체(10)의 내부 온도를 최대한 낮추어 고열로 인해 발생되는 전기기기의 수명 연장과 수, 배전반의 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 형태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수, 배전반용 큐비클의 내부를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 변압기 함체의 내부를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 기구함 함체의 내부를 나타내는 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 함체 내부의 전기기기의 열기 가 배출면을 통해 외부로 배출되는 바람직한 형태를 나타내는 사용상태도이고, 도 6은 종래의 팬이 형성되는 기구함의 형태를 나타내는 예시도이며, 도 7은 종래의 팬이 형성되는 수, 배전반용 함체의 형태를 나타내는 예시도로서, 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세하게 설명하면,

본 발명에 따른 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 대해 설명하면,

우선 본 발명에 따르면 도 1, 2, 3, 4에 도시된 바와 같이 바닥에 안치되는 바닥면(20)의 각측으로 벽면(30)이 수직으로 구성되고 벽면(30)의 상측으로 천장면(40)이 구성되는 통상의 함체 형태로 구성된다.

상기 함체(10) 내부의 바닥면(20)으로 전기기기들이 안착 고정되고 벽면(30)의 전면으로 개폐될 수 있는 개폐문이 형성된다.

상기 벽면(30)의 구조는 단열재 및 흡음재가 내부에 포함되며 외부면은 아연 등의 금속재질로 구성하여 함체(10) 내부에서 전기기기에서 발생되는 아크의 불꽃이 외부가 금속으로 형성된 벽면(30)에 의해 차단되어 화재의 예방효과가 있도록 구성된다.

또한 상기 벽면(30)은 표면으로 외부의 공기가 통과 될 수 있도록 미세한 홈이 다양한 형태로 구성될 수 있으며 벽면 표면에 광고지 등이 부착되는 것을 방지하기 위해 양각의 엠보싱이 형성될 수 있다.

또한 태양열 같은 외부에서 생성되는 열기가 벽면(30) 내의 단열재에 의해 차단되어 함체 내부의 온도가 상승되는 방지되며, 벽면(30) 내의 흡음재에 의해 전기기기에서 발생되는 함체(10) 내부에서 발생되는 소음이 차단되도록 구성된다.

상기 천장면(40)은 벽면(30)의 상측에 구성되어 함체(10)를 밀폐할 수 있도록 구성된 것으로 하측면의 중앙을 돌출시키고 돌출된 중앙에서 벽면(30)에 이르는 상측방향으로 상승하는 테이퍼 형태의 배출면(50)이 각각 형성된다.

상기 배출면(50)과 벽면(30)이 만나는 일측으로 배출구(60)를 형성하여 배출면(50)에 의해 이동되는 열기를 함체(10) 외부로 배출할 수 있도록 구성된다.

상기 배출구(60)의 상부는 천장면의 단부가 연장되어 천장면(40)의 외부에서 흐르는 빗물이 배출구(60) 외부로 유도하여 함체(10) 내부로 빗물이 유입되는 것을 방지하도록 구성된다.

상기 배출면(50)은 중앙에서 상측으로 테이퍼 형태로 인해 전기기기에서 배출되는 열기가 배출면(50)에 따라 유도되어 최종적으로 배출면(50)의 일측에 형성된 배출구(60)에 의해 외부로 배출되어 함체(10) 내의 주요기기들의 운전 중에 발생되는 부하열에 의해 함체 내의 온도가 상승되는 것을 방지하도록 구성된다.

상기의 구성장치로 이루어진 본 발명의 실시의 예를 살펴보면,

우선 도 5에 도시된 바와 같이 함체(10) 내의 전기기기들의 운전에 의해 발생되는 열기는 상온의 온도보다 높기 때문에 공기가 위쪽으로 운동되는 상승기류현상에 따라 함체(10) 상부방향으로 상승된다.

상승된 열기는 배출면(50)에 의해 함체(10) 상부면에 적체되지 않고 배출면(50)의 테이퍼 지는 방향으로 유도된다.

상기 테이퍼 방향으로 유도되는 것은 열기의 상승기류현상에 기인한 것으로 일정온도 이상의 공기는 상승되므로 상승되는 힘이 상측방향으로 테이퍼 지는 배출면(50)로 안내되어 열기의 이동이 더욱 빠르게 이루어지는 것이다.

상기 열기는 배출면(50)에 의해 배출면(50) 방향으로 유도되어 최종적으로 배출면(50)의 일측에 구성된 배출구(60)를 통해 외부로 배출된다.

또한 상기 천정면의 내부로 압축된 유리섬유로 이루어지는 단열재(80)을 충진시켜 외부의 열이 함체(10) 내로 전달되는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.

따라서 외부에 유입되는 열기는 차단하고 함체(10) 내의 전기기기들에 발생되는 열기는 상승기류와 열기를 안내하는 배출면(50)에 의해 열기의 기류가 빨라져 함체(10) 내부에서 빠르게 배출되어 전기기기의 부하열에 의해 함체(100) 내의 온도가 상승되는 것을 방지하여 함체(10) 일측에 기존의 팬이나 냉각장치를 따로 구비하지 않아도 함체(10) 내부 온도를 적당하게 유지시켜주어 함체(10) 내의 전기기기의 훼손을 방지하여 배전반의 수명이 길어지는 그 효과를 가지게 되는 것이다.

또한 상기 배출면(50)의 형태는 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 일실시 예를 따른 것으로 본 발명에 따른 배출면(50)이 상측방향의 테이퍼 형태로 인해 열기의 상승기류현상으로 자연스럽게 배출면(50)으로 안내하여 함체(10) 외부로 배출하는 것으로 본 발명에 따른 배출면(50)의 형태는 단면이 상측방향으로 직선 또는 곡선으로 테이퍼 지는 형태로 다양한 모양으로 구성이 가능한 것이다.

상기 실시의 예에 따라 함체 내의 온도가 저하되는 현상을 수치해석 결과를 통해 살펴보면,

1) 전산유체해석 상용 프로그램인 CFD-ACE를 이용하여 변압기 케이스의 열 유동해석을 수행하였으며 함체는 통상의 변압기 함체를 사용한다.

상기 변압기 함체 도면을 기초로 계산하는 영역을 그림 1과 같이 변압기 함체 내부와 외부로 나누었다. 케이스는 3mm 두께의 철판으로 두고 변압기

함체 외보와의 공기 통로인 슬롯을 두었으며 슬롯의 개수는 실제 케이스 평판의 슬롯 개수와 같게 하였다.

그림 2는 일반적인 변압기 함체의 경우로 변압기, 변압기 함체 내부 그리고 변압기 함체 외부를 포함한 계산에 사용할 격자 형상을 보여 주고 있다.

2) 상기 그림 2에 식 1과 같은 계산 조건을 부여하여 자연 대류열전달 해석 을 수행한다. 자연 대류에 의한 열유동 해석을 위해서 중력항을 고려하였으며, 변압기 함체의 철판 열전도율을 정해주었으며 변압기에서 발생하는 발열량은 통상의 변압기에서 발생되는 단위 면적당 108W정도로 계산되어 변압기의 표면 조건으로 구성된다.

4) 변압기 케이스의 천장 상부 형상을 본 발명의 배출면과 같이 기울어지도록 형상 변경을 하였음.

그림 4는 변압기 함체 내부 천장 면을 함체 바깥 쪽 방향으로 높아지는 방향으로 기울어지게 만든 격자 형상을 보여 주고 있음.

상기 그림 5는 계산된 속도 분포이며, 그림 6은 기존 형상과 경사진 천장의 경우의 온도 결과를 비교한 그림으로써 기존형상과 대비할 때 무려 12도의 온도 하강이 있었음을 알 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 배출면에 의해 함체 내부의 열기가 빠르게 외부로 배출되어 온도 하강에 탁월한 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 형태를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명에 따른 수, 배전반용 큐비클의 내부를 나타내는 단면도

도 3은 본 발명에 따른 변압기 함체의 내부를 나타내는 단면도

도 4는 본 발명에 따른 기구함 함체의 내부를 나타내는 측면도

도 5는 본 발명에 따른 함체 내부의 전기기기의 열기가 배출면을 통해 외부로 배출되는 바람직한 형태를 나타내는 사용상태도

도 6은 종래의 팬이 형성되는 기구함의 형태를 나타내는 예시도

도 7은 종래의 팬이 형성되는 수, 배전반용 함체의 형태를 나타내는 예시도

■도면의 주요부분에 사용된 주요부호의 설명 ■

10 : 함체 20 : 바닥면

30 : 벽면 40 : 천장면

50 : 배출면 60 : 배출구

80 : 단열재

Claims (5)

1. 바닥에 안치되는 바닥면의 상부면으로 벽면이 구성되고 벽면의 상측으로 천장면이 구성되는 통상의 함체형태로 이루어지는 배전반용 큐비클 및 변압기 함체에 있어서,

   상기 천장면의 하측이 함체 내부로 돌출되게 형성되되, 돌출된 부위에서 벽면 상부에 이르는 상측방향으로 경사각을 갖되 그 단면이 상측방향으로 직선 또는 곡선의 테이퍼지는 형태의 배출면으로 형성되고,

   상기 배출면과 벽면이 접하는 부위로 배출구가 구성되되 상기 배출구는 천장면의 단부가 연장되어 외부의 이물질이 함체 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있게 구성되며,

   상기 천장면의 내부로 압축된 유리섬유로 이루어지는 단열재가 충진되는 것을 포함하는 수, 배전반용 큐비클 및 변압기 함체
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