KR100947260B1 - 몰드 변압기 및 그의 냉각장치 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트싱크와 냉각팬을 구성함으로써 보다 신속하게 열을 방열하여 화재, 정전사고를 미연에 방지하도록 한 몰드 변압기 및 그의 냉각장치 설치방법에 관한 것으로서, 자기회로를 구성하는 철심과, 상기 철심을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성하는 권선부와, 상기 철심 및 권선부를 고정지지하는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상기 하부 프레임의 배면에 구성되어 변압기를 고정하는 베이스 판넬과, 상기 권선부의 표면에 구성되는 무전원시 절환하는 탭 절환부와, 상기 상부 프레임에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 인양고리와, 상기 상부 프레임의 상측에 고정되어 상기 철심 및 권선부에서 발생한 열을 방열하기 위해 빗살형태의 골을 갖는 히트싱크와, 상기 히트싱크의 양측에 서로 마주보게 구성되어 일측은 외부의 공기를 상기 히트싱크쪽으로 유입하여 상기 히트싱크를 냉각하고 타측은 상기 히트싱크에 의해 더워진 공기를 외부로 방출하는 냉각팬을 포함하여 구성되고, 상기 히트싱크와 상기 철심 사이에 도포되는 방열 그리스를 더 포함하여 구성되고, 상기 히트싱크와 상부 프레임은 고정핀에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.

히트싱크, 냉각팬, 몰드 변압기, 냉각장치, 철심

Description

몰드 변압기 및 그의 냉각장치 설치방법{mold transformer and method for installing of cooling device}

본 발명은 변압기에 관한 것으로서, 특히 열을 효과적으로 방열시키도록 한 몰드 변압기 및 그의 냉각장치 설치방법에 관한 것이다.

일반적인 몰드 변압기는 권선을 에폭시수지로 감싸는 고체 절연방식의 변압기로서, 에폭시수지에 실리카등의 무기질 충진재를 배합하거나 유리섬유등의 기본재가 함유되어 환경오염을 방지하고, 나염성 및 자기 소화성을 가져 화재 발생의 위험을 최소화 할 수 있는 장점이 있어 건물지하나 지하철, 지하상가등에 널리 사용되는 변압기로서, 경화시 가스발생이 없고 반응수축이 적어 기계적으로 안정적이고, 내약품성, 내수성 내열성이 우수하여 장기간 방치하여도 변압기의 손상이 적으며, 권성을 고진공에서 몰딩하므로 전자기계력 외부기계력 및 이상 진동등에도 강한 내성을 가져 안정적인 전압 공급이 필요한 부분, 예를들어 공공건물이나 지하철, 병원등의 사용이 적합하다.

이러한 몰드 변압기는 권선을 원통 형상의 몰드금형에 삽입한 후, 고진공하에서 에폭시수지를 금형에 주입하고, 경화시켜 저압 및 고압 코일을 형성하게 된 다.

그러나 몰드 변압기는 냉매를 사용하지 않는 변압기이므로 유입변압기 보다 냉각에서는 불리하다. 그렇지만 절연유의 화재유발 가능성이 있어 도심지 아파트, 건물, 빌딩 등에 몰드 변압기가 사용되고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 의한 몰드 변압기를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 외부쪽 권선이 Y결선된 몰드 변압기의 정면도이다.

종래 기술에 의한 몰드 변압기(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 자기회로를 구성하는 철심(1)과, 상기 철심(1)을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성하는 권선부(2)와, 상기 철심(1) 및 권선부(2)를 고정지지하는 상부 프레임(3) 및 하부 프레임(4)과, 상기 하부 프레임(4)의 배면에 구성되는 베이스 판넬(5)과, 상기 권선부(2)의 표면에 구성되는 탭 절환부(6)와, 상기 상부 프레임(3)에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 인양고리(7)를 포함하여 구성되어 있다.

한편, 상기 권선부(2)의 상단에 구성되는 1차 단자(8) 및 상기 상부 프레임(3)에 돌출되도록 부착되는 2차 단자(9)를 더 포함한다.

또한, 상기 1차 단자(8)와 권선부(2)를 연결하기 위한 상간리드(11)를 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 몰드 변압기(10)를 관리하는데 있어 가장 중요한것이 온도, 습도 관리인데 70℃ 이하로 관리하는 것이 좋다.

만약, 오랜시간 열이 발생하면 고압, 저압의 절연체가 제 역활을 하지 못하고 절연파괴로 인해 화재, 정전사고가 발생한다.

따라서 종래 기술에 의한 몰드 변압기(10)에서 상기 철심(1) 및 권선부(2)에 발생되는 열은 직접적인 외부 공기의 대류작용에 의하여 대기중으로 방열하고 있다.

그러나 상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 몰드 변압기는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 몰드 변압기가 실내 또는 지하에 설치되는 관계로 실내 또는 지하의 공기온도가 올라가 냉각효과가 떨어져 고압, 저압의 절연체가 제 역할을 하지 못해 절연파괴로 인하여 화재, 정전사고가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로 히트싱크와 냉각팬을 구성함으로써 보다 신속하게 열을 방열하여 화재, 정전사고를 미연에 방지하도록 한 몰드 변압기 및 그의 냉각장치 설치방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 몰드 변압기는 자기회로를 구성하는 철심과, 상기 철심을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성하는 권선부와, 상기 철심 및 권선부를 고정지지하는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상기 하부 프레임의 배면에 구성되어 변압기를 고정하는 베이스 판넬과, 상기 권선부의 표면에 구성되는 무전원시 절환하는 탭 절환부와, 상기 상부 프레임에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 인양고리와, 상기 상부 프레임의 상측에 고정되어 상기 철심 및 권선부에서 발생한 열을 방열하기 위해 빗살형태의 골을 갖는 히트싱크와, 상기 히트싱크의 양측에 서로 마주보게 구성되어 일측은 외부의 공기를 상기 히트싱크쪽으로 유입하여 상기 히트싱크를 냉각하고 타측은 상기 히트싱크에 의해 더워진 공기를 외부로 방출하는 냉각팬을 포함하여 구성되고, 상기 히트싱크와 상기 철심 사이에 도포되는 방열 그리스를 더 포함하여 구성되고, 상기 히트싱크와 상부 프레임은 고정핀에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 몰드 변압기의 냉각장치 설치방법은 자기회로를 구성하는 철심과, 상기 철심을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성하는 권선부와, 상기 철심 및 권선부를 고정지지하는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상기 하부 프레임의 배면에 구성되어 변압기를 고정하는 베이스 판넬과, 상기 권선부의 표면에 구성되는 무전원시 절환하는 탭 절환부와, 상기 상부 프레임에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 인양고리를 포함하여 구성된 몰드 변압기의 냉각장치 설치방법에 있어서, 상기 철심 상단에 방열 그리스를 도포하는 단계; 상기 상부 프레임 상부에 빗살형태의 골을 갖는 히트싱크를 설치하는 단계; 상기 히트싱크와 상부 프레임을 고정핀으로 고정하는 단계; 상기 히트싱크의 양측에 서로 마주보게 설치되어 일측은 외부의 공기를 상기 히트싱크쪽으로 유입하여 상기 히트싱크를 냉각하고 타측은 상기 히트싱크에 의해 더워진 공기를 외부로 방출하는 냉각팬을 설치하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 몰드 변압기 및 그의 냉각장치 설치방법은 다음과 같은 효과 가 있다.

첫째, 히트싱크 및 냉각팬을 설치함으로써 운전 중에는 발생한 열이 철심상단으로 열이 집중되고 있어 이 열을 효과적으로 방열시켜 2차권선의 온도상승을 억제하여 반압기를 안정하게 사용할 수 있다.

둘째, 히트싱크 및 냉각팬은 기존 방열판보다 구조가 간단하고 설치 면적이 덜 차지하면서 무동력으로 작동되어 유지보수 비용을 절감할 수 있다.

셋째, 변압기의 이용률이 낮은 부하에서는 일반 방열판으로 발생되는 열을 방열하고, 중부하에서는 50% 이상이거나 단위 시간에 온도가 급속이 상승할 경우 발생한 열을 히트싱크 및 냉각팬을 사용하여 신속히 방열하여 화재, 정전사고를 미연에 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 몰드 변압기 및 그의 냉각장치 설치방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 몰드 변압기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

본 발명에 의한 몰드 변압기(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 자기회로를 구성하는 철심(110)과, 상기 철심(110)을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성하는 권선부(120)와, 상기 철심(110) 및 권선부(120)를 고정지지하는 상부 프레임(130) 및 하부 프레임(140)과, 상기 하부 프레임(140)의 배면에 구성되어 몰드 변압기를 고정하는 베이스 판넬(150)과, 상기 권선부(150)의 표면에 구성되는 무전원시 절환하는 탭 절환부(160)와, 상기 상부 프레임(130)에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 인양고리(170)와, 상기 권선부(120)의 상단에 구성되는 1차 단자(180) 및 상기 상부 프레임(130)에 부착 및 고정되는 2차 단자(190)와, 상기 1차 단자(180)와 권선부(120)를 연결하기 위한 상간리드(200)와, 상기 상부 프레임(130)의 상측에 고정되어 상기 철심(110) 및 권선부(120)에서 발생한 열을 방열하는 히트싱크(210)와, 상기 히트싱크(210)의 양단에 구성되어 외부의 공기의 유입하여 상기 히트싱크(210)의 열을 내림과 동시에 더워진 공기를 외부로 방출하는 냉각팬(220)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 철심(110)은 철심에서의 와류손을 적게하기 위하여 규소강판을 성층(lamination)하고 여러가지 형으로 성형한다. 상기 철심(110) 속의 자속이 시간에 따라 변화하면 와류손과 히스테리시스손이 생긴다. 철의 규소함유량과 어닐링은 히스테리시스손을 결정하는 중요한 요인이 된다.

일반적으로 규소함유량이 증가하면 투자율과 전기저항이 증가하여 좋은 자성체가 형성되나 4%가 넘으면 재료가 부러지기 쉽고 가동공정이 어려워진다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 철심(110)은 가공부분이 적으므로 4%정도의 고규소강판을 사용한다.

한편, 상기 철심(110)은 전류의 흐름을 방지하기 위한 표면절연을 실시하는데, 소용량에서는 규소강판 표면에 성형시킨 산화피막을 이용하지만, 대용량에서는 바니스가 물유리를 소부하거나 종이를 붙여 사용한다. 높은 자속밀도에서는 규소강판의 표면 산화피막이 철손을 증가시킨다는 것이 판명되어 산세척 등으로 이것을 제거하고 무기질의 절연피막을 붙여 사용할 수도 있다.

상기 권선부(120)는 고압권선과 저압권선 2개 부분으로 나누어져 있으며, 도체는 에폭시 수지와 열팽창 계수가 비슷한 알루미늄 시트(sheet)를 사용하고 있다. 상기 고압 및 저압권선은 각각 에폭시 수지로 몰딩하여 상기 철심(110)에 동심원상으로 배치하며, 고압권선과 저압권선간은 냉각 덕트(duct)로 설계하여 권선의 열발산을 효과적으로 행하도록 하고 있다.

상기 탭 절환부(160)는 2차 권선의 부하전압이 높거나 낮을 경우 1차 권선을 탭을 조정하여 요구하는 부하전압으로 셋팅(setting)하기 위한 장치로서, 전원 차단 후 절환한다.

한편, 본 발명의 실시예에서 도면에 도시하지 않았지만, 몰드 변압기(100)에온도감시장치를 설치하여 몰드 변압기 내부의 권선온도를 측정하여 이상온도 감지 및 경보, 차단의 회로 동작 기능을 추가할 수도 있다. 또한, 몰드 변압기(100)에 원격 감시 기능을 추가 즉, 무선통신이 가능하게 하여 외부의 작업자나 관리자가 몰드 변압기의 이상유무를 체크할 수도 있다.

또한, 상기 히트싱크(210)가 상기 상부 프레임(130)에 고정되기 전에 상기 철심(110) 상단에 방열 그리스(도시되시 않음)가 도포되어 있고, 고정핀을 사용하여 고정한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 몰드 변압기는 철심(110) 또는 권선부(120)의 온도가 50℃를 넘게 되면 자동으로 히트싱크(210)에 설치된 냉각팬(220)을 작동하여 철심(110) 또는 권선부(120)에서 발생한 열을 신속하게 외부로 방열시킨다.

상기 냉각팬(220)은 상기 히트싱크(210)의 상부로 외부의 공기를 유입함과 동시에 상기 히트싱크(210) 상부에 있는 공기를 흡입하여 배출할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 상기 냉각팬(220)은 서로 상반된 역할을 하도록 구성되어 상기 히트싱크(210)에 유입된 열을 외부의 공기를 통해 보다 효과적으로 냉각시킴과 동시에 히트싱크(210) 상부에 더워진 공기를 외부로 빠르게 배출할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 상기 냉각팬(220)을 서로 마주보게 구성하여 상기 히트싱크(210)에 외부의 공기를 유입하여 외부로 배출할 수도 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 히트 싱크를 개략적으로 나타낸 사시도 및 정면도이다.

도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 히트싱크(210)는 철심 및 권선에서 발생하는 열이 신속하게 방출할 수 있도록 빗살 형태를 가지면서 형성되어 있고, 상기 히트싱크(210)의 하측 중심 부분에 상부 프레임에 부착 및 고정시키기 위한 요홈(211)이 형성되어 있다.

여기서, 상기 히트싱크(210)를 빗살 형태로 형성하는 이유는 양측에 형성된 일측의 냉각팬을 이용하여 외부의 공기를 히트싱크(210)에 유입시킬 때 공기의 흐름을 보다 원활하게 함과 동시에 히트싱크(210) 주위에 더워진 공기를 타측의 냉각팬을 이용하여 보다 원활하게 배출하기 위해서이다.

따라서 상기 히트싱크(210)를 몰드 변압기의 상측에 구성함으로써 철심 및 권선에서 발생한 열을 보다 신속하게 방출할 수 있어 화재, 정전위험을 사전에 방지할 수가 있다.

또한, 상기 히트싱크(210)는 상부의 양측 가장자리 부분이 소정의 지름(예를 들면, r=30)을 가지도록 라운드지게 형성되어 있다.

도 4는 도 2의 상부 프레임상에 고정되는 히트싱크를 나타낸 측면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상부 프레임(130)상에 빗살형태의 골이 측면 방향에서 보았을 때 보이도록 히트싱크(210)를 배치한다.

도 5는 도 2의 상부 프레임상에 고정되는 히트싱크와 냉각팬의 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 철심과 권선을 지지하는 상부 프레임(130)상에 히트싱크(210)가 안착되고, 상기 상부 프레임(130)과 히트싱크(210)를 고정핀(230)을 이용하여 고정하고 있다.

그리고 상기 히트싱크(210)의 양측에는 외부의 공기를 유입함과 함께 히트싱크(210) 주위의 더워진 공기를 외부로 방출하기 위한 냉각팬(220)이 설치되어 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 외부쪽 권선이 Y결선된 몰드 변압기의 정면도

도 2는 본 발명에 의한 몰드 변압기를 개략적으로 나타낸 구성도

도 3a 및 도 3b는 도 2의 히트 싱크를 개략적으로 나타낸 사시도 및 정면도

도 4는 도 2의 상부 프레임상에 고정되는 히트싱크를 나타낸 측면도

도 5는 도 2의 상부 프레임상에 고정되는 히트싱크와 냉각팬의 개략적으로 나타낸 도면

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 몰드 변압기 110 : 철심

120 : 권선부 130 : 상부 프레임

140 : 하부 프레임 150 : 베이스 판넬

160 : 탭 절환부 210 : 히트싱크

220 : 냉각팬

Claims (6)

1. 자기회로를 구성하는 철심과,

   상기 철심을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성하는 권선부와,

   상기 철심 및 권선부를 고정지지하는 상부 프레임 및 하부 프레임과,

   상기 하부 프레임의 배면에 구성되어 변압기를 고정하는 베이스 판넬과,

   상기 권선부의 표면에 구성되는 무전원시 절환하는 탭 절환부와,

   상기 상부 프레임에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 인양고리와,

   상기 상부 프레임의 상측에 고정되어 상기 철심 및 권선부에서 발생한 열을 방열하기 위해 빗살형태의 골을 갖는 히트싱크와,

   상기 히트싱크의 양측에 서로 마주보게 구성되어 일측은 외부의 공기를 상기 히트싱크쪽으로 유입하여 상기 히트싱크를 냉각하고 타측은 상기 히트싱크에 의해 더워진 공기를 외부로 방출하는 냉각팬을 포함하여 구성되고,

   상기 히트싱크와 상기 철심 사이에 도포되는 방열 그리스를 더 포함하여 구성되고, 상기 히트싱크와 상부 프레임은 고정핀에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
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6. 자기회로를 구성하는 철심과, 상기 철심을 감싸면서 고압코일과 저압코일로 이루어져 전기회로를 구성하는 권선부와, 상기 철심 및 권선부를 고정지지하는 상부 프레임 및 하부 프레임과, 상기 하부 프레임의 배면에 구성되어 변압기를 고정하는 베이스 판넬과, 상기 권선부의 표면에 구성되는 무전원시 절환하는 탭 절환부와, 상기 상부 프레임에 일정한 간격을 갖고 구성되는 다수의 인양고리를 포함하여 구성된 몰드 변압기의 냉각장치 설치방법에 있어서,

   상기 철심 상단에 방열 그리스를 도포하는 단계;

   상기 상부 프레임 상부에 빗살형태의 골을 갖는 히트싱크를 설치하는 단계;

   상기 히트싱크와 상부 프레임을 고정핀으로 고정하는 단계;

   상기 히트싱크의 양측에 서로 마주보게 설치되어 일측은 외부의 공기를 상기 히트싱크쪽으로 유입하여 상기 히트싱크를 냉각하고 타측은 상기 히트싱크에 의해 더워진 공기를 외부로 방출하는 냉각팬을 설치하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 몰드 변압기의 냉각장치 설치방법.

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