KR100947261B1 - 주상 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하단에 히트파이프를 설치하여 변압기에서 발생하는 열을 보다 효율적으로 방열하도록 한 주상 변압기에 관한 것으로서, 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 인입된 전기의 전압을 변압시키는 변압유니트와, 상기 케이스의 내부에 변압유니트가 수장될 수 있도록 충진되는 작동유체와, 상기 작동유체가 순환되면서 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 케이스와 연통되게 케이스의 외면에 설치되는 다수개의 방열판과, 상기 케이스의 상면에 외부로부터 공급되는 전류를 내부로 운송하기 위하여 도체 및 상기 도체를 절연하기 위한 애자를 포함하여 구성되는 고압부싱과, 상기 케이스의 측면에 감압된 전기가 출력되도록 구성되는 저압부싱과, 상기 케이스의 배면에 일정한 간격을 갖고 배치되어 상기 케이스의 내부에서 발생한 열을 외부로 방열하는 히트파이프와, 상기 히트파이프를 둘러싸면서 상기 케이스의 배면으로부터 연장되어 구성되고 측면에 다수의 홀이 형성된 케이스 연장부와, 상기 케이스 연장부의 측면에는 적어도 하나의 냉각팬이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

주상 변압기, 히트파이프, 방열판, 케이스

Description

주상 변압기{a pole transformer}

본 발명은 주상 변압기에 관한 것으로서, 특히 방열 능력을 향상시키도록 한 주상 변압기에 관한 것이다.

일반적으로 주상 변압기는 변전소로부터의 고전압을 산업용이나 가정용의 저전압으로 낮추기 위하여 설치되는 것으로서, 고전압이 인입되는 부분에 부싱(애자)이 설치되는데, 절연급수에 따라 고압측은 특고압부싱 및 고압부싱으로 구분되고 저압측은 저압부싱으로 구분된다.

도 1은 종래 기술에 의한 주상 변압기를 개략적으로 나타낸 정면도이다.

종래 기술에 의한 주상 변압기는 도 1에 나타낸 바와 같이, 케이스(1)와, 상기 케이스(1)의 내부에 권선과 철심이 놓여지고 작동유체(절연유)로 충진되어 있으며, 상기 케이스(1)의 상면으로 고전압이 인입되는 부분에는 절연저항을 많게 하기 위해 부피가 큰 고압부싱(2)이 설치되고, 상기 케이스(1)의 측면에는 용도에 따른 정격전압으로 변환 송출되게 하는 저압부싱(3)이 설치되어 있으며, 상기 케이스(1)의 측면에는 적어도 하나의 방열판(4)이 설치되어 있다.

상기와 같은 종래 기술에 의한 주상 변압기는 변압기 자체에서 발생하는 열 과 태양광 등에서 전달되는 열에 의해 온도가 올라간다. 특히 주상 변압기는 대부분 유입 변압기인데 유입 변압기는 대부분 A종절연을 하고 있으며, A종절연의 한계 운전온도가 105℃이다.

그러나 종래 기술에 의한 주상 변압기는 몸체의 측면에 구성된 방열판을 통해 방열하고 있지만, 급격한 온도 상승시 효율적으로 방열이 이루어지지 않아 과부하 운전에 의해 변압기가 폭발하거나 작동유체가 끓어 넘쳐 인도에 쏟아지는 일도 발생하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로 하단에 히트파이프를 설치하여 변압기에서 발생하는 열을 보다 효율적으로 방열하도록 한 주상 변압기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 주상 변압기는 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 인입된 전기의 전압을 변압시키는 변압유니트와, 상기 케이스의 내부에 변압유니트가 수장될 수 있도록 충진되는 작동유체와, 상기 작동유체가 순환되면서 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 케이스와 연통되게 케이스의 외면에 설치되는 다수개의 방열판과, 상기 케이스의 상면에 외부로부터 공급되는 전류를 내부로 운송하기 위하여 도체 및 상기 도체를 절연하기 위한 애자를 포함하여 구성되는 고압부싱과, 상기 케이스의 측면에 감압된 전기가 출력되도록 구성되는 저압부싱과, 상기 케이스의 배면에 일정한 간격을 갖고 배치되어 상기 케이스의 내부에서 발생한 열을 외부로 방열하는 히트파이프와, 상기 히트파이프를 둘러싸면서 상기 케이스의 배면으로부터 연장되어 구성되고 측면에 다수의 홀이 형성된 케이스 연장부와, 상기 케이스 연장부의 측면에는 적어도 하나의 냉각팬이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 주상 변압기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 케이스의 배면에 히트파이프를 설치하여 방열판과 히트파이프를 통해 반압기에서 발생한 열을 외부로 방열함으로써 작동유체의 열을 방열하여 작동유체의 온도를 일정한 수준으로 유지시켜 줄 수 있다.

둘째, 히트파이프는 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 히트파이프를 사용하여 신속히 방열할 수 있다.

넷째, 히트파이프를 둘러싸도록 보호대(케이스 연장부)를 설치하여 변압기를 지상에 배치할 때 히트파이프의 보호 및 변압기를 지지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 주상 변압기를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

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

본 발명에 의한 주상 변압기는 도 2에 도시한 바와 같이, 케이스(110)와, 상 기 케이스(110)의 내부에 설치되어 인입된 전기의 전압을 변압시키는 변압유니트(도시되지 않음)와, 상기 케이스(110)의 내부에 변압유니트가 수장될 수 있도록 충진되는 작동유체(도시되지 않음) 및 작동유체가 순환되면서 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 케이스(110)와 연통되게 케이스(110)의 외면에 설치되는 다수개의 방열판(120)과, 상기 케이스(110)의 상면에 외부로부터 공급되는 전류를 내부로 운송하기 위하여 도체(131) 및 상기 도체(131)를 절연하기 위한 고압부싱(130)과, 상기 케이스(110)의 측면에 감압된 전기가 출력되도록 구성되는 저압부싱(140)과, 상기 케이스(110)의 하단부에 일정한 간격을 갖고 배치되어 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트파이프(150)와, 상기 케이스(110)의 하단부에 설치되어 상기 히트파이프(150)를 둘러싸면서 케이스(110)를 지지함과 함께 히트파이프(150)를 보호하는 케이스 연장부(160)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 고압부싱(130)은 상기 몸체(110)의 측면에서 상향 경사 배치하며, 그 경사배치각도로서 바람직한 각도는 45°이다. 상기 고압부싱(130)은 그의 엔드부가 상기 저압부싱(140)의 그것보다 높지 않게 설치하고 있다. 이것은 고압부싱(130)에 의해 변압기의 높이가 기형적으로 높아지는 것을 보완하게 되어 용량저하 없이 변압기 사이즈의 콤팩트 화를 가능하게 한다.

상기 고압부싱(130)은 단일종류의 고체 절연물인 애자로 이루어져 있고, 상기 애자에 도체(131)를 고정하는 크램프단자(도시되지 않음)를 포함하고 있다.

또한, 상기 도체(131)에는 주상 변압기의 온도를 검출하기 위한 온도센서(132)가 부착되어 있고, 상기 케이스(110)는 원통형으로 이루어져 있다.

상기 케이스 연장부(160)의 측면에는 적어도 하나의 냉각팬(170)이 설치되어 있고, 상기 냉각팬(170)은 상기 온도센서(132)에 의하여 자동으로 동작된다. 즉, 상기 주상 변압기의 온도가 상승할 경우에 상기 온도센서(132)는 주상 변압기의 온도를 실시간으로 검출하고 있다가 미리 정해진 온도값 이상일 경우에는 상기 냉각팬(170)을 동작시켜 주상 변압기의 내부 온도를 낮추도록 구성되어 있다.

한편, 열원 인출은 주상 변압기의 온도가 상부에서 가장 높으므로 변압기의 외함 상단에서 하단 히트파이프(150)에 연결되도록 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 주상 변압기는 온도 상태를 실시간으로 감지하기 위한 온도센서(132)를 부착하고, 상기 온도센서(132)에서 검출된 변압기의 온도정보를 실시간으로 외부로 전달하기 위한 별도의 통신수단(도시되지 않음)을 구성할 수도 있다.

도 3은 도 2의 히트파이프와 케이스 연장부가 케이스의 배면에 부착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 케이스(110)의 배면에는 일정한 간격을 갖고 히트파이프(150)가 배열되는데, 상기 히트파이프(150)는 상기 케이스(150)의 배면에 접하는 연통 구조의 발열부(151)와 상기 발열부(151)의 외주면에 일정한 간격을 갖고 돌출되어 열을 방출하는 방출핀(152)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 히트파이프(150)의 발열부(151)는 상기 케이스(110)와 접하는 부분이 상기 케이스(110)의 내부와 연통되도록 삽입하여 구성하거나 별도로 상기 케이스(110)의 배면에 부착 및 고정되어 있다.

상기 히트파이프(150)를 둘러싸면서 상기 케이스(110)의 배면에는 케이스 연장부(160)가 형성되는데, 상기 케이스 연장부(160)는 상기 히트파이프(150)보다 더 길게 형성되어 있다.

상기 케이스 연장부(160)의 측면에는 적어도 하나의 냉각팬(170)이 설치되어 상기 히트파이프(150)로 외부의 공기를 유입하거나 상기 히트파이프(150) 내부의 공기를 외부로 배출시키도록 구성되어 있다.

한편, 상기 케이스 연장부(160)의 양측에 서로 대응되게 냉각팬(170)을 설치할 수 있는데, 일측의 냉각팬(170)은 외부의 공기를 상기 히트파이프(150) 내부에 유입시키는 역할을 하도록 구성하고 타측의 냉각팬(170)은 상기 히트파이프(150) 내부의 더워진 공기를 외부로 배출시키는 역할을 하도록 구성한다.

따라서, 상기 케이스(110)의 배면에 히트파이프(150)가 연결된 상태에서 주상 변압기를 바닥에 놓을 경우에 히트파이프(150)가 손상될 우려가 있음과 함께 상기 케이스(110)가 바닥에 고정될 수가 없기 때문에 상기 히트파이프(150)보다 더 길게 케이스 연장부(160)를 설치하여 상기 히트파이프(150)를 보호함과 함께 주상 변압기를 바닥에 비치할 때 보다 원활하게 지지할 수가 있다.

뿐만 아니라 주상 변압기의 배면에 히트파이프(150)를 통해 신속하게 변압기의 온도를 방열시킴과 함께 별도의 냉각팬(170)을 통해 보다 신속하게 변압기를 냉각시킬 수가 있다.

한편, 상기 케이스 연장부(160)의 외부표면은 외부의 공기가 유입될 수 있도록 다수의 홀(도시되지 않음)이 형성되어 있다. 이때 상기 홀의 크기는 크게 구애 받지 않지만 가능하면 상기 히트파이프(150)가 외부의 직사광선에 영향을 받지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 의한 주상 변압기가 전주에 부착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 전주(200)의 일측에 주상 변압기(100)를 설치하고 있다. 이때 상기 주상 변압기(100)는 외부로 노출되어 있으므로 직사 광선을 받게 된다.

종래에는 주상 변압기를 이루는 케이스의 외면에 일정한 간격을 갖도록 방열판을 부착했지만, 여름과 같이 날씨가 더울 때는 방열판이 제기능을 하지 못하게 된다.

따라서 본 발명과 같이 주상 변압기를 이루는 케이스(110)의 배면에 다수의 히트파이프(150)를 부착하고, 방열판(120)과 히트파이프(150)를 통해 케이스(110)의 내부에서 발생한 열을 보다 효율적으로 외부로 방열시킬 수가 있다.

특히, 상기 히트파이프(150)가 외부로 노출되지 않고 케이스(110)의 배면에 케이스 연장부(160)를 통해 둘러싸여 있으므로 직사광선을 받지 않으므로 보다 효율적으로 주상 변압기를 냉각할 수 있다.

또한, 상기 케이스(110)의 배면에 연장되는 케이스 연장부(160)의 적어도 일측면에 냉각팬(도 3의 170)을 설치하여 히트파이프(150)와 함께 주상 변압기를 냉각시키고 있다. 즉 주상 변압기의 상단에 온도센서(도 2의 132)를 통해 실시간으로 주상 변압기의 온도상태를 감시하고, 미리 정해진 값 이상으로 주상 변압기의 온도 가 상승할 경우에 상기 냉각팬(170)을 동작시켜 외부의 공기를 히트파이프(150)쪽으로 유입시키거나 히트파이프(150) 내부의 더워진 공기를 외부로 방출시킴으로써 주상 변압기를 보다 신속하게 냉각시킬 수 있다.

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 주상 변압기를 개략적으로 나타낸 정면도

도 2는 본 발명에 의한 주상 변압기를 개략적으로 나타낸 구성도

도 3은 도 2의 히트파이프와 케이스 연장부가 케이스의 배면에 부착된 상태를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 의한 주상 변압기가 전주에 부착된 상태를 나타낸 도면

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110 : 케이스 120 : 방열판

130 : 고압부싱 140 : 저압부싱

150 : 히트파이프 160 : 케이스 연장부

Claims (10)

1. 케이스와,

   상기 케이스의 내부에 설치되어 인입된 전기의 전압을 변압시키는 변압유니트와,

   상기 케이스의 내부에 변압유니트가 수장될 수 있도록 충진되는 작동유체와,

   상기 작동유체가 순환되면서 열교환에 의해 냉각될 수 있도록 케이스와 연통되게 케이스의 외면에 설치되는 다수개의 방열판과,

   상기 케이스의 상면에 외부로부터 공급되는 전류를 내부로 운송하기 위하여 도체 및 상기 도체를 절연하기 위한 애자를 포함하여 구성되는 고압부싱과,

   상기 케이스의 측면에 감압된 전기가 출력되도록 구성되는 저압부싱과,

   상기 케이스의 배면에 일정한 간격을 갖고 배치되어 상기 케이스의 내부에서 발생한 열을 외부로 방열하는 히트파이프와,

   상기 히트파이프를 둘러싸면서 상기 케이스의 배면으로부터 연장되어 구성되고 측면에 다수의 홀이 형성된 케이스 연장부와,

   상기 케이스 연장부의 측면에는 적어도 하나의 냉각팬이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 주상 변압기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 케이스 연장부는 상기 히트파이프보다 더 길게 형성 되는 것을 특징으로 하는 주상 변압기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 히트파이프는 상기 케이스의 배면에 관통하여 고정되거나 상기 케이스의 배면에 부착되어 고정되는 것을 특징으로 하는 주상 변압기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 히트파이프는 상기 케이스의 배면에 접하는 연통 구조의 발열부와 상기 발열부의 외주면에 일정한 간격을 갖고 돌출되어 열을 방출하는 방출핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주상 변압기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 도체에는 주상 변압기의 온도를 검출하기 위한 온도센서가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 주상 변압기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 온도센서에서 검출된 변압기의 온도정보를 실시간으로 외부로 전달하기 위한 통신수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 주상 변압기.
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각팬은 상기 케이스 연장부의 양측에 서로 대응되게 설치하고, 일측의 냉각팬은 외부의 공기를 상기 히트파이프 내부에 유입시키는 역할을 하도록 구성하고 타측의 냉각팬은 상기 히트파이프 내부의 더워진 공기를 외부로 배출시키는 역할을 하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 주상 변압기.
10. 삭제

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