KR100951247B1

KR100951247B1 - 변압기의 유해가스 방출장치

Info

Publication number: KR100951247B1
Application number: KR1020020078082A
Authority: KR
Inventors: 이강일; 여성일; 김동현; 전풍선
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2010-04-05
Also published as: KR20040050293A

Abstract

본 발명은 변압기내에 발생되는 유해가스를 외부로 방출하는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 절연유가 채워지는 본체케이스내부에 코일이 권선된 권선부를 갖추어 승압, 감압한 고전압을 공급하는 변압기에 있어서, 상기 본체케이스내에서 발생된 유해가스를 상부로 유도하여 포집하도록 일정크기의 내부공간을 갖추어 상기 본체케이스의 상부면에 개구형성된 제 1개구부에 연통설치되는 무압밀봉형 콘스베이터; 상기 콘스베이터에 일단이 연결되는 배관부재의 타단에 장착되고, 상기 배관부재를 통하여 외부로 배출되는 유해가스와 상기 콘스베이터내로 유입되는 공기에 포함된 이물 및 습기를 제거하도록 일정량의 제습제가 내부수용되는 충진형 호흡기; 및 상기 본체케이스내부의 압력이 규정압력이상으로 상승될 때 상기 본체케이스내의 절연유를 외부로 방출하도록 상기 본체케이스의 상부면에 개구형성된 제 2개구부에 연통설치되는 방압기를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의하면, 변압기의 고전압 승압,감압시 변압기의 권선부에서 발생되는 불활성,가연성가스와 같은 유해가스를 효과적으로 외부로 방출하여 변압기내에 채워진 절연유의 분해를 방지하고, 절연효과를 극대화할 수 있다.

변압기, 절연유, 유해가스, 콘스베이터, 고무판, 제습제, 호흡기, 방압기

Description

변압기의 유해가스 방출장치{AN APPARATUS FOR DISCHARGING THE NOXIOUSNESS GAS IN A TRANSFORMER}

도 1(a)(b)는 일반적인 변압기를 도시한 내,외부구성을 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치를 전체구성도,

도 3(a)(b)은 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치에 채용되는 콘스베이터를 도시한 조립도 및 분해사시도,

도 4(a)(b)는 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치에 채용되는 충진형 호흡기를 종단면도, 분해사시도,

도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치에 채용되는 방압기를 도시한 조립도 및 분해사시도,

도 6은 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치를 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 ...... 콘스베이터 11 ...... 하부케이싱

12 ...... 상부케이싱 13 ...... 고무막

20 ...... 호흡기 20a,20b ... 상,하부제습제

21 ...... 배관부재 23 ...... 상부용기

24 ...... 중간용기 25 ...... 중간용기

30 ...... 방압기 31 ...... 하부방압케이싱

32 ...... 상부방압케이싱 33 ...... 상부커버

34 ...... 파열판식 디스크판 100 ..... 변압기

103 ..... 본체케이스 103a,103b ... 제 1,2개구부

본 발명은 변압기내에 수용되는 절연유에 의해서 발생되는 유해가스를 외부로 방출하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 변압기의 고전압 승압,감압시 변압기의 권선부에서 발생되는 불활성,가연성가스와 같은 유해가스를 효과적으로 외부로 방출하여 변압기내에 채워진 절연유의 분해를 방지하고, 절연효과를 극대화할 수 있는 변압기의 유해가스 방출장치에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 교류회로에 가하여 지는 수십 KVA 전압을 그보다 높이거나 수십만 KVA 전압을 낮은 전압으로 변화시켜 전력을 수용하는 플랜트(PLANT)설비의 전력부에 전력을 안정적으로 공급하는 전기공급장치이다.

그러나, 상기 변압기에서 전압을 승압,감압하는 것은 철심에 감겨져 있는 코일인 권선부에서 이루어지는데, 이때 아크(ARC) 발생으로 아주 소량의 공기 또는 산소, 질소, 탄산가스와 같은 불활성 가스와 수소, 메탄, 일산화탄소와 같은 가연성 가스인 유해가스가 발생하여 변압기내부에서 국부과열을 일으켜 변압기내 절연물 및 변압기내 절연유를 분해 시키고 있다.

또한, 발생되는 유해가스량의 많고, 가연성 가스성분 함유량이 전 가스의 1%를 넘을 경우 곧바로 정전사고를 유발하기 때문에 전기적 측정 또는 내부점검 등의 고장진단을 수행하고 있다.

이에 따라, 종래에는 도 1에 도시한 바와같이, 변압기(100)내에서 불활성,가연성 가스와 같은 유해가스의 발생시 유해가스는 방출관(107)을 통하여 대기중으로 그대로 방출하였다.

그러나, 저기압 및 우천시, 기타 습분 및 먼지가 상기 변압기(100)의 본체케이스(103) 내부로 유입되면, 절연유의 오염 또는 절연유의 점도를 저하시키게 됨은 물론 변압기 내에 코일(104)이 권선된 권선부(104a)(104b)(104c)에서 발생되는 미세한 아크와 유해가스가 결합하여 상기 본체케이스(103) 내에 채워진 절연유의 절연기능을 상실시킨다. 이로 인해 상기 권선부를 절연하는 절연유의 절연저항이 감소되었으며, 3상 고압 인입,인출 케이블(102a)(102b)로 연결된 고압차단기(101a)(101b)의 이상 발생으로 내부 압력이 상승되면 상기 본체케이스(103) 내부의 압력을 방출하지 못하게 되어 대형 설비사고, 전기화재 및 폭발 등과 같은 안전사고의 발생위험이 매우 높아지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 절연유가 채워진 변압기에서의 고전압 승압,감압시 권선부에서의 아크로 인해서 발생되는 유해가스를 무압 밀봉식으로 포집하여 외부로 방출하고, 대기중 습분 및 이물질의 내부유입을 차단하여 절연유의 손상을 방지하고, 변압기 내부의 이상압력 상승시 절연유를 외부로 방출하여 대형설비사고,전기화재 및 폭발사고를 예방할 수 있는 변압기의 유해가스 방출장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

절연유가 채워지는 본체케이스내부에 코일이 권선된 권선부를 갖추어 승압, 감압한 고전압을 공급하는 변압기에 있어서,

상기 본체케이스내에서 발생된 유해가스를 상부로 유도하여 포집하도록 일정크기의 내부공간을 갖추어 상기 본체케이스의 상부면에 개구형성된 제 1개구부에 연통설치되는 무압밀봉형 콘스베이터;

상기 콘스베이터에 일단이 연결되는 배관부재의 타단에 장착되고, 상기 배관부재를 통하여 외부로 배출되는 유해가스와 상기 콘스베이터내로 유입되는 공기에 포함된 이물 및 습기를 제거하도록 일정량의 제습제가 내부수용되는 충진형 호흡기; 및

상기 본체케이스내부의 압력이 규정압력이상으로 상승될 때 상기 본체케이스내의 절연유를 외부로 방출하도록 상기 본체케이스의 상부면에 개구형성된 제 2개구부에 연통설치되는 방압기를 포함함을 특징으로 하는 변압기의 유해가스 방출장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치를 전체구성도이고, 도 3(a)(b)은 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치에 채용되는 콘스베이터를 도시한 조립도 및 분해사시도이며, 도 4(a)(b)는 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치에 채용되는 충진형 호흡기를 종단면도, 분해사시도이고, 도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치에 채용되는 방압기를 도시한 조립도 및 분해사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 변압기의 유해가스 방출장치를 종단면도이다.

본 발명의 장치(1)는 도 2 내지 6에 도시한 바와같이, 코일(104)이 권선된 권선부(104a)(104b)(104c) 및 절연유가 내장되는 변압기(100)의 본체케이스(103)에 설치되어 변압기(100)의 승압,감압시 권선부의 아크에 의하여 발생되는 유해가스를 일시 저장하여 가스에 포함된 이물을 제거한 다음 외부로 청결한 상태로 방출하고, 본체케이스내에서의 규정압력이상 발생시 절연유를 외부로 방출하여 전기화재, 폭발과 같은 대형설비사고를 예방할 수 있는 것으로서, 이러한 장치(1)는 콘스베이터(10), 충진형 호흡기(20) 및 방압기(30)등으로 구성된다.

즉, 상기 콘스베이터(10)는 상기 본체케이스(103)내에서 발생된 유해가스를 상부로 유도하여 일정시간동안 포집할 수 있도록 일정크기의 내부공간을 가지며, 상기 본체케이스(103)의 상부면에 개구형성된 제 1개구부(103a)에 교체가능하도록 연통설치되는 무압밀봉형 수용부재이다.

이러한 콘스베이터(10)는 상기 본체케이스(103)의 제 1개구부(103a)로부터 직상부로 연장되고, 상부플랜지(11a)를 갖는 하부케이싱(11)과, 상기 상부플랜지(11a)와 볼트부재(15)로서 체결되는 하부플랜지(12a)를 갖는 상부케이싱(12) 및 상기 상,하부케이싱(11)(12)사이를 상하로 양분하도록 배치되는 다공성 고무막(13)으로 구성된다.

여기서, 상기 고무막(13)은 상기 상,하부케이싱(11)(12)사이에 배치되고, 표면에 평상시 막힘상태를 유지하고, 내부가스압력이 상승에 의한 부피팽창시 내경이 커지면서 유해가스를 상부케이싱(12)내로 배출하는 구멍(13a)이 다수개 형성된 고장력, 고탄력성의 고무부재이다.

이에 따라, 상기 콘스베이터(10)의 하부케이싱(11) 내에 일차로 포집되는 유해가스의 포집량이 많아져 그 내부압이 점차 커지면 평상시 막힘상태를 유지하고 있던 상기 고무막(13)의 구멍(13a)이 커지면서 이를 통하여 유해가스를 상부케이싱(12)측으로 배출하는 것이다.

또한, 상기 충진형 호흡기(20)는 상기 콘스베이터(10)의 상부케이스(12)의 상부면에 연장된 연결플랜지(14)와 일단이 플랜지 연결되는 일정길이의 배관부재(21)의 타단에 장착되고, 그 내부공간에는 유체흐름을 제어할 수 있도록 길이중간에 밸브부재(21a)를 갖는 상기 배관부재(21)를 통하여 외부로 배출되는 유해가스와 상기 콘스베이터(10)내로 유입되는 공기에 포함된 이물 및 습기를 제거하도록 일정량의 제습제가 내부수용되는 일정크기의 수용부재이다.

이러한 호흡기(20)는 상부용기(23), 중간용기(24) 및 하부용기(25)를 포함하여 구성된다. 상기 상부용기(23)는 상기 배관부재(21)의 말단부에 장착된 상부커버(22a)와 교체가능하도록 조립되는 상부플랜지(23a)와, 내부공간에 채워진 상부제습제(20a)가 통과되지 않을 정도의 구멍을 다수개 관통형성한 격판(27a)과, 하부플랜지(23b)를 구비한다. 또한, 상기 중간용기(24)는 상기 상부용기(23)의 하부플랜지(23b)와 교체가능하도록 조립되는 상부플랜지(24a)와, 내부공간에 채워진 하부제습제(20b)가 통과되지 않을 정도의 구멍을 다수개 관통형성한 격판(27b)과, 하부 플랜지(24b)를 구비한다. 그리고, 하부용기(25)는 상기 중간용기(24)의 하부플랜지(24b)와 교체가능하게 조립되는 상부플랜지(25a)와, 유해가스의 외부유출 및 외부공기의 내부유입이 이루어지도록 중앙에 설치된 도관(26)을 구비한다.

여기서, 상기 상부용기(23) 및 중간용기(24)는 내부에 충진된 상,하부제습제(20a)(20b)의 교체시기를 외부에서 용이하게 알수 있도록 투명한 소재로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 방압기(30)는 변압기(100)의 감압,승압시 유해가스의 발생량이 점점 과다해지면서 상기 본체케이스(103)내부의 압력이 사전에 규정된 압력이상으로 상승될 때 상기 본체케이스(103)내의 절연유를 외부로 비상용으로 방출하여 변압기의 폭발사고를 방지하도록 상기 본체케이스(103)의 상부면 일측에 개구형성된 제 2개구부(103b)에 연통설치되는 안전수단이다.

이러한 방압기(30)는 상기 제 2개구부(103b)로부터 상부로 연장되는 하부방압케이싱(31)과, 상기 하부방압케이싱(31)의 상부플랜지(31a)와 파열판식 디스크판(34)을 매개로 하부플랜지(32a)가 교체가능하게 조립되는 상부방압케이싱(32) 및 상기 상부방압케이싱(32)의 개구부(32b)를 중력식으로 밀폐하는 상부커버(33)로 구성된다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 작용에 대해 설명한다.

고전압 승압,감압을 수행하는 변압기(100)의 정상적인 운전중 권선부(104a)(104b)(104c)에서 발생되는 미세한 아크로 인하여 불활성, 가연성가스와 같은 유해가스가 변압기(100) 내에서 발생되고, 발생된 가스는 본체케이스(103)의 제 1개구부(103a)에 연통설치된 콘스베이터(10)의 하부케이싱(11)의 내부공간에 포집된다.

그리고, 상기 하부케이싱(11) 내에 포집되는 유해가스의 유입량이 점차 많아져 상기 하부케이싱(11)의 내부압력이 점차 커지면, 상기 하부케이싱(11)과 상부케이싱(12) 사이를 상하로 양분하는 얇은 두께의 고장력, 고탄력 고무막(13)이 점차 부피팽창되면서 상기 고무막(13)의 표면에 관통형성된 미세한 구멍(13a)이 확장된다. 이에 따라 상기 확장된 구멍(13a)을 통하여 하부케이싱(11)내의 유해가스가 상부케이싱(12) 내로 유입되고, 상기 상부케이싱(12) 내의 유해가스는 배관부재(21)를 통하여 그 단부에 장착된 충진형 호흡기(20) 측으로 방출되는 것이다.

여기서, 상기 고무막(13)의 구멍(13a)은 얇은 두께의 고장력,고탄력 고무막(13)을 팽팽하게 잡아 당긴상태에서 미세한 구멍을 뚫은 다음, 상기 고무막(13)을 원래의 상태로 되돌리면 상기 구멍(13a)은 평상시 막힘상태를 유지하게 되는 반면에, 상기 본체케이스(103)내의 절연유가 팽창하게 되면, 자연적으로 상기 고무막(13)도 팽창하면서 구멍이 형성되어 이를 통하여 상기 하부케이싱(11)내에 포집된 가스를 방출 시키며, 반대로 상기 절연유의 온도가 떨어져 절연유가 수축하게 되면 상기 고무막(13)은 원래의 상태로 되돌아 오게되어 있어 상기 절연유의 자체온도변화 및 유해가스의 발생 및 배출량에 따라 주기적으로 반복된다.

또한, 이러한 고무막(13)의 팽창 및 수축작용이 반복 되는 동안 상기 본체케이스(103)내의 압력이 대기압력보다 높기 때문에 외부의 공기가 완전 차단되므로 절대로 습기나 산소에 의해 변압기 절연유가 오염될 우려가 없다.

상기와 같이 콘스베이터(10)에서 배출된 유해가스 또는 공기가 배관부재(21)을 통하여 충진형 호흡기(20)로 유입되면, 배출되는 유해가스는 먼저 1차로 상부용기(23)내에 충진되어 있는 상부제습제(20a)에서 각종 이물질 및 수분을 제거하여 절연유의 특성저하를 방지하고, 연속하여 2차로 상기와 같은 방식으로 또다른 중간용기(24)에 충진된 하부제습제(20b)에 의해서 유해가스성분 및 각종 이물질을 2중으로 제습하게된다.

그리고, 외부공기의 출입이 이루어지는 도관(26)이 설치된 하부용기(25)에는 상기 제습제(20a)(20b)에서 제거된 각종 물질이 저장되어 진다.

또한, 상기 충진형 호흡기(20)를 구성하는 상,하부 및 중간용기(23)(24)(25)는 투명한 플라스틱소재로 제조되며, 각각의 용기가 서로 분리가능하며, 각 용기를 분리 했을 때 제습제가 하부로 낙하하지 않도록 낙하 방지용 격판(27a)(27b)이 상부,중간용기(23)(24)내부에 삽입되어져 있어 이에 충진되는 흡습제(20a)(20b)의 교체 및 분해,조립이 용이하도록 한다. 이에 따라 투명한 소재로 이루어진 상부용기(23) 및 중간용기(24)를 통해서 이에 충진된 제습제(20a)(20b)의 색깔이 2/3 이상 황색으로 변색했을 때 새로운 제습제로 교환해 준다.

한편, 상기 변압기(100),고압차단기(101a)(101b) 및 3상 고압 인입,인출 케이블(102a)(102b)의 이상 발생으로 상기 본체케이스(103)내의 압력이 규정된 압력이상으로 상승시에는 상기 본체케이스(103)의 제 2개구부(103b)에 설치된 방압기(30)를 구성하는 상,하부방압케이싱(31)(32)사이에 설치된 파열판식 디스크판(34)이 파열되면서 변압기(100)내의 절연유를 외부로 방출하여 변압기자체의 폭 발을 미연에 방지함으로서 대형 설비사고,전기화재를 예방할 수 있는 것이다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 변압기의 권선부에서 발생하는 미세한 아크로 인해 불활성, 가연성 가스와 같은 유해가스를 무압 밀봉식으로 구성된 콘스베이터에서 자동으로 배출하기 때문에 변압기 내에 충진된 절연유의 분해 및 기기 국부과열를 방지할 수 있으며, 또한, 콘스베이터에서 외부로 배출되는 가스를 제습제가 충진된 호흡기를 통하여 외부로 배출하기 전에 제습시킬수 있기 때문에 대기의 환경오염을 방지함은 물론, 변압기의 본체케이스의 내부압력이 규정압력 이상으로 상승될 때 방압기 내에 설치된 파열판식 디스크가 파손되면서 변압기내부에 충진된 절연유를 외부로 방출하기 때문에, 대형 설비사고, 전기화재 및 폭발 등을 미연에 방지하여 안정적으로 고전압을 승압,감압할 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

절연유가 채워지는 본체케이스 내부에 코일이 권선된 권선부를 갖추어 승압, 감압한 고전압을 공급하는 변압기에 있어서,

상기 본체케이스 내에서 발생된 유해가스를 상부로 유도하여 포집하도록 일정크기의 내부공간을 갖추어 상기 본체케이스의 상부면에 개구형성된 제 1개구부에 연통설치되는 무압밀봉형 콘스베이터;

상기 콘스베이터에 일단이 연결되는 배관부재의 타단에 장착되고, 상기 배관부재를 통하여 외부로 배출되는 유해가스와 상기 콘스베이터 내로 유입되는 공기에 포함된 이물 및 습기를 제거하도록 일정량의 제습제가 내부수용되는 충진형 호흡기; 및

상기 본체케이스의 상부면에 개구형성된 제 2개구부에 연통설치되며, 상기 본체케이스 내부의 압력이 규정압력이상으로 상승될 때 상기 본체케이스 내의 절연유를 외부로 방출하도록 파열되는 파열판식 디스크판을 구비하는 방압기를 포함함을 특징으로 하는 변압기의 유해가스 방출장치.
제 1항에 있어서,

상기 콘스베이터는 상기 제 1개구부로부터 직상부로 연장되고, 상부플랜지를 갖는 하부케이싱과, 상기 상부플랜지와 볼트부재로서 체결되는 하부플랜지를 갖는 상부케이싱 및 상기 상,하부케이싱사이를 양분하도록 배치되는 다공성 고무막으로 구성됨을 특징으로 하는 변압기의 유해가스 방출장치.
제 1항에 있어서,

상기 충진형 호흡기는,

상기 배관부재의 말단부에 장착된 상부커버와 교체가능하도록 조립되는 상부플랜지 및 내부공간에 채워진 상부제습제가 통과되지 않을 정도의 구멍을 다수개 관통형성한 격판을 구비하는 상부용기;

상기 상부용기의 하부플랜지와 교체가능하도록 조립되는 상부플랜지 및 내부공간에 채워진 하부제습제가 통과되지 않을 정도의 구멍을 다수개 관통형성한 격판을 갖는 중간용기; 및

상기 중간용기의 하부플랜지와 교체가능하게 조립되는 상부플랜지 및 유해가스의 외부유출 및 외부공기의 내부유입이 이루어지는 도관이 중앙에 설치된 하부용기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 변압기의 유해가스 방출장치.
제 3항에 있어서,

상기 상부용기 및 중간용기는 그 내부에 충진된 상기 상부제습제 및 하부제습제의 교체시기를 외부에서 용이하게 알수 있도록 투명한 소재로 구성됨을 특징으로 하는 되는 변압기의 유해가스 방출장치.
제 1항에 있어서,

상기 방압기는 상기 제 2개구부로부터 상부로 연장되는 하부방압케이싱과, 상기 하부방압케이싱의 상부플랜지와 상기 파열판식 디스크판을 매개로 하부플랜지가 교체가능하게 조립되는 상부방압케이싱과, 상기 상부방압케이싱의 개구부를 중력식으로 밀폐하는 상부커버로 구성됨을 특징으로 하는 변압기의 유해가스 방출장치.