KR101310691B1

KR101310691B1 - 변전소의 변전용 특고압 변압기

Info

Publication number: KR101310691B1
Application number: KR1020130078343A
Authority: KR
Inventors: 전진택
Original assignee: (주)동성기술감리단
Priority date: 2013-07-04
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2013-09-24

Abstract

본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기는 내부에 특고압 변압기가 내장되고 절연유가 충진된 변압기 유닛, 변압기 유닛의 외부 일측에 장착되며 일차측에 전기적으로 연결된 부싱, 부싱과 지중 전선을 전기적으로 연결시키는 엘보 접속재, 절연유 분해가 발생되어 변압기 유닛의 내부 압력이 제1 압력 레벨에 도달 할 경우 제1 트리거 동작을 개시하는 제1 압력 연동 트리거 모듈, 절연유 분해가 발생되어 변압기 유닛의 내부 압력이 제2 압력 레벨에 도달 할 경우 제2 트리거 동작을 개시하는 제2 압력 연동 트리거 모듈, 제1 압력 연동 트리거 모듈의 제1 트리거 동작에 따라 트리거 되어 알람 경고를 개시하는 알람 경고 유닛 및 상기 제2 압력 연동 트리거 모듈의 제2 트리거 동작에 따라 엘보 접속재를 부싱으로터 기계적 및 전기적으로 분리시키는 엘보 접속재 분리 어셈블리를 포함하는 특징에 의하여 변압기 유닛의 내부에 충진된 절연유가 분해되어 제1 압력 레벨에 도달하는 경우 경고 알람을 발생하고, 지속 상승하여 제2 압력 레벨에 도달하면 지중 전선이 연결된 엘보 접속재를 부싱으로부터 자동 분리시켜 이차적인 사고를 방지하는 효과가 있다.

Description

변전소의 변전용 특고압 변압기{HIGH VOLTAGE TRANSFORMER FOR TRANSFORMING OF SUBSTATION}

본 발명은 변전소의 변전용 특고압 변압기에 관한 것으로, 구체적으로는 변압기의 절연유가 분해되어 발생되는 절연유 분출 사고를 미연에 방지할 수 있는 절연유 분출 사전 방지 기능을 갖는 변전소의 변전용 특고압 변압기에 관한 것이다.

발전소에 생산된 전력은 여러 전력 공급 계통을 통하여 일반 수용가로 공급된다. 변전소로 공급되는 전력은 특고압으로 공급되며 이는 특고압 변압기를 통하여 저압으로 변환되어 일반 수용가로 공급된다. 변전소에는 구비되는 변전용 특고압 변압기는 절연유가 충진된 변압기 유닛에 내장되어 있다. 특고압 변압기의 일차측은 부싱과 엘보 접속재를 매개로 하여 지중 전선과 연결된다. 지중 전선을 통하여 공급되는 특고압 전력은 변압기 유닛의 내부 특고압 변압기의 일차측으로 공급되고 저압으로 변환되어 특고압 변압기의 이차측으로 출력되어 수용가로 공급된다.

변압기 유닛에 내장되는 특고압 변압기는 특고압을 저압으로 변환시키기 때문에 절연유를 충진하여 사용하게 된다. 그런데 어떠한 원인에 의해서 절연유의 분해가 발생되면 변압기 유닛의 내부에 절연유 분해가스가 발생되어 변압기 유닛의 내부 압력이 상승하게 된다. 변압기 유닛의 내부 압력이 한계치를 초과하는 경우 변압기 유닛의 외부로 절연유가 분출하거나 심한 경우 변압기 유닛이 폭발하는 매우 위험한 사고가 발생할 수 있다.

절연유 분해가 발생되는 경우로는 저압측 단락이나 부하급변 또는 붓싱 파손과 같은 여러 원인에 의해서 변압기의 권선이 영향을 받아 손상되면서 변압기 유닛의 내부에서 특고압의 아크가 발생되고 이로 인하여 절연유가 분해되어 가스가 발생하게 된다. 또는 지진과 같은 외부 진동 원인에 의해서 절연유가 흔들리는 경우에도 절연유 유동에 따른 기포가 발생되면서 절연유 분해가스가 발생되는 것으로 알려져 있다.

이러한 일련의 위험한 상황이 특고압 변압기에서 발생되고 있는 상황에서 조기에 위험한 상황이 발생되고 있음을 경고할 수 있는 기능이 변전소의 변전용 특고압 변압기에 요구되고 있다. 그리고 경고에도 불구하고 특고압 변압기에 어떠한 조치가 이루어지지 않아서 매우 위험한 전기적 사고가 발생될 수 있는 경우 부싱과 엘보 접속재의 전기적 연결 상태를 차단시키는 것이 필요하다.

대한민국 특허 등록 제10-0968921호(2010.07.01) "변전소의 변전용 특고압 변압기"

본 발명의 목적은 변전소의 변전용 특고압 변압기에 있어서 변압기 유닛의 내부에 충진된 절연유가 분해되어 가스가 발생되어 변압기 유닛의 내부 압력이 변화되는 경우 사전에 미리 경고하고 사고 발생 이전에 안전하게 지중 전선이 연결된 엘보 접속재를 신속하게 자동 분리함으로서 절연유 분해에 따른 이차적인 사고가 발생되지 않도록 하는 보다 향상된 변전소의 변전용 특고압 변압기를 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 변전소의 변전용 특고압 변압기에 관한 것이다. 본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기는 내부에 특고압 변압기가 내장되고 절연유가 충진된 변압기 유닛; 상기 변압기 유닛의 외부 일측에 장착되며 상기 특고압 변압기의 일차측에 전기적으로 연결된 부싱; 상기 부싱에 기계적으로 연결되어 상기 부싱과 지중 전선을 전기적으로 연결시키는 엘보 접속재; 상기 절연유 분해가 발생되어 상기 변압기 유닛의 내부 압력이 제1 압력 레벨에 도달 할 경우 제1 트리거 동작을 개시하는 제1 압력 연동 트리거 모듈; 상기 절연유 분해가 발생되어 상기 변압기 유닛의 내부 압력이 제2 압력 레벨에 도달 할 경우 제2 트리거 동작을 개시하는 제2 압력 연동 트리거 모듈; 상기 제1 압력 연동 트리거 모듈의 제1 트리거 동작에 따라 트리거 되어 알람 경고를 개시하는 알람 경고 유닛; 및 개구부가 마련된 베이스 부재, 상기 엘보 접속재의 연결부 일측이 끼워져 상기 베이스 부재에 탄성적으로 착탈 가능하게 장착되는 유동 부재, 상기 유동 부재가 상기 베이스 부재에 장착된 상태를 유지하도록 하거나 탄성적으로 분리되도록 하는 스톱퍼, 그리고 상기 스톱퍼를 스위칭 동작시키기 위한 스톱퍼 동작기를 포함하고 상기 제2 압력 연동 트리거 모듈의 제2 트리거 동작에 따라 상기 스톱퍼 동작기가 연동하여 상기 스톱퍼를 스위칭 동작시켜서 상기 엘보 접속재를 상기 부싱으로터 기계적 및 전기적으로 분리시키는 엘보 접속재 분리 어셈블리를 포함한다.

본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기는 변압기 유닛의 내부에 충진된 절연유가 분해되어 가스가 발생되어 변압기 유닛의 내부 압력이 변화되어 변압기 유닛의 내부 압력이 제1 압력 레벨에 도달하는 경우 경고 알람을 발생하여 사전에 미리 대응을 할 수 있도록 한다. 그러나 일차적 대응이 이루어지지 않아 변압기 유닛의 내부 압력이 지속적으로 상승하여 제2 압력 레벨에 도달하게 되면 사고 발생 이전에 안전하게 지중 전선이 연결된 엘보 접속재를 부싱으로부터 신속하게 자동 분리함으로서 절연유 분해에 따른 이차적인 사고가 발생되지 않도록 한다.

도 1은 본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기의 전반적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 변압기 유닛의 내부 압력 변화에 따른 제1 및 제2 압력 연동 트리거 모듈의 트리거 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 도 1의 변압기 유닛의 내부 압력 변화에 따라 경고 동작과 엘보 접속재 자동 분리 동작이 실행되는 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4는 변압기 유닛의 부싱에 엘보 접속재가 장착된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 엘보 접속재 분리 어셈블리에 의해 부싱으로부터 엘보 접속재가 분리 된 상태를 보여주는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기의 전반적인 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기는 변압기 유닛(10)이 구비된다. 변압기 유닛(10)의 내부에는 특고압 변압기(12)가 내장되고 절연유(14)가 충진되어 밀봉된다. 변압기 유닛(10)의 외부 일측에는 부싱(16)이 장착된다. 부싱(16)은 특고압 변압기(12)의 일차측과 전기적으로 연결된다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나 일반적으로 부싱(16)과 변압기(12)의 일차측 사이에는 전류 제한을 위한 퓨즈가 연결된다. 부싱(16)과 지중 전선(18)은 엘보 접속재(20)에 의해 연결된다. 엘보 접속재(20)는 부싱(16)에 기계적으로 연결되어 부싱(16)과 지중 전선(18)을 전기적으로 연결한다. 변압기 유닛(10)에는 제1 압력 연동 트리거 모듈(30)과 제2 압력 연동 트리거 모듈(40)이 구비되며 이들에 의해 동작이 개시되는 알람 경고 유닛(50)과 엘보 접속재 분리 어셈블리(60)가 구비된다.

본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기는 지중 전선(18)을 통하여 전송 되어온 특고압 전력이 엘보 접속재(20)와 부싱(16)을 통하여 변압기 유닛(10)에 내장된 특고압 변압기(12)의 일차측으로 공급된다. 특고압 변압기(12)의 일차측으로 공급된 특고압 전력은 도면에 상세히 도시되어 있지 않으나 이차측에서 저압으로 변환되어 일반 수용가로 출력된다.

이와 같이 변압기 유닛(10)에서 일련의 전력 변환 과정이 실행되는 과정에서 어떠한 원인에 의해 변압기 유닛(10)의 내부에 충진된 절연유(14)가 분해될 수 있다. 절연유(14)의 분해가 발생되면 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 증가하게 된다. 절연유(14)의 분해가스에 의해 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 상승하게 되면 제1 압력 연동 트리거 모듈(30)과 제2 압력 연동 트리거 모듈(40)은 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 각기 설정된 특정 압력 레벨에 도달하면 각각 트리거 동작을 개시한다.

도 2는 도 1의 변압기 유닛의 내부 압력 변화에 따른 제1 및 제2 압력 연동 트리거 모듈의 트리거 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.

도 2를 참조하여, 절연유(14)의 분해가 진행되면서 변압기 유닛(10)의 내부압력이 상승하여 제1 압력 레벨(32)에 도달하게 되면 이에 반응하여 제1 압력 연동 트리거 모듈(30)이 제1 트리거 동작을 개시한다. 절연유(14)의 분해가 계속 진행되면서 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 보다 높이 상승하여 제2 압력 레벨(42)에 도달하게 되면 이에 반응하여 제2 압력 연동 트리거 모듈(40)이 제2 트리거 동작을 개시한다.

도 3은 도 1의 변압기 유닛의 내부 압력 변화에 따라 경고 동작과 엘보 접속재 자동 분리 동작이 실행되는 과정을 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 3을 참조하여, 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 상승하여 제1 압력 레벨에 도달(S10)하게 되면 이에 반응하여 제1 압력 연동 트리거 모듈(30)이 제1 트리거 동작을 개시(S20)한다. 제1 압력 연동 트리거 모듈(30)이 제1 트리거 동작을 개시하면 이에 연동하여 알람 경고 유닛(50)이 동작하여 경고 알람을 발생(S30)한다. 알람 경고 유닛(50)은 제1 압력 연동 트리거 모듈(30)의 제1 트리거 동작에 연동하는 알람 발생기(52)와 알람 발생기(52)에 연결되어 경고 알람을 출력하는 스피커(54)로 구성된다.

변압기 유닛(10)의 내부 압력이 제1 압력 레벨(32)에서 지속적으로 상승하여 제2 압력 레벨(42)에 도달(S40)하게 되면 이에 반응하여 제2 압력 연동 트리거 모듈(40)이 제2 트리거 동작을 개시(S50)한다. 제2 압력 연동 트리거 모듈(40)이 제2 트리거 동작을 개시하면 이에 따라 엘보 접속재 분리 어셈블리(60)가 동작하여 엡보 접속재(20)를 부싱(16)으로부터 자동적으로 분리(S60)시킨다.

이상과 같이 본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기는 변압기 유닛(10)의 내부에 충진된 절연유(14)가 어떠한 원인에 의해서 분해가 발생되어 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 상승하는 경우 그 압력 레벨이 제1 압력 레벨(32)에 도달하면 일차 경고 알람을 발생하여 특고압 변압기에 위험 상황이 발생되고 있음을 경고한다.

일차 경고에도 불구하고 변압기 유닛(10)의 압력 상승에 어떠한 조치가 없어서 지속해서 압력이 상승하면 변압기 유닛(10)이 상승하는 압력에 견디지 못하고 폭발할 수 있다. 그럼으로 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 한계 상황에 도달하기 이전인 제2 압력 레벨(42)에 도달하게 되면 부싱(16)에 연결된 엘보 접속재(20)를 자동적으로 분리시킴으로서 변압기 유닛(10)이 폭발하는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 변압기 유닛의 부싱에 엘보 접속재가 장착된 상태를 보여주는 단면도이고, 도 5는 엘보 접속재 분리 어셈블리에 의해 부싱으로부터 엘보 접속재가 분리 된 상태를 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하여, 엘보 접속재(20)는 엘보 접속재 분리 어셈블리(60)를 사이에 두고 변압기 유닛(10)의 외부 일측에 장착된 부싱(16)에 기계적으로 연결되어 부싱(16)을 통하여 지중 전선(18)을 특고압 변압기(12)의 일차측에 전기적으로 연결한다. 엘보 접속재 어셈블리(60)는 개구부(61)가 마련된 베이스 부재(62), 엘보 접속재(20)의 연결부 일측이 끼워져 베이스 부재(62)에 탄성적으로 착탈 가능하게 장착되는 유동 부재(63), 유동 부재(63)가 베이스 부재(62)에 장착된 상태를 유지하도록 하거나 탄성적으로 분리되도록 하는 스톱퍼(64), 그리고 스톱퍼(64)를 스위칭 동작시키기 위한 스톱퍼 동작기(65)를 포함하여 구성된다.

베이스 부재(62)는 개구부(61)가 부싱(16)에 정렬되도록 변압기 유닛(10)의 외부 일측에 복수개의 나사들(66)에 의해서 장착되어 고정된다. 베이스 부재(62)는 내측에 원통형 스프링(67)이 장착되어 유동 부재(63)를 후방으로 미는 탄성력을 제공한다. 유동 부재(63)는 엘보 접속재(20)의 연결부 일측이 끼워져 원통형 스프링(67)에 의해 후방으로 밀리는 힘을 받는 상태로 베이스 부재(62)에 장착된다.

스톱퍼(64)는 유동 부재(63)가 베이스 부재(62)에 끼워지고 원통형 스프링(67)에 의해 후방으로 밀리는 힘을 받을 때 유동 부재(63)가 장착된 상태를 유지하도록 제1 위치를 유지한다. 그럼으로 엘보 접속재(20)는 엘보 접속재 분리 어셈블리(60)를 사이에 두고 부싱(16)에 연결된 상태를 유지한다.

지중 전선(18)이 활선 상태에서 정상적으로 특고압 변압기(12)가 동작하면 지중 전선(18)을 통해서 전송되어오는 특고압 전력은 부싱(16)을 통하여 특고압 변압기(12)의 일차측으로 공급된다. 특고압 변압기(12)의 일차측으로 공급되는 특고압 전력은 저압으로 변환되어 특고압 변압기(12)의 이차측으로 출력되고 수용가로 공급된다.

그런데, 어떠한 원인에 의해서 변압기 유닛(10)의 내부에 충진된 절연유(14)의 분해가 발생되어 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 상승하는 경우 그 압력 레벨이 제1 압력 레벨(32)에 도달하면 일차 경고 알람을 발생하여 특고압 변압기에 위험 상황이 발생되고 있음을 경고한다. 그러나 일차 경고에도 불구하고 변압기 유닛(10)의 압력 상승에 어떠한 대응 조치가 없어서 지속하여 압력이 상승하는 경우 급기야 제2 압력레벨(42)에 도달하게 되고 그러한 경우 제2 압력 연동 트리거 모듈(40)이 제2 트리거 동작을 개시한다.

제2 압력 연동 트리거 모듈(40)이 제2 트리거 동작을 개시하면, 이에 연동하여 스톱퍼 동작기(65)가 동작하여 스톱퍼(64)를 스위칭 동작시킨다. 스톱퍼(64)가 스위칭 동작하면 엘보 접속재 분리 어셈블리(60)의 유동 부재(63)가 원통형 스프링(67)의 미는 힘에 의해서 후방으로 밀리게 된다. 그럼으로 유동 부재(63)에 끼워진 엡보 접속재(20)는 부싱(16)으로부터 후방으로 이탈되어 기계적으로 분리된다. 이에 따라 지중 전선(18)과 부싱(16)의 전기적 연결도 분리된다. 그럼으로 변압기 유닛(10)의 내부 압력이 한계 상황에 도달하기 이전인 제2 압력 레벨(42)에서 부싱(16)에 연결된 엘보 접속재(20)를 자동적으로 분리시킴으로서 1 차측에 공급되는 전원이 제거되므로 절연유(14)의 분해가 중단되므로 변압기 유닛(10)이 폭발하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 변전소의 변전용 특고압 변압기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.

그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 변압기 유닛 12: 특고압 변압기
14: 절연유 16: 부싱
18: 지중 전선 20: 엘보 접속재
30: 제1 압력 연동 트리거 모듈 32: 제1 압력 레벨
40: 제2 압력 연동 트리거 모듈 42: 제2 압력 레벨
50: 알람 경고 유닛 52: 알람 발생기
54: 스피커 60: 엘보 접속재 분리 어셈블리
61: 개구부 62: 베이스 부재
63: 유동 부재 64: 스톱퍼
65: 스톱퍼 동작기 66: 나사
67: 원통형 스프링

Claims

내부에 특고압 변압기가 내장되고 절연유가 충진된 변압기 유닛;
상기 변압기 유닛의 외부 일측에 장착되며 상기 특고압 변압기의 일차측에 전기적으로 연결된 부싱;
상기 부싱에 기계적으로 연결되어 상기 부싱과 지중 전선을 전기적으로 연결시키는 엘보 접속재;
상기 절연유 분해가 발생되어 상기 변압기 유닛의 내부 압력이 제1 압력 레벨에 도달 할 경우 제1 트리거 동작을 개시하는 제1 압력 연동 트리거 모듈;
상기 절연유 분해가 발생되어 상기 변압기 유닛의 내부 압력이 제2 압력 레벨에 도달 할 경우 제2 트리거 동작을 개시하는 제2 압력 연동 트리거 모듈;
상기 제1 압력 연동 트리거 모듈의 제1 트리거 동작에 따라 트리거 되어 알람 경고를 개시하는 알람 경고 유닛; 및
개구부가 마련된 베이스 부재, 상기 엘보 접속재의 연결부 일측이 끼워져 상기 베이스 부재에 탄성적으로 착탈 가능하게 장착되는 유동 부재, 상기 유동 부재가 상기 베이스 부재에 장착된 상태를 유지하도록 하거나 탄성적으로 분리되도록 하는 스톱퍼, 그리고 상기 스톱퍼를 스위칭 동작시키기 위한 스톱퍼 동작기를 포함하고 상기 제2 압력 연동 트리거 모듈의 제2 트리거 동작에 따라 상기 스톱퍼 동작기가 연동하여 상기 스톱퍼를 스위칭 동작시켜서 상기 엘보 접속재를 상기 부싱으로터 기계적 및 전기적으로 분리시키는 엘보 접속재 분리 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소의 변전용 특고압 변압기.