KR101447040B1 - 몰드 변압기 및 몰드 변압기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰드 변압기에 있어서 전계집중을 완화시켜 절연물에 미치는 전계 스트레스를 완화시킬 수 있는 몰드 변압기를 제공하려는 것으로서, 본 발명에 따라서 수직 방향상 다층으로 권선되는 절연 도체; 상기 절연 도체중 적어도 상부 또는 하부의 일층의 권형 절연 도체상에 씌워지는 반도전층; 및 상기 몰드 변압기의 외형을 형성하며, 상기 권형 절연 도체와 상기 반도전층상에 주조되는 절연수지물;을 포함하는 몰드 변압기가 개시된다.

몰드 변압기, 반도전층, 절연수지물

Description

몰드 변압기 및 몰드 변압기의 제조방법{CAST RESIN TRANSFORMER AND ITS MAKING METHOD}

본 발명은 몰드 변압기(CAST RESIN TRANSFORMER, 일명 MOLD TRANSFORMER)에 관한 것으로, 특히 전계 집중을 완화할 수 있고 절연 내력이 향상될 수 있는 몰드 변압기 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

변전소 또는 대규모 전력수용가의 수전측에 설치되고 정격 전압이 수십 킬로볼트이상인 변압기로서 건식 변압기와 유입 변압기 및 몰드 변압기를 예로 들 수 있다.

여기서, 유입 변압기는 정격전압은 높으나 절연재로서 환경오염을 일으킬 수 있는 기름을 사용하고 화재 및 폭발의 위험성이 있어 실내 사용에 부적합한 변압기이다.

건식 변압기는 공기 절연식 변압기로서 화재 및 폭발의 위험성이 유입 변압기보다 적으나 정격전압이 낮아 비교적 저용량의 변압기로서 사용이 제한되고 있다.

몰드 변압기는 변압용 권선의 외부를 고체절연물로 절연하는 구조로서, 절연 물로서 환경오염을 일으킬 수 있는 기름을 사용하지 않는 친환경적 변압기이고, 고체절연물로서 난연성이 우수한 에폭시(Epoxy)와 같은 절연물을 사용하여 화재 및 폭발의 위험성이 최소화되어 실외 및 실내 설치가 가능하여 그 수요가 증가되고 있다.

그러나 종래기술에 따른 몰드 변압기는 내부 권선에 흐르는 전류에 의해 형성되는 전계가 권선의 상단부 또는 하단부와 같은 일부 부위에 집중되고 해당 부위 주변의 절연물에 있어 기포가 있는 원인으로 절연물 밀도가 여타 부위의 밀도보다 낮은 경우 해당 부위에서 절연파괴가 발생하고 전력사고를 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 전계가 집중되는 부위의 전계를 고르게 분산시켜 해당 부위 주변의 절연물에 가해지는 전계 스트레스(stress)를 최소화함으로써 절연파괴 발생을 최소화할 수 있는 몰드 변압기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은, 전계가 집중되는 부위의 전계를 고르게 분산시켜 해당 부위 주변의 절연물에 가해지는 전계 스트레스(stress)를 최소화함으로써 절연파괴 발생을 최소화할 수 있는 몰드 변압기의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 제 1 목적은, 몰드 변압기에 있어서,

세로 방향상 다층으로 설치되는 권선되는 절연 도체;

상기 절연 도체중 적어도 상부 또는 하부의 일층의 절연 도체상에 씌워져, 집중되는 전계를 고르게 분산시키는 반도전층; 및

상기 몰드 변압기의 외형을 형성하며, 상기 절연 도체와 상기 반도전층상에 주조되는 절연수지물;을 포함하는 본 발명에 따른 몰드 변압기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 본 발명의 제 2 목적은, 몰드 변압기의 제조방법에 있어서,

권형의 외주면에 수직방향상 다층으로 절연 도체를 감는 권선 단계;

상기 권선 단계에서 권선한 절연 도체의 상단부 또는 하단부의 적어도 한부 분상에 반도전층을 씌우는 반도전층 형성 단계;

상기 반도전층과 상기 절연 도체의 반경 방향상 내측 및 외측에 각각 미리 결정된 간격을 두고 주형을 설치하는 단계;

상기 반도전층 및 상기 절연 도체와 상기 주형 사이에 용융된 절연수지물을 부어넣는 절연수지물 형성 단계;

상기 용융된 절연수지물을 경화시키는 경화 단계; 및

상기 주형을 떼어내는 이형 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 제조방법.을 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 몰드 변압기는, 절연 도체중 적어도 상부 또는 하부의 일층의 절연 도체상에 씌워져, 집중되는 전계를 고르게 분산시키는 반도전층을 포함하므로 절연 도체의 일부에 전계가 집중되어 주위의 절연수지물의 절연파괴를 발생시키는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 몰드 변압기에 있어서, 상기 절연수지물은 에폭시(EPOXY)로 구성되어 몰드 변압기의 난연성을 향상시킴으로서 화재 및 폭발 위험성을 제거하여 실내에도 설치할 수 있는 몰드 변압기를 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 몰드 변압기는, 상기 절연 도체를, 전기적 도체부 및 상기 전기적 도체부상에 감은 절연 필름 또는 부직포의 절연 피복층으로 구성하여 절연 도체 자체의 전기적 절연성이 우수한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 몰드 변압기에 있어서 반도전층은 카본 블랙(Carbon Black) 을 혼입한 폴리머 수지(poylmer resin)로 형성한 판으로 구성함으로써, 도전성을 갖는 카본 블랙과 전기적 절연성을 갖는 폴리머 수지를 혼성하여 반도전성을 가지는 반도전층을 얻을 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 몰드 변압기의 제조방법은 절연 도체의 상단부 또는 하단부의 적어도 한부분상에 반도전층을 씌우는 반도전층 형성 단계를 가지므로, 방법에 의해 제조되는 몰드 변압기에 있어서 절연 도체의 일부에 전계가 집중되어 주위의 절연수지물의 절연파괴를 발생시키는 것을 방지할 수 있는 몰드 변압기를 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 몰드 변압기의 제조방법은 반도전층을 절연 도체의 상단부와 하단부의 수직방향상 각각 2층의 상부에 덧씌우므로, 전계의 집중이 발생하는 부위에 반도전층을 효과적으로 설치할 수 있는 효과가 있다.

상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드 변압기의 부분 절개 단면도 및 원내는 부분 확대도인 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드 변압기의 구성과 작용을 설명한다.

도 1에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기(100)는, 절연 도체(10)와, 반도전층(20) 및 절연수지물(30)을 포함하여 구성된다.

절연 도체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 수직 방향상 다층으로 권선되어 형성된다. 절연 도체(10)는 몰드 변압기(100)에 있어서 수평방향상(다시 말해서 몰드 변압기의 두께 방향상)으로는 일 실시 예상 단층으로 구성될 수 있다. 바람직하게, 절연 도체(10)는, 전기적 도체부 및 해당 전기적 도체부상에 감은 절연 필름 또는 부직포의 절연 피복층을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서 절연 도체(10) 자체의 전기적 절연성이 우수한 효과를 얻을 수 있다.

반도전층(20)은 절연 도체(10)중 적어도 상부 또는 하부의 일층의 절연 도체(10)상, 다시 말해 실시 예상 도 1에 있어서 상단부의 2개층과 하단부의 2개층, 즉 완화대상 절연도체부(10a, 10b)의 절연 도체(10)에 씌워져, 집중되는 전계를 고르게 분산시킨다. 이와 같이 완화대상 절연도체부(10a, 10b)로서 절연 도체(10)의 상단부와 하단부를 선택한 것은 전기적 도체에 있어서 모서리부분, 끝부분, 뾰족한 부분등에 전계가 집중되어 해당 부분의 열화(劣化)를 일으키고 해당 부분의 부분방전을 발생시키는 특성을 고려한 것이다.

반도전층(20)은 카본 블랙(Carbon Black)을 혼합한 폴리머 수지로 형성되는 층이다. 폴리머 수지는 전기적 절연성을 가지고 카본 블랙은 도전성을 가지므로 2가지 재료를 혼합하여 반도전성을 갖는 반도전층을 만드는 것이다. 여기서, 상기 카본 블랙은, 아세틸렌 블랙(Acethylene Black) 또는 퍼니스 블랙(Furnace Black)으로 구성 및 사용될 수 있다.

절연수지물(30)은, 전기적 절연성을 가지고, 몰드 변압기(100)의 외형을 형성하며, 절연 도체(10)와 반도전층(20)상에 주조된다. 바람직하게, 절연수지물(30) 은 에폭시(EPOXY, 일명 에폭시 수지)로 구성된다. 절연수지물(30)이 에폭시로 구성되어 몰드 변압기(100)의 난연성을 향상시킴으로서 화재 및 폭발 위험성을 최소화하여 실내에도 설치할 수 있는 몰드 변압기를 얻을 수 있게 된다.

한편 본 발명에 따른 몰드 변압기의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 몰드 변압기(100)에 있어서, 몰드 변압기(100)의 절연 도체(10)에 전류를 통전시키면 절연 도체(10)의 주위에 전계가 발생한다. 이러한 전계는 절연 도체(10)중 몰드 변압기(100)에 있어 수직방향상 상단부 또는 하단부에 집중될 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 몰드 변압기(100)는, 반도전층(20)이 절연 도체(10)의 상단부 또는 하단부의 적어도 일층의 부분 즉, 완화대상 절연 도체부(10a, 10b)상에 씌워져 절연 도체(10)중 해당 부분에 집중되는 전계가 반도전층(20)을 통해서 고르게 분산될 수 있으므로, 절연 도체(10)중 해당 부분 주위의 절연수지물의 절연파괴가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 몰드 변압기의 제조방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 몰드 변압기의 제조방법은 권선 단계(ST1), 반도전층 형성 단계(ST2), 주형 설치 단계(ST3), 절연수지물 형성 단계(ST4), 경화 단계(ST5) 및 이형 단계(ST6)를 포함하여 구성된다.

권선 단계(ST1)은 권형(WS)의 외주면에 수직방향상 다층으로 절연 도체(10)를 감는 것으로 수행된다. 상기 권선 단계(ST1)에서 절연 도체(10)는 수평방향상 실시예에 따라 단층으로 권선되나 단층에 국한되지 않고 다층으로 권선될 수 있다. 권선 단계(ST1)의 수행후의 상태를 도 3에 있어서 화살표로 지시한 단계의 진행 상태중 상부의 좌측 최초상태를 참조할 수 있다.

반도전층 형성 단계(ST2)는 권선 단계(ST1)에서 권선한 절연 도체(10)의 상단부 또는 하단부의 적어도 한부분상에 반도전층(20)을 씌우는 것으로 수행된다. 바람직하게, 반도전층(20)은 절연 도체(10)의 상단부와 하단부의 수직방향상 각각 2개 층의 상부에 덧씌워진다. 여기서, 절연 도체(10)에 반도전층(20)을 씌우는 것은 예컨대 접착제에 의해서 절연 도체(10)에 반도전층(20)을 접착시키는 것에 의해 이루어질 수 있다. 반도전층 형성 단계(ST2) 수행후의 상태를 도 3에 있어서 화살표로 지시한 단계의 진행 상태중 상부의 두번째 진행상태를 참조할 수 있다. 상기 반도전층(20)은 카본 블랙(Carbon Black)을 혼합한 폴리머 수지로 구성된 판(plate)상의 것이 이용될 수 있다.

주형 설치 단계(ST3)는 반도전층(20)과 절연 도체(10)의 반경 방향상 내측 및 외측에 각각 미리 결정된 간격을 두고 주형(IS, OS)을 설치하는 것으로 수행된다. 여기서, 권선 단계(ST1)에서 이용하였던 권형(WS)는 먼저 제거되며 해당 공간에 내측 주형(IS)을 삽입한다. 주형(IS, OS)은 내측 주형(IS)과 외측 주형(OS)으로 구성된다. 주형 설치 단계(ST3)에서 간격을 두는 이유는 해당 간격 부분에 용융된 절연수지물을 부어넣기 위함이다. 주형 설치 단계(ST3) 수행후의 상태를 도 3에 있어서 화살표로 지시한 진행 상태중 3번째 진행 상태 즉, 도 3중 중간의 우측 진행상태를 참조할 수 있다.

도 3에 있어서 최초 2번째 진행 상태까지는 사시도로서 도시하였고 이후 3개의 진행 상태는 용이한 이해를 위해서 횡단면도로서 도시하였다.

다음, 절연수지물 형성 단계(ST4)는 상기 해당 간격 부분 즉, 반도전층(20) 및 절연 도체(10)와 주형(IS, OS)사이에 용융된 절연수지물(30)을 부어넣는 것으로 수행된다. 여기서 절연수지물(30)은 바람직하게 에폭시가 사용된다. 절연수지물 형성 단계(ST4)는 도 3에 있어서 화살표로 지시한 진행 상태중 4번째 진행 상태 즉, 도 3중 중간의 좌측 진행상태를 참조할 수 있다.

다음, 경화 단계(ST5)는 용융된 절연수지물(30)을 경화시키는 것으로 수행된다. 해당 단계는 도 3에 있어서 화살표로 지시한 진행 상태중 4번째 진행 상태 즉, 도 3중 중간의 좌측 진행상태를 참조할 수 있다.

다음, 이형 단계(ST6)는 금형을 떼어내는 것으로서 수행되며, 이형 단계(ST6)후 본 발명에 따른 몰드 변압기의 제조방법에 따라 완성된 몰드 변압기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드 변압기의 부분 절개 단면도 및 원내는 부분 확대도이고,

도 2는 본 발명에 따른 몰드 변압기의 제조방법의 공정을 보여주는 공정도이며,

도 3은 본 발명에 따른 몰드 변압기의 제조방법의 공정별로 몰드 변압기가 제조되는 상태를 보여주는 제조공정 상태 설명도로서 최초 2개 공정상태는 사시도로 이후 3개 공정상태는 횡단면도로서 나타내었다.

*도면의 주요부에 대한 부호의 설명

10: 절연 도체 10a, 10b: 완화대상 절연 도체부

20: 반도전층 30: 절연수지물

100: 몰드 변압기 IS: 내부 금형

OS: 외부 금형

Claims (11)

1. 몰드 변압기에 있어서,

   수직 방향상 다층으로 권선되는 절연 도체;

   상기 절연 도체 중 적어도 상부 또는 하부의 일층의 절연 도체 상에 씌워져 집중되는 전계를 고르게 분산시키는 반도전층; 및

   상기 몰드 변압기의 외형을 형성하며, 상기 절연 도체와 상기 반도전층상에 주조되는 절연수지물;을 포함하는 몰드 변압기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절연수지물은 에폭시(EPOXY)로 구성되는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 절연 도체는,

   전기적 도체부; 및

   상기 전기적 도체부상에 감은 절연 필름 또는 부직포의 절연 피복층을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
4. 제1항에 있어서,

   반도전층은 카본 블랙(Carbon Black)을 혼합한 폴리머 수지로 형성한 층인 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 카본 블랙은,

   아세틸렌 블랙(Acethylene Black) 또는 퍼니스 블랙(Furnace Black)으로 구성한 것을 특징으로 하는 몰드 변압기.
6. 삭제
7. 몰드 변압기의 제조방법에 있어서,

   권형의 외주면에 수직방향상 다층으로 절연 도체를 감는 권선 단계;

   상기 권선 단계에서 권선한 상기 절연 도체 중 적어도 상부 또는 하부의 일층의 절연 도체 상에 반도전층을 씌우는 반도전층 형성 단계;

   상기 반도전층 및 상기 절연 도체를 포함하도록 둘러싸는 절연수지물을 부가하는 절연수지물 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 권선 단계에서 절연 도체는 수평방향상 단층으로 권선되는 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 제조방법.
9. 삭제
10. 제7항에 있어서,

    상기 절연수지물은 에폭시인 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 제조방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 반도전층은 카본 블랙(Carbon Black)을 혼합한 폴리머 수지로 구성된 것을 특징으로 하는 몰드 변압기의 제조방법.

Images