KR101483056B1

KR101483056B1 - 변압기

Info

Publication number: KR101483056B1
Application number: KR20140091648A
Authority: KR
Inventors: 김두상
Original assignee: Koc 전기 주식회사
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2015-01-16

Abstract

본 발명은 철심에 코일이 권선된 변압기 본체; 상기 변압기 본체가 수용되고, 제1 냉매가 수용되는 제1 케이싱; 상기 제1 케이싱의 일측에 구비되어 제2 냉매가 수용되는 제2 케이싱; 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱을 상호 연결하고, 상기 변압기 본체의 가동에 따라 상기 제1 케이싱 내부의 일정 조건이 변화하면 상기 제1 케이싱의 외측에 상기 제2 냉매를 공급하는 안정화 유닛; 및 상기 제1 케이싱의 일측에 구비되고, 상기 변압기 본체의 가동에 따라 상기 제1 케이싱 내부의 일정 조건이 변화하여 상기 제1 냉매가 팽창한만큼 상기 제1 케이싱의 내부 체적을 증가시키는 가변 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하여, 비교적 간단한 구성으로 변압기의 사용에 따른 온도 또는 압력 상승 등 급격한 조건의 변화에 대응하여 화재 및 폭발 사고를 효율적이고 신속하게 방지할 수 있도록 하는 변압기에 관한 것이다.

Description

변압기{TRANSFORMER}

본 발명은 변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비교적 간단한 구성으로 변압기의 사용에 따른 온도 또는 압력 상승 등 급격한 조건의 변화에 대응하여 화재 및 폭발 사고를 효율적이고 신속하게 방지할 수 있도록 하는 변압기에 관한 것이다.

해양플랜트 중 가장 집중적인 투자와 지속적인 발전이 예상되는 FPSO(Floating Production Storage Offloading)등과 같은 부유식 해상 구조물 및 가스, 원유운반선 등에서는 그 특성상 가연성 가스 및 폭발성 분진 등 수 많은 위험 물질을 여러 공정에서 고온, 고압으로 취급하므로, 폭발로 인한 화재나 가스 중독 등의 위험을 내포하고 있다.

이러한 설비 및 장소에서의 폭발사고는 해당 플랜트 및 공정에만 한정되지 않고 인접지역으로 확대되어 대형 사고로 확대될 가능성이 매우 크다.

이러한 설비 및 장소에 사용되는 모든 전기기기는 폭발방지 설계 및 인증이 필수적이고, 전 세계 모든 국가에서 ATEX 등의 강제인증제도를 운영하고 있다.

따라서, 방폭형 변압기의 개발은 더욱 절실하게 되므로, 이러한 관점에서 발명된 것으로, 본 출원인이 기출원한 특허출원 제10-2013-0080607호의 "변압기"(이하 '선행기술')와 같은 것을 들 수 있다.

선행기술은 메인 하우징의 내부 공간과 연통하는 날개판부재가 내부 유체의 팽창에 상응하여 팽창됨으로써 가열된 유체를 그대로 수용하면서 외부로 누설되지 않도록 하고, 팽창과 수축에 따른 탄력성을 날개판부재 중간의 점 용접부로 유지할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 선행기술은 메인 하우징의 외부를 따라 촘촘히 형성된 날개판부재를 제작하는데 많은 시간과 비용이 소요되며 구조적으로도 복잡한 문제가 있었다.

특히, 날개판부재 각각의 내부에 점 용접부를 형성하는 것은 매우 복잡하고 번거로우며 고도의 기술이 요구되는 것이다.

특허출원 제10-2013-0080607호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 비교적 간단한 구성으로 변압기의 사용에 따른 온도 또는 압력 상승 등 급격한 조건의 변화에 대응하여 화재 및 폭발 사고를 효율적이고 신속하게 방지할 수 있도록 하는 변압기를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 철심에 코일이 권선된 변압기 본체; 상기 변압기 본체가 수용되고, 제1 냉매가 수용되는 제1 케이싱; 상기 제1 케이싱의 일측에 구비되어 제2 냉매가 수용되는 제2 케이싱; 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱을 상호 연결하고, 상기 변압기 본체의 가동에 따라 상기 제1 케이싱 내부의 일정 조건이 변화하면 상기 제1 케이싱의 외측에 상기 제2 냉매를 공급하는 안정화 유닛; 및 상기 제1 케이싱의 일측에 구비되고, 상기 변압기 본체의 가동에 따라 상기 제1 케이싱 내부의 일정 조건이 변화하여 상기 제1 냉매가 팽창한만큼 상기 제1 케이싱의 내부 체적을 증가시키는 가변 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 변압기는, 상기 제1 냉매의 팽창 후 상기 제2 냉매의 공급에 의하여 상기 변압기 본체가 안정화되면, 상기 가변 유닛에 의하여 증가된 상기 내부 체적은 원래 상태로 줄어드는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱은, 상기 가변 유닛에 의하여 상기 제1 케이싱의 내부 체적이 증가되는만큼 상호 이격하여 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 안정화 유닛은, 상기 제1 냉매가 수용된 상기 제1 케이싱의 외면을 감싸는 제3 케이싱과, 상기 제3 케이싱과 상기 제2 케이싱을 상호 연결하며, 상기 제2 케이싱으로부터 상기 제2 냉매가 배출되는 배출 배관과, 상기 제3 케이싱과 상기 제2 케이싱을 상호 연결하며, 상기 제3 케이싱에 공급된 상기 제2 냉매가 상기 제2 케이싱으로 환원되는 리턴 배관을 포함하며, 상기 일정 조건은 일정 정도 이상의 온도 또는 압력인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 안정화 유닛은, 상기 배출 배관에 구비되는 제1 밸브와, 상기 리턴 배관에 구비되는 제2 밸브와, 상기 제1 케이싱에 장착되어 상기 제1 냉매의 온도 또는 압력이 변화하는 것을 감지하며, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브와 전기적으로 연결되는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 냉매는 절연유이며, 상기 제2 냉매는 물 또는 비활성 물질인 쿨란트(coolant)인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 냉매는 절연유이며, 상기 제2 냉매는 불활성 가스인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가변 유닛은, 상기 제1 케이싱의 개방된 일면을 마감하며, 플렉시블하고 신축 가능한 벨로우즈부와, 상기 벨로우즈부의 개방된 일면을 마감하는 마감 플레이트를 포함하며, 상기 안정화 유닛은 상기 제1 냉매의 팽창에 의하여 상기 벨로우즈부가 신장되면 가동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가변 유닛은, 상기 안정화 유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 마감 플레이트와 결합되어 신축 가능한 유체 실린더를 더 포함하며, 상기 유체 실린더는 상기 안정화 유닛의 가동에 의하여 상기 제1 냉매의 체적이 원래 상태로 복귀하면 신장하여 상기 벨로우즈부를 수축시키면서 상기 제1 케이싱의 내부 체적을 초기 상태로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 제1 냉매가 수용된 제1 케이싱과 별도로 제2 냉매가 수용된 제2 케이싱을 구비하고, 변압기 본체의 가동에 따라 제1 냉매의 온도 또는 압력이 상승하여 제1 냉매의 체적이 팽창하면 이에 대응하여 가변 유닛이 이를 수용함으로써 폭발 사고를 미연에 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명은 제1 냉매의 체적 팽창에 따라 제2 케이싱의 제2 냉매를 제1 케이싱으로 보내어 2차적으로 냉각시킴으로써 화재 및 화재로 인한 폭발 사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 전체적인 구조를 나타낸 개념도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기의 전체적인 구조를 나타낸 개념도

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.

상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다.

예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 전체적인 구조를 나타낸 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 변압기 본체(300)를 수용하는 제1 케이싱(100)과, 제1 케이싱(100)과 이웃한 제2 케이싱(200)과, 안정화 유닛(400)과 가변 유닛(500)을 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

변압기 본체(300)는 철심(310)에 코일(320)이 권선된 것으로, 코일(320)의 상호 유도작용을 위한 것이다.

제1 케이싱(100)은 변압기 본체(300)가 수용되고, 제1 냉매(C1)가 수용되는 공간을 형성하고, 제2 케이싱(200)은 제1 케이싱(100)의 일측에 구비되어 제2 냉매(C2)가 수용되는 공간을 형성한 것이다.

안정화 유닛(400)은 제1 케이싱(100)과 제2 케이싱(200)을 상호 연결하고, 변압기 본체(300)의 가동에 따라 제1 케이싱(100) 내부의 일정 조건이 변화하면 제1 케이싱(100)의 외측에 제2 냉매(C2)를 공급하는 것이다.

가변 유닛(500)은 제1 케이싱(100)의 일측에 구비되고, 변압기 본체(300)의 가동에 따라 제1 케이싱(100) 내부의 일정 조건이 변화하여 제1 냉매(C1)가 팽창한만큼 제1 케이싱(100)의 내부 체적을 증가시킴으로써 제1 냉매(C1)의 체적 팽창에 따른 충격을 완화하여 폭발 등의 사고를 미연에 방지하기 위한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며, 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

제1 케이싱(100)과 제2 케이싱(200)은 가변 유닛(500)에 의하여 제1 케이싱(100)의 내부 체적이 증가되는만큼 상호 이격하여 배치되는 것이 바람직하다.

여기서, 전술한 일정 조건은 일정 정도 이상의 온도 또는 압력이며, 제1 냉매(C1)가 제1 케이싱(100) 내부에서 변압기 본체(300)의 가동에 따른 온도 또는 압력 상승을 유발하면 팽창하게 되므로, 가변 유닛(500)과 안정화 유닛(400)의 가동이 필요하게 된다.

이때, 안정화 유닛(400)은 제1 냉매(C1)가 수용된 제1 케이싱(100)의 외면을 감싸는 제3 케이싱(430)과, 제3 케이싱(430)과 제2 케이싱(200)을 상호 연결하며, 제2 케이싱(200)으로부터 제2 냉매(C2)가 배출되는 배출 배관(410)과, 제3 케이싱(430)과 제2 케이싱(200)을 상호 연결하며, 제3 케이싱(430)에 공급된 제2 냉매(C2)가 제2 케이싱(200)으로 환원되는 리턴 배관(420)을 포함한다.

따라서, 안정화 유닛(400)은 제1 냉매(C1)의 체적 팽창에 따라 후술할 가변 유닛(500)이 작동하게 되어 압력이 제2 케이싱(200)에 전달되면 제2 냉매(C2)를 제1 케이싱(100)측으로 내보내어 제1 케이싱(100) 내부의 제1 냉매(C1)를 냉각시키게 되는 것이다.

여기서, 제1 냉매(C1)는 절연유이며, 제2 냉매(C2)는 물 또는 비활성 물질인 쿨란트(coolant)를 사용하거나, 절연유인 제1 냉매(C1)에 대하여 제2 냉매(C2)는 질소와 같은 불활성 가스를 사용할 수도 있음은 물론이다.

이때, 안정화 유닛(400)은 정확한 시점에 제2 냉매(C2)를 일정하게 배출시킨 후 환원시키는 일련의 동작이 가능하도록, 도 2와같이 배출 배관(410)에 제1 밸브(411)를 구비하고, 리턴 배관(420)에 제2 밸브(422)를 구비하며, 제1 케이싱(100)에 센서(440)를 장착하여 제1 냉매(C1)의 온도 또는 압력이 변화하는 것을 감지한다.

센서(440)는 제1 밸브(411) 및 제2 밸브(422)와 전기적으로 연결되어 제1, 2 밸브(411, 422)의 개폐를 제어하는 신호를 도시하지 않은 컨트롤러에 전달하면, 컨트롤러는 이러한 개폐를 제어하는 신호를 받아들여 제1, 2 밸브(411, 422)를 선택적으로 개폐하게 된다.

한편, 가변 유닛(500)은 제1 냉매(C1)의 체적 팽창에 따른 충격을 완화하여 1차적으로 제1 케이싱(100)의 파손을 방지하기 위한 것으로, 벨로우즈부(510)와 마감 플레이트(520)를 포함한다.

벨로우즈부(510)는 제1 케이싱(100)의 개방된 일면을 마감하며, 플렉시블하고 신축 가능한 주름관 형태의 부재이며, 마감 플레이트(520)는 벨로우즈부(510)의 개방된 일면을 마감하는 것이다.

따라서, 안정화 유닛(400)은 제1 냉매(C1)의 팽창에 의하여 벨로우즈부(510)가 신장되면 가동된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변압기는 제1 냉매(C1)의 팽창 후 제2 냉매(C2)의 공급에 의하여 변압기 본체(300)가 안정화되면, 가변 유닛(500)에 의하여 증가된 내부 체적은 원래 상태로 줄어들게 된다.

본 발명은 이러한 메커니즘을 더욱 원활하게 수행할 수 있도록 유체 실린더(530)를 더 포함한다.

유체 실린더(530)는 안정화 유닛(400), 즉 센서(440)와 전기적으로 연결되고, 마감 플레이트(520)와 결합되어 신축 가능한 것으로, 센서(440)가 감지한 제1 냉매(C1)의 체적이 원래 상태로 회복하여 줄어든 것을 정보로 전달받아 가동하게 된다.

따라서, 유체 실린더(530)는 안정화 유닛(400)의 가동에 의하여 제1 냉매(C1)의 체적이 원래 상태로 복귀하면 신장하여 벨로우즈부(510)를 수축시키면서 제1 케이싱(100)의 내부 체적을 초기 상태로 복귀시키게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 비교적 간단한 구성으로 변압기의 사용에 따른 온도 또는 압력 상승 등 급격한 조건의 변화에 대응하여 화재 및 폭발 사고를 효율적이고 신속하게 방지할 수 있도록 하는 변압기를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...제1 케이싱
200...제2 케이싱
300...변압기 본체
310...철심
320...코일
400...안정화 유닛
410...배출 배관
411...제1 밸브
420...리턴 배관
422...제2 밸브
430...제3 케이싱
440...센서
500...가변 유닛
510...벨로우즈부
520...마감 플레이트
530...유체 실린더
C1...제1 냉매
C2...제2 냉매

Claims

철심에 코일이 권선된 변압기 본체;
상기 변압기 본체가 수용되고, 제1 냉매가 수용되는 제1 케이싱;
상기 제1 케이싱의 일측에 구비되어 제2 냉매가 수용되는 제2 케이싱;
상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱을 상호 연결하고, 상기 변압기 본체의 가동에 따라 상기 제1 케이싱 내부의 일정 조건이 변화하면 상기 제1 케이싱의 외측에 상기 제2 냉매를 공급하는 안정화 유닛; 및
상기 제1 케이싱의 일측에 구비되고, 상기 변압기 본체의 가동에 따라 상기 제1 케이싱 내부의 일정 조건이 변화하여 상기 제1 냉매가 팽창한만큼 상기 제1 케이싱의 내부 체적을 증가시키는 가변 유닛;을 포함하며,
상기 가변 유닛은,
상기 제1 케이싱의 개방된 일면을 마감하며, 플렉시블하고 신축 가능한 벨로우즈부와,
상기 벨로우즈부의 개방된 일면을 마감하는 마감 플레이트를 포함하고,
상기 안정화 유닛은 상기 제1 냉매의 팽창에 의하여 상기 벨로우즈부가 신장되면 가동되는 것을 특징으로 하는 변압기.
청구항 1에 있어서,
상기 변압기는,
상기 제1 냉매의 팽창 후 상기 제2 냉매의 공급에 의하여 상기 변압기 본체가 안정화되면, 상기 가변 유닛에 의하여 증가된 상기 내부 체적은 원래 상태로 줄어드는 것을 특징으로 하는 변압기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱은,
상기 가변 유닛에 의하여 상기 제1 케이싱의 내부 체적이 증가되는만큼 상호 이격하여 배치되는 것을 특징으로 하는 변압기.
청구항 1에 있어서,
상기 안정화 유닛은,
상기 제1 냉매가 수용된 상기 제1 케이싱의 외면을 감싸는 제3 케이싱과,
상기 제3 케이싱과 상기 제2 케이싱을 상호 연결하며, 상기 제2 케이싱으로부터 상기 제2 냉매가 배출되는 배출 배관과,
상기 제3 케이싱과 상기 제2 케이싱을 상호 연결하며, 상기 제3 케이싱에 공급된 상기 제2 냉매가 상기 제2 케이싱으로 환원되는 리턴 배관을 포함하며,
상기 일정 조건은 일정 정도 이상의 온도 또는 압력인 것을 특징으로 하는 변압기.
청구항 4에 있어서,
상기 안정화 유닛은,
상기 배출 배관에 구비되는 제1 밸브와,
상기 리턴 배관에 구비되는 제2 밸브와,
상기 제1 케이싱에 장착되어 상기 제1 냉매의 온도 또는 압력이 변화하는 것을 감지하며, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브와 전기적으로 연결되는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 냉매는 절연유이며, 상기 제2 냉매는 물 또는 비활성 물질인 쿨란트(coolant)인 것을 특징으로 하는 변압기.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 냉매는 절연유이며, 상기 제2 냉매는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 변압기.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 가변 유닛은,
상기 안정화 유닛과 전기적으로 연결되고, 상기 마감 플레이트와 결합되어 신축 가능한 유체 실린더를 더 포함하며,
상기 유체 실린더는 상기 안정화 유닛의 가동에 의하여 상기 제1 냉매의 체적이 원래 상태로 복귀하면 신장하여 상기 벨로우즈부를 수축시키면서 상기 제1 케이싱의 내부 체적을 초기 상태로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 변압기.