KR101554149B1 - 몰드 변압기용 냉각 시스템 - Google Patents

몰드 변압기용 냉각 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템은 적어도 하나의 변압기, 상기 변압기의 외주면을 감싸도록 구비되고, 상기 변압기의 상부에 구비되는 제1 냉각관로 및 상기 변압기의 하부에 구비되는 제2 냉각관로를 포함하는 냉각관로 및 상기 냉각관로가 통과하여 열교환을 수행하는 응축기를 포함하고, 상기 냉각관로 내부는 진공상태이며, 상기 제1 및 제2 냉각관로는 상기 변압기의 외주면에 축방향으로 구비되는 적어도 하나의 수평부와 상기 수평부를 연통시키도록 상기 변압기의 외주면에 원주방향으로 구비되는 적어도 하나의 수직부를 포함할 수 있다.

Description

몰드 변압기용 냉각 시스템{REFRIGERANT SYSTEM FOR MOLD TRANSFORMER}
본 발명은 몰드 변압기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 히트 파이프를 이용한 냉각장치를 구비하는 몰드 변압기에 관한 것이다.
몰드 변압기는 권선을 에폭시 수지로 감싸는 고체 절연방식의 변압기로서, 에폭시 수지에 실리카 등의 무기질 충진제를 배합하거나 유리섬유 등의 기본재가 함유되어 환경오염을 방지하고, 나염성 및 자기 소화성을 가져 화재 발생의 위험을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 경화시 가스 발생이 없고 반응 수축이 적어 기계적으로 안정적이고, 내약품성, 내수성 내열성이 우수하여 장기간 방치하여도 변압기의 손상이 적으며, 권선을 몰딩하므로 외력에도 강한 내성을 가진다.
한편, 상기와 같이 몰드 변압기는 종래의 오일 변압기에 비하여 구조적으로 안전하기 때문에 철도차량, 풍력발전용 등 특수한 환경에서도 많이 사용되고 있으며, 이러한 경우 설치환경이 제한적이다.
따라서, 소형화 및 경량화가 요구되며, 이를 위해 고효율의 냉각시스템에 관한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 히트 파이프를 사용하여 냉각효율이 높은 몰드 변압기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템은 적어도 하나의 변압기, 상기 변압기의 외주면을 감싸도록 구비되고, 상기 변압기의 상부에 구비되는 제1 냉각관로 및 상기 변압기의 하부에 구비되는 제2 냉각관로를 포함하는 냉각관로 및 상기 냉각관로가 통과하여 열교환을 수행하는 응축기를 포함하고, 상기 냉각관로 내부는 진공상태이며, 상기 제1 및 제2 냉각관로는 상기 변압기의 외주면에 축방향으로 구비되는 적어도 하나의 수평부와 상기 수평부를 연통시키도록 상기 변압기의 외주면에 원주방향으로 구비되는 적어도 하나의 수직부를 포함할 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템에서 상기 수평부는 복수개가 서로 나란하게 구비되며, 상기 수직부는 상기 수평부를 연통하도록 상기 수평부 사이에 복수개가 서로 이격되게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템에서 상기 냉각관로 내부에는 냉매가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템에서 상기 냉각관로는 구리관으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기는 코어 외부에 히트 파이프를 구비함으로써 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 및 냉각관로의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템의 측면도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템의 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 및 냉각관로의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템(10)은 변압기(200), 냉각관로(300) 및 응축기(400)를 포함할 수 있다.
변압기는(200)는 내부 중심에 구비되는 코어(210), 코어(210)의 외주면에 권선되는 저전압 권선부(220) 및 저전압 권선부(220)의 외주면에 권선되는 고전압 권선부(230)를 포함할 수 있다.
여기서, 변압기(200)는 클램프(100)에 의해 고정설치될 수 있으며, 적어도 하나가 구비될 수 있다.
한편, 내부 중심에 코어(210)가 구비되고 코어(210)의 외측으로 저전압 권선부(220) 및 고전압 권선부(230)가 구비되는 변압기(200)는 일반적인 사항이므로, 변압기(200)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
냉각관로(300)는 변압기(200)에 결합되어 변압기(200)를 냉각시키기 위해 구비되는 것으로 변압기(200)의 외주면을 감싸도록 구비될 수 있으며, 열교환 효율을 향상시키기 위한 다양한 재료로 형성가능하나, 일 예로 구리(Cu)관으로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 냉각관로(300)는 구체적으로, 변압기(200)의 상부에 구비되는 제1 냉각관로(301)와 변압기(200)의 하부에 구비되는 제2 냉각관로(302)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 냉각관로(301, 302)는 각각 변압기(200)의 외주면에 축방향으로 구비되는 수평부(310, 330, 340, 360)와 수평부(310, 330, 340, 360)를 서로 연통시키도록 변압기(200)의 외주면에 원주방향으로 구비되는 수직부(320, 350)를 포함할 수 있다.
여기서, 방향에 대한 용어를 정의하면 축방향이란 도 1을 기준으로 변압기(200) 축의 상부에서 하부를 향하는 방향 또는 그 반대방향을 의미하며, 원주방향이란, 변압기(200)의 외주면을 따라 회전하는 방향을 의미한다.
냉각관로(300)는 변압기(200)에 결합되어 변압기(200)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 역할을 수행하는 것으로 변압기(200)에 밀착되게 구비될 수 있으며, 전체적으로 하나의 밀폐된 통로를 형성할 수 있다.
또한, 냉각관로(300)의 적어도 일측은 변압기(200)에서 흡수한 열을 외부로 방출할 수 있도록 후술할 응축기(400) 내부에 구비될 수 있다. 이하. 냉각관로(300)의 세부구성에 대해 설명한다.
우선, 제1 냉각관로(301)는 변압기(200)의 상부에 구비될 수 있으며, 변압기(200)의 축방향으로 구비되는 수평부(340, 360)와 상기 수평부(340, 360)를 서로 연통 시키는 수직부(350)를 포함할 수 있다.
따라서, 수평부(340, 360)와 수직부(350)는 전체적으로 하나의 통로를 형성할 수 있다.
또한, 수평부(340, 360)는 내부를 흐르는 냉매의 상(phase)에 따라 제1 액체 수평부(340) 와 제1 증기 수평부(360)로 구분될 수 있으며, 상기 제1 액체 수평부(340)와 제1 증기 수평부(360)는 응축기(400) 내부에서 서로 연결될 수 있다.
한편, 제1 냉각관로(301)의 내부는 진공으로 구비될 수 있으며, 진공으로 된 내부에는 냉매(미도시)가 구비될 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템(10)은 제1 냉각관로(301)의 내부를 진공으로 형성하여, 상기 제1 냉각관로(301) 내부를 흐르는 냉매의 끓는점(boiling point)을 낮추는 효과가 있다.
따라서, 냉매는 변압기(200)로부터 열을 전달받아 대기압 상태보다 쉽게 증발할 수 있어, 전체적인 냉각효율이 증가될 수 있다.
한편, 수평부(340, 360)는 서로 나란하게 변압기(200)에 구비될 수 있으며, 상기 수평부(340, 360) 사이에는 복수개의 수직부(350)가 서로 이격되게 구비될 수 있다.
수직부(350)는 제1 액체 수평부(340)를 흐르는 냉매가 증발되는 경우 제1 증기 수평부(360)로 이동할 수 있는 통로를 제공함과 동시에, 변압기(200)와의 접촉면적을 증가시켜 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 제1 냉각관로(301)에 의해 변압기(200)가 냉각되는 과정을 설명하면, 우선, 냉매는 제1 액체 수평부(340)를 통해 변압기(200)가 구비된 방향으로 유입된다(S1). 이때, 냉매는 제1 액체 수평부(340)를 따라 흐르면서, 변압기(200)로부터 열을 전달받게 되며, 끓는점까지 열을 흡수하게 된 경우 기화하여 수직부(350)를 따라 제1 증기 수평부(360)로 이동하게 된다(S2).
또한, 기화된 냉매가 제1 증기 수평부(360)에 도달하게되면 증기압에 의해 냉매는 다시 응축기(400)가 구비된 방향으로 이동하게된다(S3).
응축기(400) 내측으로 이동한 냉매는 제1 냉각관로(301) 외부로 열을 방출하게 되며, 다시 액화된 후에는 중력에 의해 변압기(200) 쪽으로 흐르게 된다(S4).
이때, 응축기(400) 내부에는 냉매의 열교환 효율을 향상시키기 위해 송풍 팬(410)이 구비될 수 있다. 또한, 응축기(400) 내부에 구비된 제1 냉각관로(301)에는 방열핀이 구비되어 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드 변압기용 냉각 시스템(10)에서 냉매는 별도의 유동발생장치 없이 제1 냉각관로(301) 내부를 순환하면서 변압기(200)를 냉각시킬 수 있다.
한편, 제2 냉각관로(302)는 변압기(200)의 하부에 구비될 수 있으며, 변압기(200)의 축방향으로 구비되는 수평부(310, 330)와 상기 수평부(310, 330)를 서로 연통시키는 수직부(320)를 포함할 수 있다.
여기서, 수평부(310, 330)는 내부를 흐르는 냉매의 상(phase)에 따라 제2 액체 수평부(310) 와 제2 증기 수평부(330)로 구분될 수 있으며, 상기 제2 액체 수평부(310)와 제2 증기 수평부(330)는 응축기(400)내부에서 서로 연결될 수 있다.
또한 제2 냉각관로(302)의 내부는 진공으로 구비될 수 있으며, 진공으로 구비된 내부에는 냉매(미도시)가 구비될 수 있다.
즉, 제2 냉각관로(302)는 제2 액체 수평부(310)와 제2 증기 수평부(330)가 구비되는 위치 및 형상을 제외하고는 실질적으로 제1 냉각관로(301)와 동일한 원리에 의해 변압기(200)를 냉각시킬 수 있다.
다시 말해, 제2 냉각관로(302)에서 냉매는 제2 액체 수평부(310)를 통해 유입(S1)된 후 변압기(200)의 열을 흡수하여 기화된다. 기화된 냉매는 수직부(320)를 통해 제2 증기 수평부(330)부로 이동하게 되고(S2), 증기압에 의해 다시 응축기(400) 내부로 이동하게 된다(S3).
응축기(400) 내부에서의 열교환 방식 및 냉매의 이동원리는 상기 제1 냉각관로(301)와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하고 상기한 설명에 갈음 하기로 한다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 클램프 200: 변압기
210: 코어 220: 저전압 권선부
230: 고전압 권선부 300: 냉각관로
301: 제1 냉각관로 302: 제2 냉각관로
400: 응축기

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 변압기;
    상기 변압기의 외주면을 감싸도록 구비되고, 상기 변압기의 상부에 구비되는 제1 냉각관로 및 상기 변압기의 하부에 구비되는 제2 냉각관로를 포함하는 냉각관로; 및
    상기 냉각관로가 통과하여 열교환을 수행하는 응축기;를 포함하고,
    상기 냉각관로 내부는 진공상태이며, 상기 제1 및 제2 냉각관로는 상기 변압기의 외주면에 축방향으로 구비되는 적어도 하나의 수평부와 상기 수평부를 연통시키도록 상기 변압기의 외주면에 원주방향으로 구비되는 적어도 하나의 수직부를 포함하는 몰드 변압기용 냉각 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 수평부는 복수개가 서로 나란하게 구비되며, 상기 수직부는 상기 수평부를 연통하도록 상기 수평부 사이에 복수개가 서로 이격되게 구비되는 몰드 변압기용 냉각 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각관로 내부에는 냉매가 구비되는 몰드 변압기용 냉각 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 냉각관로는 구리관으로 구비되는 몰드 변압기용 냉각 시스템.
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