KR101562532B1 - 전력용 변압기의 ｏｆｕ 구동시 계전기의 오동작 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력용 변압기에서 절연유 필터링을 위해 오일 필터 유닛(OFU:Oil Filter Unit)을 기동할 때 오일 비산에 의해 계전기가 오동작함으로써 발생되는 관리상 불편을 해소할 수 있도록 개선된 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 변압기의 절연유 여과를 위해 OFU 기동시 오일 비산을 막아줌으로 인해 계전기의 불필요한 오동작을 방지함으로서 관리상 편리성이 증대된다.

Description

전력용 변압기의 ＯＦＵ 구동시 계전기의 오동작 방지장치{Device for prevention relay malfunction during operation of OFU in the power transformer}

본 발명은 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력용 변압기에서 절연유 필터링을 위해 오일 필터 유닛(OFU:Oil Filter Unit)을 기동할 때 오일 비산에 의해 계전기가 오동작함으로써 발생되는 관리상 불편을 해소할 수 있도록 개선된 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치에 관한 것이다.

송배전선로에서 전압을 높이거나 낮추기 위해 설치되는 변압기 내부에는 절연유가 채워져 변압기 내의 권선에 습기나 먼지로 인하여 절연내력이 저하되는 것을 방지하도록 하며, 권선에서 발생되는 열을 오일의 대류나 복사에 의해 방열시키도록 이루어져 있다.

특히, 변압기는 가동중에 고압 및 고열을 발생시키는 것으로 안정적인 가동환경을 고려해 항상 적정한 부하율을 유지하고 적정한 시기에 절연유를 여과 및 교체하여 변압기 내부 절연유를 최적상태로 유지하여 절연유를 통한 냉각효과를 극대화 시켜야하는 것이나, 변압기의 장기간 사용으로 절연유에 분순물이 다량 혼합되면 절연유의 순환에 지장을 초래해 방열기가 충분한 방열을 하지 못하게 되어 정격 용량대로 변압기를 운용할 수 없게 되며 과다한 온도상승으로 변압기 수명이 단축된다.

또한, 변압기 내부의 절연유는 절연 및 방열에 막대한 영향을 끼치고 있으나 장기사용으로 인해 절연유 내부에 불순물 등이 생성되어 절연유의 효과를 저해시키고 있다.

이러한 불순물은 외부 유입의 예도 있지만, 사실상 코어를 구성하는 탄소성분에 의해 변압기 내부에서 자연적으로 생성된다.

때문에, 변압기에는 절연유를 여과시키기 위한 장치를 구비하고 있는데, 통상 OFU(Oil Filter Unit)라 불리우며, 여과 또는 정제와 관련된 선행기술로는 등록실용 제0324878호(2003.08.18), 등록실용 제0391041호(2005.07.19), 등록특허 제1037473호(2011.05.20) 등 다수가 개시되어 있다.

예컨대, 변압기에는 도 1의 예시와 같이 변압기(10)의 상부 일측에 유격실(12)이 마련되고, 상기 유격실(12)에는 흡입관(14)과 배출관(16)이 배관되는데, 이들 배관은 OFU(20)에 연결되어 변압기(10) 내부의 오일, 즉 절연유를 순환시키면서 필터링하도록 구성된다.

이때, 상기 OFU(20)는 오일 순환을 위한 펌프모터(22)와, 오일 여과를 위한 필터(24)를 구비하며, 변압기(10) 외부에 장착되어 주기적으로 필터(24)를 교체하도록 구성된다.

그리고, 상기 펌프모터(22)는 컨트롤박스(30)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받음으로써 기동되게 된다.

한편, 상기 변압기(10)의 상부에는 콘서베이터(Conservator)(40)가 설치되는데, 상기 콘서베이터(40)는 변압기(10)에 부하가 많이 걸릴 경우 온도가 올라가 오일이 팽창하고 부하가 적게 걸리면 온도가 내려가 오일이 수축함으로써 공기와 접촉을 막아 오일, 즉 절연유의 열화를 방지한다.

아울러, 상기 콘서베이터(40)에는 유격실(12)과 배관이 연결되고, 배관 상에는 계전기(Pitot Relay:96T)(42)가 설치되어 변압기(10)가 급팽창하게 되면 이를 관류하는 오일 속도를 감지하여 경보를 울려줌으로써 안전사고를 예방하도록 구성된다.

그런데, 오일 여과를 위해 상기 펌프모터(22)가 기동되는 순간 급격한 기동에 의해 유격실(12) 내부의 오일이 순간적으로 요동치면서 비산되는 오일의 일부가 계전기(42)를 동작시켜 오동작을 야기함으로써 관리상 불편함이 발생하였다.

하지만, 이를 해결하기 위한 별도의 수단이 없어 관리상 어려움이 크므로 이에 대한 보완이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 변압기의 절연유를 여과하기 위해 구비된 OFU 구동시 오일 충격에 의해 콘서베이터에 연결된 계전기의 오동작이 발생하지 않도록 배관을 비롯한 펌프모터의 기동을 제어하여 관리상 편리성을 증대시킨 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 변압기본체(100), 상기 변압기본체(100)의 상부 일측에 마련된 유격실(110), 상기 유격실(110)과 연통되게 배관되고 컨소베이터(200)가 연결된 검지관(120), 상기 검지관(120)의 길이 일부에 설치된 계전기(130), 상기 변압기본체(100)의 일측에 구비되고 오일 순환용 펌프모터(310)와 오일 여과용 필터(320)를 갖춘 OFU(300), 일단은 상기 유격실(110)에 침지되고 타단은 상기 OFU(300)의 입구단에 접속된 오일흡입관(330), 일단은 유격실(110)에 침지되고 타단은 상기 OFU(300)의 출구단에 접속된 오일배출관(340), 상기 변압기본체(100)의 일측에 설치되고 상기 펌프모터(310)의 기동을 제어하는 컨트롤박스(400)를 포함하는 전력용 변압기에 있어서; 상기 컨트롤박스(400)에는 상기 펌프모터(310)의 기동을 순차적으로 증대시키는 인버터(410)가 더 설치되고; 상기 오일흡입관(330)의 침지된 일단에는 흡입비산방지구(500)가 나사체결되되, 상기 흡입비산방지구(500)는 원뿔대 형태를 갖는 흡입대(510)와, 상기 흡입대(510) 내부에 고정되는 역원뿔대 형태의 분산대(520)로 이루어지고, 상기 분산대(520)의 상단 둘레는 상기 흡입대(510)의 내주면에 부분적으로 고정되어 오일이 통과할 수 있는 유로를 가지며; 상기 오일배출관(340)의 침지된 일단은 하단이 밀폐되고, 밀폐된 하단으로부터 일정높이에 둘레방향으로 다수의 배출구(342)가 상향 경사지게 천공되며, 상기 오일배출관(340)에는 상기 배출구(342)를 포함하도록 배출비산방지구(600)가 체결되되, 상기 배출비산방지구(600)는 오일배출관(340)의 하단에 나사체결되는 내부완충하우징(610)과, 상기 내부완충하우징(610)을 포함하도록 더 크며 상기 오일배출관(340)에 나사체결되는 외부완충하우징(620)으로 이루어져 배출되는 오일이 다단 오버플로우 형태로 배출되게 구성되고; 상기 변압기본체(100) 내부 상면에는 상기 검지관(120)의 하단을 막거나 열도록 회전가능한 회전판(700)이 축고정되며, 상기 회전판(700)의 축(710)은 상기 변압기본체(100)를 관통한 뒤 종동기어(720)와 결합되고, 상기 종동기어(720)에는 구동기어(730)가 치결합되며, 상기 구동기어(730)는 개폐모터(740)의 회전축에 고정되고, 상기 개폐모터(740)는 상기 컨트롤박스(400)에 전기적으로 연결되어 상기 펌프모터(310) 기동시 동시에 구동되게 구성된 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치를 제공한다.

이때, 상기 외부완충하우징(620)이 하단에는 삿갓형태의 비산방지가이드(622)가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 변압기의 절연유 여과를 위해 OFU 기동시 오일 비산을 막아줌으로 인해 계전기의 불필요한 오동작을 방지함으로서 관리상 편리성이 증대된다.

도 1은 종래 기술에 따른 전력용 변압기의 OFU 구동관계를 설명하는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력용 변압기의 OFU 구동관계를 설명하기 위한 예시도 및 요부 확대도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전력용 변압기는 변압기본체(100)를 포함한다.

상기 변압기본체(100)는 원통형상의 부재로서, 내부에 절연유가 채워지며, 상부 일측에는 유격실(110)이 마련된다.

그리고, 상기 유격실(110)에는 변압기본체(100) 내부에 채워진 절연유, 즉 오일의 급격한 팽창여부를 검출하기 위한 검지관(120)이 접속되고, 상기 검지관(120)의 단부는 콘서베이터(200)와 연결되며, 상기 검지관(120)의 길이 일부에는 계전기(130)가 설치된다.

이때, 상기 계전기(130)는 오일의 급속 팽창시 검지관(120)을 관류하는 오일 속도에 의해 트립되면서 신호를 발생시켜 급속 팽창 사실을 경고하는 일종의 검출기이다.

아울러, 상기 변압기본체(100)의 일측에는 OFU(300)가 구비된다.

상기 OFU(300)는 오일을 펌핑하여 순환시킬 수 있는 펌프모터(310)와, 순환되는 오일을 여과시키기 위한 필터(320)를 구비하며, 상기 유격실(110)에는 오일흡입관(330)과 오일배출관(340)이 배관되는데, 오일흡입관(330)의 단부는 상기 OFU(300)의 입구단에 연결되고, 오일배출관(340)은 상기 OFU(300)의 출구단에 연결된다.

여기에서, 본 발명에 따른 계전기 오동작 방지장치는 상기 오일흡입관(330)의 유격실(110) 내부에 위치한 단부와, 상기 오일배출관(340)의 유격실(110) 내부에 위치한 단부에 흡입비산방지구(500) 및 배출비산방지구(600)가 더 설치된다.

상기 흡입비산방지구(500)는 원뿔대 형태를 갖는 흡입대(510)와, 상기 흡입대(510) 내부에 고정되는 역원뿔대 형태의 분산대(520)로 이루어지고, 상기 흡입대(510)의 상단은 상기 오일흡입관(330)의 하단에 나사체결된다.

이때, 상기 분산대(520)의 상단 둘레는 상기 흡입대(510)의 내주면에 부분적으로 고정됨으로서 오일이 통과할 수 있는 유로를 갖추게 되며, 펌프모터(310)가 기동하여 오일을 흡입할 때 흡입압의 변동에 의해 오일흡입관(330)의 하단 주변에서 오일이 유동하더라도 상기 흡입대(510)가 오일 비산을 억제하고, 분산대(520)가 원활한 흡입을 유도하므로 오일은 큰 유동없이 쉽게 빨려 들어갈 수 있게 된다.

아울러, 상기 배출비산방지구(600)는 여과된 오일이 유격실(110) 내부로 배출되는 오일배출관(340)의 하단에 설치되는 것으로, 사실상 오일 유동의 가장 큰 원인은 상기 오일배출관(340)을 통한 배출 때문이다.

본 발명에서는 기존과 달리, 오일 낙하 충격을 최소화시킬 수 있도록 이중 충격 흡수구조를 갖는 배출비산방지구(600)를 구비하며, 동시에 오일배출관(340)의 하단을 밀폐하고, 하단으로부터 일정높이 높은 위치에 둘레방향으로 다수의 배출구(342)를 뚫되 상향 경사지게 천공한 것을 특징으로 한다.

이렇게 하면, 오일이 배출될 때 오일배출관(340)의 하단에서 충격을 한 번 흡수한 다음 솟아 오르면서 상향 경사진 배출구(342)를 통해 배출되므로 완충이 급격히 일어난다.

그리고, 상기 배출비산방지구(600)는 상기 오일배출관(340)의 하단에 나사체결되는 내부완충하우징(610)과, 상기 내부완충하우징(610)을 포함하도록 더 크며 상기 오일배출관(340)에 나사체결되는 외부완충하우징(620)으로 이루어진다.

이때, 상기 내부완충하우징(610)은 원통형상의 부재로서, 상단면 중앙에는 상기 오일배출관(340)에 나사체결되기 위한 체결부(612)가 돌출되고, 그 둘레을 따라 내부완충하우징(610)의 상면은 부분적으로 유통공(614)이 형성된 밀폐형 구조물이다.

따라서, 상기 내부완충하우징(610)이 체결되면 배출구(342)를 통해 빠져 나온 오일이 내부완충하우징(610)에 채워진 다음 유통공(614)을 통해 오버플로우되는 형태로 흘러 내리기 때문에 배출 충격은 거의 없어진다.

또한, 상기 내부완충하우징(610)이 체결된 상태에서 이를 감싸는 형태로 다시 체결되는 외부완충하우징(620)은 하방이 개방되고 상방은 막힌 구조물로서 내부완충하우징(610)의 유통공(614)을 통해 오버플로우된 오일을 다시 하방으로 유도하기 위한 수단이다.

이렇듯, 오일이 솟아오르다가 다시 꺽여 하방으로 진로를 바꿔야 하기 때문에 이러한 유로를 통과하는 오일은 배출압이 완전히 해소된 상태로서, 평온하게 흘내리게 된다.

이에 더하여, 혹시라도 과압에 의해 출렁거릴 수 있으므로 외부완충하우징(620)의 하단 둘레에는 삿갓형태의 비산방지가이드(622)를 더 구비할 수 있다.

이와 같은 기구적 완충 구조물을 갖추고 있는 상태에서 상기 펌프모터(310)의 기동을 제어하는 컨트롤박스(400)에는 인버터(410)가 더 설치된다.

상기 인버터(410)는 가변전압 가변주파수 방식으로 초기에는 낮은 전압으로 상기 펌프모터(310)의 기동을 서서히 하고, 펌프모터(310)의 기동 후 일정시간이 지나면 서서히 주파수와 전압을 증가시켜 설정속도로 회전될 수 있도록 제어하는 제어기이다.

이렇게 하면, 초기 기동시 펌프모터(310)가 급격하게 회전되지 않기 때문에 그 만큼 오일의 비산이 줄어들게 된다.

그러면, 오일이 계전기(130)에 영향을 미치지 않으므로 계전기(130)의 오동작이 발생하지 않게 된다.

그럼에도 불구하고, 유격실(110) 내부에서의 오일 유동은 예측하기 어렵기 때문에 더 확실하게 계전기(130)의 오동작을 방지할 수 있는 수단을 더 구비함이 바람직하다.

이러한 수단으로는, 검지관(120)의 하단을 막아 펌프모터(310)의 초기 기동시에 오일이 비산되더라도 계전기(130) 쪽으로 흐르지 못하도록 원천 차단하는 수단을 들 수 있다.

이를 위해, 상기 변압기본체(100) 내부 상면, 즉 천정면에 회전판(700)을 축고정하고, 상기 회전판(700)이 일정각도 내에서 회전되면서 상기 검지관(120)의 하단을 막거나 열도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 회전판(700)의 축(710)은 편심고정되며, 상기 변압기본체(100)를 관통한 뒤 종동기어(720)와 결합된다.

그리고, 상기 종동기어(720)에는 구동기어(730)가 치결합되고, 상기 구동기어(730)는 개폐모터(740)의 회전축에 고정되며, 상기 개폐모터(740)는 모터브라켓(750)을 통해 상기 변압기본체(100) 상에 고정된다.

아울러, 상기 개폐모터(740)는 상기 컨트롤박스(400)에 전기적으로 연결되고, 상기 펌프모터(310) 기동시 동시에 구동되도록 설계된다.

물론, 상기 개폐모터(740)는 인버터(410)의 제어를 받지 않도록 구성되며, 구동 후 일정시간이 경과하면 타이머 제어되어 자동으로 원위치 복귀되도록 구성된다.

때문에, 펌프모터(310)가 기동되면 동시에 상기 검지관(120)의 하단은 상기 회전판(700)에 의해 밀폐되므로 기동시 발생되는 불측의 오일 비산으로 인해 계전기(130)가 오동작하는 일은 없게 된다.

그리고, 일정시간이 경과하게 되면 펌프모터(310)의 기동이 안정화되므로 이때에는 오일 비산이 발생하지 않기 때문에 회전판(700)이 역회전되어 검지관(120)의 하단을 개방하므로 통상적인 검지기능을 제대로 수행하게 된다.

덧붙여, 상술하였듯이 오일흡입관(330)과 오일배출관(340)의 각 하단에 부가된 충격흡수 수단들이 인버터(410) 및 회전판(700)과 함께 작용하기 때문에 완벽한 비산 방지가 가능하게 된다.

100: 변압기본체 200: 콘서베이터
300: OFU 400: 컨트롤박스
500: 흡입비산방지구 600: 배출비산방지구
700: 회전판

Claims (2)

1. 변압기본체(100), 상기 변압기본체(100)의 상부 일측에 마련된 유격실(110), 상기 유격실(110)과 연통되게 배관되고 컨소베이터(200)가 연결된 검지관(120), 상기 검지관(120)의 길이 일부에 설치된 계전기(130), 상기 변압기본체(100)의 일측에 구비되고 오일 순환용 펌프모터(310)와 오일 여과용 필터(320)를 갖춘 OFU(300), 일단은 상기 유격실(110)에 침지되고 타단은 상기 OFU(300)의 입구단에 접속된 오일흡입관(330), 일단은 유격실(110)에 침지되고 타단은 상기 OFU(300)의 출구단에 접속된 오일배출관(340), 상기 변압기본체(100)의 일측에 설치되고 상기 펌프모터(310)의 기동을 제어하는 컨트롤박스(400)를 포함하는 전력용 변압기에 있어서;
   상기 컨트롤박스(400)에는 상기 펌프모터(310)의 기동을 순차적으로 증대시키는 인버터(410)가 더 설치되고;
   상기 오일흡입관(330)의 침지된 일단에는 흡입비산방지구(500)가 나사체결되되, 상기 흡입비산방지구(500)는 원뿔대 형태를 갖는 흡입대(510)와, 상기 흡입대(510) 내부에 고정되는 역원뿔대 형태의 분산대(520)로 이루어지고, 상기 분산대(520)의 상단 둘레는 상기 흡입대(510)의 내주면에 부분적으로 고정되어 오일이 통과할 수 있는 유로를 가지며;
   상기 오일배출관(340)의 침지된 일단은 하단이 밀폐되고, 밀폐된 하단으로부터 일정높이에 둘레방향으로 다수의 배출구(342)가 상향 경사지게 천공되며, 상기 오일배출관(340)에는 상기 배출구(342)를 포함하도록 배출비산방지구(600)가 체결되되, 상기 배출비산방지구(600)는 오일배출관(340)의 하단에 나사체결되는 내부완충하우징(610)과, 상기 내부완충하우징(610)을 포함하도록 더 크며 상기 오일배출관(340)에 나사체결되는 외부완충하우징(620)으로 이루어져 배출되는 오일이 다단 오버플로우 형태로 배출되게 구성되고;
   상기 변압기본체(100) 내부 상면에는 상기 검지관(120)의 하단을 막거나 열도록 회전가능한 회전판(700)이 축고정되며, 상기 회전판(700)의 축(710)은 상기 변압기본체(100)를 관통한 뒤 종동기어(720)와 결합되고, 상기 종동기어(720)에는 구동기어(730)가 치결합되며, 상기 구동기어(730)는 개폐모터(740)의 회전축에 고정되고, 상기 개폐모터(740)는 상기 컨트롤박스(400)에 전기적으로 연결되어 상기 펌프모터(310) 기동시 동시에 구동되게 구성된 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 외부완충하우징(620)이 하단에는 삿갓형태의 비산방지가이드(622)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 OFU 구동시 계전기의 오동작 방지장치.

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