KR101802886B1 - 변압기 제조공정 및 이를 이용하여 제조된 변압기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입 변압기의 제조공정으로 제조공정을 간소화하여 제조시간 및 제조비용을 절감시킨 변압기 제조공정 및 이를 이용하여 제조된 변압기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 권선단계, 사이징단계, 권선건조단계, 권선-코어조립단계, 권선-코어건조단계, 조립되어 건조된 권선-코어를 변압기 본체에 넣는 탱킹(Tanking)단계, 변압기 본체에 진공탈기(수분제거)된 절연유를 주입하는 진공주유단계 및 변압기 완성단계를 포함하여 구성되는 일반적인 변압기 제조공정을 단축시킨 것으로, 상기 권선단계; 상기 사이징단계; 상기 권선-코어조립단계; 조립된 권선-코어를 변압기 본체에 넣고 진공 주유한 상태에서 가열하는 탱킹 ＆ 핫오일(Tanking ＆ Hot oil)단계; 및 상기 변압기 완성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 제조공정 및 이를 이용하여 제조된 변압기에 관한 것이다.

Description

변압기 제조공정 및 이를 이용하여 제조된 변압기{MANUFACTURING PROCESS OF TRANSFORMER AND TRANSFORMER MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 변압기 제조공정 및 이를 이용하여 제조된 변압기에 관한 것으로서, 특히, 유입 변압기의 제조공정으로 제조공정을 간소화하여 제조시간 및 제조비용을 절감시킨 변압기 제조공정 및 이를 이용하여 제조된 변압기에 관한 것이다.
일반적으로, 유입변압기는 도 1에 도시된 바와 같이, 권선단계, 사이징단계, 권선건조단계, 권선-코어조립단계, 권선-코어건조단계, 탱킹(Tanking)단계, 진공주유단계 및 완료단계로 구성된다.
상기 제조단계(공정)는 변압기 제조에 있어 보편화된 기술로 세부내용은 아래와 같다.
권선단계는 절연체로 피복된 알루미늄 또는 구리 도체를 유입변압기 절연에 적합한 절연지와 같이 권선을 감을 수 있는 틀(보빈 또는 금형)에 제작을 요하는 턴(TURN)을 감는 공정이다.
이는 도 2를 참조할 수 있으며, 권선틀에 프레스 보드지로 보빈을 만든 후 절연지로 절연처리하고, 저압도체를 절연처리된 권선틀에 층간절연지와 같이 감아주며, 저압권선 완료 후 고압권선을 감기 전에 절연지를 이용하여 절연처리하고, 저압권선과 절연처리 후 고압도체와 절연지를 같이 감아주며 탭(tap)권선을 인출하고, 고압권선의 작업이 완료된 후 고압권선 외측에 절연지로 마감 후 권선작업을 완료한다.
사이징단계는 권선 사양에 맞도록 사이징 기구(기계)를 사용하여 권선의 절연이 파괴되지 않는 압력으로 눌러 주는 공정이다.
이는 도 3을 참조할 수 있으며, 철판과 권선 사이에 루미나지를 삽입하고, 권선을 사이징 철판 위에 올려 놓은 후 권선 보빈내에 사이징 목형을 넣고 상하부에 철판을 놓은 상태에서 사이징기를 천천히 압축하며, 내측 및 외측 사이즈는 제작을 요하는 치수로 조정하고, 사이징기 압축상태에서 철밴딩을 실시한다.
권선건조단계는 사이징이 끝난 권선을 건조로에 넣은 후 정해진 온도와 시간으로 건조하는 공정으로써, 건조공정은 권선 내부의 수분을 증발시켜 절연내력을 높이고 사고를 방지하는 중요한 공정이다.
이는 도 4를 참조할 수 있으며, 대차에 권선품 또는 중신제품을 적재하여 건조로 내부에 넣고, 설정 온도로 세팅하여 건조시킨다. 이때, 120℃에서 15시간 이상 건조시켜야 한다.
권선-코어(중신)조립단계는 자기회로가 형성되도록 코어(규소강판 또는 아몰퍼스코아)에 건조가 끝난 권선을 조립하는 공정으로 반제품 형태가 되도록 구조물(조임쇠)을 사용하여 지지 및 형태를 갖추는 공정이다.
이는 도 5를 참조할 수 있으며, 권선에 코어를 삽입하고, 코어를 오버랩 중심선에 맞춰 작업하며, 코일과 철심 간 절연거리를 유지하고, 조임쇠를 체결하며, 피복처리 및 리드작업을 수행하고, 리드에 터미널 작업을 수행한다.
권선-코어건조단계는 반제품 상태의 권선과 코어를 건조로에 넣어 코어와 구조물의 수분을 제거하고 권선이 외기와 접촉하면서 함유된 수분을 증발시키는 2차 건조 공정이다.
이는 도 4의 건조공정과 동일하므로 상기 설명과 도면을 참조한다.
탱킹(Tanking)단계는 건조가 끝난 반제품을 변압기 본체에 넣어 내부 결선 및 조립하는 공정이다.
이는 도 6을 참조할 수 있으며, 변압기 본체 내부의 이물질을 제거한 상태에서 중신(권선-코어) 제품을 변압기 본체 내부에 넣고 고정하며, 부싱과 권선리드를 연결한다.
진공주유단계는 진공 탈기 장치를 이용하여 절연유에 함유된 수분을 진공탈기시켜 절연유의 절연성능을 높여 변압기 본체에 주유하는 공정이다.
이는 도 7을 참조할 수 있으며 진공주유기를 이용하여 지정된 높이까지 절연유를 주유한다.
변압기 완성단계는 진공 주유까지 완료된 제품의 상부커버를 닫고, 외부 부속 조립 및 외관을 마무리하는 공정으로 제품 종류에 따라 조금씩 차이가 있을 수 있으며, 이는 공지된 기술 내에서 다양하게 실시할 수 있는 것으로써 이에 대한 참고 도면은 생략하였다.
(0001) 국내등록특허 제10-1481057호(유전위 컴팩트 주상변압기 제조방법)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 건조공정을 모두 생략하고, 절연유를 가열하여 수분을 제거하도록 구성한 변압기 제조공정 및 이를 이용한 변압기를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 변압기의 수명 연장과 함께 신뢰성을 확보할 수 있는 변압기 제조공정 및 이를 이용한 변압기를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 변압기 제조공정은, 권선단계; 사이징단계; 권선-코어조립단계; 조립된 권선-코어를 변압기 본체에 넣고 진공 주유한 상태에서 가열하는 탱킹 ＆ 핫오일(Tanking ＆ Hot oil)단계; 및 변압기 완성단계;를 포함하며, 건조단계는 상기 탱킹 ＆ 핫오일단계를 통한 단 한 번의 공정으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
이때, 가열 온도는 100 ~ 140℃에서 2 ~ 6시간 동안 가열하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 탱킹 ＆ 핫오일단계는, 조립된 권선-코어를 변압기 본체 내부에 넣어 결선 및 조립하는 권선-코어장착단계; 권선-코어가 장착된 변압기 본체 내부에 절연유를 주입하는 절연유주입단계; 변압기 본체 내부를 설정된 진공 상태로 조성하는 진공조성단계; 절연유를 설정된 온도로 가열하여 유지하는 가열유지단계; 및 변압기 본체 내부의 습도를 체크하고 수분을 제거하는 수분제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 변압기 제조공정을 이용하여 제조된 변압기를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 종래와 같은 별도의 건조공정을 생략하고, 변압기 본체에 절연유를 주유한 상태에서 진공 가열하여 진공파이프를 통해 수분을 제거할 수 있으므로 제조공정 및 제작시간이 단축되고, 제조를 위한 시설물 설치비용 및 시설유지비를 절감시킬 수 있다.
또한, 절연유를 가열하여 건조시키므로 종래 대비 건조시간을 단축시킬 수 있으며, 절연지에 절연유가 함침되므로 변압기 가동중 유입될 수 있는 수분으로부터 보호가 가능하며, 절연성능을 높일 수 있다.
또한, 절연유 및 절연지로부터 기화된 수분을 진공펌프와 연결된 진공파이프를 통해 제거할 수 있다.
또한, 전술한 방법으로 변압기를 제조함으로써, 변압기 제조단가를 낮출 수 있으므로 가격 경쟁력을 제고(提高)시킬 수 있으며, 변압기 수명 연장 및 절연성능 향상으로 인한 제품신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 변압기 제조공정을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 권선단계 공정을 참조할 수 있는 도면 대용 사진,
도 3은 도 1의 사이징단계 공정을 참조할 수 있는 도면 대용 사진,
도 4는 도 1의 권선건조단계와 권선-코어건조단계 공정을 참조할 수 있는 도면 대용 사진,
도 5는 도 1의 권선-코어조립단계 공정을 참조할 수 있는 도면 대용 사진,
도 6은 도 1의 탱킹(Tanking)단계 공정을 참조할 수 있는 도면 대용 사진,
도 7은 도 1의 진공주유단계 공정을 참조할 수 있는 도면 대용 사진,
도 8은 본 발명에 따른 변압기 제조공정의 일 실시예에 의한 제조공정을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 변압기 제조공정의 일 실시예에 의한 탱킹 ＆ 핫오일단계의 작업상태를 나타낸 개념도,
도 10은 셀룰로오스의 화학 구조식을 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
본 명세서에 사용되는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
먼저, 본 발명에 따른 변압기 제조공정에서 권선단계(S100), 사이징단계(S200), 권선-코어조립단계(S300) 및 변압기 완성단계(S)는 종래와 동일하므로, '발명의 배경이 되는 기술'에 소개된 종래 공정을 참조할 수 있으며, 본 발명과 종래 변압기 제조공정과의 차별성을 이해하기 위해서도 '발명의 배경이 되는 기술'에 소개된 종래 공정을 참조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 종래와 다른 부분만을 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 변압기 제조공정의 일 실시예에 의한 제조공정을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 변압기 제조공정의 일 실시예에 의한 탱킹 ＆ 핫오일단계(S400)의 작업상태를 나타낸 개념도이며, 도 10은 셀룰로오스의 화학 구조식을 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명인 변압기 제조공정을 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 권선단계, 사이징단계, 권선건조단계, 권선-코어조립단계, 권선-코어건조단계, 조립되어 건조된 권선-코어를 변압기 본체에 넣는 탱킹(Tanking)단계, 변압기 본체에 진공탈기(수분제거)된 절연유를 주입하는 진공주유단계 및 변압기 완성단계를 포함하여 구성되는 종래의 변압기 제조공정을 단축시킴은 물론, 절연능력 증대로 제품 신뢰성을 향상시킨 제조공정이다.
본 발명과 종래기술의 차이는 도 1 및 도 8을 통해 비교할 수 있으며, 본 발명은 상기 권선단계(S100), 상기 사이징단계(S200), 상기 권선-코어조립단계(S300), 탱킹 ＆ 핫오일(Tanking ＆ Hot oil)단계(S400) 및 상기 변압기 완성단계(S500)를 포함하여 구성된다.
본 발명은 종래의 모든 건조단계를 생략하고, 단 한 번의 공정을 통해 건조공정을 완료한다.
즉, 종래는 권선단계 후 한 번의 건조단계와 권선-코어조립 후 또 한 번의 건조단계 및 진공주유단계에서 진공 탈기 장치를 이용하여 절연유에 함유된 수분을 진공탈기(수분제거)시킨 상태로 주입하는 과정에서의 수분제거단계를 거쳐야 한다.
그러나, 본 발명은 탱킹 ＆ 핫오일단계(S400)에서 진공탈기시킨 절연유를 주입할 수도 있으나 진공 탈기 장치를 거치지 않은 일반적인 절연유를 주입하고 가열하는 단 한 번의 공정으로 권선, 코어 및 절연유의 수분을 모두 제거하게 된다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 탱킹 ＆ 핫오일단계(S400)는 권선-코어장착단계(S410), 절연유주입단계(S420), 진공조성단계(S430), 가열유지단계(S440) 및 수분제거단계(S450)를 포함하여 구성된다.
권선-코어장착단계(S410)에서는 조립된 권선-코어(중심)를 변압기 본체에 넣고 내부 결선 및 조립공정을 수행한다.
절연유주입단계(S420)에서는 권선-코어가 장착된 변압기 본체 내부에 절연유를 주입한다.
진공조성단계(S430)에서는 절연유가 주입된 변압기 본체 상부를 폐쇄(밀폐)시키고, 진공펌프와 연결된 진공파이프를 변압기 본체 내부로 연결하여 진공펌프를 통해 진공상태를 조성한다.
이때, 진공파이프에는 압력게이지가 연결되며, 압력게이지를 통해 진공도를 조절할 수 있다.
또한, 절연유의 온도를 측정하는 RTD 온도센서와 절연유 내부의 수분을 측정하는 수분감지센서가 설치된다.
가열유지단계(S440)에서는 절연유를 설정된 온도로 가열하고 유지한다.
절연유의 가열시 변압기 본체를 가열하는 간접가열방식이나 절연유에 히팅수단 등을 함침시켜 가열하는 직접가열방식 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
가열 온도는 수분 증발을 위해 최소 100℃ 이상이 되어야 하며, 제품성능변화를 고려하여 최대 140℃를 넘지 않도록 가열하는 것이 바람직하다.
가열시 RTD 온도센서를 통해 절연유의 온도를 체크하여 설정 온도 도달시 열원을 차단하고 설정 온도 미달시 열원을 공급하여 설정된 온도로 유지되도록 구성한다.
수분제거단계(S450)에서는 수분감지센서를 통해 변압기 본체 내부 절연유에 포함된 수분함량을 체크하고, 수분함량이 제로가 될 때까지 가열하여 건조시키며, 자체 테스트 결과 가열 시간은 최소 2시간에서 최대 6시간이면 수분제거가 모두 완료됨을 확인하였다.
가열되어 기화된 수분은 진공펌프를 통해 배출시키며, 진공펌프, 히팅수단(열원), RTD 온도센서, 수분감지센서 및 압력게이지 등은 별도의 제어부와 연결되어 자동으로 감지 및 동작되도록 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 절연지(kraft paper)의 주성분은 셀룰로오스이며, 도 10을 참조하면 글루코오스 링이 연결된 구조로 형성되어 산소와 수분, 온도변화의 영향을 받아 글루코오스 링의 결합이 절단, 분해되어 CO2와 CO, H2O 등의 생성물이 발생되는데, 이때, H2O의 빈 자리를 절연유가 채우게 되므로 전기적 절연성능을 높일 수 있다.
상기와 같은 탱킹 ＆ 핫오일단계(S400) 한 공정으로 종래의 건조공정을 모두 대체할 수 있으며, 절연지에 절연유가 함침되기 때문에 변압기 가동중 절연지로 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있어 변압기 수명 연장 및 제품 신뢰성을 제고(提高)시킬 수 있다.
또한, 상기와 같은 변압기 제조공정을 이용하여 제조된 변압기를 제공할 경우 제품의 품질 향상은 물론, 제작 비용 절감으로 인한 제품 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.
S100 : 권선단계 S200 : 사이징단계
S300 : 권선-코어조립단계 S400 : 탱킹 ＆ 핫오일단계
S410 : 권선-코어장착단계 S420 : 절연유주입단계
S430 : 진공조성단계 S440 : 가열유지단계
S450 : 수분제거단계
S500 : 변압기 완성단계

Claims (5)

  1. 권선단계, 사이징단계, 권선건조단계, 권선-코어조립단계, 권선-코어건조단계, 조립되어 건조된 권선-코어를 변압기 본체에 넣는 탱킹(Tanking)단계, 변압기 본체에 진공탈기(수분제거)된 절연유를 주입하는 진공주유단계 및 변압기 완성단계를 포함하여 구성되는 변압기 제조공정을 단축시킨 것으로,
    상기 권선단계;
    상기 사이징단계;
    상기 권선-코어조립단계;
    조립된 권선-코어를 변압기 본체에 넣고 진공 주유한 상태에서 가열하는 탱킹 ＆ 핫오일(Tanking ＆ Hot oil)단계; 및
    상기 변압기 완성단계;를 포함하며,
    상기 탱킹 ＆ 핫오일단계는,
    조립된 권선-코어를 변압기 본체 내부에 넣어 결선 및 조립하는 권선-코어장착단계;
    권선-코어가 장착된 변압기 본체 내부에 절연유를 주입하는 절연유주입단계;
    변압기 본체 내부를 설정된 진공 상태로 조성하는 진공조성단계;
    절연유를 설정된 온도로 가열하여 유지하는 가열유지단계; 및
    변압기 본체 내부의 습도를 체크하고 수분을 제거하는 수분제거단계;를 포함하고,
    건조단계는 상기 탱킹 ＆ 핫오일단계를 통한 단 한 번의 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 변압기 제조공정.
  2. 제1항에 있어서,
    가열 온도는 100 ~ 140℃인 것을 특징으로 하는 변압기 제조공정.
  3. 제1항에 있어서,
    가열 시간은 2 ~ 6시간인 것을 특징으로 하는 변압기 제조공정.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 상기 변압기 제조공정을 이용하여 제조된 변압기.
KR1020170073993A 2017-06-13 2017-06-13 변압기 제조공정 및 이를 이용하여 제조된 변압기 KR101802886B1 (ko)

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