KR101935316B1

KR101935316B1 - 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기

Info

Publication number: KR101935316B1
Application number: KR1020180123854A
Authority: KR
Inventors: 김홍인
Original assignee: (주)한양케이앤이
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2019-01-04

Abstract

본 발명은 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부하측 무정전 상태에서 1차 탭을 자동으로 전환하는 것에 의해 전력용 변압기 2차 측 전압을 조정할 수 있고, OFU(Oil Filter Unit)의 구조 개선을 통해 변질된 절연유에 대한 여과효율을 높이면서 수분 유입까지 차단하여 전력용 변압기의 안전운전을 유도할 뿐만 아니라, 절연파괴없이 외기 유입에 따른 내부압 조절이 가능한 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기에 관한 것이다.

Description

탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기{Power transformer with tap automatic switching device}

일반적으로, 발전소에서 생산된 특고압(765 kV, 345 kV, 154 kV)은 송전선을 타고 변전소에 공급되며, 변전소에서는 특고압이 22900 볼트(=상전압 13200 볼트)의 전압으로 낮추어져 배전선로를 통해 일반 빌딩이나 공장에 공급되고, 변전소에 공급되는 특고압의 일부는 전주에 부착된 주상 변압기, 기상 변압기를 통하여 220/380 볼트의 사용하기 쉬운 전압으로 낮추어져 주택이나 상점, 소규모의 공장 등에 공급된다.

이러한 전력 공급에 사용되는 변압기는 부하 변동, 송전 선로의 길이 등에 의해, 2 차측 전압이 변화한다.

2 차측 전압 변화를 보상하기 위해 종래에는 변압기 2 차측 상의 탭을 전환하는 것에 의해 2 차측 전압 변화를 보상하였다.

다만, 기존 방식은 1차 권선측 컷아웃 스위치를 오프한 상태에서 변압기 속에 손을 집어넣어 수동으로 2차측 탭을 전환하여야 하였다.

이에 따라, 수동으로 전환하는 작업 시간 동안 변압기와 전기적으로 연결되는 전력 수요자들에게 공급되는 전력이 끊겨 정전되는 문제가 발생하였다.

또한, 변압기 속에 손을 집어넣어 수동으로 탭을 전환함에 따라, 땀과, 먼지 및 빗물 등의 이물질이 변압기 내부로 들어가 변압기 내부에 있는 절연유가 변질되고, 변질된 절연유에 의해 변압기 고장 및 수명이 단축되는 문제가 발생하였다.

이러한 문제를 일부 개선하기 위한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1497646호(2015. 02. 24.)가 개시된 바 있다.

하지만, 종래기술에 의하여 등록된 특허는 탭 전환기능만 개선한 것이어서 변질된 절연유의 여과 기능과, 전력용 변압기에 설치되는 호흡기를 통해 외기와 함께 유입되는 수분에 의한 절연파괴 등 안전사고 유발요인을 완벽하게 해결하지는 못하고 있는 실정이다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1497646호(2015.02.24.) '전력용 변압기 1차 탭 자동 전환 장치'

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 부하측 무정전 상태에서 1차 탭을 자동으로 전환하는 것에 의해 전력용 변압기 2차 측 전압을 조정할 수 있고, OFU(Oil Filter Unit)의 구조 개선을 통해 변질된 절연유에 대한 여과효율을 높이면서 수분 유입까지 차단하여 전력용 변압기의 안전운전을 유도할 뿐만 아니라, 절연파괴없이 외기 유입에 따른 내부압 조절이 가능한 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 전력용 변압기(10)에 설치되어 절연유를 여과시키는 OFU(30)와, 외기를 도입하여 전력용 변압기(10)의 내부압을 조절하는 호흡기(40)와, 고압 선로(20)를 통해 1차측(11)으로 공급된 전압을 감압하여 2차측(12)으로 공급할 때 1차 탭을 자동으로 전환시키는 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기에 있어서;

상기 탭 자동전환장치는 2차측 전압을 계측하고, 2차측 전압의 보상이 필요한 경우 2차측 전압 보상을 위한 이동탭의 이동 위치를 결정하며, 모터를 제어하여 결정된 이동탭의 이동 위치로 1차측에 있던 이동탭을 이동시키는 제어부와; 상기 제어부의 제어에 의해 상하로 이동하고, 이동된 위치에서 전력용 변압기(10)에 연결된 복수의 고정탭 중 하나의 고정탭과 연결되어 1차측과 2차측 간의 권수비를 변환하는 것에 의해 2차측 전압을 보상하는 이동탭과; 상기 모터의 축에 연결되고, 외측면에 나선형의 경사홈이 형성된 입체캠과; 내측에 상기 입체캠을 수용하며, 내측면에 상기 경사홈에 삽입되는 돌출구가 구비된 이동봉;을 구비하고, 상기 입체캠의 회전시 상기 돌출구가 상기 경사홈을 따라 상하로 이동하며, 상기 이동봉의 상측에 이동탭이 고정되고, 상기 이동탭은 상기 이동봉의 상하 이동에 따라 상하로 이동하도록 구성되며;

상기 OFU(30)는 상부가 개방되고 중심에 분출안내관(32)이 형성된 유닛본체(31)와; 상기 분출안내관(32)에 설치되고 상기 흡입관(P1)이 연결된 펌프(33)와; 상기 분출안내관(32)에 끼워질 수 있도록 중심에 통로가 형성된 원통형상의 금속망체(34)와; 상기 금속망체(34)에 채워진 다수의 구형상을 갖는 필터볼(35)과; 상기 유닛본체(31)의 개방된 상단에 나사결합된 반구형상의 본체커버(36)와; 상기 분출안내관(32)의 상단에 나사체결되어 절연유를 방사상으로 분사시키는 분사노즐(38);을 포함하는 것을 특징으로 하는 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기를 제공한다.

이때, 상기 분사노즐(38)은 분출안내관(32)의 상단에 나사결합되는 삽입단부(38a)와, 상기 삽입단부(38a)의 내부에 형성된 절연유 유도홈(38b)과, 상기 절연유 유도홈(38b)과 통하게 형성되며 호형상의 밀폐된 공간인 충진챔버(38c)와, 상기 충진챔버(38c)가 형성된 노즐 표면을 따라 간격을 두고 다수 형성되고 상기 충진챔버(38c)와 연통되어 절연유를 방사상으로 분출시키는 분출공(38d)을 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 분출공(38d)는 분출되는 방향으로 직경이 점점 작아지는 형상을 갖도록 하여 분출압을 높이도록 구성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 호흡기(40)는 하단이 밀폐되고 상단은 개방된 통 형상의 하우징(41)과, 상기 하우징(41)의 내부 중앙에 형성된 로드삽입관(42)과, 상기 하우징(41)의 내부 상측에 끼워지고 로드삽입관(42)의 상단에 안착되는 'ㄴ'형상의 편측밀폐블럭(43)과, 상기 하우징(41)의 상단을 밀폐하도록 씌워진 후 나사체결되는 상부상부커버(44)와, 상기 하우징(41)의 하단에 끼워져 나사고정됨과 동시에 상기 로드삽입관(42)의 하단에 접지되는 중앙돌출편(45a)을 구비한 호흡유도컵(45)과, 상기 호흡유도컵(45)의 외주에 후크고정되고 호흡유도컵(45)을 감싸면서 절연유가 상기 호흡유도컵(45)의 하단 보다 높게 채워진 절연유컵(46)과, 상기 하우징(41)에 채워지는 다수의 실리카겔(47)과, 상기 편측밀폐블럭(43)의 수평부와 로드삽입관(42)과 중앙돌출편(45a)을 관통하여 배치된 후 양단이 너트고정된 고정로드(48)와, 상기 상부커버(44)를 관통하여 배관되고 전력용 변압기(10)의 내부와 연통되어 절연유를 유출입시키는 호흡조절관(IP)과, 상기 호흡조절관(IP) 상에 설치되는 3방향 밸브(49)와, 상기 전력용 변압기(10)의 내부압 변동에 따라 호흡시에는 상방향으로만 개방하고 배출시에는 측방으로만 개방하는 컨트롤러(CTR)를 포함하는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 부하측 무정전 상태에서 1차 탭을 자동으로 전환하는 것에 의해 전력용 변압기 2차 측 전압을 조정할 수 있고, OFU(Oil Filter Unit)의 구조 개선을 통해 변질된 절연유에 대한 여과효율을 높이면서 수분 유입까지 차단하여 전력용 변압기의 안전운전을 유도할 뿐만 아니라, 절연파괴없이 외기 유입에 따른 내부압 조절이 가능한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 전환 장치가 전력용 변압기에 설치된 상태도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 고압선로 측에서 전력용 변압기를 보는 방향에서 고정탭, 절연부재, 이동탭 간의 상호 배치를 상세히 도시한 도면을 나타낸다.
도 3은 도 1의 제어부의 기능 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 전환 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명에 따른 전력용 변압기에 설치되는 OFU(Oil Filter Unit)의 설치예를 보인 개념적인 모식도이다.
도 6은 도 7의 OFU의 예시도이다.
도 7은 도 6의 분사노즐의 예시적인 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전력용 변압기에 설치되는 절연유 냉각방식의 호흡기를 보인 예시도이다.
도 9는 도 8의 요부를 발췌하여 보인 예시도이다.

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.

본 발명은 전력용 변압기 2차측 전압 변동시 자동으로 전력용 변압기 1차측과 2차측의 권수비를 조정하는 것에 의해 자동으로 전력용 변압기 2차측 전압 변동을 보상할 수 있다.

예컨데, 본 발명에 따른 전력용 변압기에 구비되는 탭 자동전환장치는 도 1 내지 도 3의 예시와 같이, 전력용 변압기(10)의 1차측(11)과 2차측(12)을 구비하며, 전력용 변압기(10)는 고압 선로(20)를 통해 1차측(11)으로 공급된 전압을 감압하여 2차측(12)에 제공한다.

이때, 1차측(11)에는 1차측(11) 권선에 연결되어, 각각 2차측(12)과 기설정된 권수비를 형성하는 복수의 고정탭 예를 들어, 제 1 고정탭(700a), 제 2 고정탭(700b), 제 3 고정탭(700c), 제 4 고정탭(700d)이 구비된다.

이하, 설명의 편의를 위해 고정탭이 4 개인 것으로 가정하나, 본 발명이 고정탭의 개수를 한정하는 것은 아니다.

즉, 상하로 이웃하는 고정탭 사이에는 절연부재 예를 들어, 제 1 절연부재(800a), 제 2 절연부재(800b), 제 3 절연부재(800c)가 설치될 수 있다.

이동탭(210)은 상하로 이동하면서 이동된 위치에서 1차측 복수의 고정탭(700a,700b,700c,700d) 중 어느 하나의 고정탭과 연결되어 전력용 변압기의 1차측(11)과 2차측(12) 간의 권수비를 변환하는 것에 의해 전력용 변압기(10)의 2차측(12) 전압이 일정하게 할 수 있다.

즉, 전력용 변압기의 2차측(12) 전압 변동을 보상할 수 있다.

이동탭(210)은 중공형의 본체(211)와 본체(211) 외측으로 돌출된 접촉부(212)를 포함한다.

그리고, 본체(211)는 고압선로(20) 상의 전압을 접촉부(212)를 통해 고정탭에 전달할 수 있다.

도 2를 참조하면, 이동탭(210)은 고정탭(700a)의 양측에 밀착되는 제 1 접촉부(212a)와 제 2 접촉부(212b)를 포함할 수 있다.

제 1 접촉부(212a)와 제 2 접촉부(212b)는 고정탭(700a)에 대향하는 면에 고정탭(700a) 상의 라운드진 홈에 대향하는 라운드진 돌출부를 구비할 수 있다.

이에 의해, 제 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)와 고정탭(700a) 간의 접촉면이 증가해 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)와 고정탭(700a) 간의 접촉 저항이 감소할 수 있고, 보다 안정적으로 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)가 고정탭(700a)에 밀착 고정될 수 있다.

본 발명은 보다 정밀하게 2차측(12) 전압을 보상하기 위해 고정탭이 다량으로 설치될 수 있다.

이때, 고정탭 간의 간격이 좁아 접촉부(212)에 의해 1차측 단락이 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해, 상하로 이웃하는 고정탭 사이에 절연부재(제 1 절연부재(800a), 제 2 절연부재(800b), 제 3 절연부재(800c))가 설치될 수 있다.

그리고, 절연부재의 양 측면은 외측으로 돌출된 라운드진 면을 가지고, 그 양측면은 고정탭의 최외측의 외곽에 위치할 수 있다.

이에 따라 접촉부(212)의 상하 이동시 고정탭의 최외측의 외곽에 위치한 면에 의해, 제 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)가 이격되는 것에 의해 이웃하는 고정탭 간의 단락이 방지될 수 있다.

도 2는 접촉부(212)가 제 1 고정탭(700a)에서 제 3 고정탭(700c)으로 이동 중 제 2 절연부재(800b)에 의해, 제 1 접촉부(212a) 및 제 2 접촉부(212b)가 이격된 상태를 도시하고 있다.

계속하여 도 1을 참조하면, 이동탭(210)의 본체(211)는 내측에 가이드봉(100)을 수용하며, 가이드봉(100)을 따라 상하로 이동할 수 있다.

가이드봉(100)은 일측으로 연장된 수용부(110)를 포함하며, 수용부(110)는 일단에 고압선로(20)를 수용한다.

이와 같은 구조에 의해, 고압선로(20) 상의 전압은 가이드봉(100), 이동탭 본체(210), 접촉부(210), 고정탭을 순차로 경유하여 전력용 변압기(10) 1차측(11)으로 전달될 수 있다.

한편, 제어부(500)는 전압 계측부(510), 탭 결정부(520), 모터 제어부(530)를 포함할수 있다.

또한, 전압 계측부(510)는 전력용 변압기(10) 2 차측(12)의 전압을 센싱하는 전압 센싱부(600)의 출력값을 사용하여 2 차측(12) 전압을 계측할 수 있다.

아울러, 탭 결정부(520)는 전압 계측부(510)에 의해 계측된 2차측(12) 전압을 토대로, 이동탭(210)의 접속될 고정탭을 결정할 수 있다.

이때, 탭 결정부(520)는 2차측(12)의 전압 강하를 보상하기 위한 권수비를 결정하고, 그 권수비를 가장 만족시킬 수 있는 고정탭을 결정할 수 있다.

그리고, 모터 제어부(530)는 모터(310)를 구동시키는 것에 의해, 이동탭(210)을 결정된 고정탭 위치로 이동시킬 수 있다.

이때, 모터(310)는 시계방향 및 반시계 방향으로 축(311)을 회전시킬 수 있다. 모터(310)의 축(311)에는 입체캠(320)이 고정될 수 있다.

또한, 입체캠(320)의 외측면에 나선형의 경사홈(321)이 형성될 수 있다.

입체캠(320)은 모터 축(311)을 따라 회전할 수 있다.

아울러, 입체캠(320)의 외측에는 중공형의 이동봉(900)이 위치할 수 있다.

그리고, 이동봉(900)의 상부는 이동탭 본체(211)의 하부에 고정될 수 있다.

이 경우, 이동봉(900)은 내측에 입체캠(320)을 수용하며, 내주면에 돌출구(910)가 구비될 수 있다.

돌출구(910)는 경사홈(321)에 삽입되며, 입체캠(320)의 회전시 경사홈(321)을 따라 상하로 이동하는 것에 의해, 이동봉(900)이 상하로 이동하게 할 수 있다.

이동봉(910)의 상하 이동에 의해, 이동탭(210)이 상하로 이동할 수 있다.

설계시 입체캡(320)의 일회전에 의해 이동탭(210)이 현재 위치에서 상부 또는 하부로 이웃하는 고정탭으로 이동할 수 있도록 경사홈(321)이 형성되는 것이 바람직하다.

도 1과 같은 구조에서 모터가 시계방향으로 회전하는 경우, 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 상부로 이동하고, 모터가 반시계방향으로 회전하는 경우 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 하부로 이동할 수 있다.

입체캠(320)의 외면에는 반사판(410)이 설치될 수 있다.

그리고, 반사판(410)에 대향하는 위치에는 광센서(420)가 설치될 수 있다.

광센서(420)는 발광소자와 수광소자를 구비하고, 발광소자가 발산한 광 중 반사판(410)을 통해 반사되는 양을 수광소자가 수집할 수 있다.

반사판(410)은 초기 위치에서 광센서(420)에 대향하고, 입체캠(320)의 1 회전 시마다, 초기 위치로 복귀할 수 있다.

이와 같은 구조에서, 반사판(410)의 초기 위치에서 수광소자의 출력값은 최대가 될 수 있다.

또한, 탭 결정부(520)는 이동탭(210)의 접속될 고정탭의 결정시 모터 축의 회전수 달리 표현하면, 입체캠(320)의 회전수를 결정할 수 있다.

그리고, 이동탭(210)의 이동 방향에 따라, 모터 축(311)의 회전 방향을 결정할 수 있다.

아울러, 모터 제어부(530)는 결정된 회전 방향 및 결정된 회전수 만큼 모터 축(311)이 회전할 수 있도록 모터(310)를 제어할 수 있다.

이때, 모터 제어부(530)는 광센서(420)의 출력값을 토대로 모터 축(311)의 회전수를 카운팅하고, 그 카운팅된 회전수를 토대로 결정된 회전수 만큼 모터 축(311)이 회전할 수 있도록 모터를 제어할 수 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 탭 자동 전환 방법에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 4에 예시된 바와 같이, 먼저, 전압 계측부(510)가 전력용 변압기(10) 2 차측(12)의 전압을 센싱하는 전압 센싱부(600)의 출력값을 사용하여 2차측(12) 전압을 계측할 수 있다(S41).

그리고, 탭 결정부(520)는 전압 계측부(510)에 의해 계측된 2차측(12) 전압을 토대로, 이동탭(210)이 접속될 고정탭을 결정할 수 있다(S42).

또한, 탭 결정부(520)는 S42에서 결정된 고정탭으로 이동탭(210)을 연결시키는데 필요한 모터 축의 회전수를 산출할 수 있다(S43).

예를 들어, 이동탭(210)이 제 1 고정탭(700a)에서 제 3 고정탭(700b)으로 이동되는 경우, 회전수로 “2”가 결정될 수 있다.

그리고, 탭 결정부(520)는 이동탭(210)이 상부로 이동하는지 또는 하부로 이동하는지 여부에 따라 모터의 회전 방향을 결정할 수 있다.

예를 들어, 도 1과 같은 구조에서 모터가 시계방향으로 회전하는 경우, 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 상부로 이동하고, 모터가 반시계방향으로 회전하는 경우 경사홈(321)을 따라 이동봉(900)이 하부로 이동하므로, 제 1 고정탭(700a)에서 제 3 고정탭(700b)으로 이동되는 경우, 탭 결정부(520)는 모터의 회전 방향을 반시계방향으로 결정할 수 있다.

그리고, 모터 제어부(530)는 탭 결정부(520)에 의해 결정된 모터 회전 방향 및 모터 회전수로 모터 축(311)이 회전할 수 있도록 모터(310)를 제어할 수 있다(S44).

이때, 모터 제어부(530)는 광센서(420)의 출력값을 사용하여 모터의 회전수를 카운팅하고, 그 카운팅 된 값을 토대로, 모터 축이 결정된 모터 축 회전수 만큼 회전되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 전력용 변압기(10)에는 도 5의 예시와 같은 OFU(30)를 더 포함한다.

예컨대, 상기 OFU(30)는 전력용 변압기(10) 내부의 절연유에 생성된 불순물을 걸러 절연 및 방열 성능 저하를 막기 위한 것이다.

이러한 불순물은 외부 유입의 예도 있지만, 사실상 코어를 구성하는 탄소성분에 의해 전력용 변압기(10) 내부에서 자연적으로 생성되는 등 종래 기술에서 설명된 바와 같은 다양한 요인에 의해 발생된다.

특히, 본 발명에 따른 OFU(30)는 기존과 같이 필터를 교체하기 어려운 구조가 아니라 교체가 쉽고 필터링을 용이하게 한 구조를 취하며, 특히 하향유동식 필터링 구조가 아닌 상향분출식의 독특한 필터링 구조를 취함으로써 설치구조의 간소화, 필터링 효과 증대, 필터 교체의 용이성도 동시에 확보하도록 한 기존 필터와는 전혀 다른 새로운 구조를 갖는다.

즉, 전력용 변압기(10)의 상부 일측에 유격실(RM)이 마련되고, 상기 유격실(RM)에는 흡입관(P1)과 배출관(P2)이 배관되는데, 이들 배관은 OFU(30)에 연결되어 전력용 변압기(10) 내부의 오일, 즉 절연유를 순환시키면서 필터링하도록 구성된다.

이때, 상기 OFU(30)는 도 6의 예시와 같이, 상부가 개방되고 중심에 분출안내관(32)이 형성된 유닛본체(31)와; 상기 분출안내관(32)에 설치되고 상기 흡입관(P1)이 연결된 펌프(33)와; 상기 분출안내관(32)에 끼워질 수 있도록 중심에 통로가 형성된 원통형상의 금속망체(34)와; 상기 금속망체(34)에 채워진 다수의 구형상을 갖는 필터볼(35)과; 상기 유닛본체(31)의 개방된 상단에 나사결합된 반구형상의 본체커버(36)와; 상기 분출안내관(32)의 상단에 나사체결되어 절연유를 방사상으로 분사시키는 분사노즐(38);을 포함한다.

그리고, 상기 유닛본체(31)의 바닥면은 일측으로 경사지게 테이퍼 가공되어 중심과 둘레가 단차(D)를 가지며, 테이퍼진 쪽에는 배출관(P2)이 연결된다.

또한, 상기 유닛본체(31)의 둘레 일부에는 투명창(37)이 더 형성될 수 있는데, 상기 투명창(37)은 상기 필터볼(35)이 습기를 먹어 색상이 바뀌었을 때 이를 육안으로 확인하고 교체할 수 있도록 하기 위함이다.

아울러, 상기 펌프(33)의 구동은 별도의 컨트롤러(도시생략)에 의해 제어될 수 있으며, 펌프(33)로 인가되는 전원도 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 다만, 이러한 것은 공지된 것이므로 본 발명에서는 설명을 생략한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 필터의 개념은 종래 일반적으로 개시되고 있는 메쉬 타입의 단순 여과기능만을 갖는 메쉬필터가 아니라, 불순물과 습기를 동시에 제거할 수 있는 공극막 필터로서 필터구조 자체가 다르고, 필터링시 수분까지 완벽하게 흡습 제거하므로 수분 유입에 따른 절연파괴 현상도 미연에 방지하는 효과가 있다.

이를 위해, 상기 필터볼(35)은 실리카겔 45중량%와, 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지 10중량%와, 0.02mm의 입도를 갖는 귀양석 분말 4.5중량%와, 수산화알루미늄 1.5중량%와, 디아릴프탈레이트 1.5중량% 및 나머지 SEP(Polystyrene-b-polyethylene)로 이루어진 합성수지 조성물로 성형된다.

이때, 실리카겔은 방습성, 내수성을 증대시키면서 투명성을 유지하며, PEEK (Polyetheretherketone) 수지는 내열성, 내약품성 및 내마모성을 증대시켜 하우징의 장수명화, 내오염화를 유지하고, 나머지 합성수지액은 투명성을 유지시키면서 내구성을 강화시키게 된다.

그리고, 하이드로겐 실세스퀴옥산 수지는 주 골격이 삼관능성 실록산 단위로 구성된 중합체로서, 분자 구조 측면에서 보면 말단에 하이드록실 그룹, 트리오가노실록시 그룹, 또는 디메틸하이드로겐실록시 그룹 등이 치환되어 있어 성형을 위해 가열시 높은 절연특성을 발현시킨다.

아울러, 귀양석 분말은 3차원 망목구조를 갖추고 있어 필터볼(35)의 공극형성에 기여하여 수분 흡습성을 강화시킨다.

또한, 수산화알루미늄은 알루미늄의 양쪽성 수화물로서 소수화를 막고 친수화를 유도하여 흡습성을 강화시키기 위해 첨가되며, 디아릴프탈레이트는 조성물 상호간의 바인딩성과 성형성 및 인성을 개선하기 위해 첨가된다.

또한, SEP는 열가소성 엘라스토머로서 수축현상을 방지하면서 성형성을 높이 기 위해 첨가되는 베이스수지가 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 분사노즐(38)을 통해 필터링할 절연유를 상향 분출시키고, 분출된 절연유가 본체커버(36)의 내부 천정에 부딪힌 후 방사상으로 비산된 다음 필터볼(35)을 거쳐 흘러내리는 동안 필터링되도록 구성된 상향 분출식 필터구조로서 불순물 분리 효율을 높이도록 구성된다.

이때, 상기 분사노즐(38)은 도 7의 예시와 같이, 분출안내관(32)의 상단에 나사결합되는 삽입단부(38a)와, 상기 삽입단부(38a)의 내부에 형성된 절연유 유도홈(38b)과, 상기 절연유 유도홈(38b)과 통하게 형성되며 호형상의 밀폐된 공간인 충진챔버(38c)와, 상기 충진챔버(38c)가 형성된 노즐 표면을 따라 간격을 두고 다수 형성되고 상기 충진챔버(38c)와 연통되어 절연유를 방사상으로 분출시키는 분출공(38d)을 포함한다.

여기에서, 상기 분출공(38d)는 분출되는 방향으로 직경이 점점 작아지는 형상을 갖도록 하여 분출압을 높이도록 구성됨이 특히 바람직하다.

이와 같은 구조를 가즌 분사노즐(38)에 의해 절연유의 원활한 방사상 분출이 가능하게 된다.

아울러, 상기 펌프(33)의 출력단과 상기 분사노즐(38)의 절연유 유도홈(38b)은 연결관(P3, 도 6 참조)에 의해 별도 연결되게 함으로써 절연유의 손실이나 뉴유없이 원활한 공급, 분출이 가능하도록 구성됨이 특히 바람직하다.

그리고, 필터링된 절연유는 유닛본체(31)의 바닥면 일측으로 모인 후 자중에 의해 다시 전력용 변압기(10) 내부로 흘러 들어가게 된다.

이러한 구조를 통해 안정적이고 원활하며 효율적인 필터링이 유지될 수 있다.

덧붙여, 본 발명에서는 도 1 및 도 8과 같은 호흡기(40)를 더 포함한다.

상기 호흡기(40)는 전력용 변압기(10)에 통상적으로 설치되는 것이지만, 일반적인 구조와 달리 본 발명에 의해 특별히 개량된 구조를 가짐으로써 효과적인 흡습 기능을 제공하여 절연파괴 등 안전사고를 미연에 방지하도록 구성된다.

이를 위해, 본 발명에 따른 호흡기(40)는 전력용 변압기(10) 내부의 절연유와 절연유 상부의 공기가 전력용 변압기(10) 주변의 외기 온도에 따라 수축 또는 팽창되기 때문에 그 압력에 의해 전력용 변압기(10)가 손상되거나 폭발되는 것을 방지하기 위해 설치 사용된다.

즉, 이러한 호흡기(40)는 전력용 변압기(10)의 부하변동, 날씨 변동에 의해 변압기 내부의 절연유 온도가 상승 또는 하강할 때 온도변화에 따른 변압기의 팽창을 막고 외부이물질(수분 등)이 유입되지 못하도록 차단하는 역할을 담당한다.

예컨대, 도 8 내지 도 10에 따르면, 본 발명에 따른 절연유 냉각방식의 호흡기(40)는 하단이 밀폐되고 상단은 개방된 통 형상의 하우징(41)과, 상기 하우징(41)의 내부 중앙에 형성된 로드삽입관(42)과, 상기 하우징(41)의 내부 상측에 끼워지고 로드삽입관(42)의 상단에 안착되는 'ㄴ'형상의 편측밀폐블럭(43)과, 상기 하우징(41)의 상단을 밀폐하도록 씌워진 후 나사체결되는 상부상부커버(44)와, 상기 하우징(41)의 하단에 끼워져 나사고정됨과 동시에 상기 로드삽입관(42)의 하단에 접지되는 중앙돌출편(45a)을 구비한 호흡유도컵(45)과, 상기 호흡유도컵(45)의 외주에 후크고정되고 호흡유도컵(45)을 감싸면서 절연유가 상기 호흡유도컵(45)의 하단 보다 높게 채워진 절연유컵(46)과, 상기 하우징(41)에 채워지는 다수의 실리카겔(47)과, 상기 편측밀폐블럭(43)의 수평부와 로드삽입관(42)과 중앙돌출편(45a)을 관통하여 배치된 후 양단이 너트고정된 고정로드(48)와, 상기 상부커버(44)를 관통하여 배관되고 전력용 변압기(10)의 내부와 연통되어 절연유를 유출입시키는 호흡조절관(IP)과, 상기 호흡조절관(IP) 상에 설치되는 3방향 밸브(49)와, 상기 전력용 변압기(10)의 내부압 변동에 따라 호흡시에는 상방향으로만 개방하고 배출시에는 측방으로만 개방하는 컨트롤러(CTR)를 포함한다.

이때, 상기 하우징(41)은 도 9의 예시와 같이, 상단이 개방되어 있고, 내부 바닥판(41a)의 일부는 뚫린 상태에서 망체(41b)가 삽입되어 통기 가능하도록 구성된다.

그리고, 상기 로드삽입관(42)의 상단은 하우징(41)의 상단보다 낮게 형성되고 하단은 하우징(41)의 하단 하부로 돌출되게 형성된다.

또한, 상기 하우징(41)의 내부는 분리벽(41c)에 의해 2등분된 상태로 분리되어 있다. 이것은 호흡시 공기가 공급되는 유로와, 절연유 배출시 절연유인 유증기가 배유되는 유로가 서로 독립적으로 이루어지도록 하기 위한 것이다.

아울러, 편측밀폐블럭(43)은 수평부(43a)와 수직부(43b)로 이루어지며, 수평부(43a)는 로드삽입관(42)의 상단에 안착된다.

뿐만 아니라, 수직부(43b)의 일부는 상하로 관통된 통유공(43c)이 형성되어 배유되는 유증기가 흘러내릴 수 있도록 구성된다.

이 경우, 상기 통유공(43c)과 3방향밸브(49)는 서로 연결 배관된다.

또한, 상기 호흡조절관(IP)의 하단과 상기 고정로드(48)의 상단 사이에는 공간이 형성되어 호흡시 공기가 유동할 수 있도록 구성된다.

나아가, 상기 호흡유도컵(45)의 중앙돌출편(45a)에는 다수의 배유공(45b)이 형성되어 배유된 유증기, 즉 절연유가 절연유컵(46) 속으로 낙하될 수 있게 구성된다.

이에 따라, 절연유컵(46)에 수용된 절연유를 통과한 외부공기가 망체(41b) 중 일측을 통해 하우징(41) 내부로 상승되고, 충전되어 있는 실리카겔(47)을 통과하면서 제습되어 습기가 전혀없는 건조공기감 호흡조절관(IP)을 타고 전력용 변압기(10)로 공급되게 되므로 수분에 의한 절연파괴 현상이 방지된다.

이때는 전력용 변압기(10)의 내부압 변동에 따라 호흡이 필요한 시점임을 센서(미도시)를 통해 컨트롤러(CTR)가 감지한 상태이므로 3방향밸브(49)는 컨트롤러(CTR)의 제어하에 공기가 공급되는 방향으로만 개방된다.

그리고, 내부압 변동에 의해 절연유가 배유되어야 할 경우에는 컨트롤러(CTR)의 제어하에 3방향밸브(49)가 측방으로만 개방되게 되며, 이에 따라 배유된 절연유는 통유공(43c), 실리카겔(47), 망체(41b), 배유공(45b)을 거쳐 절연유컵(46)으로 낙유되게 된다.

이와 같이, 본 발명은 하우징(41) 자체를 독립유로형으로 분리 구성하고, 3방향밸브(49)를 통해 호흡과 배유시 유로개방을 달리함으로써 상호 처리시 오염을 최소화시키면서 호흡 기능은 충실히 유지하도록 구성된 것이다.

여기에서, 상기 하우징(41)은 투명하면서도 내구성을 가질 수 있도록 투명실리카겔 5중량%와, PEEK 수지 15중량% 및 나머지 투명 폴리프로필렌수지와 폴리카보네이트 수지가 1:1의 중량비로 혼합된 혼합수지액으로 이루어진 합성수지물로 성형됨이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에서는 방열효과도 증진시키면서 호흡기의 구조도 개량하여 더욱 더 안전성 높은 변압기 유지 환경을 만들 수 있게 된다.

10: 전력용 변압기 11: 전력용 변압기 1차측
12: 전력용 변압기 2차측 20: 고압 선로
30: OFU(Oil Filter Unit) 40: 호흡기

Claims

전력용 변압기(10)에 설치되어 절연유를 여과시키는 OFU(30)와, 외기를 도입하여 전력용 변압기(10)의 내부압을 조절하는 호흡기(40)와, 고압 선로(20)를 통해 1차측(11)으로 공급된 전압을 감압하여 2차측(12)으로 공급할 때 1차 탭을 자동으로 전환시키는 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기에 있어서;
상기 탭 자동전환장치는 2차측 전압을 계측하고, 2차측 전압의 보상이 필요한 경우 2차측 전압 보상을 위한 이동탭의 이동 위치를 결정하며, 모터를 제어하여 결정된 이동탭의 이동 위치로 1차측에 있던 이동탭을 이동시키는 제어부와; 상기 제어부의 제어에 의해 상하로 이동하고, 이동된 위치에서 전력용 변압기(10)에 연결된 복수의 고정탭 중 하나의 고정탭과 연결되어 1차측과 2차측 간의 권수비를 변환하는 것에 의해 2차측 전압을 보상하는 이동탭과; 상기 모터의 축에 연결되고, 외측면에 나선형의 경사홈이 형성된 입체캠과; 내측에 상기 입체캠을 수용하며, 내측면에 상기 경사홈에 삽입되는 돌출구가 구비된 이동봉;을 구비하고, 상기 입체캠의 회전시 상기 돌출구가 상기 경사홈을 따라 상하로 이동하며, 상기 이동봉의 상측에 이동탭이 고정되고, 상기 이동탭은 상기 이동봉의 상하 이동에 따라 상하로 이동하도록 구성되며;
상기 OFU(30)는 상부가 개방되고 중심에 분출안내관(32)이 형성된 유닛본체(31)와; 상기 분출안내관(32)에 설치되고 흡입관(P1)이 연결된 펌프(33)와; 상기 분출안내관(32)에 끼워질 수 있도록 중심에 통로가 형성된 원통형상의 금속망체(34)와; 상기 금속망체(34)에 채워진 다수의 구형상을 갖는 필터볼(35)과; 상기 유닛본체(31)의 개방된 상단에 나사결합된 반구형상의 본체커버(36)와; 상기 분출안내관(32)의 상단에 나사체결되어 절연유를 방사상으로 분사시키는 분사노즐(38);을 포함하고,
상기 분사노즐(38)은 분출안내관(32)의 상단에 나사결합되는 삽입단부(38a)와, 상기 삽입단부(38a)의 내부에 형성된 절연유 유도홈(38b)과, 상기 절연유 유도홈(38b)과 통하게 형성되며 호형상의 밀폐된 공간인 충진챔버(38c)와, 상기 충진챔버(38c)가 형성된 노즐 표면을 따라 간격을 두고 다수 형성되고 상기 충진챔버(38c)와 연통되어 절연유를 방사상으로 분출시키는 분출공(38d)을 포함하며,
상기 분출공(38d)는 분출되는 방향으로 직경이 점점 작아지는 형상을 갖도록 하여 분출압을 높이도록 구성된 것을 특징으로 하는 탭 자동전환장치를 포함하는 전력용 변압기.