KR101939623B1 - 전력 변압기용 호흡기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 변압기용 호흡기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기의 내부압 조절을 위해 변압기 내부에서 유출되는 유증기와, 외부에서 도입되는 외부공기의 유로를 분리시켜 절연유가 실리카겔에 제유되지 않고 곧바로 오일컵으로 배유될 수 있게 하여 제습 실리카겔이 독립적으로 기능함으로써 그 사용수명을 늘리고, 제습 효율을 높여 안정적인 변압기 운영에 기여할 수 있도록 개선된 전력 변압기용 호흡기에 관한 것이다.

Description

전력 변압기용 호흡기{Respirators for using in power transformers}

본 발명은 전력 변압기용 호흡기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기의 내부압 조절을 위해 변압기 내부에서 유출되는 유증기와, 외부에서 도입되는 외부공기의 유로를 분리시켜 절연유가 실리카겔에 제유되지 않고 곧바로 오일컵으로 배유될 수 있게 하여 제습 실리카겔이 독립적으로 기능함으로써 그 사용수명을 늘리고, 제습 효율을 높여 안정적인 변압기 운영에 기여할 수 있도록 개선된 전력 변압기용 호흡기에 관한 것이다.

일반적으로 전기는 수력, 화력 및 원자력발전소 등에서 발전되어 공장이나 가정에 송전되어 이용되며, 이러한 전기를 가장 경제적으로 보내기 위하여 발전소 내의 변압기를 사용하여 높은 전압으로 수송지역까지 보내고, 승압된 상태로 보내진 전기는 다시 공장이나 가정에서 사용하기에 위하여 필요한 전압으로 낮추어 공급한다.

이때, 사용되는 변압기는 자로(磁路)를 형성시키기 위한 철심(鐵芯)과, 전로(電路)를 형성시키기 위한 권선(捲線)이 필요하며, 운전시 또는 이상전압이 인가되는 경우에도 정상적으로 운전될 수 있도록 절연물 등으로 조립된다.

즉, 변압기는 전자유도작용에 의하여 한편의 권선에 공급한 교류 전기를 다른편의 권선에 동일 주파수의 교류전기의 전압으로 변환시켜 주는 역할을 수행하고 이러한 변압기 내부에 장착되는 철심과 권선에 의해 발생하는 열을 냉각시키는 방식에 따라 유입변압기와 건식변압기로 나뉘며, 냉각에 사용되는 냉각매체의 사용방법에 따라 각각 자냉식, 풍냉식, 수냉식, 송유식 등으로 나뉜다.

이 중에서 전력용 변압기에서 가장 일반적으로 사용되는 자냉식은 변압기 내부에서 발생한 열을 변압기 내부에 충전된 절연유의 대류에 의해서 외함 및 방열기에 전달하여 냉각시키는 방식이다.

이와 함께, 전력 변압기 내부의 압력 조절과 내부에서 발생되는 습기를 배출하도록 배관을 매개로 하여 호흡기를 구비하고 있으며, 이러한 호흡기는 배관에 의해 변압기 내부와 연결되어 호흡기 내부에 충진된 실리카겔이 변압기 내부에서 유출되는 유증기로부터 절연유 성분을 제거하여 외부로 배출하거나 외부 공기가 변압기 내부로 유입시 공기 중에 포함된 수분을 제거함으로써 변압기 내부의 압력을 일정하게 유지시키고, 변압기 내부의 수분을 제거하여 항시 변압기가 절연상태를 유지할 수 있도록 하여 준다.

그런데, 종래 호흡기는 변압기의 내부압 변동에 의해 외부로 유출되는 유증기가 곧바로 오일컵으로 낙하되지 못하고 제습용 실리카겔을 거쳐야만 하므로 불필요하게 실리카겔에 제유되면서 외부공기를 변압기 내부로 유입시킬 때 제습기능을 수행해야 할 실리카겔의 수명을 단축시키고, 제습 기능을 제대로 수행하지 못하도록 방해함으로써 잦은 교체에 따른 인건비 증대, 유지 관리상 어려움 등 복합적인 문제를 포함하고 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1546355호(2015.08.17.), 변압기용 호흡기 대한민국 특허 등록번호 제10-1437934호(2014.08.29.), 변압기용 호흡기 대한민국 실용 등록번호 제20-0367537호(2004.11.02.), 변압기용 흡습 호흡기

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 변압기의 내부압 조절을 위해 변압기 내부에서 유출되는 유증기와, 외부에서 도입되는 외부공기의 유로를 분리시켜 절연유가 실리카겔에 제유되지 않고 곧바로 오일컵으로 배유될 수 있게 하여 제습 실리카겔이 독립적으로 기능함으로써 그 사용수명을 늘리고, 제습 효율을 높여 안정적인 변압기 운영에 기여할 수 있도록 개선된 전력 변압기용 호흡기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 하단이 밀폐되고 상단은 개방된 통 형상의 메인케이스(100)와, 상기 메인케이스(100)의 내부 중앙에 형성된 유증기배출관(110)과, 상기 메인케이스(100)의 상단을 밀폐하도록 씌워진 후 나사체결되는 커버체(120)와, 상기 메인케이스(100)의 하단에 끼워져 나사고정되는 유로형성관체(130)와, 상기 유로형성관체(130)의 외주에 고정되고 유로형성관체(130)을 감싸면서 절연유가 상기 유로형성관체(130)의 하단 보다 높게 채워진 오일컵(140)과, 상기 메인케이스(100)에 채워지는 다수의 실리카겔(150)과, 상기 오일컵(140)의 상단 둘레 일부에 관통 형성되어 외기가 도입되는 호흡구멍(142)과, 상기 커버체(120)를 관통하여 배관되고 전력용 변압기의 내부와 연통되어 절연유를 유출입시키는 호흡관(160)과, 상기 호흡관(160)의 하단에 나사체결되는 선택적배유밸브(170)와, 상기 선택적배유밸브(170)가 설치된 위쪽 지점의 호흡관(160) 둘레에 직경방향으로 대칭되게 수직돌출된 한 쌍의 분기관(162)과, 상기 분기관(162)에 나사체결되는 다이어프램(180)을 포함하고;

상기 호흡관(160)의 하단은 상기 유증기배출관(110)의 상단에 끼워지며, 상기 유증기배출관(110)은 상기 메인케이스(100)의 바닥면 중심에서 상방향으로 돌출되어 일체로 형성됨과 동시에 저면에서도 반대방향으로 일정길이 돌출된 형태를 갖고, 상기 메인케이스(100)의 바닥면에는 일정크기를 갖는 메쉬 형태의 스크린(112)이 다수 형성되며, 상기 다이어프램(180)은 도입된 공기가 전력용 변압기 쪽으로 이동하는 방향으로만 개방되고 그 반대방향으로는 밀폐되는 구조이고, 상기 선택적배유밸브(170)는 다이어프램(180)과 반대 동작하는 밸브체인 것을 특징으로 하는 전력 변압기용 호흡기를 제공한다.

본 발명에 따르면, 변압기의 내부압 조절을 위해 변압기 내부에서 유출되는 유증기와, 외부에서 도입되는 외부공기의 유로를 분리시켜 절연유가 실리카겔에 제유되지 않고 곧바로 오일컵으로 배유될 수 있게 하여 제습 실리카겔이 독립적으로 기능함으로써 그 사용수명을 늘리고, 제습 효율을 높여 안정적인 변압기 운영에 기여할 수 있도록 개선시키는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 호흡기의 예시적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 요부 구성을 발췌하여 보인 예시적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 메인케이스를 예시한 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 발명에 따른 전력 변압기용 호흡기는 구조적으로 간단하면서도 변압기의 내부압 변동에 따라 자동적으로 유증기의 배출 유로와, 외부공기 도입유로가 독립적으로 유지되게 하여 사용 효율을 높일 수 있도록 구성된 것이 특징이다.

보다 구체적으로, 전력 변압기용 호흡기는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하단이 밀폐되고 상단은 개방된 통 형상의 메인케이스(100)와, 상기 메인케이스(100)의 내부 중앙에 형성된 유증기배출관(110)과, 상기 메인케이스(100)의 상단을 밀폐하도록 씌워진 후 나사체결되는 커버체(120)와, 상기 메인케이스(100)의 하단에 끼워져 나사고정되는 유로형성관체(130)와, 상기 유로형성관체(130)의 외주에 고정되고 유로형성관체(130)을 감싸면서 절연유가 상기 유로형성관체(130)의 하단 보다 높게 채워진 오일컵(140)과, 상기 메인케이스(100)에 채워지는 다수의 실리카겔(150)과, 상기 오일컵(140)의 상단 둘레 일부에 관통 형성되어 외기가 도입되는 호흡구멍(142)과, 상기 커버체(120)를 관통하여 배관되고 전력용 변압기의 내부와 연통되어 절연유를 유출입시키는 호흡관(160)과, 상기 호흡관(160)의 하단에 나사체결되는 선택적배유밸브(170)와, 상기 선택적배유밸브(170)가 설치된 위쪽 지점의 호흡관(160) 둘레에 직경방향으로 대칭되게 수직돌출된 한 쌍의 분기관(162)과, 상기 분기관(162)에 나사체결되는 다이어프램(180)을 포함한다.

그리고, 상기 호흡관(160)의 하단은 상기 유증기배출관(110)의 상단에 끼워진다.

특히, 상기 유증기배출관(110)은 상기 메인케이스(100)의 바닥면 중심에서 상방향으로 돌출되어 일체로 형성되며, 또한 저면에서도 반대방향으로 일정길이 돌출된 형태를 갖는다.

또한, 상기 메인케이스(100)의 바닥면에는 일정크기를 갖는 메쉬 형태의 스크린(112)이 다수 형성된다.

따라서, 상기 호흡구멍(142)을 통해 오일컵(140) 내부로 도입된 외기는 오일컵(140)과 유로형성관체(130) 사이의 공간인 외기도입유로를 통해 자연스럽게 오일, 즉 오일컵(140)에 채워져 있는 절연유 속으로 도입되며, 절연유를 통과한 후 상승하면서 스크린(112)을 거쳐 메인케이스(100) 내부로 상승되고, 충전되어 있는 실리카겔(150)을 통과하면서 제습되어 습기가 전혀없는 건조공기 상태로 분기관(162)을 통해 호흡관(160)으로 유도된 후 전력용 변압기로 공급되게 되므로 수분에 의한 절연파괴 현상이 방지된다.

여기에서, 상기 다이어프램(180)은 한 쪽 방향으로만 개방되는 일종의 체크밸브로서 도입된 공기가 전력용 변압기 쪽으로 이동하는 방향으로만 개방되고, 그 반대방향으로는 폐쇄되어 역류 혹은 절연유의 배유가 생기지 않도록 동작한다.

아울러, 상기 선택적배유밸브(170)는 다이어프램(180)과 반대 동작하는 밸브체로서, 단순히 체크밸브 형태로는 변압기의 내부압 변동에 신속히 대응할 수 없고, 내구성을 확보할 수 없기 때문에 본 발명에 의해 새롭게 개발된 밸브체이다.

특히, 상기 선택적배유밸브(170)는 일반적으로 컨트롤러 등의 전기적 신호에 의해 동작되는 것이 아니라 기계적 수단에 의해 동작되는 것이므로 신호이상에 따른 불량 동작의 문제도 발생하지 않는 장점이 있다.

여기에서, 상기 메인케이스(100)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.

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.

또한, 상기 오일컵(140)은 발수성과 내수성, 내구성 특성을 향상시키기 위해 메틸실세퀴옥산 15중량%와, 디메틸폴리실록산 2.5중량%와, 하이드로콜로이드 5중량%와, 트리클로산 10중량%와, 테트라에틸오소실리케이트 5중량% 및 나머지 폴리카보네이트수지로 이루어진 조성물을 성형한 것을 사용한다.

여기에서, 상기 메틸실세퀴옥산은 실란기와의 반응에 의해 표면에서 나노 크기의 미세 다공을 유발시켜 표면 거칠기를 증대시킴으로써 접촉각을 크게 하고 이를 통해 초소수성, 다시 말해 초발수성을 강화시키도록 하기 위해 첨가된다.

그리고, 상기 디메틸폴리실록산은 열에 강한 실록산 결합(Si-O-Si)과 유기질의 메틸기로 구성되어 있어 강한 접착성과 열산화 안정성을 유지하면서 계면분리를 억제하기 위해 첨가된다.

또한, 상기 하이드로콜로이드(Hydrocolloid)는 겔을 형성하여 습윤상태를 유지함으로써 점착성을 장시간 동안 확정하여 바인딩성을 강화시키기 위해 첨가되는 것으로 특히 방수기능을 강화시켜 젖음성이 생기지 않도록 하기 위해 첨가된다.

뿐만 아니라, 상기 트리클로산(trichlosane)는 방균제로서, 곰팡이를 비롯한 세균 활성을 억제하여 항균성을 강화시키기 위해 첨가된다.

아울러, 상기 테트라에틸오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate)는 자기조립단분자막을 형성하는 과정에서 실리카 나노구조를 이루게 되어 접촉각을 현저히 증가시킴으로써 실리콘이 갖는 기본적인 발수특성에 더하여 초발수특성을 강화시키므로 이를 위해 첨가된다.

그리고, 상기 폴리카보네이트 수지는 강도가 우수하여 내구성을 높이는데 용이한 베이스 수지이다.

한편, 상기 선택적배유밸브(170)는 도 2의 예시와 같이, 내부에 배유공(HL)이 형성되고 호흡관(160)에 나사체결되며 H형 단면을 갖는 밸브본체(171)와, 내부에 유동공간(SP)과 배출공(DR)을 갖고 상기 밸브본체(171)의 하부에 나사고정되는 합성수지로 된 스플고정체(172)와, 상기 밸브본체(171)의 하면에 돌출 형성된 반구형상의 씰링돌기(DT)에 맞물려 씰링시키는 원판형 밸브스플(173)과, 상기 스플고정체(172)와 밸브스플(173)의 중심을 관통하고 상기 스플고정체(172)에 나사체결되는 스플고정로드(174)와, 상기 밸브스플(173)이 이탈되지 않도록 상기 스플고정로드(174)의 단부에 나사고정되는 스플고정구(175)와, 상기 스플고정로드(174)에 끼워진 상태에서 일단은 상기 밸브스플(173)의 하단에 걸림 고정되고 타단은 상기 스플고정체(172)에 고정되는 복귀스프링(176)을 포함하여 구성된다.

따라서, 변압기 내부압 변동이 없을 때는 복귀스프링(176)의 탄성력에 의해 밸브스플(173)이 배유공(HL)을 밀폐하고 있기 때문에 도입된 외기가 변압기 쪽으로 유입되지 못하고, 도입된 외기는 오로지 분기관(162)을 통해서만 유입되는 경로를 갖게 된다.

그러다가 변압기 내부압 변동으로 내부압이 높아져 유증기가 배출되게 되면 그 압에 의해 밸브스플(173)이 밀리면서 배유공(HL)을 열게 되므로 유증기, 즉 절연유는 배유공(HL)과 배출공(DR)을 통해 유증기배출관(110)으로 배출된 후 오일컵(140) 상의 절연유로 직접 낙유된다.

때문에, 유증기가 실리카겔(150)을 거쳐 배유되지 않으므로 실리카겔(150)을 오염시킬 염려는 없게 된다.

이와 같이, 본 발명은 도입되는 외기와, 배유되는 유증기 사이의 유로 독립을 확보하여 실리카겔(150)의 제습 효율을 높이고, 장수명화를 달성하여 유지 보수, 관리상 편의성도 증대시키는 효과를 얻게 된다.

100: 메인케이스 110: 유증기배출관
120: 커버체 130: 유로형성관체
140: 오일컵 150: 실리카겔
160: 호흡관 170: 선택적배유밸브
180: 다이어프램

Claims (1)

1. 하단이 밀폐되고 상단은 개방된 통 형상의 메인케이스(100)와, 상기 메인케이스(100)의 내부 중앙에 형성된 유증기배출관(110)과, 상기 메인케이스(100)의 상단을 밀폐하도록 씌워진 후 나사체결되는 커버체(120)와, 상기 메인케이스(100)의 하단에 끼워져 나사고정되는 유로형성관체(130)와, 상기 유로형성관체(130)의 외주에 고정되고 유로형성관체(130)을 감싸면서 절연유가 상기 유로형성관체(130)의 하단 보다 높게 채워진 오일컵(140)과, 상기 메인케이스(100)에 채워지는 다수의 실리카겔(150)과, 상기 오일컵(140)의 상단 둘레 일부에 관통 형성되어 외기가 도입되는 호흡구멍(142)과, 상기 커버체(120)를 관통하여 배관되고 전력용 변압기의 내부와 연통되어 절연유를 유출입시키는 호흡관(160)과, 상기 호흡관(160)의 하단에 나사체결되는 선택적배유밸브(170)와, 상기 선택적배유밸브(170)가 설치된 위쪽 지점의 호흡관(160) 둘레에 직경방향으로 대칭되게 수직돌출된 한 쌍의 분기관(162)과, 상기 분기관(162)에 나사체결되는 다이어프램(180)을 포함하고;
   상기 호흡관(160)의 하단은 상기 유증기배출관(110)의 상단에 끼워지며, 상기 유증기배출관(110)은 상기 메인케이스(100)의 바닥면 중심에서 상방향으로 돌출되어 일체로 형성됨과 동시에 저면에서도 반대방향으로 일정길이 돌출된 형태를 갖고, 상기 메인케이스(100)의 바닥면에는 일정크기를 갖는 메쉬 형태의 스크린(112)이 다수 형성되며, 상기 다이어프램(180)은 도입된 공기가 전력용 변압기 쪽으로 이동하는 방향으로만 개방되고 그 반대방향으로는 밀폐되는 구조이고, 상기 선택적배유밸브(170)는 다이어프램(180)과 반대 동작하는 밸브체인 것을 특징으로 하는 전력 변압기용 호흡기.

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