KR102067389B1 - 변압기의 권선과 정전링의 결선구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전링에 인가되는 전압을 저감시켜 절연안정성이 향상되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 권선과 정전링의 결선구조는, 복수의 턴과 복수의 섹션으로 권취된 권선과, 상기 권선의 상부와 하부에 배치되어 상기 권선의 상하부 전계를 완화시키는 정전링을 포함하고, 상기 권선과 상기 정전링이 등전위로 결선되되, 상기 정전링이 상기 권선의 복수의 턴 중에서 최외곽에 배치되는 첫번째 턴을 제외한 나머지 턴 중에서 어느 하나의 턴에 결선된다.

Description

변압기의 권선과 정전링의 결선구조{STRUCTURE OF CONNECTION WIRING WIDING AND ELECTROSTATIC RING OF TRANSFORMER}

본 발명은 변압기의 권선과 정전링의 결선구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 권선에 등전위로 결선되는 정전링의 전압을 낮출 수 있는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조에 관한 것이다.

변압기에 구비되는 권선은 구조적 특성상 상단과 하단의 모서리부에 전계가 집중된다. 이와 같이 권선의 국소부위에 전계가 집중되면 권선과 다른 부재(권선, 철심, 외함 및 기타 도전성 구조물 등) 간의 절연파괴가 발생할 수 있으므로, 이를 방지 하기 위해 전계 집중 부위는 충분한 절연거리 확보가 필요하다.

한편, 변압기 중에는 권선의 상단과 하단 모서리부의 전계집중을 완화시키기 위하여 정전링을 설치하는 타입이 있다.

이러한 정전링은 권선의 상부와 하부에 최대전계를 완화시켜줄 수 있는 형상으로 설치되고, 권선의 상단과 하단에 등전위로 연결된다.

도 1에는 종래의 기술에 의한 권선과 정전링의 결선구조를 개략적으로 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 참고로, 도 1에는 철심(10), 고압권선(20), 저압권선(30), 정전링(40) 및 외함(50)의 배치구조가 개략적으로 도시되어 있다.

도 1을 보면, 종래의 기술에 의한 권선과 정전링의 결선구조에서는, 정전링(40)이 권선(30)의 첫번째 턴(제1턴)에 결선되어, 정전링(40)의 전압이 권선(30)의 첫번째 턴(제1턴)의 전압과 동일하게 된다.

그러나, 변압기의 권선(30)의 전압분포 특성상 권선(30)의 첫번째 턴(제1턴)의 전압이 가장 높기 때문에, 정전링(40)을 첫번째 턴(제1턴)의 전압에 결선하는 경우 정전링(40) 자체의 전압이 높아서 권선(30)과 다른 부재 간에 긴 절연이격거리가 필요하게 된다.

따라서, 이러한 종래의 기술에 의한 권선과 정전링의 결선구조는 부재간 절연이격거리 확보를 위해 변압기의 부피가 증대되고, 절연안정성도 낮다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 정전링에 인가되는 전압을 저감시켜 절연안정성이 향상되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 복수의 턴과 복수의 섹션으로 권취된 권선과, 상기 권선의 상부와 하부에 배치되어 상기 권선의 상하부 전계를 완화시키는 정전링을 포함하고, 상기 권선과 상기 정전링이 등전위로 결선되되, 상기 정전링이 상기 권선의 복수의 턴 중에서 최외곽에 배치되는 첫번째 턴을 제외한 나머지 턴 중에서 어느 하나의 턴에 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조를 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 권선은 상기 섹션에서 복수의 턴이 반경방향으로 순차적으로 연속되는 연속 디스크(Continuous Disc) 권선법에 따라 권취되고, 상기 정전링이 상기 권선의 상단 또는 하단에 배치된 말단 섹션에 포함되는 복수의 턴 중에서 최저전압 턴에 결선될 수 있다.

또한, 일 실시예에서, 상기 정전링이 상기 말단 섹션의 복수의 턴 중에서 최내측 턴에 결선될 수 있다.

한편, 다른 일 실시예에서, 상기 권선은 상기 섹션에서 순차적으로 연속되는 턴과 턴 사이에 끼움 턴이 배치되는 인터리브 디스크(Interleaved Disc) 권선법에 따라 권취되고, 상기 정전링이 상기 끼움 턴에 결선될 수 있다.

또한, 다른 일 실시예에서, 상기 권선은 상기 권선의 상단 또는 하단에 배치된 말단 섹션과, 상기 말단 섹션의 다음 층에 배치되는 하위 섹션과, 상기 하위 섹션에 포함되는 턴과 상기 말단 섹션에 포함되는 상기 끼움 턴 간에 연결되는 역도권을 포함하고, 상기 정전링이 상기 역도권에 결선될 수 있다.

한편, 또 다른 일 실시예에서, 상기 권선은 상기 말단 섹션과 상기 하위 섹션의 내측에 배치되는 턴을 서로 연결하는 내부도권을 포함하고, 상기 정전링이 상기 내부도권에 결선될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에서, 상기 권선은 저압권선일 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 변압기의 절연안전성이 향상되고, 변압기의 규모를 축소시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 변압기의 권선과 정전링의 결선구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 권선과 정전링의 결선구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 변압기의 권선과 정전링의 결선구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 변압기의 권선과 정전링의 결선구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조에 대해서 설명한다.

여기서, 도 2는 권선(30)이 연속 디스크 권선법에 따라 권취된 경우의 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조의 일 실시예이며, 도 3은 권선(30)이 인터리브 디스크 권선법에 따라 권취된 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조의 일 실시예이고, 도 4는 권선(30)이 인터리브 디스크 권선법에 따라 권취된 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조의 다른 일 실시예이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조는 권선(30)과 정전링(40)을 포함하고, 정전링(40)이 권선(30)의 복수의 턴 중에서 첫번째 턴을 제외한 나머지 턴 중에서 어느 하나의 턴에 결선된다.

여기서, 상기 권선(30)은 권선(30)의 반경방향으로 복수의 턴과 권선(30)의 높이방향으로 복수의 섹션으로 권취될 수 있다. 일 실시예에서, 권선(30)의 상단과 하단에 배치되는 말단 섹션의 최외곽에 배치되는 최외곽 턴에는 리드선(32)이 연결될 수 있다.

그리고, 상기 정전링(40)은 전계집중을 회피하기 위해 모서리부가 라운드진 형상으로 이루어질 수 있으며, 권선(30)의 상단과 하단을 덮는 링 형태로 구성되되, 권선(30)의 상단과 하단에서 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 이러한 정전링(40)은 연결도선(45)을 매개로 권선(30)의 복수의 턴 중에서 어느 하나의 턴에 등전위로 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 정전링(40)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 말단 섹션의 최외곽에 배치되는 제1턴이 아닌 제2턴 내지 제8턴 중 어느 하나의 턴에 결선될 수 있다.

여기서, 권선(30)의 전압분포 특성상 제1턴의 전압이 가장 높으며, 제1턴을 제외한 제2턴 내지 제8턴의 전압은 제1턴의 전압보다 낮다.

따라서, 정전링(40)이 제2턴 내지 제8턴 중 어느 하나의 턴에 결속되는 경우는 도 1에 도시된 종래의 기술에 의한 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조에 비해 정전링(40) 자체의 전압이 낮아지게 된다.

일 실시예에서, 정전링(40)에 인가되는 전압이 최대한 낮아질 수 있도록, 정전링(40)은 말단 섹션에 포함되는 복수의 턴 중에서 최저전압 턴에 결선될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 일 예에서, 정전링(40)은 말단 섹션에서 최내측에 배치된 제8턴에 결선될 수 있다.

이때, 정전링(40)의 A지점과 제1턴 간의 전압차이는 도 1에 도시된 종래의 기술에 의한 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조에서 정전링(40)의 B지점과 제8턴 간의 전압차이와 동일하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조는 정전링(40)에 결선되는 턴을 변경하더라도 권선(30)과 정전링(40) 간의 절연이 유지될 수 있게 된다.

한편, 도 2에는 권선(30)이 연속 디스크(Continuous Disc) 권선법에 따라 권취된 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 연속 디스크 권선법은 하나의 섹션에서 복수의 턴이 권선(30)의 반경방향으로 순차적으로 연속되도록 배치되며, 서로 이웃하여 적층되는 상위 섹션과 하위 섹션은 턴이 서로 역순으로 배치된다.

또한, 연속 디스크 권선법에 따라 권취된 권선(30)은 상위 섹션의 최내측 턴과 하위 섹션의 최내측 턴을 서로 연결하는 내부도권(34)과, 상위 섹션의 최외곽 턴과 하위 섹션의 최외곽 턴을 서로 연결하는 정도권(36)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내부도권(34)은 권선(30)의 최내측에서 다음 섹션으로 넘어가는 경로를 구성하고, 상기 정도권(36)은 권선(30)의 최외측에서 다음 섹션으로 넘어가는 경로를 구성한다.

한편, 권선(30)이 연속 디스크 권선법에 따라 권취된 경우, 일 예로서, 정전링(40)이 내부도권(34)에 결선될 수도 있다. 즉, 정전링(40)과 내부도권(34)을 결선하는 연결도선(45)이 내부도권(34)에 용접 또는 납땜을 통해 결선될 수도 있다.

한편, 도 3 및 도 4에는 권선(30)이 인터리브 디스크(Interleaved Disc) 권선법에 따라 권취된 실시예가 도시되어 있다. 여기서, 인터리브 디스크 권선법은 하나의 섹션에서 순차적으로 연속되는 턴과 턴 사이에 연속되지 않은 끼움 턴이 배치된다.

도 3 및 도 4에 도시된 일 예에서, 상기 끼움 턴은 제9턴, 제10턴, 제11턴 및 제12턴이다.

또한, 인터리브 디스크 권선법에 따라 권취된 권선(30)은 상기 연속 디스크 권선법에서 설명한 내부도권(34)과 정도권(36)에 더하여, 상위 섹션의 다음 층에 배치되는 하위 섹션에서 상위 섹션으로 넘어가는 경로를 구성하는 역도권(38)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 역도권(38)은 하위 섹션의 턴과 상위 섹션의 복수의 끼움 턴 중 첫번째 끼움 턴을 서로 연결할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에서, 정전링(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 말단 섹션에 배치되는 복수의 끼움 턴 중에서 어느 하나의 끼움 턴에 결선될 수 있다.

여기서, 인터리브 디스크 권선법에 따라 권취된 권선(30)의 전압분포 특성상 말단 섹션에 배치되는 끼움 턴은 말단 섹션에 배치된 다른 턴들(제1턴, 제2턴, 제3턴 및 제4턴)보다 상대적으로 전압이 낮다. 따라서, 정전링(40)이 끼움 턴에 결선되는 경우 정전링(40)의 전압이 현저하게 낮아질 수 있게 된다.

이때, 정전링(40)의 A지점과 제1턴 간에 큰 전압차이가 발생할 수 있으므로, 정전링(40)과 권선(30)을 절연가능하게 충분히 이격시키는 것이 바람직하다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 정전링(40)은 역도권(38)에 결선될 수도 있다.

이와 같이 역도권(38)에 정전링(40)이 결선되는 경우 즉, 역도권(38)에 연결도선(45)을 결선하는 경우는, 권선(30)과 연결도선(45)의 결선을 위해 권선(30)의 절연지를 박리하는 별도의 공수가 필요 없다는 장점이 있다.

인터리브 권선법에 따라 권취된 권선(30)에서, 역도권(38)은 절연지의 박리 및 권선(30)과의 용접 공수가 필요하다. 따라서, 역도권(38)에 연결도선(45)을 결선하는 경우는 연결도선(45) 결선을 위한 별도의 권선(30) 절연지 박리 공수가 필요없으므로, 작업 공수가 감소된다는 장점이 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 다른 일 실시예에서, 정전링(40)은 내부도권(34)에 결선될 수도 있다.

여기서, 내부도권(34)은 권선(30)의 최내측에 배치된 턴(제12턴 및 제13턴) 간을 연결시키는 부분이기 때문에 말단 섹션에 포함된 복수의 턴 중에서 전압이 가장 낮을 수 있다. 따라서, 정전링(40)을 내부도권(34)에 결선하는 경우, 정전링(40)의 전압을 더욱 낮출 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조가 적용되는 권선(30)은 고압권선(20)의 외측에 배치되는 저압권선(30)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 권선(30)과 정전링(40)의 결선구조는 고압권선(20)에 적용될 수도 있다.

참고로, 저압권선(30)에 구비되는 정전링(40)의 전압을 낮추는 경우는, 정전링(40)과 외함(50) 간의 절연이격거리를 감축시킬 수 있으므로 변압기의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 고압권선(20)에 구비되는 정전링(40)의 전압을 낮추는 경우는, 고압권선(20)과 코어(10) 간의 절연이격거리 및 고압권선(20)과 저압권선(30) 간의 절연이격거리를 감축시킬 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

10: 코어
20: 고압권선
30: 저압권선
32: 리드선
34: 내부도권
36: 정도권
38: 역도권
40: 정전링
45: 연결도선
50: 외함

Claims (7)

1. 복수의 턴과 복수의 섹션으로 권취된 권선과, 상기 권선의 상부와 하부에 배치되어 상기 권선의 상하부 전계를 완화시키는 정전링을 포함하고, 상기 권선과 상기 정전링이 등전위로 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조에 있어서,
   상기 정전링이 상기 권선의 복수의 턴 중에서 최외곽에 배치되는 첫번째 턴을 제외한 나머지 턴 중에서 어느 하나의 턴에 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 권선은 상기 섹션에서 복수의 턴이 반경방향으로 순차적으로 연속되는 연속 디스크(Continuous Disc) 권선법에 따라 권취되고,
   상기 정전링이 상기 권선의 상단 또는 하단에 배치된 말단 섹션에 포함되는 복수의 턴 중에서 최저전압 턴에 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 정전링이 상기 말단 섹션의 복수의 턴 중에서 최내측 턴에 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 권선은 상기 섹션에서 순차적으로 연속되는 턴과 턴 사이에 끼움 턴이 배치되는 인터리브 디스크(Interleaved Disc) 권선법에 따라 권취되고,
   상기 정전링이 상기 끼움 턴에 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 권선은 상기 권선의 상단 또는 하단에 배치된 말단 섹션과, 상기 말단 섹션의 다음 층에 배치되는 하위 섹션과, 상기 하위 섹션에 포함되는 턴과 상기 말단 섹션에 포함되는 상기 끼움 턴 간에 연결되는 역도권을 포함하고,
   상기 정전링이 상기 역도권에 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 권선은 상기 말단 섹션과 상기 하위 섹션의 내측에 배치되는 턴을 서로 연결하는 내부도권을 포함하고,
   상기 정전링이 상기 내부도권에 결선되는 변압기의 권선과 정전링의 결선구조.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 권선은 저압권선인 변압기의 권선과 정전링의 결선구조.

Images