KR102075878B1 - 고전압 권선 및 고전압 전자기 유도 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 개시는 고전압 전자기 유도 디바이스의 단일 전기 위상에 대한 고전압 권선 (1) 에 관한 것이며, 상기 고전압 권선 (1) 은: 제 1 권선 부분 (3) 및 제 2 권선 부분 (5) 을 포함하며, 상기 제 1 권선 부분 (3) 은 제 1 전도체, 제 1 전도체를 원주로 둘러싸는 제 1 고체 전기 절연체, 및 제 1 고체 전기 절연체를 원주로 둘러싸는 제 1 반도전성 시스를 포함하고, 상기 제 1 반도전성 시스는 접지되거나 고전압 권선 (1) 의 정격 전압보다 낮은 전위에 접속되며, 상기 제 2 권선 부분 (5) 은 제 2 전도체, 및 상기 제 2 전도체를 원주로 둘러싸고 상기 제 2 권선 부분의 최외층을 형성하는 제 2 고체 전기 절연체를 포함한다.

Description

고전압 권선 및 고전압 전자기 유도 디바이스

본 개시는 일반적으로 고전압 애플리케이션을 위한 전자기 유도 디바이스에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 고전압 전자기 유도 디바이스용 고전압 권선 및 고전압 권선을 포함하는 고전압 전자기 유도 디바이스에 관한 것이다.

트랜스포머 및 리액터와 같은 전자기 유도 디바이스는 전압 레벨 제어를 위해 전력 시스템에서 사용된다. 트랜스포머는 비용 효율적인 방식으로 전력을 생성, 전송 및 활용하기 위해 전력 시스템에서 전압을 승압 및 강하시키는데 사용되는 전자기 유도 디바이스이다. 보다 일반적인 의미에서 트랜스포머는 자기 회로, 즉 예를 들어 라미네이트된 철로 만들어진 자기 코어 및 전기 회로, 즉 권선의 2 개의 주요 부분을 갖는다.

고전압 전자기 유도 디바이스를 설계할 때, 고전압 권선이 접지 전위에 있는 자기 코어로부터 충분히 전기적으로 절연되어 전자기 유도 디바이스가 정상 상태 전압과 과도 과전압 양자를 처리할 수 있도록 주의하여야 한다. 이 절연은 통상적으로 권선 전도체 주위에 제공되는 고체 전기 절연과 함께 권선과 자기 코어 사이의 적절한 간극에 의해 제공된다.

과도 과전압은 주로 오버헤드 라인들에 그리고 회로 차단기 동작으로부터 접속된 트랜스포머의 전광-유도된 (lightning-induced) 또는 스위칭-유도된 과전압의 결과이다. 과도 과전압의 빠른 전측은 권선을 따라 균일하게 분포되지 않지만, 권선을 따른 턴들 사이의 직렬 커패시턴스와 접지에 대한 분포된 병렬 커패시턴스 사이의 비율로 주어진 용량성 전압 분포를 따른다. 접지 커패시턴스가 높을수록 전압 분포는 더 비선형이고, 직렬 커패시턴스가 높을수록 전압 분포는 더 선형이다. 비선형 전압 분포는 서지 단자에 가까운 권선 턴들이 평균 턴 전압보다 훨씬 높은 전압이 되게 한다. 초기 권선 부분, 즉 부싱 (bushing) 에 가장 가까운 부분은 전압 분포가 선형일 경우의 상황에 비해 몇 배 더 전기적으로 압력을 받는다.

트랜스포머들의 분류의 한 유형에 따르면, 건식 트랜스포머 및 오일-충진 트랜스포머가 존재한다. 전자의 유형은 건식 트랜스포머의 인클로저를 형성하는 탱크 내부에 어떤 액체도 가지지 않는다. 통상적으로 에폭시가 건식 트랜스포머의 권선을 커버한다. 후자의 유형은 탱크 내부를 순환하는 오일을 포함하며, 유전체 및 냉각수로서 역할을 한다.

건식 트랜스포머의 경우에, 공기의 제한된 절연파괴 강도로 인해, 이들은 고전압 애플리케이션에 경제적이지 않다. 비록 건식 트랜스포머가 권선 전도체 주위에 큰 고체 절연체를 사용하거나 및/또는 권선과 자기 코어 사이에 큰 간극을 제공함으로써 약간 높은 전압 등급을 위해 설계될 수 있지만, 이러한 설계는 열악한 충진 팩터, 낮은 전류 밀도 및 전압 조절의 어려움에 의해 악화된다. 더 큰 간극을 획득하기 위해, 엄청난 양의 무부하 손실을 야기하는 더 큰 자기 코어를 사용해야 한다.

오일 충진 트랜스포머는 또한, 정도는 덜하지만 비선형 광전 임펄스 전압 분포로 인한 심한 절연 요건 때문에 열악한 충전 인자의 문제를 가지고 있다.

WO 9006584 는 2 가지 유형의 전도체/권선을 포함하는 트랜스포머 권선을 개시한다. 그 중 하나는 턴-투-턴 절연을 제공하기 위한 에나멜 코팅이다. 기계적 강도를 높이기 위해, 턴들 사이에 감긴 접착제 코팅지 시트가 존재한다. 사용되는 다른 유형의 권선/전도체는 얇은 직사각형 스트랜드를 포함하고 단부 및 탭 영역에 위치한 번들 섹션으로 배열된 것이다. 각 스트랜드는 에나멜 코팅된다. 미세 가닥의 전도체는 그들 사이에 얇은 절연체가 번들 섹션으로 형성되어 코일의 높은 직렬 커패시턴스와 선형 임펄스 전압 분포를 보장한다. 이를 통해 턴-투-턴, 섹션-투-섹션 및 섹션-투-그라운드 절연 간극을 줄일 수 있다. 섹션-투-섹션 덕트의 수가 감소될 수도 있기 때문에, 트랜스포머의 전체 크기가 감소될 수도 있다.

WO 9006584 의 직렬 커패시턴스가 선형 전압 분포의 결과로서 일부 개선된 뇌 임펄스 (lightning impulse) 내성을 제공하지만, 더 효율적인 뇌 임펄스 감쇠뿐만 아니라, 권선과 자기 코어 사이의 훨씬 더 작은 간극을 획득하는 것이 바람직할 것이다.

상기와 관련하여, 본 개시물의 목적은 기존의 해결책들로 문제들을 해결하거나 적어도 완화시키는 고전압 권선을 제공하는 것이다.

따라서, 본 개시의 제 1 양태에 따르면, 고전압 전자기 유도 디바이스의 단일 전기 위상에 대한 고전압 권선이 제공되며, 상기 고전압 권선은: 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분을 포함하며, 상기 제 1 권선 부분은 제 1 전도체, 제 1 전도체를 원주로 둘러싸는 제 1 고체 전기 절연체, 및 제 1 고체 전기 절연체를 원주로 둘러싸는 제 1 반도전성 시스를 포함하고, 상기 제 1 반도전성 시스는 접지되거나 고전압 권선의 정격 전압보다 낮은 전위에 접속되며, 상기 제 2 권선 부분은 제 2 전도체, 및 상기 제 2 전도체를 원주로 둘러싸고 상기 제 2 권선 부분의 최외층을 형성하는 제 2 고체 전기 절연체를 포함한다.

제 1 권선 부분에서, 제 1 반도전성 시스가 접지되는 경우, 전기 응력이 제 1 고체 전기 절연체에 전적으로 존재한다. 제 1 권선 부분은 병렬 커패시턴스처럼 작용하여 들어오는 뇌 임펄스 전압이 높은 직렬 커패시턴스를 갖는 것보다 훨씬 빠르게, 신속하게 감쇠된다. 이 효과는 접지에 대한 병렬 커패시턴스에 의해 제공되는 선형 전압 분포로 인해 달성된다.

또한, 제 1 권선 부분이 접지되기 때문에, 제 1 권선 부분으로부터 자기 코어까지의 거리, 예를 들어 접지 전위에 있는 요크 또는 림이 감소될 수 있다.

고전압 권선의 높은 임펄스 내성으로 인해, 고전압 권선은 건식인 전자기 유도 디바이스에 장착될 수도 있으며, 약 100 kV의 전압 정격으로 설계될 수 있는 종래의 건식 트랜스포머와 비교하여, 500 kV 정도의 전압 정격이 획득될 수도 있도록 전자기 유도 디바이스의 전압 전격을 증가시킨다. 높은 충진 인자로 인해 크기가 감소될 수 있기 때문에, 고압 권선을 포함하는 표시된 전압 정격을 갖는 전자기 유도 디바이스가 더 경제적으로 만들어질 수 있다.

제 1 권선 부분의 자기 코어까지의 더 낮은 간극 거리로 인해, 자기 코어가 더 작아지고 따라서 무부하 손실, 즉 자기 코어 손실이 감소될 수도 있다.

또한, 제 1 권선 부분이 뇌 임펄스 전압을 감쇠시키기 때문에, 제 2 권선 부분은 제 2 고체 전기 절연 두께에 대한 요구가 더 낮을 수 있고, 따라서 더 양호한 열 전달을 제공할 수 있다. 따라서 제 2 전도체는 더 높은 전류 밀도로 설계되어 전도체 금속을 절약할 수 있다.

제 1 반도전성 시스가 고전압 권선의 정격 전압보다 낮은 전위에 접속되는 경우, 제 1 고체 전기 절연체는 접지된 경우보다 얇게 만들어질 수 있다. 이 경우 제 1 권선 부분은, 제 1 반도전성 시스가 접지되는 경우보다 자기 코어로부터 떨어져서 배치되어야하지만, 제 1 고체 전기 절연체가 차지하는 더 작은 부피는 자기 코어로부터의 이 간극 요건을 보상할 것이다.

정격 전압이란 절연체와 관련하여 고전압 권선이 설계된 3 상 시스템에서 최고 RMS (Root Mean Square) 위상 대 위상 전압을 의미한다.

제 1 권선 부분과 제 2 권선 부분은 상이한 단면 구조를 갖는다. 제 1 반도전성 시스는 전형적으로 제 1 권선 부분의 외부 표면을 형성하고, 제 2 고체 전기 절연체는 제 2 권선 부분의 외부 표면을 형성한다. 제 1 고체 전기 절연체는 접지/접지된 제 1 반도전성 시스와 제 1 도체 사이에 유전체를 형성하여, 회전식 병렬 커패시턴스가 획득된다. 다른 한편으로, 제 2 권선 부분은 외부 전도성 시스를 갖지 않는다.

고전압 권선의 총 턴 수에 대한 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분의 비율은 예를 들어, 각각 1-70 % 및 99-30 %의 범위일 수 있다. 예를 들어, 제 1 권선 부분은 총 턴 수의 10-20 % 를 형성할 수도 있고, 제 2 권선 부분은 대응하여 총 턴 수의 90-80 % 를 형성할 수도 있다.

고전압 권선은 1 차 권선 또는 2 차 권선일 수도 있다. 대안적으로, 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분 중 하나는 1 차 권선의 일부를 형성할 수도 있는 반면, 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분 중 다른 하나는 2 차 권선의 일부를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 권선 부분은 1 차 권선의 일부를 형성할 수도 있고, 제 2 권선 부분은 동일한 전기 위상의 2 차 권선의 일부를 형성할 수도 있다.

"고전압" 이라는 용어는 22 kV 이상의 전압으로 해석되어야 한다.

제 2 권선 부분은 제 1 권선 부분과 직렬로 접속될 수도 있다.

제 2 전도체는 제 1 권선 부분과 제 2 권선 부분이 직렬 접속된 경우 제 1 전도체에 전기적으로 접속된다. 제 1 전도체 및 제 2 전도체는 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분 중 하나가 1 차 권선의 일부를 형성하고, 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분 중 다른 하나는 2 차 권선의 일부를 형성하는 경우에 전자기적으로 접속된다.

일 실시형태에 따르면, 제 1 전도체는 부싱에 접속되도록 구성된 부싱 접속 단부를 가지며, 제 1 권선 부분은 부싱과 제 2 권선 부분 사이에 접속되도록 구성된다.

따라서 제 1 권선 부분은 서지 노드로서 작용한다. 제 1 권선 부분은 유리하게는 고전압 전자기 유도 디바이스에 설치될 때 제 2 권선 부분의 업스트림에 위치된다. 이러한 방식으로, 뇌 임펄스 전압이 제 2 권선 부분에 도달하기 전에 충분히 감쇠될 수 있다는 것이 보장될 수 있다. 이에 의해, 제 2 권선 부분이 뇌 임펄스 전압의 전측을 흡수해야하는 경우에 비해 제 2 고체 전기 절연이 감소될 수도 있다.

일 실시형태에 따르면, 제 1 고체 전기 절연체는 가교 결합된 폴리에틸렌 (XLPE) 으로 제조된다.

일 실시형태에 따르면, 제 1 고체 전기 절연체는 실리콘 고무 또는 에폭시로 제조된다.

일 실시형태에 따르면, 제 2 고체 전기 절연체는 전기 절연 재료에서 실리콘 고무 또는 에폭시로 주조된다.

일 실시형태에 따르면, 제 2 고체 전기 절연체는 수지를 포함한다.

일 실시형태에 따르면, 제 2 고체 전기 절연체는 Nomex® 로 제조된다.

일 실시형태는 제 1 전도체를 원주로 둘러싸는 제 2 반도전성 시스를 포함하고, 제 2 반도전성 시스는 제 1 고체 전기 절연체의 내측에 방사상으로 배열된다.

본 개시의 제 2 양태에 따르면, 림을 포함하는 자기 코어, 및 림 주위에 배열된, 본원에 제시된 제 1 양태에 따른 고전압 권선을 포함하는 고전압 전자기 유도 디바이스가 제공된다.

고전압 전자기 유도 디바이스는 예를 들어, 전력 트랜스포머와 같은 트랜스포머, 또는 리액터일 수도 있다. 고전압 전자기 유도 디바이스는 예를 들어, 건식 트랜스포머 또는 리액터 또는 오일 충진 트랜스포머 또는 리액터일 수도 있다.

일 실시형태는 부싱을 포함하고, 여기서 제 1 권선 부분은 부싱과 제 2 권선 부분 사이에 접속된다.

일 실시형태는 2 차 권선을 포함하고, 여기서 고전압 권선은 1 차 권선이고 2 차 권선은 림 주위에 배열된다.

일 실시형태에 따르면, 1 차 권선은 2 차 권선의 외측에 방사상으로 배열되거나 1 차 권선은 2 차 권선의 내측에 방사상으로 배열된다.

일 실시형태는 제 1 권선 부분과 제 2 권선 부분을 접속하도록 구성된 케이블 종단을 포함한다.

일반적으로, 청구항들에서 사용된 모든 용어들은, 본 명세서에서 명시적으로 달리 정의하지 않으면, 기술 분야에서 그 통상의 의미에 따라 해석된다. 부정관사/정관사를 수반하는 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등에 대한 모든 언급들은 달리 명시적으로 진술되지 않는 한 그 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등의 적어도 하나의 인스턴스를 지칭하는 것으로서 개방적으로 해석되어야 한다.

본 발명적 개념의 특정 실시형태들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 예시적으로 설명될 것이다.
도 1 은 고전압 전자기 유도 디바이스에 대한 고전압 권선의 전기 회로를 개략적으로 도시한다.
도 2a 는 제 1 권선 부분의 예의 단면을 도시한다.
도 2b 는 제 2 권선 부분의 복수의 턴들의 예의 단면을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c 는 고전압 권선의 다수의 상이한 예의 자기 코어의 림의 축방향 연장을 따른 종단면도를 도시한다.
도 4 는 고전압 권선을 포함하는 고전압 전자기 유도 디바이스의 일 예의 개략적인 단면도이다.

본 발명의 개념이 이제 예시적인 실시형태들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 보다 충분하게 설명될 것이다. 하지만 본 발명의 개념은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고, 본 명세서에서 전개된 실시형태들에 제한되는 것으로서 해석되어서는 안된다; 오히려, 이들 실시형태들은 이 개시물이 철저하고 완전하도록 그리고 본 발명의 개념의 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 예시적으로 제공된다. 유사한 번호들은 그 설명 전체에서 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.

도 1 은 고전압 전자기 유도 디바이스의 단일 전기 위상에 대한 고전압 권선의 일 예의 전기적 구성을 도시한다.

고전압 권선 (1) 은 제 1 권선 부분 (3) 및 제 2 권선 부분 (5) 을 포함한다. 이 예에서, 제 1 권선 부분 (3) 및 제 2 권선 부분 (5) 은 직렬로 접속된다. 이 경우, 제 1 권선 부분 (3) 및 제 2 권선 부분 (5) 은 동일한 1 차 권선 또는 동일한 2 차 권선의 일부를 형성한다.

대안적으로, 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분은 예를 들어, 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분 중 하나가 1 차 권선의 일부를 형성하고, 제 1 권선 부분 및 제 2 권선 부분 중 다른 하나가 2 차 권선의 일부를 형성하는 경우에, 오직 전자기적으로 결합될 수 있다.

도 2a 및 도 2b 를 참조하면, 제 1 권선 부분 (3) 및 제 2 권선 부분 (5) 의 예가 도시된다. 도 2a 에서, 예시된 제 1 권선 부분 (3) 은 제 1 전도체 (3a) 를 포함한다. 제 1 전도체 (3a) 는 제 1 권선 부분 (3) 을 통해 전류를 전달하도록 구성된다. 제 1 전도체 (3a) 는 예를 들어, 구리 또는 알루미늄으로 구성될 수도 있다. 제 1 전도체 (3a) 는 꼬일 수도 있거나 또는 단단할 수도 있다.

제 1 권선 부분 (3) 은 추가로 제 1 반전도성 시스 (3b) 를 포함한다. 제 1 반도전성 시스 (3b) 는 접지에 접속된다. 따라서, 제 1 반도전성 시스 (3b) 는 접지 전위를 갖는다. 대안적으로, 제 1 반도전성 시스 (3b) 는 고전압 권선의 정격 전압보다 낮은 전위에 접속될 수도 있다.

제 1 권선 부분 (3) 은 또한 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 를 포함한다. 제 1 고체 전기 절연체는 예를 들어, 가교 결합된 폴리에틸렌 (XLPE), 실리콘 고무, 에폭시, 에틸렌 프로필렌 고무 (EPR) 또는 우수한 열 및 전기 절연 특성을 갖는 임의의 재료로 제조될 수도 있다.

제 1 고체 전기 절연체 (3c) 는 제 1 전도체 (3a) 를 원주로 둘러싼다. 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 는 제 1 전도체 (3a) 외부에 방사 방향으로 배열된다. 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 는 제 1 전도체 (3a) 의 대부분 또는 전체 길이를 따라 연장된다.

제 1 반도전성 시스 (3b) 는 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 를 원주로 둘러싼다. 따라서, 제 1 반도전성 시스 (3b) 는 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 의 외부에 방사 방향으로 배열된다. 제 1 반도전성 시스 (3b) 는 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 의 대부분 또는 전체 길이를 따라 연장된다.

제 1 전도체 (3a) 가 최내측에 배열되고, 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 가 제 1 전도체 (3a) 와 제 1 반도전성 시스 (3b) 사이에 배열되고, 접지된 제 1 반도전성 시스 (3b) 가 방사상으로 최외측에 배치되는 전술된 동심 배열에 의해, 접지에 대한 병렬 커패시턴스를 획득할 수도 있다. 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 는 제 1 전도체 (3a) 와 제 1 반도전성 시스 (3b) 사이의 유전체로서 작용한다.

도 2a 에 도시된 예에 따르면, 제 1 권선 부분 (3) 은 또한 제 2 반도전성 시스 (3d) 를 포함한다. 제 2 반도체 시스 (3d) 는 예를 들어, 반도체 재료 또는 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성 금속 재료로 이루어질 수도 있다. 제 2 반도전성 시스 (3d) 는 제 1 전도체 (3a) 를 원주로 둘러싼다. 제 2 반도전성 시스 (3d) 는 제 1 전도체 (3a) 의 대부분 또는 전체 길이를 따라 연장된다. 따라서, 제 2 반도전성 시스 (3d) 는 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 의 내부에 방사상으로 배열된다. 여기에, 제 1 전도체 (3a) 와 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 사이에 방사상으로 배열된 제 2 반도전성 시스 (3d) 가 동심 배열로 제공된다.

도 2b 는 제 2 권선 부분 (5) 의 예를 도시하며, y 축을 가로지르는 각각의 평면에 복수의 턴이 도시된다. y 축은 제 2 권선 부분 (5) 이 배열된 림의 축 방향을 나타낸다. 제 2 권선 부분 (5) 은 제 2 전도체 (5a) 및 제 2 전도체 (5a) 를 원주로 둘러싸는 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 를 포함한다. 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 제 2 권선 부분 (5) 의 최외층을 형성한다. 특히, 본 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 제 2 권선 부분 (5) 의 최외층을 형성하는 표면을 갖는다.

제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 여러 방식으로 실현될 수도 있다. 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 예를 들어 에폭시와 같은 수지와 같은 전기 절연 재료의 캐스팅일 수도 있다. 이 경우, 모든 턴들이 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 에 의해 형성된 블록에 의해 절연되기 때문에, 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 폐쇄된 것으로 지칭될 수도 있다. 폐쇄된 예가 도 2b 에 도시된다. 고체 전기 절연체 (5b) 의 다른 예는 방향족 폴리아미드 (Nomex®) 또는 셀룰로오스-기반 절연체이며, 이들 모두는 각각의 턴이 개별적으로 절연된다는 의미에서 개방된 제 2 권선 부분을 제공한다.

따라서, 단면 토폴로지 또는 단면 구조는 제 1 권선 부분 (3) 과 제 2 권선 부분 (5) 사이에서 상이하다. 제 1 권선 부분 (3) 은 오직 제 1 전도체 (3a), 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 및 접지된 제 1 반도전성 시스 (3b) 의 구성에 의해 획득된 접지 커패시턴스만을 갖는다. 제 2 권선 부분 (5) 은 이러한 접지 커패시터와 같은 구조를 갖지 않고 오직 턴들 사이에 직렬 커패시턴스만을 갖는다. 제 1 반도전성 시스가 고전압 권선의 정격 전압보다 낮은 전위에 접속되는 경우, 용량성 네트워크는 종래의 권선과 유사할 것이며, 즉 양자의 직렬 및 접지 커패시턴스를 갖는다.

도 3a 는 부싱이 제공된 고전압 전자기 유도 디바이스의 자기 코어의 림 (7a) 주위에 배열된 고전압 권선 (1) 의 일 예를 도시한다. 이 예에서, 림 (7a) 에 가장 근접하여 그리고 인접하여 제공되는 2 차 권선 (9) 및 2 차 권선 (9) 의 방사상으로 외부에 배열된 제 1 배리어 (11) 가 존재한다. 고압 권선 (1) 은 배리어 (11) 의 외부에 방사상으로 배열된다. 따라서 제 1 배리어 (11) 는 고전압 권선 (1) 을 2 차 권선 (9) 으로부터 분리시킨다.

제 1 권선 부분 (3) 은 y 방향, 즉 림 (7) 의 축방향으로 고전압 권선 (1) 의 제 1 섹션을 형성한다. 제 2 권선 부분 (5) 은 제 1 섹션으로부터 및 따라서 제 1 권선 부분 (3) 으로부터 축방향으로 이격된, 고전압 권선 (1) 의 제 2 부분을 형성한다. 제 1 권선 부분 (3) 은 제 2 권선 부분 (5) 위에 수직으로 배열될 수도 있다. 제 1 권선 부분 (3) 은 특히, 부싱 단자에 더 가깝게 배열될 수도 있다. 제 1 권선 부분 (3) 은 부싱의 부싱 단자와 제 2 권선 부분 (5) 사이에 유리하게 위치된다. 제 1 권선 부분 (3) 은 부싱 단자에 접속된 부싱 접속 단부와 제 2 권선 부분 (5) 에 접속된 타단부를 가질 수도 있다. 이에 의해, 제 1 권선 부분 (3) 은 제 2 권선 부분 (5) 에 도달하기 전에, 부싱을 통해 고전압 전자기 유도 디바이스로 진입하는 뇌 임펄스 전압 또는 다른 과도를 감쇠시킬 것이다.

도 3b 는 고전압 전자기 유도 디바이스의 자기 코어의 림 (7a) 주위에 배열된 고전압 권선 (1) 의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 2 차 권선 (9) 이 림 (7a) 에 가장 근접하여 그리고 인접하여 배열되고, 제 1 배리어 (11) 는 2 차 권선 (9) 의 방사상으로 외부에 배열된다. 제 1 권선 부분 (3) 은 제 1 배리어 (11) 의 외부에 방사상으로 배열되고, 제 2 배리어 (13) 는 제 1 권선 부분 (3) 의 외부에 방사상으로 배열된다. 제 2 권선 부분 (5) 은 제 2 배리어 (13) 의 외부에 방사상으로 배열된다. 따라서, 제 2 권선 부분 (5) 은 도 3b 에 도시된 구성에서 최외측에 배열된다.

도 3c 는 고전압 전자기 유도 디바이스의 자기 코어의 림 (7a) 주위에 배열된 고전압 권선 (1) 의 또 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 2 차 권선 (9) 이 림 (7a) 에 가장 근접하여 그리고 인접하여 배열되고, 제 1 배리어 (11) 는 2 차 권선 (9) 의 방사상으로 외부에 배열된다. 제 2 권선 부분 (5) 은 제 1 배리어 (11) 의 외부에 방사상으로 배열되고, 제 2 배리어 (13) 는 제 2 권선 부분 (5) 의 외부에 방사상으로 배열된다. 제 1 권선 부분 (3) 은 제 2 배리어 (13) 의 외부에 방사상으로 배열된다. 따라서, 제 1 권선 부분 (3) 은 도 3c 에 도시된 구성에서 최외측에 배열된다. 제 1 권선 부분 (3) 은 최외층으로서 제 1 반도전성 시스 (3b) 를 갖기 때문에, 제 1 권선 부분 (3) 의 외부 표면은 접지 전위에 있을 것이다. 따라서, 제 1 권선 부분 (3) 은 본질적으로 자기 코어의 도시되지 않은 인접한 림을 향한 간극을 필요로 하지 않을 것이다.

고전압 권선이 림 주위에 배치되는 방법에 대한 복수의 변형이 예상된다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 고전압 권선은 2 차 권선 또는 1 차 권선 또는 양자를 형성할 수도 있다. 또한, 일 예에 따라, 제 1 권선 부분은 1 차 권선의 일부를 형성할 수도 있고, 제 2 권선 부분은 2 차 권선의 일부를 형성할 수도 있다. 부가적으로, 1 차 권선은 대안적으로 도 3a 내지 도 3c 에 도시된 구성 대신에, 2 차 권선의 내측에 방사상으로 위치될 수도 있다.

또한, 일 예에 따르면, 고전압 권선의 중간 탭을 전도성 시스에 접속하여 상이한 응력 분포를 획득함으로써 제 1 반도전성 시스에서 소정의 전압 전위가 달성될 수도 있다. 이로써, 제 1 고체 전기 절연체의 두께가 감소될 수도 있고, 제 1 권선 부분의 커패시턴스가 증가될 수도 있다.

또한, 일 변형에 따르면, 고전압 권선은 2 개의 제 1 권선 부분 및 1 개의 제 2 권선 부분을 포함할 수도 있다. 이 경우, 제 2 권선 부분은 2 개의 제 1 권선 부분 사이에 개재될 수도 있다. 이 구성은 균일한 절연성을 갖는 전자기 유도 디바이스의 경우에 특히 유용하며, 이는 2 개의 제 1 권선 부분들이 양방향에서 제 2 권선 부분을 향한 과도 감쇠를 제공할 것이기 때문이다.

제 1 권선 부분 (3) 및 제 2 권선 부분 (5) 양자가 동일한 1 차 권선 또는 2 차 권선의 일부를 형성하는 경우, 제 1 권선 부분 (3) 과 제 2 권선 부분 (5) 은 케이블 종단에 의해 접속될 수도 있다.

도 4 는 고전압 전자기 유도 디바이스 (15), 전형적으로 전력 트랜스포머 또는 리액터를 도시한다. 고전압 전자기 유도 디바이스 (15) 는 탱크 또는 인클로저 (16), 탱크 (16) 내로 연장되는 부싱 (17), 림 (7a) 및 요크 (7b) 를 포함하는 자기 코어 (7) 및 고전압 권선 (1) 을 포함한다. 고전압 권선 (1) 은 림 (7a), 이 예에서 중앙 림 주위에 배열된다. 제 1 권선 부분 (3) 의 제 1 반도전성 시스 (3b) 는 접지/접지되며, 통상적으로 자기 코어 (7) 와 동일한 전압 전위를 갖는다.

고전압 전자기 유도 디바이스의 각 전기 위상의 권선은 유리하게는 본 명세서에 개시된 바와 같은 구조를 가질 수도 있다.

일 예에 따르면, 전자기 유도 디바이스는 탭 절환기 및 복수의 탭 절환기 케이블에 의해 탭 절환기에 접속된 조절 권선을 포함할 수도 있다. 각각의 이러한 탭 절환기 케이블은 이 예에 따라 제 1 권선 부분과 동일한 유형일 수도 있다. 이를 위해, 각각의 탭 절환기 케이블은 전도체, 전도체 주위에 배열된 고체 전기 절연체, 및 고체 전기 절연체 주위에 배열된 반도전성 시스를 포함한다. 각각의 탭 절환기 케이블의 반도전성 시스는 접지되거나 공통 전위에 접속될 수도 있다. 탭 절환기 케이블은 외부 표면이 동일한 전위에 있기 때문에, 묶일 수도 있다. 따라서 획득된 탭 절환기 케이블 번들은 전자기 유도 디바이스의 인클로저 내에서 더 적은 공간을 차지할 것이다.

본 발명의 개념이 주로 몇가지 예들을 참조하여 상술되었다. 하지만, 당업자에 의해 용이하게 인식되는 바와 같이, 전술한 실시형태들과는 다른 실시형태들이 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명 개념의 범위 내에서 동일하게 가능하다.

Claims (13)

1. 고전압 전자기 유도 디바이스 (15) 의 단일 전기 위상에 대한 고전압 권선 (1) 으로서,
   상기 고전압 권선 (1) 은,
   제 1 권선 부분 (3), 및
   제 2 권선 부분 (5) 을 포함하며,
   상기 제 1 권선 부분 (3) 은,
   - 제 1 전도체 (3a),
   - 상기 제 1 전도체 (3a) 를 원주로 둘러싸는 제 1 고체 전기 절연체 (3c), 및
   - 상기 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 를 원주로 둘러싸는 제 1 반도전성 시스 (3b) 로서, 상기 제 1 반도전성 시스 (3b) 는 접지되거나 상기 고전압 권선 (1) 의 정격 전압보다 낮은 전위에 접속되는, 상기 제 1 반도전성 시스 (3b)
   를 포함하며, 그리고
   상기 제 2 권선 부분 (5) 은,
   - 제 2 전도체 (5a), 및
   - 상기 제 2 전도체 (5a) 를 원주로 둘러싸고 상기 제 2 권선 부분 (5) 의 최외층을 형성하는 제 2 고체 전기 절연체 (5b)
   를 포함하는, 고전압 권선 (1).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 전도체 (3a) 는 부싱에 접속되도록 구성된 부싱 접속 단부를 가지며, 상기 제 1 권선 부분 (3) 은 부싱과 상기 제 2 권선 부분 (5) 사이에 접속되도록 구성되는, 고전압 권선 (1).
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 는 가교 결합된 폴리에틸렌 (XLPE) 으로 제조되는, 고전압 권선 (1).
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 는 실리콘 고무 또는 에폭시로 제조되는, 고전압 권선 (1).
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 전기 절연 재료로 주조되는, 고전압 권선 (1).
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 수지를 포함하는, 고전압 권선 (1).
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 2 고체 전기 절연체 (5b) 는 방향족 폴리아미드 (Nomex®) 로 제조되는, 고전압 권선 (1).
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 전도체 (3a) 를 원주로 둘러싸는 제 2 반도전성 시스 (3d) 를 포함하고, 상기 제 2 반도전성 시스 (3d) 는 상기 제 1 고체 전기 절연체 (3c) 의 내측에 방사상으로 배열되는, 고전압 권선 (1).
9. 고전압 전자기 유도 디바이스 (15) 로서,
   림 (7a) 을 포함하는 자기 코어 (7), 및
   상기 림 (7a) 주위에 배열된, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 고전압 권선 (1) 을 포함하는, 고전압 전자기 유도 디바이스 (15).
10. 제 9 항에 있어서,
    부싱 (17) 을 포함하고, 상기 제 1 권선 부분 (3) 은 상기 부싱 (17) 과 상기 제 2 권선 부분 (5) 사이에 접속되는, 고전압 전자기 유도 디바이스 (15).
11. 제 9 항에 있어서,
    2 차 권선 (9) 을 포함하고, 상기 고전압 권선 (1) 은 1 차 권선이고 상기 2 차 권선 (9) 은 상기 림 (7a) 주위에 배열되는, 고전압 전자기 유도 디바이스 (15).
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 1 차 권선은 상기 2 차 권선 (9) 의 외측에 방사상으로 배열되거나 또는 상기 1 차 권선은 상기 2 차 권선 (9) 의 내측에 방사상으로 배열되는, 고전압 전자기 유도 디바이스 (15).
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 권선 부분 (3) 과 상기 제 2 권선 부분 (5) 을 접속하도록 구성된 케이블 종단을 포함하는, 고전압 전자기 유도 디바이스 (15).

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