KR102225131B1 - 특고압 변압기의 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특고압 변압기의 냉각장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 열전소자를 사용하여 변압기 내 절연유의 냉각을 통해 변압기를 냉각하는 한편, 외부로부터 방열팬을 보호하여 변압기에 대한 원활한 냉각이 이루어질 수 있도록 하기 위한 특고압 변압기의 냉각장치에 관한 것이다.

Description

특고압 변압기의 냉각장치{REFRIGERATION APPARATUS OF HIGH VOLTAGE TRANSFORMER}
본 발명은 변전 기술 분야 중 특고압 변압기의 냉각장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 열전소자를 사용하여 변압기 내 절연유의 냉각을 통해 변압기를 냉각하는 한편, 외부로부터 방열팬을 보호하여 변압기에 대한 원활한 냉각이 이루어질 수 있도록 하기 위한 특고압 변압기의 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 변압기는 자로를 형성시키기 위한 철심과 이 철심에 결합되어 전로를 형성시키는 코일(권선)을 포함하며, 이들 철심과 코일이 외부와의 사이에서 충분한 절연상태를 유지하도록 하고 냉각매체로서의 기능을 수행하도록 하기 위해 변압기 내부에 오일(절연유)을 충입 후, 변압기 케이스의 둘레에 마련된 대규모의 방열기 측으로 오일을 순환시키고, 이를 외기의 팬이 구동되어 냉각시키는 구성으로 이루어진다.
이러한, 변압기는 사용자가 원하는 전압으로 변압하기 위한 전기 기기로써, 특정의 전압으로 변압하고자 할 경우 이상적인 변압기라면 입력된 전압에 대하여 출력되는 변압된 전압의 비율이 1:1 즉, 100%로 되어 변압시 손실이 발생하지 않는다.
그러나 실제 변압시에는 부하손이나 무부하손 등의 손실이 발생되어 100%의 변압효율을 기대한다는 것은 불가능하다.
한편, 상기와 같이 부하손이나 무부하손 등의 발생된 손실은 열로 변환되어 변압기 자체의 수명을 단축시키거나 변압기 내의 부품을 파손시키게 되는데, 이를 방지하기 위해 대규모의 전달판을 이용한 공냉 방식이 사용된다.
그러나, 종래의 공냉 방식은 여름철 주위 온도가 높아지거나 변전실 내부온도가 높을 경우, 그 기능이 저하되어 변압기의 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1127176호(2012.03.21.) '변전용 주상변압기의 냉각기'
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 본 발명의 목적은 열전소자를 사용하여 변압기 내 절연유의 냉각을 통해 변압기를 냉각하는 한편, 외부로부터 방열팬을 보호하여 변압기에 대한 원활한 냉각이 이루어질 수 있도록 하기 위한 특고압 변압기의 냉각장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 냉기가 발생되는 냉각면(A)은 변압기(10)의 내부에 위치되고, 열기가 발생되는 방열면(B)은 변압기(10)의 외부에 돌출되는 열전소자(20); 냉각면(A)에 부착되는 흡열부재(30); 방열면(B)에 부착되는 방열부재(31); 방열부재(31)에 설치되는 방열팬(40); 및 열전소자(20)의 외주면에 구비되는 단열부재(50);로 구성되는 특고압 변압기의 냉각장치에 있어서, 외부로부터 방열팬(40)을 보호하는 보호부(100)를 더 포함하며, 보호부(100)는, 개방된 일면이 변압기(10)에 접하고 내측으로 방열팬(40)이 수용되도록 방열부재(31)에 고정되면서 외부로부터 방열팬(40)을 보호하며, 타면에 배출구(111)가 형성되는 케이싱(110); 방열팬(40)의 구동 여부에 따라 배출구(111)를 개폐하는 조절판(120); 조절판(120)을 케이싱(110)에 개폐 가능하게 연결하는 개폐수단(130); 및 방열팬(40)의 구동에 따라 케이싱에서 배출되는 바람이 방열부재(31)로 분사되도록 하는 분사수단(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 특고압 변압기의 냉각장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 열전소자의 냉각면을 변압기에 내입 설치함으로써 변압기 내 절연유의 냉각을 통해 변압기를 직접 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 외부로부터 방열팬을 보호함으로써 변압기에 대한 원활한 냉각이 이루어질 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 특고압 변압기의 냉각장치가 변압기에 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에서 특고압 변압기의 냉각장치를 나타낸 부분 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 특고압 변압기의 냉각장치에서 제어부를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 특고압 변압기의 냉각장치에서 흡열부재 및 방열부재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 특고압 변압기의 냉각장치에서 보호부가 구비된 상태를 부분 단면도이다.
그리고
도 6은 도 5에서 보호부의 작동 상태를 나타낸 사용 상태도이다.
흡열부재 및 방열부재를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 특고압 변압기의 냉각장치는 열전소자(20), 흡열부재(30), 방열부재(31), 방열팬(40), 단열부재(50) 및 제어부(60)를 포함한다.
변압기(10)는 자로(자기회로)를 형성시키기 위한 철심과 철심에 결합되어 전로(전기 회로)를 형성시키는 코일로 이루어지는 권선부(11) 및 냉각매체로서 절연유(I)가 내부에 충진되는 함체(12)로 구성된다.
다시 말해, 변압기에 전압이 인가되고 부하가 걸리면, 변압기 내부의 코일에 의해 온도가 상승하고, 변압기 코일 계층간 절연을 위한 절연유(I)의 온도가 상승하며, 변압기 내부에서는 절연유(I)의 온도차에 의하여 절연유(I)가 대류하여 변압기 내부 하단부 측은 저온, 상단부 측은 고온이 된다.
상기 열전소자(20)는 공지된 기술과 같이, 전원이 인가되면 일면에는 냉기가 발산되는 냉각면(Cool Side, A)이 형성되고, 타면은 열기가 발생되는 방열면(Hot Side, B)이 형성된다.
상기 열전소자(20)는 변압기의 함체(12) 외주면에 설치되되, 냉각면(A)은 함체(12) 내부로 내설되어 함체(12) 내 절연유(I)를 냉각하고, 방열면(B)은 함체(12)의 외부로 돌출되어 열을 외부로 방출한다.
상기 흡열부재(30)는 열전소자(20)의 일면, 즉 냉각면(A)에 대응 부착되어 함체(12) 내부에 설치된다.
상기 흡열부재(30)는 함체(12)의 내부에 위치되면서 냉각면(A)에서 발생되는 냉기를 절연유(I)가 충진된 함체(12) 내부로 발산시켜 절연유(I)가 냉각되도록 한다.
상기 흡열부재(30)는 흡열부재(30)를 통해 절연유(I)의 열을 식히기 위한 냉기의 발산 면적을 증가시켜 함체(12) 내 절연유(I)의 냉각효율을 증대시킨다.
상기 흡열부재(30)는 열전소자(20)의 냉각면에 대응접합되는 전달판(32)과, 상기 전달판(32)의 일면에서부터 함체(12) 내부로 돌출되는 다수의 전달핀(33)으로 이루어진다.
상기 전달핀(33)은 전달판(32)의 일면에서 지면과 수평(도 4의 (가)) 또는 수직(도 4의 (나))상태를 이루며 다수개가 등간격으로 이격 배치된다.
상기 흡열부재(30)는 열전도성이 높은 알루미늄 등과 같은 재질이 사용되되, 사용자의 선택에 의해 열전도성이 높은 다른 재질로 변경이 가능하며, 이는 방열부재(31)에도 동일하게 적용된다.
상기 방열부재(31)는 열전소자(20)의 타면, 즉, 함체(12)의 외부로 돌출된 방열면(B)에 대응 부착되면서 열전소자(20)로부터 발생되는 열을 외부로 방출한다.
상기 방열부재(31)는 상기 흡열부재(30)와 마찬가지로, 열전소자(20)의 방열면에 대응부착되는 전달판(32) 및 상기 전달판(32)의 일면에서 함체(12)의 외부를 향해 돌출되는 다수의 전달핀(33)으로 이루어진다.
상기 방열부재(31)는 전달핀(33) 또한 전달판(32)의 일면에서 지면과 수평(도 4의 (가)) 또는 수직(도 4의 (나))상태를 이루며 다수개가 등간격으로 이격 배치된다.
상기 방열팬(40)은 방열부재(31)의 일면 즉, 상기 방열부재(31)의 전달핀(33) 측에 설치된다.
본 발명은 열전소자(20)에서 발생된 열을 방열부재(31)의 전달판(32)이 전달받아 외부로 방열하고, 방열 시 다수의 전달핀(33)을 이용하여 방열면적이 증가되도록 하되, 별도의 전원장치(미도시)를 통해 구동되는 방열팬(40)이 회전하면서 방열의 효율이 증대될 수 있다.
상기 단열부재(50)는 열전소자(20)의 외주면에 설치되면서 방열부재(31)와 함체(12) 간에 배치된다.
상기 열전소자(20)의 방열면으로부터 열을 전달받은 방열부재(31)는 열전소자(20)의 단면적보다 더 큰 면적으로 방열하고, 방열이 함체(12)의 외부측 즉, 방열팬(40) 측으로 방열되는 것 외에, 함체(12) 측으로도 방열이 함께 될 수 있다.
상기 단열부재(50)는 방열부재(31)의 열이 상기 함체(12)로 전달되지 않도록 차단한다.
상기 제어부(60)는 열전소자(20)에 인가되는 전원량 및 전원 인가 여부 등을 제어하는 것으로서, 상기 열전소자(20)는 DC전원이 인가되어 사용되므로, 교류 220V 등의 상용전원을 DC전원으로 정류시키기 위한 정류장치(61)와, 상기 함체(12) 내부의 온도 즉, 절연유(I)의 온도를 측정하기 위해 함체(12)에 설치되는 계측부(62)와, 상기 정류장치(61) 및 계측부(62), 열전소자(20)와 각각 전기적으로 연결되며, 상기 계측부(62)에서 계측된 온도에 따라 열전소자(20)에 인가하는 전원량을 조절하여 공급하거나 또는 전원인가 여부를 판단하여 제어하는 제어장치(63)로 이루어진다.
상기 계측부(62)는 본 발명에서 온도센서가 사용되며, 상기 온도센서는 사용자의 선택에 의해 단일개 또는 다수개가 사용될 수 있음과 동시에 설치위치 또한 함체(12) 내부로 일단이 관통되도록 설치하되, 함체(12) 내 다양한 부위의 절연유 온도를 측정할 수 있도록 각각 설치되어, 각 측정온도의 합을 평균 내어, 함체(12) 내 절연유 온도 평균값을 측정하는 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
즉, 상기 변압기의 운전시 발생되는 손실로 인한 절연유(I)의 온도상승이, 사용자가 지정한 일정 허용값 온도 이상인 경우를 판단하여 열전소자(20)의 전원 인가 여부를 결정하며, 일정 허용값 온도보다 얼마나 온도가 상승했느냐 하는 온도 상승 정도에 따라 인가되는 전원량 또한 사용자에 의해 변경이 가능하다.
본 발명에 따른 특고압 변압기의 냉각장치는 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 외부로부터 방열팬(40)을 보호하는 보호부(100)를 더 포함한다.
보호부(100)는 우수 등의 이물질이나 조류 등으로부터 방열팬(40)을 보호하면서 변압기(10)에 대한 냉각이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
보호부(100)는 개방된 일면이 변압기(10)에 접하고 내측으로 방열팬(40)이 수용되도록 방열부재(31)에 고정되면서 외부로부터 방열팬(40)을 보호하며 타면에 배출구(111)가 형성되는 케이싱(110), 방열팬(40)의 구동 여부에 따라 배출구(111)를 개폐하는 조절판(120), 조절판(120)을 케이싱(110)에 개폐 가능하게 연결하는 개폐수단(130) 및 방열팬(40)의 구동에 따라 케이싱(110)에서 배출되는 바람이 방열부재(31)로 분사되도록 하는 분사수단(140)을 포함한다.
케이싱(110)은 일면이 개방되는 사각통 형태를 이루며, 양측이 방열부재(31)의 양측에 고정되면서 상,하부가 방열부재(31)와 이격된다.
케이싱(110)은 양측이 전달판(32)에 고정되면서 전달핀(33)과 이격되는 것이 바람직하다.
배출구(111)는 방열팬(40)과 대향되면서 방열팬(40)의 구동에 따라 발생되는 바람이 외부로 배출될 수 있도록 한다.
조절판(120)은 케이싱(110)의 타면에 배치되며, 배출구(111)가 이루는 둘레보다 넓은 면적을 가지면서 배출구(111)를 덮는다.
분사수단(140)은 일단부가 방열부재(31)의 상,하부에 위치되도록 케이싱(110)의 상,하부에 고정되고 타단부가 조절판(120)을 통과하여 방열팬(40)의 상,하부에 배치되는 분사관(141)을 포함한다.
분사관(141)은 일단부가 수직을 이루고 타단부가 수평을 이루면서 양단부 사이가 절곡된 형태를 이룬다.
분사관(141)은 방열팬(40)의 구동에 의해 발생되는 바람 중 일부가 방열부재(31)의 상,하부로 분사될 수 있도록 하여 방열부재(31)에서의 방열이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
개폐수단(130)은 분사관(141)의 타단부 외측에 구비되는 고정링(131) 및 조절판(120)과 고정링(131) 간에 위치되도록 분사관(141)의 외측으로 결합되는 탄성부재(132)를 포함한다.
고정링(131)은 분사관(141)의 타단부 외측으로 결합되면서 탄성부재(132)를 지지한다.
탄성부재(132)는 스프링으로 이루어질 수 있으며, 고정링(131)으로부터 조절판(120)을 가압한다.
탄성부재(132)는 평상시, 조절판(120)을 가압하여 배출구(111)가 닫히도록 한다. 이에 따라, 외부로부터 이물질 등이 방열팬(40)으로 접근하는 것을 방지할 수 있다.
탄성부재(132)는 방열팬(40)의 구동시, 조절판(120)의 가압에 의해 수축되면서 배출구(111)가 개방되도록 한다. 여기서, 탄성부재(132)는 방열팬(40)의 구동에 따라 조절판(120)이 이동될 수 있는 정도의 탄성력을 가져야 한다.
분사관(141)은 타단부가 조절판(120)의 진행을 가이드하면서 배출구(111)에 대한 개폐가 원활하게 이루어지도록 한다.
이로 인해, 보호부(100)는 우수 등의 이물질이나 조류 등으로부터 방열팬(40)을 보호하면서 변압기(10)에 대한 냉각이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 특고압 변압기의 냉각장치를 실시하기 위한 실시 예에 불과한 것으로써, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 변압기 20: 열전소자
30: 흡열부재 31: 방열부재
40: 방열팬 50: 단열부재
60: 제어부 100: 보호부
110: 케이싱 120: 조절판
130: 개폐수단 140: 분사수단

Claims (1)

  1. 냉기가 발생되는 냉각면(A)은 변압기(10)의 내부에 위치되고, 열기가 발생되는 방열면(B)은 변압기(10)의 외부에 돌출되는 열전소자(20); 냉각면(A)에 부착되는 흡열부재(30); 방열면(B)에 부착되는 방열부재(31); 방열부재(31)에 설치되는 방열팬(40); 및 열전소자(20)의 외주면에 구비되는 단열부재(50);로 구성되는 특고압 변압기의 냉각장치에 있어서,
    외부로부터 방열팬(40)을 보호하는 보호부(100)를 더 포함하며,
    보호부(100)는,
    개방된 일면이 변압기(10)에 접하고 내측으로 방열팬(40)이 수용되도록 방열부재(31)에 고정되면서 외부로부터 방열팬(40)을 보호하며, 타면에 배출구(111)가 형성되는 케이싱(110);
    방열팬(40)의 구동 여부에 따라 배출구(111)를 개폐하는 조절판(120);
    조절판(120)을 케이싱(110)에 개폐 가능하게 연결하는 개폐수단(130); 및
    방열팬(40)의 구동에 따라 케이싱에서 배출되는 바람이 방열부재(31)로 분사되도록 하는 분사수단(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 특고압 변압기의 냉각장치.
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CN113990623A (zh) * 2021-09-10 2022-01-28 华能嘉祥发电有限公司 一种低压变压器冷却结构

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