KR102350109B1 - 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 및 그 시공방법 - Google Patents

변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 및 그 시공방법에 관한 것이다. 변전소용 비상 냉각장치는 임시 헤더와, 상수도 연결관과, 냉수 연결관들, 및 온수 연결관들을 포함한다. 임시 헤더는 헤더 입수구와 공급 포트들이 형성된 냉수 저장부와, 해더 배수구와 환수 포트들이 형성된 온수 저장부, 및 헤더 입수구와 헤더 배수구에 각각 장착된 수압 조절밸브들을 구비한다. 상수도 연결관은 상수도의 냉수를 냉수 저장부로 공급하도록 상수도 급수구를 헤더 입수구에 연결한다. 냉수 연결관들은 냉수 저장부의 냉수를 변압기 열교환기들로 공급하도록 공급 포트들을 변압기 열교환기들의 냉수관들에 각각 연결한다. 온수 연결관들은 변압기 열교환기들을 거쳐 가열된 온수를 온수 저장부로 환수하도록 환수 포트들을 변압기 열교환기들의 온수관들에 각각 연결한다.

Description

변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 및 그 시공방법{Non-outage cooling apparatus for heat exchange cooling of electric transformer and construction method thereof}
본 발명은 변전소의 냉각탑 등을 교체해야 하는 비상 상황에서도 변압기를 비휴전으로 냉각시킬 수 있는 비휴전 냉각장치 및 그 시공방법에 관한 기술이다.
일반적으로, 변전소의 설치 형태로 옥내형 변전소와 지하형 변전소로 분류될 수 있다. 옥내형 변전소의 변압기실은 상, 하부 풍도 구조의 건물로 구성되고, 지하형 변전소의 변압기실은 밀폐형 구조의 건물로 구성된다.
변압기실의 변압기는 전력용 변압기와 가스절연 변압기가 있으며, 주위온도 40℃기준으로, 전력용 변압기는 권선온도 65℃, 광유온도 60℃를 온도상승 허용한도로 하며, 가스절연 변압기는 권선온도 75℃, 가스온도 80℃를 온도상승 허용한도로 한다. 그에 따라, 옥내형 변전소는 라디에이터를 사용하여 유입 자냉식 또는 유입 풍냉식 등으로 냉각하고, 지하형 변전소는 열교환기와 냉각탑을 사용하여 수냉식 등으로 냉각을 수행하고 있다.
한편, 지하형 변전소에서 냉각탑의 고장 등으로 인해 냉각탑의 교체가 이루어져야 하거나, 변압기 부대 설비인 펌프, 배관, 제어분전반 등의 교체가 이루어져야 할 경우, 이러한 교체 기간 동안에도 변압기의 사용을 위해서는 변압기의 냉각을 계속 수행할 필요가 있다. 따라서, 비상 상황에서도 변압기를 비휴전으로 효율성 있게 냉각시키기 위한 방안이 요구된다.
등록특허공보 제10-2014642호(2019.08.26, 공고)
본 발명의 과제는 냉각탑 등을 교체해야 하는 비상 상황에서도 변압기를 비휴전으로 효율성 있게 냉각시킬 수 있는 비휴전 냉각장치 및 그 시공방법을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치는 임시 헤더와, 상수도 연결관과, 냉수 연결관들, 및 온수 연결관들을 포함한다. 임시 헤더는 헤더 입수구와 공급 포트들이 형성된 냉수 저장부와, 해더 배수구와 환수 포트들이 형성된 온수 저장부, 및 헤더 입수구와 헤더 배수구에 각각 장착된 수압 조절밸브들을 구비한다. 상수도 연결관은 상수도의 냉수를 냉수 저장부로 공급하도록 상수도 급수구를 헤더 입수구에 연결한다. 냉수 연결관들은 냉수 저장부의 냉수를 변압기 열교환기들로 공급하도록 공급 포트들을 변압기 열교환기들의 냉수관들에 각각 연결한다. 온수 연결관들은 변압기 열교환기들을 거쳐 가열된 온수를 온수 저장부로 환수하도록 환수 포트들을 변압기 열교환기들의 온수관들에 각각 연결한다.
추가 양상으로, 비휴전 냉각장치는 온수 저장부의 온수를 변전소의 집수정으로 배출하도록 헤더 배수구를 집수정의 유입구에 연결하는 배수관을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 시공방법은, 임시 헤더를 변압기실에 배치한 후, 상수도 연결관의 한쪽 단을 상수도 급수구에 연결하고 상수도 연결관의 다른 쪽 단을 헤더 입수구에 연결하는 단계; 냉수 연결관들의 한쪽 단들을 공급 포트들에 각각 연결하고 온수 연결관들의 한쪽 단들을 환수 포트들에 각각 연결하는 단계; 및 냉수 연결관들의 다른 쪽 단들을 변압기 열교환기들의 냉수관들에 각각 연결하고 온수 연결관들의 다른 쪽 단들을 변압기 열교환기들의 온수관들에 각각 연결하는 단계;를 포함한다.
추가 양상으로, 비휴전 냉각장치 시공방법은, 배수관의 한쪽 단을 헤더 배수구에 연결하고 배수관의 다른 쪽 단을 집수정의 유입구에 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 변전소에서 사용되는 냉각탑이나, 변압기 부대 설비인 펌프, 배관, 제어분전반 등의 교체가 이루어져야 하는 비상 상황에서도 변압기를 비휴전으로 효율성 있게 냉각시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치에 대한 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 비휴전 냉각장치의 시공방법을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치에 대한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치(100)는 냉각탑이나, 변압기 부대 설비인 펌프, 배관, 제어분전반 등을 교체해야 하는 비상 상황에서 변압기실(10)의 변압기(11)들을 비휴전으로 냉각시키기 위한 것이다.
지하형 변전소의 변압기(11)들은 평상시 냉각탑으로부터 냉각수를 공급받아 순환시키는 변압기 열교환기(20)들에 의해 각각 냉각될 수 있다. 여기서, 변압기 열교환기(20)는 냉각탑으로부터 냉수관(21)을 통해 냉각수를 공급받아 해당 변압기(11)의 주변을 거쳐 온수관(22)을 통해 배출시키는 방식으로 냉각수를 순환시켜 변압기(11)를 냉각시킬 수 있다.
한편, 냉각탑의 고장 등으로 인해 냉각탑의 교체가 이루어져야 하거나, 변압기 부대 설비인 펌프, 배관, 제어분전반 등의 교체가 이루어져야 하는 비상 상황이 생길 수 있는데, 이러한 교체 기간 동안에도 변압기(11)의 사용을 위해서는 변압기(11)의 냉각을 계속 수행할 필요가 있다. 이러한 비상 상황에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 비휴전 냉각장치(100)는 냉각탑 등을 대신해서 변압기(11)들을 비휴전으로 냉각시킬 수 있게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비휴전 냉각장치(100)는 임시 헤더(110)와, 상수도 연결관(120)과, 냉수 연결관(130)들, 및 온수 연결관(140)들을 포함한다.
임시 헤더(110)는 헤더 입수구(111)와 공급 포트(112)들이 형성된 냉수 저장부(110a)와, 해더 배수구(113)와 환수 포트(114)들이 형성된 온수 저장부(110b), 및 헤더 입수구(111)와 헤더 배수구(113)에 각각 장착된 수압 조절밸브들(115, 116)을 구비한다.
헤더 입수구(111)는 상수도 연결관(120)을 통해 공급되는 상수도(30)의 냉수를 냉수 저장부(110a) 내로 유입한다. 공급 포트(112)들은 냉수 저장부(110a) 내의 냉수를 냉수 연결관(130)들을 통해 변압기 열교환기(20)들로 공급한다.
헤더 배수구(113)는 온수 저장부(110b) 내의 온수를 배출한다. 환수 포트(114)들은 변압기 열교환기(20)들로부터 배출되는 온수를 온수 연결관(140)들을 통해 온수 저장부(110b) 내로 환수시킨다. 냉수 저장부(110a)와 온수 저장부(110b)는 쌍을 이루어 필요에 따라 서로 역할을 바꿀 수 있으므로, 그 용어에 한정되지 않는다.
하나의 수압 조절밸브(115)는 헤더 입수구(111)를 통해 유입되는 냉수의 압력을 조절할 수 있게 하고, 다른 하나의 수압 조절밸브(116)는 헤더 배수구(113)를 통해 배출되는 온수의 압력을 조절할 수 있게 함으로써, 변압기 열교환기(20)를 순환하는 물의 유량을 조절할 수 있게 한다. 수압 조절밸브(115, 116)는 개도 변화에 따라 물의 압력을 조절할 수 있게 구성된다.
임시 헤더(110)는 3대의 단상 변압기(11)들로 1조를 이루는 변압기 뱅크마다 할당되어 3대의 변압기 열교환기(20)들에 냉수를 순환시키도록 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 냉수 저장부(110a)와 온수 저장부(110b)는 게이트 밸브(117)에 의해 연결될 수 있다. 게이트 밸브(117)는 냉수 저장부(110a)와 온수 저장부(110b) 사이의 통로를 개폐한다. 게이트 밸브(117)는 조작 레버에 의해 밸브체가 냉수 저장부(110a)와 온수 저장부(110b) 사이의 통로를 개폐시키도록 구성될 수 있다.
게이트 밸브(117)는 비휴전 냉각장치(100)의 사용 동안, 냉수 저장부(110a)와 온수 저장부(110b) 사이의 통로를 폐쇄시키도록 조작될 수 있다. 게이트 밸브(117)는 비휴전 냉각장치(100)의 사용이 끝나면, 냉수 저장부(110a)와 온수 저장부(110b) 사이의 통로를 개방시키도록 조작됨으로써, 냉수 저장부(110a)에 잔존하는 냉수가 개방 상태의 통로를 거쳐 온수 저장부(110b)로 유입되어 헤더 배수구(113)를 통해 배출되게 할 수 있다.
상수도 연결관(120)은 상수도(30)의 냉수를 냉수 저장부(110a)로 공급하도록 상수도 급수구(31)를 헤더 입수구(111)에 연결한다. 상수도 연결관(120)은 자유롭게 휘어지는 호스로 이루어질 수 있다.
변전소가 지하에 위치해 있을 경우 변전소의 상수도 압력은 일반 상수도 압력인 약 4kgf/㎠보다 높은 약 5 ~ 6kgf/㎠이다. 따라서, 변전소의 상수도 압력은 일반적인 수냉각설비 운전압력인 4 ~ 5kgf/㎠에 근접할 만큼 높으므로, 본 실시예의 비휴전 냉각장치(100)와 같이 상수도(30)를 이용하더라도 압력 부족 없이 변압기(11)를 효과적으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 변압기 뱅크당 상수도 사용량은 1일 기준 약 30ton 정도이므로, 상수도 요금적인 측면에서도 지나치게 부담되지 않을 수 있다.
냉수 연결관(130)들은 냉수 저장부(110a)의 냉수를 변압기 열교환기(20)들로 공급하도록 공급 포트(112)들을 변압기 열교환기(20)들의 냉수관(21)들에 각각 연결한다. 냉수 연결관(130)은 한쪽 단이 공급 포트(112)에 연결되고 다른 쪽 단이 변압기 열교환기(20)의 냉수관(21)에 연결된다. 냉수 연결관(130)들은 각각 자유롭게 휘어지는 호스로 이루어질 수 있다.
온수 연결관(140)들은 변압기 열교환기(20)들을 거쳐 가열된 온수를 온수 저장부(110b)로 환수하도록 환수 포트(114)들을 변압기 열교환기(20)들의 온수관(22)들에 각각 연결한다. 온수 연결관(140)은 한쪽 단이 환수 포트(114)에 연결되고 다른 쪽 단이 변압기 열교환기(20)의 온수관(22)에 연결된다. 온수 연결관(140)들은 각각 자유롭게 휘어지는 호스로 이루어질 수 있다.
추가 양상으로, 비휴전 냉각장치(100)는 온수 저장부(110b)의 온수를 변전소의 집수정(41)으로 배출하도록 헤더 배수구(113)를 집수정(41)의 유입구에 연결하는 배수관(150)을 포함할 수 있다.
일반적으로, 지하형 변전소에는 지하 공간의 침수를 방지하기 위한 수방기준에 따라 지하 공간 내 유입된 물을 효과적으로 배제하기 위한 집수정(41)과 배수펌프(42)가 설치된다.
본 실시예에서는 지하형 변전소의 지하 펌프실(40)에 이미 설치되어 있는 집수정(41)과 배수펌프(42)를 이용하여, 임시 헤더(110)를 집수정(41)에 배수관(150)으로 연결하고 배수펌프(42)에 의해 배수하므로, 추가적인 배수설비 없이도 임시 헤더(110)의 배수를 효과적으로 시행할 수 있다.
본 실시예에 따른 비휴전 냉각장치 시공방법에 대해, 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 임시 헤더(110)를 변압기실(10)에 배치한다. 이전에 변압기 열교환기(20)마다 냉수관(21)과 온수관(22)은 냉각탑으로부터 분리된 상태로 준비될 수 있다. 그 다음, 상수도 연결관(120)의 한쪽 단을 관조인트로 상수도 급수구(31)에 연결하고, 상수도 연결관(120)의 다른 쪽 단을 관조인트로 헤더 입수구(111)에 연결한다.
그 다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 냉수 연결관(130)들의 한쪽 단들을 공급 포트(112)들에 각각 관조인트로 연결하고, 온수 연결관(140)들의 한쪽 단들을 환수 포트(114)들에 각각 관조인트로 연결한다.
그 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉수 연결관(130)들의 다른 쪽 단들을 변압기 열교환기(20)들의 냉수관(21)들에 각각 관조인트로 연결하고, 온수 연결관(140)들의 다른 쪽 단들을 변압기 열교환기(20)들의 온수관(22)들에 각각 관조인트로 연결한다.
그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 배수관(150)의 한쪽 단을 헤더 배수구(113)에 관조인트로 연결하고, 배수관(150)의 다른 쪽 단을 집수정(41)의 유입구에 관조인트로 연결한다. 게이트 밸브(117)는 냉수 저장부(110a)와 온수 저장부(110b) 사이의 통로를 폐쇄시키도록 조작된다. 이러한 과정들을 거치게 되면, 비휴전 냉각장치(100)의 시공이 완료될 수 있다.
이 상태에서, 상수도(30)의 냉수는 상수도 연결관(120)을 거쳐 헤더 입수구(111)의 수압 조절밸브(115)에 의해 수압 조절되어 냉수 저장부(110a)로 유입된다. 냉수 저장부(110a)로 유입된 냉수는 공급 포트(112)들을 통해 냉수 연결관(130)들을 거쳐 변압기 열교환기(20)들의 냉수관(21)들로 공급된다.
냉수관(21)들로 공급된 냉수는 변압기 열교환기(20)들의 열교환 유로를 거쳐 변압기(11)들을 냉각시키면서 가열되어 변압기 열교환기(20)들의 온수관(22)들로 배출된다.
온수관(22)들로 배출된 온수는 온수 연결관(140)들을 거쳐 환수 포트(114)들을 통해 온수 저장부(110b)로 환수된다. 온수 저장부(110b)로 환수된 온수는 헤더 배수구(113)의 수압 조절밸브(116)에 의해 수압 조절되어 배수펌프(42)에 의해 집수정(41)으로 배출될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 비휴전 냉각장치(100)는 변전소에서 사용되는 냉각탑의 고장 등으로 인해 냉각탑의 교체가 이루어져야 하거나, 변압기 부대 설비인 펌프, 배관, 제어분전반 등의 교체가 이루어져야 하는 비상 상황에서도 변압기를 비휴전으로 효율성 있게 냉각시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10..변압기실 11..변압기
20..변압기 열교환기 21..냉수관
22..온수관 30..상수도
31..상수도 급수구 40..지하 펌프실
41..집수정 42..배수펌프
110..임시 헤더 110a..냉수 저장부
110b..온수 저장부 111..헤더 입수구
112..공급 포트 113..헤더 배수구
114..환수 포트 115, 116..수압 조절밸브
117..게이트 밸브 120..상수도 연결관
130..냉수 연결관 140..온수 연결관
150..배수관

Claims (4)

  1. 헤더 입수구와 공급 포트들이 형성된 냉수 저장부와, 해더 배수구와 환수 포트들이 형성된 온수 저장부, 및 상기 헤더 입수구와 헤더 배수구에 각각 장착된 수압 조절밸브들을 구비하는 임시 헤더;
    상수도의 냉수를 상기 냉수 저장부로 공급하도록 상수도 급수구를 상기 헤더 입수구에 연결하는 상수도 연결관;
    상기 냉수 저장부의 냉수를 변압기 열교환기들로 공급하도록 상기 공급 포트들을 변압기 열교환기들의 냉수관들에 각각 연결하는 냉수 연결관들; 및
    변압기 열교환기들을 거쳐 가열된 온수를 상기 온수 저장부로 환수하도록 상기 환수 포트들을 변압기 열교환기들의 온수관들에 각각 연결하는 온수 연결관들;
    을 포함하는 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온수 저장부의 온수를 변전소의 집수정으로 배출하도록 상기 헤더 배수구를 집수정의 유입구에 연결하는 배수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치.
  3. 제1항에 기재된 비휴전 냉각장치를 시공하는 방법으로서,
    임시 헤더를 변압기실에 배치한 후, 상수도 연결관의 한쪽 단을 상수도 급수구에 연결하고 상수도 연결관의 다른 쪽 단을 헤더 입수구에 연결하는 단계;
    냉수 연결관들의 한쪽 단들을 공급 포트들에 각각 연결하고, 온수 연결관들의 한쪽 단들을 환수 포트들에 각각 연결하는 단계;
    냉수 연결관들의 다른 쪽 단들을 변압기 열교환기들의 냉수관들에 각각 연결하고, 온수 연결관들의 다른 쪽 단들을 변압기 열교환기들의 온수관들에 각각 연결하는 단계;
    를 포함하는 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 시공방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온수 연결관들의 다른 쪽 단들을 변압기 열교환기들의 온수관들에 각각 연결하는 단계 이후에,
    배수관의 한쪽 단을 헤더 배수구에 연결하고 배수관의 다른 쪽 단을 집수정의 유입구에 연결하는 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 시공방법.
KR1020210112922A 2021-08-26 2021-08-26 변압기의 열교환 냉각을 위한 비휴전 냉각장치 및 그 시공방법 KR102350109B1 (ko)

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