KR102389732B1 - 전력용 변압기 냉각 장치, 냉각 시스템, 냉각 장치의 제어 방법, 및 냉각 시스템의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치 및 방법에 관한 것으로 전력용 변압기 외벽에 설치되는 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치 및 방법에 관한 것으로 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크, 상기 냉각매체 탱크에 수용되는 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드 및 상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부를 포함하는 전력용 변압기 냉각 장치에 의해 변압기 냉각 개념을 간접 냉각 방식에서 직접 냉각 방식으로 전환함으로써 냉각 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 도출된다.

Description

전력용 변압기 냉각 장치, 냉각 시스템, 냉각 장치의 제어 방법, 및 냉각 시스템의 제어 방법{COOLING APPARATUS, COOLING SYSTEM, CONTROL METHOD FOR COOLING APPARTUS, AND CONTROL METHOD FOR COOLING SYSTEM}

실시예는 전력용 변압기 냉각 장치, 냉각 시스템, 냉각 장치의 제어 방법, 및 냉각 시스템의 제어 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 전력용 변압기 외벽에 설치되는 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템, 냉각 장치의 제어 방법, 및 냉각 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 글로벌 경제성장에 의한 전력 수요 증가와 전력기기 제작 기술 발전으로 인해 전력용 변압기는 대용량화 되고 있는 추세이다.

이런 대용량 고전압 변압기의 경우에 많은 열이 발생하기 때문에 별도의 냉각 장치가 필요하다.

전력용 변압기의 냉각을 위한 냉각 장치는 방열기(Radiator), 냉각 팬, 펌프, 열 교환기, Cooling Tower 등이 있다. 방열기(Radiator)는 절연유를 외부공기에 의한 열교환을 통해 냉각시키기 위한 절연유 순환장치이다. 이때 냉각기(Cooler)는 절연유를 강제적으로 냉각시키기 위한 장치로 공기를 강제로 대류 시켜 열교환을 하는 공냉식과 물을 강제로 대류시켜 열교환을 하는 수냉식이 있다.

펌프는 절연유 또는 물을 강제로 순환시키기 위한 장치이고, 열 교환기는 절연유와 차가운 물과의 온도차에 의해 열교환을 할 수 있는 장치이다.

또한, Cooling Tower는 냉각공기 또는 냉각수를 얻기 위해 지상 위에 설치하는 냉각 탑이다.

한편, 전력용 변압기 온도 상승방지를 위해 사용하고 있는 냉각 방법은 공기냉각, 수냉각, 냉매 냉각 방식 등이 있다

공기 냉각 방식은 변압기 권선과 철심 등에서 발생한 열은 전도 및 대류에 의해 절연유에 전달되어 절연유 온도를 상승시키게 된다. 이렇게 절연유 온도가 상승하게 되면 절연유의 열이 변압기 외함과 방열기에 전달됨으로써 외함과 방열기 표면에서의 방사와 공기 대류에 의해 절연유를 냉각시키는 방식으로 자냉식과 풍냉식이 있다. 자냉식은 온도에 의한 공기 밀도 차에 의해 공기가 자연적으로 순환(자연대류)하면서 냉각시키는 방식이고, 풍냉식은 냉각팬을 설치하여 공기를 강제적으로 순환(강제대류)시켜 냉각시키는 방식이다.

그리고 수냉각방식은 변압기 본체 외부에 여러 개의 수관을 설치하여 수관 내부에 물을 통과시켜서 절연유를 냉각시키는 방식으로 유입수냉식과 송유수냉식이 있다. 유입수냉식은 변압기 외함 내부에 수관을 여러 개 설치하고 수관에 물을 통과시켜 절연유를 냉각하는 방식이고, 송유수냉식은 변압기 본체 외부에 냉각기를 설치하여 냉각하는 방식으로 냉각기 내부에는 냉각수관이 설치되어 있어 절연유가 냉각수관 내부의 유통로를 통해 흐름으로써 절연유 온도를 낮추게 된다.

표1과 같이 유입형 변압기 냉각 방식은 다양하게 가능하다.

냉각방식	표시기호	냉각방식
유입 자냉식	ONAN; Oil Natural Air Natural	절연유 및 공기의 자연순환에 의한 냉각
유입 풍냉식	ONAF; Oil Natural Air Forced	절연유-자연순환, 공기-강제순환에 의한 냉각
유입 수냉식	ONWF; Oil Natural Water Forced	절연유-자연순환, 물-강제순환에 의한 냉각
송유 자냉식	OFAN; Oil Forced Air Natural	절연유-강제순환, 공기-자연순환에 의한 냉각
송유 풍냉식	OFAF; Oil Forced Air Forced	절연유-강제순환, 공기-강제순환에 의한 냉각
송유 수냉식	OFWF; Oil Forced Water Forced	절연유-강제순환, 물-강제순환에 의한 냉각

냉매 냉각방식은 변압기 발생열에 의해 변화된 기체 냉매와 실외에 설치된 응축기의 액체 냉매와의 중력차에 의해 자연순환 되면서 냉각시키는 방식이다. 즉 변압기에서 발생된 열은 변압기 외부에 설치된 열교환기에서 액체 상태의 냉매에 의해 냉각되고 액체 냉매는 기체상태로 변화되어 열교환기에 연결된 배관을 통해 실외에 설치된 응축기로 유입되어 응축열을 외부로 발산시킴으로써 액체 상태로 다시 변하게 된다. 액체 상태의 냉매는 중력에 의해 또다시 배관을 통해 열교환기로 유입되어 가열된 절연유를 냉각시키게 된다.

그러나 방열기, 냉각기, 열교환기 같은 변압기 냉각설비의 냉각 효율을 높이기 위해 외기와의 접촉 면적을 넓게 하거나 복잡한 기계설비를 활용하여 절연유를 강제로 순환시키는 방식을 적용함으로써 생기는 문제들이 있다.

먼저, 방열기형의 경우, 외기 온도에 의해 변압기를 냉각시키는 장치로 냉각 면적이 넓어야만 냉각 효율을 높일 수 있기 때문에 방열기 크기가 커질 수밖에 없는 구조이다. 따라서 변압기가 차지하는 공간은 넓어질 수밖에 없다는 문제점이 있다.

또한, 수냉 설비형은 변압기에 물과 절연유 간 열교환을 위한 펌프, 밸브, 각종 기계 설비 등과 같은 부속장치 설치가 불가피하여 구조가 복잡하고 별도의 설치공간이 필요하다. 그리고 펌프 고장시에는 변압기 냉각이 불가능하여 고장으로 이어질 수 있는 문제점을 안고 있다.

냉매 냉각형은 변압기의 절연유와 냉각 매체 간 열교환을 위한 응축기, 냉각매체 이동용 관로, 절연유 순환펌프, 각종 기계 설비 등과 같은 부속장치 설치가 불가피하여 구조가 복잡하고 냉각 설비를 위한 별도의 설치공간을 마련해야 한다는 문제점이 있다.

한편, 현재 전력용 변압기에 주로 사용되는 냉각방식은 공기, 물, 냉각매체를 이용한 간접 냉각방식으로 공기 냉각 방식은 변압기 본체의 절연유를 외부에 설치된 방열기로 순환시켜서 외부 공기에 의해 냉각하는 방식이고, 물, 냉각매체 냉각방식은 변압기 본체의 절연유를 외부에 설치된 냉각기 또는 열순환기로 순환시켜서 물이나 냉각매체를 통해 냉각시키는 방식이다.

그러나 공기, 물, 냉각 매체를 이용한 간접 냉각 방식은 냉각 효율이 상대적으로 낮다는 문제점이 있다.

실시예는 상술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 변압기의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 냉각 설비를 단순화시킬 수 있는 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

실시예가 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 실시예의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 구성을 포함한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치는 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크, 상기 냉각매체 탱크에 수용되는 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드 및 상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의, 상기 포켓부는, 상기 변압기의 절연유 순환 통로 수용부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치는, 상기 냉각매체 탱크에서 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의, 상기 포켓부는, 상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의, 상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의, 상기 냉각 매체는 액화질소이다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의, 상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법은 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크로부터 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드로 냉각 매체를 유입시키는 단계, 상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부의 내부 온도를 파악하는 단계 및 상기 파악된 포켓부의 온도가 소정값 이상이면 냉각 패드로의 냉각 매체 유입량을 증가시키는 단계를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법의, 상기 포켓부는 상기 변압기의 절연유 순환 통로 수용부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법의, 냉각 매체 유입량을 증가시키는 단계는, 상기 냉각매체 탱크에서 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 제어하는 단계이다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법의, 상기 포켓부는 상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법의, 상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법의, 상기 냉각 매체는 액화질소이다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법의, 상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법의, 상기 포켓부는 그 외측에 변압기와 착탈 가능한 체결부를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의, 상기 냉각 장치는, 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크; 상기 냉각매체 탱크에 수용되는 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드; 및 상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부를 포함한다.

또한, 실시예에 따른, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의, 상기 포켓부는, 상기 변압기의 절연유 순환 통로 수용부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 상기 냉각 장치는, 상기 냉각매체 탱크에서 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 더 포함하는, 냉각 시스템.

또한, 실시예에 따른, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 상기 포켓부는, 상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 상기 냉각 매체는 액화질소이다.

또한, 실시예에 따른, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함한다.

또한, 실시예에 따른, 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 상기 포켓부는 그 외측에 변압기와 착탈 가능한 체결부를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법으로서, 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크로부터 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드로 냉각 매체를 유입시키는 단계; 상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부의 내부 온도를 파악하는 단계; 및 상기 파악된 포켓부의 온도가 소정값 이상이면 냉각 패드로의 냉각 매체 유입량을 증가시키는 단계를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법의 상기 포켓부는 상기 변압기의 절연유 순환 통로 수용부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법의 냉각 매체 유입량을 증가시키는 단계는, 상기 냉각매체 탱크에서 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 제어하는 단계이다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법의 상기 포켓부는 상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법의 상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법의 상기 냉각 매체는 액화질소이다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법의 상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법의 상기 포켓부는 그 외측에 변압기와 착탈 가능한 체결부를 더 포함한다.

실시예에 따른 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치 및 방법에 의하면 변압기 냉각 개념을 간접 냉각 방식에서 직접 냉각 방식으로 전환함으로써 냉각 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 도출된다.

또한, 변압기 냉각 장치의 전체 외형을 축소할 수 있고 변압기 방열기 제거를 통한 변압기 설치 공간을 축소할 수 있다. 이에 따라 변압기 순시 점검 및 유지보수를 위한 작업 공간의 확보가 가능한 효과가 도출된다.

또한, 냉각 설비의 단순화가 가능한 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치 및 방법을 제공하여 기존의 냉각팬 가동 및 교체에 소요되는 유지보수 비용을 절감할 수 있고 소음을 줄일 수 있어 변압기 과열시 냉각팬 가동에 따른 소음 저감으로 변전소 인근의 민원 유발 요인을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 설치구조를 설명하기 위한 예시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법 및 냉각 시스템의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 설치구조를 설명하기 위한 예시도이다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 전력용 변압기의 냉각 장치(10)는 변압기 냉각 시스템(미도시)에 포함될 수 있다.

도 1과 같이 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치(10)는 변압기 본체의 외부에 착탈 가능한 형태로 부착된다.

전력용 변압기 냉각 장치(10)는 전력용 변압기의 절연유를 직접 냉각할 수 있도록 포켓형태로 구현된다. 일례로 전력용 변압기 냉각 장치(10)는 변압기 본체의 절연유가 순환하도록 마련되는 절연유 통로를 수용할 수 있는 형태로 마련되어 포켓형태의 전력용 변압기 냉각 장치(10)에 의해 수용된 절연유 통로를 순환하는 절연유가 직접 냉각되도록 구현될 수도 있다.

일 실시예에 있어서 변압기 본체에 적어도 하나 이상의 전력용 변압기 냉각 장치(10)가 부착되는 것도 가능하다.

일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치(10)는 변압기 외함에 설치된 포켓 내부온도를 낮추고, 이에 따라 변압기 내부의 절연유를 직접 냉각시키는 방식으로 변압기 온도를 유지시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

도 2에서와같이 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치(10)는 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크(110), 냉각매체 탱크에 수용되는 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드(120) 및 냉각 패드(120)의 수용 공간과, 냉각 패드(120)를 냉각 패드(120)의 수용공간으로 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부(130)를 포함한다.

냉각매체 탱크(110)는 냉각 매체를 저장하고 냉각매체 탱크(110)에 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함한다. 즉 냉각매체 탱크(110)는 공급할 수 있는 구조로 마련되며 필요시에 냉각매체 부족분을 보충할 수 있도록 구현된다.

일 양상에 있어서 냉각 매체는 액화질소이다.

냉각 매체는 냉각 패드(120) 내 순환통로를 순환하며 포켓부(130) 내부의 온도를 낮출 수 있다. 액화질소(LN2)는 약 77° K(영하 196℃)이고, 자연상태에서 기화되고 무색, 무취, 무독의 특성을 가진다.

냉각 패드(120)는 냉각 매체의 순환을 통한 포켓 내부 온도 조절을 위한 기술적 구성이다. 냉각 패드(120)에 순환되는 냉각 매체에 의해 포켓 내부 온도를 낮출 수 있고 이에 따라 변압기의 내부 온도를 낮출 수 있다.

냉각 패드(120)는 포켓부(130)에 수용된 형태로 포켓부(130) 내부 온도 조절이 가능한 형태로 구현된다. 냉각매체 순환통로에서 순환하는 냉각 매체의 온도를 변화시킬 수 있는 외부 영향을 최소화할 수 있는 형태로 구현된다. 이때 냉각 매체의 온도를 변화시킬 수 있는 외부 영향을 최소화하기 위해서 냉각 패드(120)가 수용되는 포켓부(130)의 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함한다. 즉, 복사열 차폐를 위해 포켓부(130)의 내부에 진공 상태를 유지할 수 있다.

또한 포켓부(130)는 냉각 패드(120)의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함한다. 즉 포켓부(130) 내부에 다양한 종류의 온도 조절을 위한 열 차단 매질을 보온재로 더 포함시켜서 외부 영향을 최소화할 수 있다.

일 양상에 있어서 포켓부(130)는 그 외측에 변압기와 착탈 가능한 체결부(135)를 더 포함한다. 체결부(135)는 다양한 기술적 구성으로 구현될 수 있으며 포켓부(130)가 변압기 본체의 외함에 접촉한 상태로 체결되도록 구현된다.

냉각 패드(120)가 수용되는 포켓부(130)는 변압기 외함에 냉각 패드(120)를 설치할 수 있도록 공간을 마련할 수 있는 그 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 즉 냉각 패드(120)를 변압기 외함에 최 근접하게 설치하기에 용이한 구조로 설계 및 제작될 수 있다. 즉 포켓부(130)는 변압기 온도를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 냉각 패드의 수용 공간을 마련할 수 있는 포켓 형태로 구현된다.

또한 포켓부(130)에 냉각 패드(120)를 수용함으로써 공기 순환 구조를 형성할 수 있고, 냉각 패드(120) 주변의 수분 침투에 의한 동결방지 조치가 가능한 효과가 있다. 포켓부(130)는 냉각 패드(120) 설치가 용이한 다양한 구조로 설계 및 제작될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 있어서, 포켓부(130)는 변압기의 절연유 순환 통로 수용부를 더 포함한다. 이에 따라 변압기의 절연유 순환통로를 수용하여 절연유 순환 통로를 순환하는 절연유를 직접 냉각시킬 수 있다. 절연유 순환 통로로 순환되는 절연유를 포켓 내부로 통과시킴으로써 냉각 면적을 극대화할 수 있다. 이에 따라 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 도출된다.

또한, 전력용 변압기 냉각 장치(10)는 냉각매체 탱크(110)에서 냉각 패드(120)로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절밸브(140)를 더 포함한다.

조절밸브(140)는 냉각매체 탱크(110)에서 냉각 패드(120)로 공급되는 냉각매체의 공급량을 조절할 수 있도록 한다. 이에 따라 포켓부(130) 내의 온도 조절기능을 수행할 수 있다. 즉, 포켓부(130) 내부 온도 변화가 소정 범위를 넘어서면 조절밸브(140)를 제어하여 냉각매체 탱크(110)에서 냉각 패드(120)로 공급되는 냉각매체의 유입량을 늘려서 냉각시키도록 구현된다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 동작을 구체적으로 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치(10)는 절연유를 복잡한 구조의 외부 설비를 설치하지 않고 보다 효율적으로 냉각할 수 있는 단순한 포켓 형태의 전력용 변압기 냉각 장치를 제안하기 위해 도출된 것이다.

도 3에서와같이 변압기 본체의 절연유는 변압기 외측으로 돌출된 절연유 통로를 통해 순환하도록 구현될 수 있다. 이때 절연유 통로가 전력용 변압기 냉각 장치(10)의 포켓부(130)에 수용되기 때문에 냉각 패드(120)에 의해 냉각된 포켓부(130) 수용 공간을 지나면서 절연유가 냉각될 수 있다.

다시 말해 변압기 외함에 포켓부(130)를 만들고, 포켓부(130) 내부에 냉각 패드(120)를 설치하여 포켓부(130)내부 즉 변압기 외함 주변의 온도를 낮춰 절연유 온도를 직접 냉각시키도록 구현된다.

이때 냉각 패드(120) 내부에서 냉각 매체가 순환함으로써 포켓부(130)내부 온도를 조절할 수 있다. 그리고 포켓부(130) 내부 온도 조절로 인해 변압기 내부 온도를 낮춰줄 수 있다.

또한, 절연유 통로를 포켓부(130) 내부에 수용되도록 함으로써 절연유의 냉각 면적을 극대화시킬 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 도출된다.

도 3에서 냉각매체 탱크(110)에는 냉각 매체가 저장된다. 그리고 냉각 매체가 부족할 경우에는 보충도 가능하다. 냉각 매체가 냉각 패드(120)에 포함되는 냉각 매체의 순환통로를 따라 순환함으로써 포켓 내부 온도 조절이 가능해진다. 포켓부의 온도가 일정한 냉각 온도로 유지됨으로써 변압기의 절연유 온도를 낮출 수 있다. 보다 효과적으로는 변압기 외부로 돌출된 절연유 통로를 포켓부(130)에 수용시킴으로써 직접적으로 절연유 통로를 순환하는 절연유를 냉각시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법 및 냉각 시스템의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

일 실시예에 따른 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법 및 실시예에 따른 전력용 변압기를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법은 전력용 변압기 외측에 부착되는 포켓형태의 전력용 변압기 냉각 장치를 제어하는 것으로 수행될 수 있다.

먼저, 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크로부터 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드로 냉각 매체를 유입시킨다(S400). 냉각 매체 탱크는 냉각 매체를 저장하고 공급할 수 있는 구조로 마련되며 필요시에 냉각매체 부족분을 보충할 수 있도록 구현된다.

냉각매체 탱크는 냉각 매체를 저장하고 냉각매체 탱크에 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함한다. 즉 냉각매체 탱크는 공급할 수 있는 구조로 마련되며 필요시에 냉각매체 부족분을 보충할 수 있도록 구현된다.

일 양상에 있어서 냉각 매체는 액화질소이다.

냉각 매체는 냉각 패드(120) 내 순환통로를 순환하며 포켓부(130) 내부의 온도를 낮출 수 있다. 액화질소(LN2)는 약 77K °(영하 196℃)이고, 자연상태에서 기화되고 무색, 무취, 무독의 특성을 가진다.

그리고 냉각 패드의 수용 공간과, 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부의 내부 온도를 파악한다(S410).

냉각 패드가 수용되는 포켓부는 변압기 외함에 냉각 패드를 설치할 수 있도록 공간을 마련할 수 있는 그 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 즉 냉각 패드를 변압기 외함에 최 근접하게 설치하기에 용이한 구조로 설계 및 제작될 수 있다. 즉 포켓부는 변압기 온도를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 냉각 패드의 수용 공간을 마련할 수 있는 포켓 형태로 구현된다.

그리고 파악된 포켓부의 온도가 소정값 이상이면(S420), 냉각 패드로의 냉각 매체 유입량을 증가시켜서(S430) 포켓부의 내부 온도가 일정하게 유지되도록 제어한다.

일 양상에 있어서 포켓부는 그 외측에 변압기와 착탈 가능한 체결부를 더 포함한다. 체결부는 다양한 기술적 구성으로 구현될 수 있으며 포켓부가 변압기 본체의 외함에 접촉한 상태로 체결되도록 구현된다.

냉각 패드는 냉각 매체의 순환을 통한 포켓 내부 온도 조절을 위한 기술적 구성이다. 냉각 패드에 순환되는 냉각 매체에 의해 포켓 내부 온도를 낮출 수 있고 이에 따라 변압기의 내부 온도를 낮출 수 있다.

냉각 패드는 포켓부에 수용된 형태로 포켓부 내부 온도 조절이 가능한 형태로 구현된다. 냉각매체 순환통로에서 순환하는 냉각 매체의 온도를 변화시킬 수 있는 외부 영향을 최소화할 수 있는 형태로 구현된다.

이때 냉각 매체의 온도를 변화 시킬 수 있는 외부 영향을 최소화하기 위해서 냉각 패드가 수용되는 포켓부의 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함한다. 즉, 복사열 차폐를 위해 포켓부의 내부에 진공 상태를 유지할 수 있다.

포켓부는 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함한다. 즉 포켓부 내부에 다양한 종류의 온도 조절을 위한 열 차단 매질을 보온재로 더 포함시켜서 외부 영향을 최소화할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 포켓부에 냉각 패드를 수용함으로써 공기 순환 구조를 형성할 수 있고, 냉각 패드 주변의 수분 침투에 의한 동결방지 조치가 가능한 효과가 있다. 포켓부는 냉각 패드의 설치가 용이한 다양한 구조로 설계 및 제작될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 있어서, 포켓부는 변압기의 절연유 순환 통로 수용부를 더 포함한다. 이에 따라 변압기의 절연유 순환통로를 수용하여 절연유 순환 통로를 순환하는 절연유를 직접 냉각시킬 수 있다. 절연유 순환 통로로 순환되는 절연유를 포켓 내부로 통과시킴으로써 냉각 면적을 극대화할 수 있다. 이에 따라 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 도출된다.

또한, 전력용 변압기 냉각 장치는 냉각매체 탱크에서 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 더 포함한다.

조절 밸브는 냉각매체 탱크에서 냉각 패드로 공급되는 냉각매체의 공급량을 조절할 수 있도록 한다. 이에 따라 포켓부 내의 온도 조절기능을 수행할 수 있다. 즉, 포켓부 내부 온도 변화가 소정 범위를 넘어서면 조절 밸브를 제어하여 냉각매체 탱크에서 냉각 패드(120)로 공급되는 냉각매체의 유입량을 늘려서 냉각시키도록 구현된다.

이상에서 실시예의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 실시예의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 이하의 청구범위에서 정의하고 있는 실시예의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 실시예의 권리범위에 속하는 것이다.

따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 예시로서 고려되어야 한다. 실시예의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 실시예의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 실시예의 범위에 포함된다.

10 : 전력용 변압기 냉각 장치 110 : 냉각매체 탱크
120 : 냉각 패드 130 : 포켓부
135 : 체결부 140 : 조절밸브

Claims (32)

1. 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크;
   상기 냉각매체 탱크에 수용되는 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드; 및
   상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부; 및
   상기 냉각매체 탱크에서 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 포함하고,
   상기 포켓부의 내부 온도가 소정값 이상이면 냉각 패드로의 냉각 매체 유입량을 증가시키기 위해 상기 조절 밸브를 제어하며,
   상기 포켓부는,
   그 외측에 변압기 본체에 착탈 가능한 체결부를 더 포함하고,
   상기 변압기 본체에서 절연유가 순환하도록 마련되는 절연유 순환 통로를 수용하여, 상기 변압기 본체에서 순환하는 절연유를 상기 조절 밸브에 의해 유입량이 제어되는 냉각 매체를 통해 직접 냉각하는
   전력용 변압기 냉각 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 포켓부는,
   상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함하는, 전력용 변압기 냉각 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함하는, 전력용 변압기 냉각 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각 매체는 액화질소인, 전력용 변압기 냉각 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함하는, 전력용 변압기 냉각 장치.
8. 삭제
9. 냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크로부터 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드로 냉각 매체를 유입시키는 단계;
   상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부의 내부 온도를 파악하는 단계; 및
   상기 파악된 포켓부의 온도가 소정값 이상이면 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 조절하여서 냉각 패드로의 냉각 매체 유입량을 증가시키는 단계
   를 포함하며,
   상기 포켓부는,
   그 외측에 변압기 본체에 착탈 가능한 체결부를 더 포함하고,
   상기 변압기 본체에서 절연유가 순환하도록 마련되는 절연유 순환 통로를 수용하여, 상기 변압기 본체에서 순환하는 절연유를 상기 조절 밸브에 의해 유입량이 제어되는 냉각 매체를 통해 직접 냉각하는 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 포켓부는 상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함하는, 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함하는, 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각 매체는 액화질소인, 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법.
15. 제 9 항에 있어서,
    상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함하는, 전력용 변압기 냉각 장치의 제어 방법.
16. 삭제
17. 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템으로서,
    상기 냉각 장치는,
    냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크;
    상기 냉각매체 탱크에 수용되는 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드;
    상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부; 및
    상기 냉각매체 탱크에서 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 포함하고,
    상기 포켓부의 내부 온도가 소정값 이상이면 냉각 패드로의 냉각 매체 유입량을 증가시키기 위해 상기 조절 밸브를 제어하며,
    상기 포켓부는,
    그 외측에 변압기 본체에 착탈 가능한 체결부를 더 포함하고,
    상기 변압기 본체에서 절연유가 순환하도록 마련되는 절연유 순환 통로를 수용하여, 상기 변압기 본체에서 순환하는 절연유를 상기 조절 밸브에 의해 유입량이 제어되는 냉각 매체를 통해 직접 냉각하는
    냉각 시스템.
18. 삭제
19. 삭제
20. 제 17 항에 있어서,
    상기 포켓부는,
    상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함하는, 냉각 시스템.
21. 제 17 항에 있어서,
    상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함하는, 냉각 시스템.
22. 제 17 항에 있어서,
    상기 냉각 매체는 액화질소인, 냉각 시스템.
23. 제 17 항에 있어서,
    상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함하는, 냉각 시스템.
24. 삭제
25. 전력용 변압기 냉각 장치를 포함하는 냉각 시스템의 제어 방법으로서,
    냉각 매체를 수용하는 냉각매체 탱크로부터 냉각 매체의 순환통로를 포함하는 냉각 패드로 냉각 매체를 유입시키는 단계;
    상기 냉각 패드의 수용 공간과, 상기 냉각 패드를 냉각 패드 수용공간에 인입 인출하기 위한 개구부를 포함하는 포켓부의 내부 온도를 파악하는 단계; 및
    상기 파악된 포켓부의 온도가 소정값 이상이면 상기 냉각 패드로 유입되는 냉각 매체의 공급량을 조절하는 조절 밸브를 조절하여서 냉각 패드로의 냉각 매체 유입량을 증가시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 포켓부는,
    그 외측에 변압기 본체에 착탈 가능한 체결부를 더 포함하고,
    상기 변압기 본체에서 절연유가 순환하도록 마련되는 절연유 순환 통로를 수용하여, 상기 변압기 본체에서 순환하는 절연유를 상기 조절 밸브에 의해 유입량이 제어되는 냉각 매체를 통해 직접 냉각하는 냉각 시스템의 제어 방법.
26. 삭제
27. 삭제
28. 제 25 항에 있어서,
    상기 포켓부는 상기 냉각 패드가 수용되는 수용부에 외부 복사열을 차폐하는 진공부를 더 포함하는, 냉각 시스템의 제어 방법.
29. 제 25 항에 있어서,
    상기 포켓부는 상기 냉각 패드의 수용 공간으로 열의 유입을 차단하는 열차단재를 더 포함하는, 냉각 시스템의 제어 방법.
30. 제 25 항에 있어서,
    상기 냉각 매체는 액화질소인, 냉각 시스템의 제어 방법.
31. 제 25 항에 있어서,
    상기 냉각매체 탱크는 냉각 매체를 주입하기 위한 주입구를 포함하는, 냉각 시스템의 제어 방법.
32. 삭제

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