KR102565257B1 - 주상변압기의 접지구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주상변압기의 접지구조에 관한 것으로, 주상변압기의 접지구조는 변압기 케이스와 변압기 케이스의 내부에 위치하여 철심에 코일이 권선된 변압기 본체를 포함하는 주상변압기에 있어서, 코일의 제1 접속단과 제2 접속단을 각각 변압기 케이스의 내부에서 변압기 케이스에 접지하여 종래의 변압기 케이스의 외부에 구비되는 접지단자를 삭제하고 그 동등의 기능을 유지할 수 있도록 내부의 접지회로 구조를 간단하게 보완하며 삭제되는 외부노출 접지단자를 통하여 미관을 개선한다.

Description

주상변압기의 접지구조 {GROUNDING APPARATUS FOR POLE TRANSFORMER}
본 발명은 주상변압기의 접지구조에 관한 것으로, 종래의 외부로 노출되는 접지단자를 없애 미관을 개선하고 작업자가 주상변압기에 용이하게 접근하도록 하며 내부의 접지회로 구조를 간단하게 보완하는 주상변압기의 접지구조에 관한 것이다.
일반적으로 변압기(electric transformer)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치를 일컫는다. 이러한 변압기는 철심의 양쪽에 각각 코일을 감은 후, 한쪽에는 전원을 연결하고 다른 한쪽에는 부하측을 전기적으로 연결한다. 이러한 변압기는 사용장소에 따라 증폭기 등에 설치되는 소형변압기, 배전선로의 전주 상에 설치되는 주상변압기와 발전소 또는 변전소에 설치되는 전력용변압기 등으로 나눌 수 있다.
이러한 변압기 중에서 배전선로의 전주 상에 설치되는 주상변압기는 배전선의 고압을 저압으로 낮추어 공장 또는 가정 등에 전원을 공급하는 것으로 유입식과 건식이 있으며 전력회사에서 사용하는 주상변압기는 일단접지 방식이다.
이러한 주상변압기의 일례가 도면 1에 도시되어 있다. 도 1은 종래기술에 따른 방열판을 구비하는 주상변압기의 외관을 도시한 도면이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 주상변압기(10)는 철심에 코일이 권선된 변압기 본체(11), 상기 변압기 본체(11)를 감싸는 외함(12), 상기 외함(12) 내부에서 변압기 본체(11)의 과열을 방지하는 절연유(13)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 상기 외함(12)의 상부에는 고압부싱(15)이 위치하고 있고, 상기 외함(12)의 옆 면에는 저압 부싱(16)이 연결되어 저압 리드선(14)이 인출된다. 이러한 저압 부싱(16) 중 코일의 음극선과 연결된 저압 부싱(16)은 접지선(18)을 매개로 외함(12)과 연결된 접지단자(17)에 연결되어 접지된다.
그리고, 코일의 하측에서 인출되는 쉴드선(19)이 외부로 노출된 상태에서 저압 리드선(14)과 접합되어 연결된다.
그런데, 접지단자(17)는 일측이 외함(12) 내부에 연결되고 타측이 외함(12) 외부로 노출된 상태에서 접지선(18)과 볼트 체결되어 연결됨으로 인해 볼트체결 부위의 접속개소에서 부식이 쉽게 발생되고 접지선이 단선되면 주상변압기의 2차측에 과전압이 유도되어 고객측에 이상전압 사고가 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 도 2는 종래의 주상변압기의 외관을 보여주는 사진으로, 접지단자(17), 접지선(14), 쉴드선(19)이 외함(12)의 외부로 노출되어 있어서 기능이 약화되고 쉽게 외력이 가해질 수 있으며 현재는 그 기능이 축소되었으며 미관 또한 해치는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 코일의 접지가 변압기 케이스의 내부에서 이루어질 수 있도록 하며 고정 및 전기적 연결도 변압기 케이스의 내부에서 이루어져 종래의 접지단자, 접지선, 쉴드선 등이 변압기 케이스의 외부로 노출되지 않으며 종래의 외부노출 접지단자를 삭제할 수 있는 주상변압기의 접지구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 변압기 케이스의 내부에서 코일을 접지하는 구조가 간단하고 보다 견고하게 마련되어 안정적인 연결구조를 갖는 주상변압기의 접지구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 두개의 접지기구를 마련하여 어느 하나가 단선되더라도 접지를 안정적으로 유지할 수 있는 주상변압기의 접지구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면 변압기 케이스와 변압기 케이스의 내부에 위치하여 철심에 코일이 권선된 변압기 본체를 포함하는 주상변압기에 있어서, 코일의 제1 접속단과 제2 접속단을 각각 변압기 케이스의 내부에서 변압기 케이스에 접지시키는 주상변압기의 접지구조가 제공될 수 있다.
이러한 주상변압기의 접지구조는 코일의 저압 부싱과 연결되는 제1 접속단을 변압기 케이스의 내주면에 접지시키는 제1 접지기구, 제2 접속단을 변압기 케이스의 내측 바닥면에 접지시키는 제2 접지기구를 포함할 수 있다.
제1 접지기구는 일측 단부가 저압 부싱에 고정되고 타측 단부가 변압기 케이스의 내주면에 고정되는 연결 브라켓을 포함할 수 있다.
이러한 제1 접지기구는 저압 부싱에 구비되며 제1 접속단이 관통되어 고정되며 연결 브라켓의 일측 단부를 관통하는 체결볼트, 체결볼트에 체결되어 연결 브라켓을 저압 부싱 측으로 지지하는 체결너트를 더 포함할 수 있다.
또한, 제1 접지기구는 변압기 케이스의 내주면 중 저압 부싱에서 미리 정해진 길이만큼 이격된 위치에서 돌출되어 연결 브라켓의 타측 단부를 관통하는 연결볼트, 연결볼트에 체결되어 연결 브라켓을 변압기 케이스 측으로 지지하는 연결너트를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제2 접지기구는 변압기 케이스의 내측 바닥면에서 돌출되어 제2 접속단을 관통하는 고정볼트, 고정볼트에 체결되어 제2 접속단을 변압기 케이스 측으로 지지하는 고정너트를 포함할 수 있다.
이에 따라 주상변압기는 제1 접속단과 제2 접속단 중 어느 하나가 단선되어도 나머지 하나를 통해 접지가 가능할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 코일의 접지가 변압기 케이스의 내부에서 이루어지며 고정 및 전기적 연결도 변압기 케이스의 내부에서 이루어져 종래의 접지단자, 접지선, 쉴드선 등이 변압기 케이스의 외부로 노출되지 않으며 종래의 접지단자를 삭제하여 미관이 향상되고 주상변압기에 작업자가 접근할 때 접지단자로 인하여 불편했던 것을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 변압기 케이스의 내부에서 코일을 접지하는 구조가 간단하고 보다 견고하게 마련되어 안정적으로 연결되고, 제1 접지기구와 제2 접지기구가 마련되어 어느 하나가 단선되더라도 접지를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 주상변압기의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 주상변압기의 외관을 보여주는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 주상변압기의 접지구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 제1 접지기구가 설치된 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 도 3의 제2 접지기구가 설치된 부분을 확대한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 주상변압기의 접지구조를 보여주는 도면이며, 도 4는 도 3의 제1 접지기구가 설치된 부분을 확대한 도면이고, 도 5는 도 3의 제2 접지기구(300)가 설치된 부분을 확대한 도면이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 주상변압기(100)의 접지구조는 변압기 케이스(110)와 변압기 케이스(110)의 내부에 위치하여 철심(121)에 코일(122)이 권선된 변압기 본체(120)를 포함하는 주상변압기(100)에 있어서, 코일(122)의 제1 접속단(123)과 제2 접속단(124)을 각각 변압기 케이스(110)의 내부에서 변압기 케이스(110)에 접지한다.
주상변압기(100)는 변압기 케이스(110) 및 코일(122)이 권선된 철심(121)을 구비하는 변압기 본체(120)를 포함하여 구성된다.
변압기 본체(120)는 변압기 케이스(110)의 내부에 설치되고, 철심(121)은 상하 길이방향으로 길게 배치되며, 코일(122)은 1차 코일 및 2차 코일을 구비하여 철심(121)에 감기며 고정된다.
고압선로 측과 전기적으로 연결된 1차 코일에 교류 전압이 인가되면 철심(121)에는 자기장이 유도되고, 자기장은 1차 코일에 인가된 교류 전압에 대응하여 변하게 되며, 이러한 자기장의 변화는 페러데이의 법칙(Faraday's law)에 따라 2차 코일에 유도 기전력을 발생시킨다.
2차 코일에서 발생하는 유도 기전력은 코일(122)에 감겨진 권수비에 따라 달라지고, 렌츠의 법칙(Lenz's law)에 따라 철심(121)에 인가된 자기장의 변화를 상쇄하는 방향으로 발생한다.
이러한 변압기 본체(120)는 종래기술과 동일하게 구성될 수 있으므로 구조에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
변압기 케이스(110)는 상부에 고압선로 측과 주상변압기(100)를 전기적으로 연결하도록 변압기 본체(120) 1차 코일의 리드선을 인출할 수 있는 고압 부싱(130)이 마련된다.
또한, 변압기 케이스(110)는 측면에 전류계 등을 코일(122)과 전기적으로 연결하며 저압선과 전기적으로 연결하도록 변압기 본체(120) 2차 코일의 리드선을 인출할 수 있는 저압 부싱(140)이 마련된다.
이러한 저압 부싱(140)과 연결되는 2차 코일의 리드선은 후술할 제1 접속단(123)을 매개로 저압 부싱(140)과 전기적으로 연결된다.
여기서, 고압 부싱(130) 및 저압 부싱(140)은 세라믹 또는 에폭시 계열의 절연물로 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 변압기 케이스(110)는 측면에 주상변압기(100) 2차 코일의 전압을 조정하기 위한 탭 체인저(150)가 마련된다.
또한, 변압기 케이스(110)는 내부에 변압기 본체(120)의 전기적 손실로부터 발생하는 열을 감소시키는 절연유가 구비된다.
이러한 주상변압기(100)는 코일(122)을 변압기 케이스(110)로 접지시키는 접지구조를 구비하여 2차전압을 안정적으로 유지하며 지락, 뇌, 서지 등의 이상 전압으로 인한 사고를 예방한다.
특히, 본 발명의 주상변압기(100)의 접지구조는 코일(122)과 전기적으로 연결되는 제1 접속단(123)과 제2 접속단(124)을 각각 변압기 케이스(110)의 내부에서 변압기 케이스(110)에 접지시킴에 따라 제1 접속단(123)과 제2 접속단(124) 중 어느 하나가 단선되어도 나머지 하나를 통해 접지될 수 있도록 한다.
제1 접속단(123)은 박판 형태로 마련되어 철심(121)의 상측에 위치하는 코일(122)의 음극선과 전기적으로 연결되며 저압 부싱(140)에 체결되어 고정되고 저압 부싱(140)과도 전기적으로 연결되어 코일(122)과 저압 부싱(140) 사이를 전기적으로 연결한다. 또한, 제1 접속단(123)을 변압기 케이스(110)에 접지시키기 위해 제1 접지기구(200)가 마련된다.
제2 접속단(124)은 박판 형태로 마련되어 철심(121)의 하측에 위치하는 코일(122)의 음극선과 전기적으로 연결되며 변압기 케이스(110)의 내측 바닥면에 제2 접지기구(300)를 통해 고정되어 전기적으로 연결되고 코일(122)이 변압기 케이스(110)에 접지된다.
도 4를 참고하면, 제1 접지기구(200)는 코일(122)의 저압 부싱(140)과 연결되는 제1 접속단(123)을 변압기 케이스(110)의 내주면에 접지시킨다.
이러한 제1 접지기구(200)는 일측 단부(211)가 저압 부싱(140)에 고정되고 타측 단부(212)가 변압기 케이스(110)의 내주면에 고정되는 연결 브라켓(210)을 포함한다.
연결 브라켓(210)은 단차지게 형성된 길이방향의 판 형태로 마련되며, 일측 단부(211)가 변압기 케이스(110)의 내측으로 돌출된 저압 부싱(140)에 고정되며 타측 단부(212)가 변압기 케이스(110)의 내주면 중 저압 부싱(140)에서 하측으로 일정간격 이격된 내주면에 고정된다.
단, 타측 단부(212)는 변압기 케이스(110)와 밀착될 수 있도록 변압기 케이스(110)와 접촉되는 면이 변압기 케이스(110) 측으로 돌출되어 볼록한 형상으로 형성될 수도 있다.
이러한 연결 브라켓(210)은 저압 부싱(140)에 체결볼트(220)와 체결너트(230)를 통해 고정되며 변압기 케이스(110)의 내주면에 연결볼트(240)와 연결너트(250)를 통해 고정된다. 일예로, 연결 브라켓(210)이 설치되지 않을 경우 코일(122)은 저압 부싱(140)을 통해 외부에 리드선으로 인출될 뿐 변압기 케이스(110)와 전기적으로 연결되지 않으며 접지 연결되지 않는다.
체결볼트(220)는 저압 부싱(140)에 구비되며 제1 접속단(123)이 관통되어 고정되며 연결 브라켓(210)의 일측 단부(211)를 관통한다.
이러한 체결볼트(220)는 저압 부싱(140)에 구비되는 중심축이다. 일예로, 저압 부싱(140)은 금속 재질로 마련되어 일단에 머리부가 구비되는 볼트형태의 중심축, 변압기 케이스(110)의 내측에서 중심축으로 관통되는 내부 애자, 변압기 케이스(110)의 외측에서 중심축으로 관통되는 외부 애자, 중심축의 타단에 체결되어 저압 부싱(140)을 변압기 케이스(110)에 고정시키는 너트(141), 내부 애자와 너트(141) 사이에 구비되는 와셔를 포함하여 구성될 수 있다.
체결너트(230)는 체결볼트(220)에 체결되어 연결 브라켓(210)을 저압 부싱(140) 측으로 지지한다.
즉, 체결볼트(220)에 너트(141)가 체결되어 내부 애자를 변압기 케이스(110) 측으로 지지하며, 체결볼트(220)에 제1 접속단(123)과 연결 브라켓(210)의 일측 단부(211)가 관통되어 체결너트(230)가 체결된다. 이에 따라 체결볼트(220), 제1 접속단(123), 연결 브라켓(210)은 전기적으로 연결된다.
연결볼트(240)는 변압기 케이스(110)의 내주면에 볼트 형태로 돌출되게 구비되는데 변압기 케이스(110)의 내주면 중 저압 부싱(140)에서 미리 정해진 길이만큼 이격된 위치에서 돌출되어 연결 브라켓(210)의 타측 단부(212)가 관통된다. 이때, 연결볼트(240)는 변압기 케이스(110), 연결 브라켓(210)과 전기적으로 연결된다.
연결너트(250)는 연결볼트(240)에 체결되어 연결 브라켓(210)을 변압기 케이스(110) 측으로 지지하여 고정한다.
도 5를 참고하면, 제2 접지기구(300)는 제2 접속단(124)을 변압기 케이스(110)의 내측 바닥면에 접지시키며 고정볼트(311)와 고정너트(320)로 구성된다.
고정볼트(311)는 변압기 케이스(110)의 내측 바닥면에 볼트 형태로 돌출되게 구비되며 제2 접속단(124)이 관통되어 변압기 케이스(110)와 접촉되며 전기적으로 연결된다.
그리고 변압기 케이스(110)는 내측 바닥면에서 돌출되어 제2 접속단(124)이 지지되는 베이스(310)가 추가로 구비될 수 있으며, 베이스(310)에 제2 접속단(124)이 지지되며 고정너트(320)로 고정된다.
고정너트(320)는 고정볼트(311)에 체결되어 제2 접속단(124)을 변압기 케이스(110) 측으로 지지하며 고정한다.
이처럼 제2 접지기구(300)가 구비됨에 따라 제1 접지기구(200)가 단선되더라도 제2 접지기구(300)를 통해 코일(122)이 변압기 케이스(110)에 접지됨에 따라 안전사고를 예방 할 수 있게 된다.
특히. 제1 접속단(123)이 저압 부싱(140)의 체결볼트(220)에 견고하게 고정되며 제2 접속단(124)이 변압기 케이스(110)의 내측에 베이스(310), 고정볼트(311), 고정너트(320)를 통해 견고하게 고정된다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명의 실시예들에 의하면 코일의 접지가 변압기 케이스의 내부에서 이루어지며 고정 및 전기적 연결도 변압기 케이스의 내부에서 이루어져 종래의 접지단자, 접지선, 쉴드선 등이 변압기 케이스의 외부로 노출되지 않으며 종래의 접지단자를 삭제하여 미관이 향상되고 주상변압기에 작업자가 접근할 때 접지단자로 인하여 불편했던 것을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 변압기 케이스의 내부에서 코일을 접지하는 구조가 간단하고 보다 견고하게 마련되어 안정적으로 연결되고, 제1 접지기구와 제2 접지기구가 마련되어 어느 하나가 단선되더라도 접지를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 주상변압기 110: 변압기 케이스
120: 변압기 본체 121: 철심
122: 코일 123: 제1 접속단
124: 제2 접속단 130: 고압 부싱
140: 저압 부싱 200: 제1 접지기구
210: 연결 브라켓 211: 일측 단부
212: 타측 단부 220: 체결볼트
230: 체결너트 240: 연결볼트
250: 연결너트 300: 제2 접지기구
310: 베이스 311: 고정볼트
320: 고정너트

Claims (7)

  1. 변압기 케이스와, 상기 변압기 케이스의 내부에 위치하여 철심에 코일이 권선된 변압기 본체를 포함하는 주상변압기에 있어서,
    상기 코일은 전기적으로 연결되는 제1 접속단과 제2 접속단을 구비하고,
    상기 제1 접속단과 제2 접속단은 상기 변압기 케이스의 내부에 위치하고, 각각 상기 변압기 케이스의 내부에서 상기 변압기 케이스의 내측면에 접지되는 것을 특징으로 하는 주상변압기의 접지구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일의 저압 부싱과 연결되는 상기 제1 접속단을 상기 변압기 케이스의 내주면에 접지시키는 제1 접지기구; 및
    상기 제2 접속단을 상기 변압기 케이스의 내측 바닥면에 접지시키는 제2 접지기구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주상변압기의 접지구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 접지기구는,
    일측 단부가 상기 저압 부싱에 고정되고 타측 단부가 상기 변압기 케이스의 내주면에 고정되는 연결 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 주상변압기의 접지구조.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 접지기구는,
    상기 저압 부싱에 구비되며 상기 제1 접속단이 관통되어 고정되며 상기 연결 브라켓의 일측 단부를 관통하는 체결볼트; 및
    상기 체결볼트에 체결되어 상기 연결 브라켓을 상기 저압 부싱 측으로 지지하는 체결너트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주상변압기의 접지구조.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 접지기구는,
    상기 변압기 케이스의 내주면 중 상기 저압 부싱에서 미리 정해진 길이만큼 이격된 위치에서 돌출되어 상기 연결 브라켓의 타측 단부를 관통하는 연결볼트; 및
    상기 연결볼트에 체결되어 상기 연결 브라켓을 상기 변압기 케이스 측으로 지지하는 연결너트;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주상변압기의 접지구조.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 접지기구는,
    상기 변압기 케이스의 내측 바닥면에서 돌출되어 상기 제2 접속단을 관통하는 고정볼트; 및
    상기 고정볼트에 체결되어 상기 제2 접속단을 상기 변압기 케이스 측으로 지지하는 고정너트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주상변압기의 접지구조.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 주상변압기는 상기 제1 접속단과 제2 접속단 중 어느 하나가 단선되어도 나머지 하나를 통해 접지 가능한 것을 특징으로 하는 주상변압기의 접지구조.
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