KR102652386B1 - 가스절연 변압기 - Google Patents

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KR102652386B1
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효성중공업 주식회사
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
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Abstract

본 발명은 가스절연 변압기이다. 본 발명에서는 변압기탱크(10)에 설치된 제1유로관(18)에 제1쿨러(20)가 설치되고, 제2유로관(18')에 제2쿨러(20')가 설치될 수 있다. 상기 제1쿨러(20)의 제1유로관(18)의 높이방향의 위치와 제2쿨러(20')의 제2유로관(18')의 높이방향 위치가 서로 달리된다. 상기 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')는 그 길이방향이 상기 변압기탱크(10)의 표면에 대해 나란히 되도록 설치될 수 있다.

Description

가스절연 변압기{Gas insulated transformer}
본 발명은 가스절연 변압기에 관한 것이다.
변압기는 전자기유도현상을 이용하여 전류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치이다. 일반적으로, 전력회사에서 수용가로 전기를 공급할 때 송전효율을 높이기 위해 승압하거나 송전해 온 전력을 수용가가 사용할 전압에 맞게 다운시키기 위해 사용된다.
변압기는 다양한 종류가 있는데, 절연매체로서 절연유를 사용하는 유입변압기와 절연매체로서 가스를 사용하는 가스절연 변압기가 있다. 그리고 건식변압기는 절연유 대신에 고체 절연체를 사용하여 절연을 유지하고, 몰드변압기는 권선을 에폭시로 몰드한 방식의 변압기이다.
이 중에서 가스절연 변압기는 절연 매체로서 SF6가스를 사용하는데, 전기적 특성이 좋은 장점이 있다. 이와 같은 가스절연 변압기에서는 동작중에 발생하는 열을 외부로 배출하기 위해서, 절연매체인 절연가스를 변압기탱크에서 쿨러로 보내서 외부로 열을 방출한다. 그리고 상기 쿨러와 변압기탱크 사이에서 절연가스가 유동되도록 하기 위해 펌프의 일종인 블로워가 사용된다.
도 1 및 도 2에는 종래의 가스절연 변압기의 일부가 도시되어 있다. 변압기 탱크(1) 내에는 절연가스가 채워진 상태로 변압기코어와 변압기코일을 포함하는 변압을 위한 구성이 있다. 상기 변압기 탱크(1) 내의 절연가스는 유출관(2)을 통해 변압기 탱크(1)에서 나올 수 있고, 이 절연가스는 쿨러(7,7')에서 열방출한 후에 상기 변압기 탱크(1)의 하부에 연결된 유입관(3)을 통해 다시 변압기 탱크(1) 내부로 들어간다.
상기 유출관(2)에는 제1분지관(5)과 제2분지관(5')이 동시에 연결되고, 상기 제1분지관(5)에는 제1쿨러(7)가 설치되고 상기 제2분지관(5')에는 제2쿨러(7')가 설치된다. 상기 쿨러(7,7')들은 내부를 통과하는 절연가스로부터 열을 외부로 방출하는 기능을 할 수 있다. 상기 쿨러(7,7')는 동시에 사용되거나 적어도 하나 이상이 사용될 수 있다. 이를 위해 상기 유출관(2)이나 분지관(5,5')에는 개폐댐퍼(도시되지 않음)가 있을 수 있다. 상기 제1쿨러(7)와 제2쿨러(7')는 인접한 분지관(5,5')에서 동일한 높이에 위치되고, 상기 변압기탱크(1)의 측면에 대해 직교하는 방향으로 길이가 연장된다.
그리고, 상기 유출관(2)과 유입관(3)을 통한 절연가스의 유동을 위해 제1블로워(8)가 제1분지관(5)에 설치되고, 제2블로워(8')가 제2분지관(5')에 설치된다. 상기 제1블로워(8)와 제2블로워(8')는 상기 쿨러(7,7')의 하부에 해당되는 상기 변압기탱크(1)의 앞쪽에 위치된다.
하지만, 상기 쿨러(7,7')가 상기 분지관(5,5')에서 동일한 높이에 나란히 배치되어 있어서 도 2를 기준으로 좌우방향으로의 길이(L)가 상대적으로 길어지는 문제가 있다. 특히, 상분리형 변압기의 경우 각각의 상에 대해 하나의 변압기탱크(1)가 있고, 각각의 변압기탱크(1)에 2개의 쿨러(7,7')가 나란히 배치됨에 의해 전체 변압기에서의 해당 방향의 길이가 문제가 되는 것이다.
또한, 상기 쿨러(7,7')는 상기 변압기탱크(1)의 표면에 대해 직교하는 방향으로 돌출되게 G만큼의 길이를 가지므로, 그 방향으로의 공간도 많이 차지하는 문제가 있다. 이에 더해 상기 블로워(8,8')도 상기 쿨러(7,7')의 하부에 위치하여 상기 변압기탱크(1)의 표면에 인접한 위치의 공간활용이 어려워지는 문제가 있다.
이와 같은 문제 때문에 상 분리형 변압기를 사용하지 않고, 3상 일괄형 가스절연 변압기를 사용하기도 하는데, 이 경우 운송 중량이 국내 운송허용 중량인 40톤을 초과하여 운송을 위한 비용과 시간이 크게 증가하는 문제가 있다.
따라서, 각 상마다 쿨러와 블로워가 있더라도 상대적으로 크기를 줄일 수 있는 상분리형 가스절연 변압기를 개발하는 것이 필요하다.
일본 특개평9-115738 호 한국 특허등록 제 10-0746352 호 한국 특허공개 제 10-1997-0076917 호
본 발명의 목적은 상분리형 가스절연 변압기의 크기를 최소화하는 것이다.
본 발명의 목적은 상분리형 가스절연 변압기의 측면 주변의 공간을 최대로 활용할 수 있도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 절연가스가 있고 상기 절연가스의 출입을 위한 유출관과 유입관을 가지는 변압기탱크, 상기 유출관에서 나온 절연가스가 내부를 유동하여 상기 유입관으로 이동되는 제1유로관과 제2유로관, 상기 제1유로관에 설치되어 상기 절연가스의 열을 방출하는 제1쿨러, 상기 제2유로관에 설치되어 상기 절연가스의 열을 방출하는 제2쿨러를 포함할 수 있고, 상기 제1쿨러가 상기 제1유로관에 설치되는 높이방향 위치와 상기 제2쿨러가 상기 제2유로관에 설치되는 높이방향 위치가 서로 다르게 될 수 있다.
상기 변압기탱크의 상부에 위치되고 상기 제1유로관을 유동하는 절연가스의 흐름을 발생시키도록 구성된 제1블로워와 상기 변압기탱크의 상부에 위치되고 상기 제2유로관을 유동하는 절연가스의 흐름을 발생시키도록 구성된 제2블로워를 더 포함할 수 있다.
상기 제1쿨러와 제2쿨러는 상기 변압기탱크의 표면에 대해서 길이방향이 나란하게 연장되도록 설치될 수 있다.
상기 유출관과 상기 제1블로워 사이와 상기 유출관과 상기 제2블로워 사이에는 분리연결관이 설치될 수 있다.
상기 분리연결관은 일측이 상기 유출관과 연결되고 타측이 2개의 유로로 분지될 수 있되는데, 상기 2개의 유로로 분지된 부분이 각각 제1블로워의 상부 및 제2블로워의 상부와 연결될 수 있다.
상기 제1블로워의 모터부와 제2블로워의 모터부는 상기 분리연결관에 대해 중력방향 하부에 위치될 수 있다.
상기 제1블로워의 측면에 상기 제1유로관이 연결될 수 있고, 상기 제2블로워의 측면에 상기 제2유로관이 연결될 수 있다.
본 발명에 의한 가스절연 변압기는 다음과 같은 효과중 적어도 어느 하나 이상을 가질 수 있다.
본 발명에서는 변압기탱크에 있는 절연가스에서 방열을 하기 위한 제1쿨러와 제2쿨러를 변압기탱크에 설치된 제1유로관과 제2유로관의 서로 다른 높이에 위치시킬 수 있다. 따라서 제1쿨러와 제2유로관 사이의 거리, 제2쿨러와 제1유로관 사이의 거리를 최대한 가깝게 함에 의해 제1쿨러와 제2쿨러가 배치되는 방향으로 길이를 줄일 수 있다. 따라서 전체 변압기의 구성을 상대적으로 소형화할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 변압기탱크에 설치된 제1유로관과 제2유로관에 있는 상기 제1쿨러와 제2쿨러가 상기 변압기탱크의 표면을 따라 길이방향이 연장되도록 하였다. 따라서, 상기 변압기탱크 주변에서 부품들이 차지하는 공간을 최소화할 수 있어, 변압기탱크 주변 공간을 보다 잘 활용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 변압기탱크의 상부에 해당되는 위치에 제1블로워와 제2블로워를 설치할 수 있다. 이와 같이 제1블로워와 제2블로워를 변압기탱크 상부에 위치시킴에 의해 상기 제1유로관과 제2유로관이 설치되는 변압기탱크의 측면에 인접한 공간에서 부품들이 차지하는 공간을 최소화할 수 있어, 변압기탱크 주변 공간을 보다 잘 활용할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 변압기의 구성을 보인 사시도.
도 2는 종래 기술에 의한 변압기의 구성을 보인 부분 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 가스절연 변압기의 바람직한 실시례를 보인 사시도.
도 4는 본 발명 실시례의 구성을 보인 정면도.
도 5는 본 발명 실시례의 구성을 보인 측면도.
도 6은 본 발명 실시례의 구성을 보인 평면도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시례의 가스절연 변압기의 구성을 설명한다.
본 실시례의 변압기는 변압기탱크(10)를 가진다. 상기 변압기탱크(10)의 내부에는 절연가스가 채워진 상태로 변압기코어와 코일 등이 있을 수 있다. 상기 변압기탱크(10)는 대략 육면체형상으로 될 수 있다. 상기 변압기탱크(10)가 반드시 육면체 형상이어야 하는 것은 아니고, 예를 들면 원통형상으로 될 수도 있다. 도시된 실시례는 3상이 분리된 형태의 변압기로서, 3개의 변압기탱크(10)가 있을 수 있다.
상기 변압기탱크(10)에 연결되어서 유출관(12)이 있을 수 있다. 상기 유출관(12)은 상기 변압기탱크(10)의 상면에서 상부로 돌출될 수 있다. 상기 유출관(12)에는 분리연결관(14)이 설치될 수 있다. 상기 분리연결관(14)은 상기 유출관(12)에서 나온 절연가스를 2개의 유로로 분리하여 유동되도록 할 수 있다. 하지만, 상기 분리연결관(14)은 반드시 사용되어야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 아래에서 설명될 블로워(16,16')의 구성에 따라 사용되지 않을 수도 있다. 상기 분리연결관(14)은 2개로 분리된 유로가 중력방향 하부를 향해 개방되도록 구성될 수 있다. 상기 분리연결관(14)의 내부 또는 유로관(18,18')에는 댐퍼(도시되지 않음)가 있을 수 있다. 상기 댐퍼에 의해 절연가스가 아래에서 설명될 제1블로워(16) 및/또는 제2블로워(16')로 유동되는 것이 제어될 수 있다.
도시된 실시례에서는 상기 분리연결관(14)에서 분리된 유로에 각각 제1블로워(16)와 제2블로워(16')가 설치될 수 있다. 이들 블로워(16,16')는 절연가스를 유동시키는 역할을 할 수 있다. 상기 블로워(16,16')의 내부에는 절연가스를 유동시키기 위한 팬이 설치될 수 있고, 상기 팬은 모터부(17,17')에 있는 구동모터(도시되지 않음)에 의해 회전될 수 있다.
상기 블로워(16,16')에서 상기 모터부(17,17')는 중력방향 하부에 위치된다. 상기 블로워(16,16')는 상기 분리연결관(14)의 중력방향 하부에 위치되어 분리연결관(14)과 연결될 수 있다. 따라서, 상부로부터 상기 분리연결관(14)의 분지된 유로, 블로워(16,16') 그리고 상기 블로워(16,16')의 모터부(17,17')의 순서로 하부로 배치될 수 있다.
상기 블로워(16,16')의 일측면에 연결되어서는 제1유로관(18)과 제2유로관(18')이 있다. 상기 제1유로관(18)은 상기 제1블로워(16)에 연결되고, 상기 제2유로관(18')은 상기 제2블로워(16')에 연결될 수 있다. 상기 제1유로관(18)과 제2유로관(18')은 중력방향 상부에서 하부로 연장될 수 있다.
상기 제1유로관(18)에는 제1쿨러(20)가 설치될 수 있다. 상기 제2유로관(18')에는 제2쿨러(20')가 설치될 수 있다. 상기 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')는 서로 다른 높이에 위치될 수 있다. 도시된 실시례에서는 상기 제1쿨러(20)가 상기 제2쿨러(20')보다 낮은 위치에 있다.
그리고, 상기 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')는 상기 변압기탱크(10)의 표면에 대해 나란히 연장될 수 있다. 즉, 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')의 길이방향이 상기 변압기탱크(10)의 표면에 나란하게 연장되는 방향이다.
이와 같이 상기 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')는 변압기탱크(10)의 표면에 대해서 멀어지는 방향으로 연장되지 않고, 상기 변압기탱크(10)의 표면을 따라 연장될 수 있다. 따라서 상기 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')가 변압기탱크(10)의 표면에서 멀어지는 방향으로의 공간을 보다 잘 활용할 수 있도록 할 수 있다.
상기 제1유로관(18)에는 제1유입관(22)이 연결되고, 상기 제2유로관(18')에는 제2유입관(22')이 연결될 수 있다. 상기 제1유입관(22)과 제2유입관(22')은 변압기탱크(10)의 하부에 연결될 수 있다. 상기 제1유입관(22)과 제2유입관(22')을 통해 절연가스가 상기 변압기탱크(10)의 내부로 들어갈 수 있다. 여기서 상기 제1유입관(22)과 제2유입관(22')을 통과한 절연가스는 상기 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')에서 열을 방출하여 상대적으로 낮은 온도이다. 상기 제1유입관(22)과 제2유입관(22')을 따로 사용하지 않고 하나의 유입관으로 상기 제1유로관(18)과 제2유로관(18')에서 전달되는 절연가스를 상기 변압기탱크(10) 내부로 보낼 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 유출관(12), 분리연결관(14), 블로워(16,16'), 유로관(18,18')은 각각의 변압기탱크(10)에 구비될 수 있다. 즉, 본 실시례에서는 3개의 변압기탱크(10)가 있고, 이들 변압기탱크(10)에 각각 이들 구성이 구비될 수 있다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 가스절연 변압기가 사용되는 것을 상세하게 설명한다.
변압기의 동작중에는 변압기코어와 코일에서 열이 발생하고, 이 열은 절연가스로 전달된다. 고온의 절연가스는 상기 유출관(12)을 통해 변압기탱크(10)에서 나온다. 상기 유출관(12)에 연결된 상기 분리연결관(14)으로는 동시에 2개의 유로로 절연가스가 전달되거나 2개의 유로 중 하나에만 절연가스가 전달될 수 있다.
예를 들어, 제1쿨러(20)가 평상 시에 사용되고, 상기 제1쿨러(20)나 제1블로워(16)가 고장일 때, 상기 제2쿨러(20')가 사용될 수 있다. 물론, 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')로 동시에 절연가스가 전달될 수도 있다.
상기 제1쿨러(20)나 제2쿨러(20')로 전달된 절연가스는 냉각이 이루어지게 된다. 상기 제1쿨러(20)나 제2쿨러(20')에서는 예를 들면 냉각수로 열을 전달할 수 있다. 상기 제1쿨러(20)나 제2쿨러(20')에서 냉각된 절연가스는 상기 제1유입관(22) 또는 제2유입관(22')을 통해 변압기탱크(10)로 다시 전달될 수 있다. 상기 변압기탱크(10)로 들어간 절연가스는 변압기탱크(10)에서 다시 열을 전달받아서 위에서 설명된 과정을 반복하면서 변압기탱크(10) 내부에서 발생된 열을 외부로 방출할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')가 상기 제1유로관(18)과 제2유로관(18')에서 서로 다른 높이에 위치되고, 또한 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')가 변압기탱크(10)의 표면과 나란히 길이방향으로 연장된다.
이와 같은 구성은 상기 변압기탱크(10) 주변의 공간을 최소로 차지하게 된다. 다르게는 상기 변압기탱크(10)에 설치되는 여러 부품들이 차지하는 공간이 줄어들게 되고, 전체적으로 변압기의 구성이 소형화될 수 있다.
도 6에서 보면, 상기 쿨러(20,20')들이 설치되어 있는 배치되어 있는 쪽의 길이(L')는 상기 쿨러(20,20')들이 유로관(18,18')의 서로 다른 높이에 있어서, 최소화될 수 있다. 이는 제1쿨러(20)와 제2쿨러(20')가 나란히 배치되지 않고 서로 다른 높이에 있으면서, 제1쿨러(20)가 제2유로관(18')에 인접하고, 상기 제2쿨러(20')가 상기 제1유로관(18)에 인접할 수 있어서 가능하게 된다.
또한, 상기 쿨러(20,20')가 설치될 때, 길이방향이 상기 변압기탱크(10)의 표면과 나란히 배치됨에 의해 상기 변압기탱크(10)에서 쿨러(20,20')가 돌출되는 정도를 최소화할 수 있다. 다시 말하면 도 6의 G'를 상대적으로 짧게 할 수 있다. 따라서, 상기 변압기탱크(10)의 표면 주변에 위치되는 부품이 차지하는 공간을 줄일 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 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.
1: 변압기탱크 2: 유출관
3: 유입관 5: 제1분지관
5': 제2분지관 7: 제1쿨러
7': 제2쿨러 8: 제1블로워
8': 제2블로워 10: 변압기탱크
12: 유출관 14: 분리연결관
16: 제1블로워 16': 제2블로워
17: 모터부 17': 모터부
18: 제1유로관 18': 제2유로관
20: 제1쿨러 20': 제2쿨러
22: 제1유입관 22': 제2유입관

Claims (7)

  1. 내부에 절연가스가 있고 상기 절연가스의 출입을 위한 유출관과 유입관을 가지는 변압기탱크,
    상기 유출관에서 나온 절연가스가 내부를 유동하여 상기 유입관으로 이동되는 제1유로관과 제2유로관,
    상기 제1유로관에 설치되어 상기 절연가스의 열을 방출하는 제1쿨러,
    상기 제2유로관에 설치되어 상기 절연가스의 열을 방출하는 제2쿨러를 포함하고,
    상기 제1쿨러가 상기 제1유로관에 설치되는 높이방향 위치와 상기 제2쿨러가 상기 제2유로관에 설치되는 높이방향 위치가 서로 다르게 되는 가스절연 변압기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변압기탱크의 상부에 위치되고 상기 제1유로관을 유동하는 절연가스의 흐름을 발생시키도록 구성된 제1블로워와 상기 변압기탱크의 상부에 위치되고 상기 제2유로관을 유동하는 절연가스의 흐름을 발생시키도록 구성된 제2블로워를 더 포함하는 가스절연 변압기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1쿨러와 제2쿨러는 상기 변압기탱크의 표면에 대해서 길이방향이 나란하게 연장되도록 설치되는 가스절연 변압기.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 유출관과 상기 제1블로워의 사이와 상기 유출관과 상기 제2블로워의 사이에는 분리연결관이 설치되는 가스절연 변압기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 분리연결관은 일측이 상기 유출관과 연결되고 타측이 2개의 유로로 분지되는데, 상기 2개의 유로로 분지된 부분이 각각 제1블로워의 상부 및 제2블로워의 상부와 연결되는 가스절연 변압기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1블로워의 모터부와 제2블로워의 모터부는 상기 분리연결관에 대해 중력방향 하부에 위치되는 가스절연 변압기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1블로워의 측면에 상기 제1유로관이 연결되고, 상기 제2블로워의 측면에 상기 제2유로관이 연결되는 가스절연 변압기.
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