KR200307363Y1 - 상분리 모선용 제습 장치 - Google Patents

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KR200307363Y1
KR200307363Y1 KR20-2002-0037021U KR20020037021U KR200307363Y1 KR 200307363 Y1 KR200307363 Y1 KR 200307363Y1 KR 20020037021 U KR20020037021 U KR 20020037021U KR 200307363 Y1 KR200307363 Y1 KR 200307363Y1
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오정록
심상길
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한국남동발전 주식회사
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification

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Abstract

본 고안은 상분리 모선 내부의 결로 현상을 방지하기 위하여 일정 압력 유지 및 제습 기능이 있는 상분리 모선용 제습 장치에 관한 것이다.
본 고안의 상분리 모선용 제습 장치는, 상기 공기 유출관에 연결되어 상기 상분리 모선의 내부로 유출입되는 공기의 수분을 제거하기 위한 흡습제가 내부에 들어있는 원통관 형태의 제습관; 상기 제습관의 하부에 설치되고 내측관과 외측관의 이중구조로 이루어져 있으며 상기 내측관의 하단에는 액체 또는 기체가 통과할 수 있는 내측공이 형성되어 있고 상기 외측관의 상단에는 공기 유출입이 가능한 외측공이 형성되어 있는 압력 유지 장치; 및 상기 압력 유지 장치의 내부에 기준 유위선까지 채워지는 변압기유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 의하면, 일교차에 의한 호흡작용을 통해 상분리 모선 내부로 유입되는 수분을 제거할 뿐 아니라, 이상 압력 발생시에도 자동적으로 대처가 가능하므로 상분리 모선의 관리, 유지 비용이 절감된다.

Description

상분리 모선용 제습 장치{Apparatus for Dehumidifying Isolated Phase Bus}
본 고안은 상분리 모선용 제습 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상분리 모선 내부의 결로(結露) 현상을 방지하기 위하여 정압 유지 및 제습 기능이 있는 상분리 모선용 제습 장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전기에서 승압용 변압기로 전류를 송전하기 위하여 상분리 모선(IPB: Isolated Phase Bus)을 이용하는데, 발전소 내의 상분리 모선은 전자기장에 의한 상간 전자기력을 제한하기 위해 상분리 형태로 사용된다.
도 1은 발전소 내의 상분리 모선의 설치상태를 나타내는 개략도이고, 도 3은 상분리 모선의 단면도이다.
상분리 모선은 도 1에 도시된 바와 같이, 발전소 내의 터빈 발전기(102)와 차단기(104) 사이 및 차단기(104)와 주 변압기(106) 사이에 설치되며, 터빈 발전기(102)와 차단기(104) 사이에 설치된 성분리 모선(108)은 내부 상분리 모선이라 하고, 차단기(104)와 주 변압기(106) 사이에 설치된 상분리 모선(108)은 외부상분리 모선이라고 한다.
디스크 부싱(Disk Bushing)(112)은 상분리 모선(108)과 차단기(104) 등의 연결을 지지하고 상분리 모선 내부를 밀폐시키는 기능을 한다. 또한, 디스크 부싱(112)의 직하에는 호흡구(110)가 형성되어 터빈 발전기(102) 작동시에 상분리 모선 내부 공기가 온도의 증가에 따라 팽창하는 경우 내부 공기를 외부로 배출시켜 상분리 모선(108)이 파괴되는 것을 방지한다.
상분리 모선(108)의 구성은 도 3에 도시된 바와 같이, 구리재질의 도체(302)와 알루미늄 재질의 외피(304)로 구성되고 도체(302)와 외피(304)사이에는 고분자 또는 세라믹 재질의 지지 애자(306)가 설치된다.
샤를의 법칙에 의하면, 압력이 일정할 때 기체의 부피는 기체의 종류에 관계없이 온도가 1 ℃ 올라갈 때마다 1/273씩 증가한다. 따라서 터빈 발전기(102)를 운전하여 전류가 송전되면 상분리 모선(108)의 자체 저항열에 의하여 상분리 모선 내부의 도체(302)의 온도는 약 100 ℃, 내부 공기의 온도는 약 85 ℃ 까지 상승한다. 이에 따라, 상분리 모선(108) 내부의 공기 체적이 증가하므로 내부 공기가 호흡구(110)를 통하여 외부로 배출된다.
또한, 심야에는 발전기가 정지하므로 상분리 모선(108)의 내부 온도는 대기 온도인 영상 25 ℃까지 내려가고 겨울철에는 더욱 심하여 영하 15 ℃까지 냉각된다.
따라서, 터빈 발전기(102)가 운전되는 낮 시간에는 상분리 모선(108)의 내부 공기를 외부로 배출하고 터빈 발전기(102)가 정지되는 밤시간에는 외부 공기가 상분리 모선(108) 내부로 유입된다. 다시 말해 상분리 모선(108)은 일교차에 의한 호흡 작용을 한다.
이와 같은 호흡 작용에 의해 상분리 모선 내부 공기의 수분 함유량은 점진적으로 증가하여 포화 상태에 이르고, 결국 상분리 모선 내부의 온도가 이슬점 이하로 내려갈 때 결로 현상이 발생한다.
따라서, 상분리 모선(108)의 내부 압력을 대기압보다 높게 유지하여 호흡 작용을 방지하여야 하는데, 이는 외부의 이물질이 상분리 모선(108) 내부로 유입되지 않도록 하고 상분리 모선 내부의 수분 함유량이 증가하지 않도록 하기 위함이다.
특히, 상분리 모선(108)의 내부에 이물질이 침투하면 단락사고가 발생할 수 있고 상분리 모선(108)에 의해 송전되는 전류의 용량이 크기 때문에 외피(304) 내부에 습기가 발생하여 응축될 경우에는 아크(Arc)가 발생하여 발전기(102) 및 주 변압기(106) 등에 손상을 주기 때문에 상분리 모선(108) 내부로 다습한 공기가 유입되지 않도록 하여야 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로는 도 2에 도시된 바와 같이 상분리 모선(108)의 내부에 전기를 이용한 히터(210)를 설치하여 터빈 발전기(102) 정지시에도 상분리 모선(108)의 내부 공기의 온도가 낮아지는 것을 방지하여 수분이 많이 함유된 외부 공기가 내부로 유입되는 것을 방지하고 내부 공기의 포화증기압을 높여서 결로 현상을 방지하는 방법이 있으며, 다른 종래 기술로는 상분리 모선의 내부에 압력조절 밸브를 이용하여 건조한 공기를 일정 압력 이상으로 계속하여 공급하는 방법이 있다.
그러나, 첫번째 방법은 상분리 모선 내부에 설치된 히터(210)는 상당량의 전력 소모가 필요하다는 단점이 있고, 상분리 모선 내부에 건조 공기를 공급하는 두번째 방법은 건조 공기 발생 시설 및 압력 조절 장치 등 별도의 부대 시설이 필요하고 압력 조절 밸브의 오작동시에 매우 큰 피해가 우려되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 고안은, 상분리 모선 내부의 결로 현상을 방지하기 위하여 별도의 전원공급이 요구되는 히터나 건조공기 공급장치를 수반하지 않는 무전원 방식으로서, 정압 유지 및 제습 기능이 있으며 오작동 우려가 거의 없는 상분리 모선용 제습 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 발전소 내의 상분리 모선의 설치상태를 나타내는 개략도,
도 2는 종래 기술에 따른 상분리 모선용 제습장치의 개략도,
도 3은 상분리 모선의 단면도,
도 4는 본 고안의 상분리 모선용 제습장치의 구성을 나타내는 단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 상분리 모선용 제습장치의 작동상태를 나타내는 작동상태 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
102 : 터빈 발전기 104 : 차단기
106 : 주 변압기 108 : 상분리 모선
110 : 호흡구 112 : 디스크 부싱
210 : 히터 220 : 전원공급장치
230 : 전선 302 : 도체
304 : 외피 306 : 지지 애자
402 : 공기 유출입관 404 : 필터
410 : 제습관 412 : 코어
414 : 흡습제 420 : 압력 유지 장치
422 : 내측관 424 : 외측관
426 : 내측공 428 : 외측공
430 : 가이드 판 432 : 분리막
434 : 이물질 방지판 440 : 변압기유
450 : 유위 기준선
상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 상분리 모선용 제습 장치는, 상분리 모선의 외피에 연결되고 내부에 공기 정화용 필터가 설치된 공기 유출입관; 상기 공기 유출입관에 연결되어 상기 상분리 모선의 내부로 유출입되는 공기의 수분을 제거하기 위한 흡습제가 내부에 충진되어 있는 원통관 형태의 제습관; 상기 제습관의 하부에 설치되고 내측관과 외측관의 이중구조로 이루어져 있으며 상기 내측관의 하단에는 액체 또는 기체가 통과할 수 있는 내측공이 형성되어 있고 상기 외측관의 상부에는 공기 유출입이 가능하도록 외측공이 형성되어 있는 압력 유지 장치 및 상기 압력 유지관의 내부에 기준 유위까지 채워지는 변압기유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 고안의 상분리 모선용 제습장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
본 고안의 상분리 모선용 제습장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 공기 유출입관(402), 제습관(410), 압력 유지 장치(420) 등을 포함한다.
공기 유출입관(402)은 발전소 내에 설치되는 상분리 모선(108)의 외피(304)에 형성된 호흡구(110)에 연결되어 상분리 모선(108)의 내부와 제습관(410)를 연통시키는 역할을 하는 것으로서, 제습관(410)에 충진된 흡습제(414)가 상분리 모선(108) 내부로 들어가거나 상분리 모선 내부에서 발생된 먼지 등에 의해 흡습제(414)가 오염되는 것을 막기 위하여 중간에 필터(404)가 설치된다. 여기서, 필터(404)는 일반적인 공기 정화용 필터를 사용하면 되므로 부직포 등을 사용할 수 있다.
제습관(410)은 원통 형태의 관으로서 공기의 흐름이 분산되도록 중앙부에 코어(412)가 설치되고 내부에 흡습제(414)가 충진되어 있다. 여기서, 흡습제(414)의 종류로는 실리카겔, 활성탄, 무수 염화 칼슘 등이 있다.
즉, 실리카겔은 규산 나트륨으로 만들어지는데 미세한 구멍이 많아 표면적이 대단히 커서 수분을 잘 흡수하고, 활성탄도 표면적이 매우 커서 유사한 작용을 하나, 무수 염화칼슘은 표면적이 넓은 것과는 관계가 없고 물과 친화력이 커서 공기중의 수분과 결합하는 것이다.
이와 같은 흡습제(414)는 일정 주기마다 교환하여 사용하여야 한다. 교환 주기를 표시하는 방법으로는 실리카겔의 경우, 염화 코발트라는 화합물을 혼합하여 만든 푸른색의 실리카겔을 규산 나트륨으로 만들어진 실리카겔 사이에 섞어 놓으면 푸른색 실리카겔이 흡수한 수분과 반응하여 분홍색으로 바뀌는 사실을 기초로 교환 주기를 알 수 있다.
압력 유지 장치(420)는 일교차에 의한 내외부 온도의 변화에 따른 상분리 모선(108)의 호흡 작용을 방지하여 상분리 모선 내부의 압력을 대기압보다 항상 더 높게 유지하기 위한 장치로서 두개의 원통으로 이루어진 이중관 형태를 갖는다.
즉, 압력 유지 장치(420)는 내측관(422)과 외측관(424)으로 이루어져 있는데, 내측관(422)의 하단에는 변압기유(440)의 이동이 가능한 내측공(426)이 형성되어 있고 외측관(424)의 상단에는 공기의 이동이 가능한 외측공(428)이 형성되어 있으며, 내부에는 변압기유(440)가 유위 기준선(450)까지 채워져 있다.
상기 제습관(410)과 압력 유지 장치(420)의 중간에는 분리막(432)이 설치되어 있어서 제습관(410)에 충진된 실리카겔 등 흡습제(414)가 중력에 의하여 하부의 압력 유지 장치(420) 내부로 낙하되는 것을 방지한다. 또한 상기 분리막(432)은 흡습제(414)의 통과는 차단하나 공기의 이동은 자유로운 형태이어야 하므로 미세한 구멍이 있는 플라스틱 판이나 금속 철망을 이용할 수 있다.
또한, 분리막(432)은 가이드 판(430)에 의하여 지지되고 상기 외측공(428)을통해 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 상기 가이드 판(430)의 단부를 직각으로 하향 굴곡된 형상으로 연장시켜 이물질 방지판(434)을 형성시킨다.
뿐만 아니라, 제습관(410)의 내부에 충진된 흡습제(414)의 미세한 가루에 의해 압력 유지 장치(420)의 변압기유(440)가 오염되는 것을 방지하기 위하여 상기 분리막(432)의 상부에 부직포를 설치하는 것이 바람직하다.
압력 유지 장치(420) 내부에는 변압기유(440)가 채워지는데, 여기에 사용되는 변압기유(440)로는 가스 흡수성, 내열성, 산화 안정성 등의 요건을 만족하는 일반적인 전기 절연유를 사용할 수 있으나 인화점이 높고 증발 감량이 적은 알킬 벤젠계 합성 전기 절연유를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5a 및 도 5b는 본 고안에 따른 상분리 모선용 제습장치의 작동 상태를 나타내는 작동 상태 예시도이다.
전술한 구성을 갖는 본 고안의 상분리 모선용 제습 장치(400)의 작동 원리는 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다.
샤를의 법칙에 의하면, 압력이 일정할 때 기체의 부피는 기체의 종류에 관계없이 온도가 1℃ 올라갈 때마다 1/273씩 증가하므로 발전기(102)를 운전하여 전류가 송전되면 상분리 모선(108)의 자체 저항열에 의하여 상분리 모선 내부 공기의 온도는 약 85℃까지 상승하여 호흡구(110)를 통해 내부의 공기가 외부로 배출된다.
이와 같이 상분리 모선의 외피(304)에 형성된 호흡구(110)를 통해 외부로 배출되는 공기는 본 고안의 제습관(410)을 통과하면서 함유된 수분을 제거할 뿐 아니라 압력 유지 장치(420)의 내측관(422) 내부의 변압기유(440)를 하향으로 밀게 된다. 즉, 압력 유지 장치(420)의 내부에 채워진 변압기유(440)의 유압만큼 상분리 모선(108) 내부에 압력을 더해 주게 된다.
만일 상분리 모선(108) 내부의 온도가 너무 높아서 상분리 모선(108) 내부의 공기압이 상기 압력 유지 장치(420)의 유압보다 높게 되면 상분리 모선(108) 내부의 공기는 내외측 관 사이의 통로를 통해 기포 형태로 외부로 배출된다.
따라서 상분리 모선(108) 내부에 이상 고압이 형성된 경우 일정 압축 공기을 외부로 배출시킴으로써 고압에 의해 상분리 모선(108)이 파손되는 것이 방지된다.
반대로 심야에 발전기(102)가 정지하여 상분리 모선(108)의 내부 온도가 대기 온도 수준으로 내려가는 경우, 상분리 모선(108) 내부의 공기가 일부 외부로 유출되었으므로 상분리 모선(108) 내부의 압력이 대기압보다 낮아진다.
따라서 외부 공기가 본 고안의 상분리 모선용 제습장치(400)의 외측공(428)을 통해 상분리 모선(108) 내부로 들어오게 되는데, 외측공(428)을 통해 유입된 외부 공기는 내측관(422)과 외측관(424) 사이에 형성된 통로를 지나 내측공(426)을 통해 내측관(422)에 유입된 후, 압력 유지 장치(420)의 상부에 설치된 분리막(430)을 지나 제습관(410)을 통과하여 상분리 모선(108) 내부로 들어가게 된다.
이러한 이동 경로를 거치면서 외부 공기에 함유된 수분이 제거되는데 그 과정을 다음과 같이 상세히 설명한다.
먼저 본 고안의 상분리 모선용 제습 장치(400)의 외측공(428)의 바깥쪽에 형성된 이물질 방지판(434)은 모래 등 크기가 비교적 큰 이물질이 상분리 모선용 제습 장치(400)의 내부로 들어오는 것을 방지한다.
이어서, 상기 외측공(428)을 통해 유입된 외부 공기는 압력 유지 장치(420)의 내외측관 사이의 통로 및 내측관 하부에 채워진 변압기유(440)를 통과하여야 한다. 이때 외부로부터 유입된 공기에 포함되어 있는 먼지 등 이물질과 수분이 변압기유(440)에서 1차적으로 제거된다.
그 후, 유입된 외부 공기는 압력 유지 장치(420)의 내측관(422)을 통과하여 제습관(410)으로 이동하는데, 제습관(410)에 충진된 흡습제(414)에 의하여 2차적으로 수분이 제거되어 매우 건조한 공기가 된다. 이때 제습관(410) 내부 중앙에는 코어(412)가 설치되어 있어서 제습관(410)에 유입된 외부 공기가 제습관(410) 내부에서 분산되어 좀 더 많은 양의 흡습제(414)와 접촉이 이루어지도록 함으로써 제습 효과가 증가되도록 한다.
만일, 상분리 모선(108)의 내부 압력이 비정상적으로 매우 낮아진 경우에는 외부 공기가 기포 상태로 압력 유지 장치(420)의 변압기유(440)를 통과하여 상분리 모선(108) 내부에 공급되므로 별도의 건조공기 공급장치가 필요없다.
또한, 무전원 방식으로서 오작동 우려가 거의 없다.
이상의 설명은 본 고안의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 고안에 개시된 실시예들은 본 고안의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 고안의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 고안의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 고안의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 일교차에 의한 호흡 작용을 통해 상분리 모선 내부로 유입되는 수분을 제거하여 상분리 모선 내부에서 결로 현상이 일어나는 것을 방지하고 압력 유지 장치에 의해 상분리 모선 내부의 압력을 대기압보다 항상 높은 압력 상태를 유지할 수 있을 뿐 아니라, 이상 압력 발생시에도 자동적으로 대처가 가능하므로 관리, 유지 비용이 절감된다.
또한, 무전원 방식으로서 별도의 전력 소모가 없고, 오작동 우려가 거의 없다.

Claims (7)

  1. 발전소내 상분리 모선에 있어서,
    상분리 모선의 외피에 형성된 호흡구와 연결되어 상기 상분리 모선의 내부와 연통되는 공기 유출입관;
    상기 공기 유출입관에 연결되어 상기 상분리 모선의 내부로 유출입되는 공기에 포함된 수분을 제거하기 위한 흡습제가 내부에 들어있는 제습관;
    상기 제습관의 하부에 설치되고 내측관과 외측관의 이중구조로 이루어져 있으며 상기 내측관의 하단에는 액체 또는 기체가 통과할 수 있는 내측공이 형성되어 있고 상기 외측관의 상단에는 공기가 유출입할 수 있는 외측공이 형성되어 있는 압력 유지 장치; 및
    상기 압력 유지 장치의 내부에 기준 유위선까지 채워지는 변압기유
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 제습 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제습관과 상기 압력 유지 장치의 사이에 상기 흡습제가 낙하되는 것을 방지하는 동시에 공기의 유출입은 가능하도록 작은 구멍이 뚫려있는 판 형태이고 가이드 판에 의하여 지지되는 분리막이 설치되는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 제습 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분리막의 재질은 미세한 구멍이 많이 형성된 플라스틱이나 금속 철망을 포함하는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 제습 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 흡습제는 색깔의 변화에 따라 교환 주기를 쉽게 알 수 있도록 규산 나트륨 실리카겔이 포함되는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 제습 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제습관의 중앙부에는 유입된 공기의 흐름이 분산되어 가능한 상기 흡습제와 많은 접촉이 이루어지도록 코어가 설치되는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 제습 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 변압기유는 반영구적으로 사용할 수 있도록 증발 감량이 적은 알킬 벤젠계 전기 절연유를 사용하는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 제습 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 변압기유 기준 유위선의 높이는 상기 내측공과 상기 외측공 사이에서 설정되는 것을 특징으로 하는 상분리 모선용 제습 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100711027B1 (ko) * 2006-03-15 2007-05-02 안병철 발전기 제어 컨트롤판넬용 연속 제습형 제습장치

Cited By (1)

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KR100711027B1 (ko) * 2006-03-15 2007-05-02 안병철 발전기 제어 컨트롤판넬용 연속 제습형 제습장치

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