KR200380362Y1 - Electric wire cooling device using parallel hollow of hollow conductor wire - Google Patents

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KR200380362Y1
KR200380362Y1 KR20-2004-0037515U KR20040037515U KR200380362Y1 KR 200380362 Y1 KR200380362 Y1 KR 200380362Y1 KR 20040037515 U KR20040037515 U KR 20040037515U KR 200380362 Y1 KR200380362 Y1 KR 200380362Y1
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Abstract

본 고안은 인근에 설치된 여러 가닥의 중공도체전선의 중공을 중공냉매이동로(22)로 사용하여 상호 냉각 폐회로를 구성함으로써 냉동사이클을 통해 케이블의 도체를 직접 냉각시키는 전선 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wire cooling device that directly cools the conductors of a cable through a refrigeration cycle by forming a mutual cooling closed circuit using a hollow of several strands of hollow conductor wires installed in the vicinity as a hollow refrigerant moving path (22).

현재 사용중인 전선(OF케이블, XLPE케이블, 가공전선, 피복전선)은 도체내부의 전류흐름에 의해 발생하는 전력손실에 의한 열을 제거시키고자 하는 별도의 장치가 없어서 전선용량의 제한이 발생한다. 본 고안에서는 도체중심에 공간을 가지는 중공도체로 전선의 도체를 제작하여 이 공간으로 냉매가 이동할 수 있도록 하고, 인근에 설치된 여러 가닥의 중공도체전선의 중공냉매이동로(22)를 상호 연결하여 냉각 폐회로를 구성하고 냉동사이클을 통하여 케이블 내부에서 발생한 열을 냉매를 통해 다른 공간으로 이동시켜 냉각효과를 극대화하였다. 냉매는 절연유로 하고 절연유 열팽창량을 흡수하고 압력을 유지해주는 유압탱크(PT 또는 BPT) 내부에 냉동사이클의 증발기(71)를 설치하여 냉각하는 방법과, 절연유 대신 냉동사이클의 냉매를 직접 사용하여 냉각하는 방안을 모두 제시하였다. 냉동사이클의 냉매가 증발기에서 기화하면서 기체상태의 냉매가 지니는 운동에너지로 냉동사이클의 증발기(71)와 압축기(75) 사이에 포함된 터빈(77)을 돌려 터빈축에 연결된 발전기(또는 기계장치)(78)에서 전력 또는 물리적 에너지를 얻는 장치도 부가하였다. 케이블의 1년간 운전 실적을 보면 중부하가 걸리는 시간은 불과 몇 시간에 지나지 않으므로 이 짧은 시간동안만 냉동사이클로 케이블을 효과적으로 냉각을 시키면 케이블 용량은 더욱더 증대될 것이다.The current wires (OF cable, XLPE cable, overhead wire, sheathed wire) do not have a separate device to remove heat caused by power loss caused by current flow inside the conductor. In the present invention, a hollow conductor having a space in the center of the conductor is used to make a conductor of an electric wire so that the refrigerant can move into the space, and the hollow refrigerant movement paths 22 of the hollow conductor wires of several strands installed nearby are interconnected and cooled. A closed circuit was constructed and the heat generated inside the cable through the refrigeration cycle was transferred to another space through the refrigerant to maximize the cooling effect. Refrigerant is an insulating oil, a method of cooling by installing an evaporator 71 of a refrigeration cycle inside a hydraulic tank (PT or BPT) that absorbs the thermal expansion amount of the insulating oil and maintains pressure, and by using the refrigerant of the refrigeration cycle directly instead of the insulating oil All the suggestions were made. As the refrigerant of the refrigeration cycle vaporizes in the evaporator, a generator (or a mechanical device) connected to the turbine shaft by turning the turbine 77 included between the evaporator 71 and the compressor 75 of the refrigeration cycle with the kinetic energy of the gaseous refrigerant. At 78, a device for obtaining power or physical energy was also added. The cable's one-year operation shows that heavy loads take only a few hours, so effective cooling of the cables in the refrigeration cycle during these short periods will increase cable capacity even further.

Description

중공도체 전선의 병렬 중공을 이용한 전선 냉각장치{omitted}Wire cooling device using parallel hollow of hollow conductor wires {omitted}

전력전선(OF케이블, XLPE케이블, 가공전선, 피복전선)은 별도의 냉각장치가 없이 도체에서 발생한 열을 절연체를 통하여 외부로 방출한다. 특히 케이블을 빠져나온 열이 케이블이 설치된 전력구 또는 관로에 축적되므로 케이블 용량이 줄어드는 단점을 지니고 있다. 최근에 이 열을 외부공간으로 제거시키기 위하여 수냉각설비를 도입하고 있으나 열교환이 효과적이지 않고 새롭게 수냉각 설비를 갖추어야 하므로 많은 비용을 유발한다. 초전도 케이블이 생산단계에 있으나 전력손실이 기존 케이블의 절반 정도나 되고 기술이 완성단계가 아니라 가격도 비싸고 기술적 문제점이 있어 상용화에는 많은 시간이 필요하다. 또한 가공전선은 열이 가해지면 전선 높이가 낮아지는 문제점이 있고, 고층빌딩이 많아지면서 높은 층까지 전력수송에 제한된 공간을 할애할 수 밖에 없어 피복전선도 대용량화해야 하나 전력손실에 의한 열 때문에 해결되지 않고 있다.Power cables (OF cables, XLPE cables, overhead cables, sheathed cables) dissipate heat generated from the conductors to the outside through insulators without a separate cooling device. In particular, since the heat from the cable accumulates in the power outlet or the pipe where the cable is installed, the cable capacity is reduced. Recently, a water cooling system has been introduced to remove this heat to the outside space, but heat exchange is not effective and a new water cooling system has to be provided. Superconducting cables are in the production stage, but the power loss is about half of existing cables, and the technology is not completed, but the price is expensive and there are technical problems, so it takes a lot of time to commercialize. In addition, overhead wires have a problem that the height of wires decreases when heat is applied, and as the number of high-rise buildings increases, there is no choice but to dedicate limited space for power transportation to the higher floors, so that the covering wires must be large-capacity, but the heat due to power loss is not solved. It is not.

본 고안에서는 전선(OF케이블, XLPE케이블, 가공전선, 피복전선 등)의 도체를 중공도체로 만들어 이 공간을 중공냉매이동로(22)로 활용하고, 인근에 설치된 여러 가닥의 중공도체전선의 중공냉매이동로(22)를 상호 연결하여 냉각 폐회로로 활용하도록 한다. 또한 이 폐회로에 절연유 또는 냉동사이클의 냉매를 통과시켜 케이블을 냉각하고, 냉동사이클의 기화된 냉매의 운동에너지로 터빈을 돌려 전기 또는 물리적 에너지를 얻을 수 있도록 한다.In the present invention, a conductor of an electric wire (OF cable, XLPE cable, overhead wire, sheathed wire, etc.) is used as a hollow conductor, and this space is used as a hollow refrigerant moving path 22. Refrigerant movement path 22 to be interconnected to utilize the cooling closed circuit. In addition, the cable is cooled by passing an insulating oil or a refrigerant of a refrigeration cycle through the closed circuit, and electric or physical energy is obtained by turning a turbine with kinetic energy of vaporized refrigerant of a refrigeration cycle.

도1은 기존의 전선 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional wire.

도2는 본 고안에 적용될 전선 단면도이다. 전선의 도체는 모두 중공도체 형태로 변경한다. 중공은 도체(17)와 절연층(15)에 의해 감싸지면서 밀폐되므로 중공자체가 반드시 완전밀폐일 필요는 없다.2 is a cross-sectional view of the wire to be applied to the present invention. The conductors of the wires all change to hollow conductor form. Since the hollow is enclosed by the conductor 17 and the insulating layer 15, the hollow does not necessarily have to be completely sealed.

도3은 OF케이블 유지접속(SJ; Stop joint) 접속재 연결상태 설명도이다. 유통로(18)를 통한 절연유흐름은 접속재(31) 내부에서 중지되고 절연유흐름은 절연유유출홈(32)을 통하여 접속함 내부로 연결된다.3 is an explanatory diagram of a connection state of the OF cable stop joint (SJ) connection member. The insulating oil flow through the flow path 18 is stopped inside the connecting member 31 and the insulating oil flow is connected to the inside of the junction box through the insulating oil outflow groove 32.

도4는 OF케이블 유지접속(SJ; Stop joint) 접속함 단면도이다. 유통로(18)를 통한 절연유흐름은 접속재(31) 내부에서 중지되고, 절연파괴의 염려로 절연유는 절연유유출홈(32)를 지나 도체와 수직방향으로 인출되지 못하고 경사진 공간을 따라 접속함 내부 절연유공간(42)으로 유입된다. 절연유유출홈(32) 및 접속도체부위 상부는 절연보강층을 형성하여 절연 약화를 막는다. 본 고안에서 중요한 점은 OF케이블뿐 만 아니라 모든 전선의 중공냉매이동로(22)로부터 전선의 절연문제를 유발하지 않으며 냉매유출입관로(111)를 외부로 인출하는 것이다.4 is a cross-sectional view of an OF cable stop joint (SJ) junction box. Insulating oil flow through the flow path 18 is stopped inside the connecting member 31, and the insulating oil is not drawn out in the direction perpendicular to the conductor through the insulating oil outflow groove 32 due to the risk of insulation breakdown. It flows into the insulating oil space 42. The insulating outflow groove 32 and the upper portion of the connection conductor form an insulating reinforcement layer to prevent insulation weakening. The important point in the present invention is not to cause the insulation problem of the wires from the hollow refrigerant movement path 22 of all the wires, as well as OF cable, and to take out the refrigerant outflow conduit 111 to the outside.

도5는 기존 유압탱크(PT, BPT) 설명도이다. 절연유 유입셀형 PT는 밀폐된 유조 외함(51) 내부의 하부에 외유(55)를 주입하고 그 내부에 절연유셀(54)을 배치하고 상부에는 N2가스로 충진하여 케이블 절연유에 압력을 가한다. 케이블내의 절연유가 열팽창하면 PT내부로 절연유가 유입되고 절연유셀(54)은 팽창한다. 절연유가 열수축하면 반대로 절연유셀(54)은 수축한다. 가스 유입셀형 PT는 밀폐된 유조외함(51) 내부에 N2가스로 충진된 N2가스셀(56)을 배치하고 나머지 공간에 절연유를 주입한다. 케이블내의 절연유가 열팽창하면 PT내부로 절연유가 유입되고 N2가스셀(56)은 수축한다. 절연유가 열수축하면 반대로 N2가스셀(56)은 팽창한다.5 is an explanatory view of the existing hydraulic tank (PT, BPT). Insulating oil inlet cell type PT injects the outer oil 55 into the lower portion of the sealed oil tank enclosure 51, arranges the insulating oil cell 54 therein, and fills the upper portion with N 2 gas to apply pressure to the cable insulating oil. When the insulating oil in the cable thermally expands, the insulating oil flows into the PT and the insulating oil cell 54 expands. On the contrary, when the insulating oil heat shrinks, the insulating oil cell 54 contracts. Gas inlet cell type PT is disposed a N 2 gas cell 56 filled with the N 2 gas inside the closed enclosure an oil bath (51) and injecting the insulating oil in the remaining space. When the insulating oil in the cable is thermally expanded, the insulating oil flows into the PT and the N 2 gas cell 56 contracts. On the contrary, when the insulating oil heat shrinks, the N 2 gas cell 56 expands.

도6은 기존 OF케이블과 유압탱크 연결설명도이다. 유압탱크에서 유출되는 1가닥의 유관(61)은 절연유주입커넥터(45)를 통하여 OF케이블과 연결된다. 1가닥의 유관으로는 폐회로를 형성할 수 없어서 절연유 순환에 의한 냉각방식은 적용할 수 없고 절연유 대류현상에 의존할 뿐이고, 유압탱크는 단지 케이블 포설의 고저차에 따른 유압을 극복하는 역할만 수행한다.6 is an explanatory diagram of connecting the existing OF cable and the hydraulic tank. One strand of oil pipe 61 flowing out of the hydraulic tank is connected to the OF cable through the insulated oil injection connector 45. One stranded conduit cannot form a closed circuit, so the cooling method by insulating oil circulation is not applicable and only depends on the convection of insulating oil. The hydraulic tank only serves to overcome the hydraulic pressure due to the high and low level of cable laying.

도7은 본 고안에 의한 절연유 유입셀형 유압탱크(PT) 개선 도면이다. 유압탱크 외유(55) 내부에 냉동사이클의 증발기(71)을 설치하였고, 냉동사이클의 다른 설비는 탱크 외부에 배치하였다. 케이블로 절연유가 유출되는 출구에는 절연유 순환팬(70)을 설치하여 절연유를 강제순환 시킨다. 이 때의 냉동사이클은 압축기(75), 응축기(74), 냉매저장탱크(73), 팽창벨브(또는 모세관)(72), 증발기(71), 터빈(77), 다시 압축기(75)로 구성된다. 압축기(75)는 기체상태 냉매를 압축하고, 응축기(74)에서는 압축된 냉매가 열을 발산하면서 액체가 되고, 액체가 된 냉매는 냉각 시스템의 관성을 높이고자 설치된 냉매저장탱크(73)에 모이게 되고, 액체상태의 냉매는 팽창밸브(또는 모세관)(72)를 통과하면서 기체상태로 변화를 일으키며 부피가 팽창하기 시작한다. 팽창밸브(또는 모세관)(72)를 빠져나온 냉매는 팽창밸브(또는 모세관)(72)와 연결된 증발기(71)에서 외유(55)로부터 기화열을 흡수하면서 기체가 된다. 증발기(71)를 지나온 기체는 터빈(77)을 회전시키고 압축기(75)로 들어가 압축되면서 냉동사이클의 한 사이클을 종료한다. 냉매저장탱크(73)를 제거하는 것과 절연유 온도를 감지하여 냉동사이클을 사용자의 의지에 따라 원활히 작동시키는 제어장치를 추가하는 것도 본 고안의 범위에 포함된다. 개방 냉각방식은 외부에서 만든 냉매가 저장된 냉매저장탱크(73)에서 액체상태 냉매를 팽창밸브(또는 모세관)(72)를 통과하면서 기체로 변화를 일으키며 부피가 팽창하기 시작한다. 팽창밸브(또는 모세관)(72)를 빠져나온 냉매는 팽창밸브(또는 모세관)(72)와 연결된 증발기(71)에서 외유(55)로부터 기화열을 흡수하면서 기체가 된다. 절연유(53)와 외유(55)간에 열교환이 더 잘 일어나도록 하기 위하여 셀간 연결부위를 지그재그로 배치하는 것도 본 고안의 범위에 포함된다.7 is an improved oil inlet cell type hydraulic tank PT according to the present invention. The evaporator 71 of the refrigerating cycle was installed inside the oil tank 55 and the other equipment of the refrigerating cycle was disposed outside the tank. At the outlet of the insulating oil flows into the cable by installing an insulating oil circulation fan 70 for forced circulation of the insulating oil. The refrigeration cycle at this time is composed of a compressor 75, a condenser 74, a refrigerant storage tank 73, an expansion valve (or capillary tube) 72, an evaporator 71, a turbine 77, again a compressor 75. do. The compressor 75 compresses the gaseous refrigerant, and in the condenser 74, the compressed refrigerant dissipates heat to become liquid, and the refrigerant, which becomes liquid, collects in the refrigerant storage tank 73 installed to increase the inertia of the cooling system. As the liquid refrigerant passes through the expansion valve (or capillary tube) 72, it changes into a gaseous state and the volume begins to expand. The refrigerant exiting the expansion valve (or capillary tube) 72 becomes a gas while absorbing heat of vaporization from the external oil 55 in the evaporator 71 connected to the expansion valve (or capillary tube) 72. The gas passing through the evaporator 71 rotates the turbine 77 and enters the compressor 75 to be compressed and ends one cycle of the refrigeration cycle. It is also within the scope of the present invention to remove the refrigerant storage tank 73 and to add a control device for sensing the insulating oil temperature to smoothly operate the refrigeration cycle according to the user's will. In the open cooling method, the liquid refrigerant is changed into a gas while the liquid refrigerant passes through the expansion valve (or capillary tube) 72 in the refrigerant storage tank 73 in which the externally made refrigerant is stored, and the volume starts to expand. The refrigerant exiting the expansion valve (or capillary tube) 72 becomes a gas while absorbing heat of vaporization from the external oil 55 in the evaporator 71 connected to the expansion valve (or capillary tube) 72. It is also included in the scope of the present invention to arrange the inter-cell connections in a zigzag manner so that heat exchange between the insulating oil 53 and the outer oil 55 occurs better.

도8은 본 고안에 의한 가스유입셀형 유압탱크(PT)의 개선도면이다. 증발기(71)를 절연유(53) 내부에 위치하도록 하며 기타는 도7의 경우와 같다.Figure 8 is an improved view of the gas inlet cell hydraulic tank PT according to the present invention. The evaporator 71 is positioned inside the insulating oil 53, and the other is the same as the case of FIG.

도9는 본 고안에 의한 벨로우즈형 유압탱크(BPT)의 개선도면이다. 증발기(71)를 벨로우즈(57) 안의 절연유(53) 내부에 위치하도록 하며 벨로우즈가 접어질 경우 증발기(71)와 중첩되지 않도록 증발기보호대(91)를 설치한다. 증발기보호대(91)는 접혀지지 않는 재질로 만든다. 기타는 도7의 경우와 같다.9 is an improved view of the bellows-type hydraulic tank (BPT) according to the present invention. The evaporator 71 is positioned inside the insulating oil 53 in the bellows 57, and when the bellows are folded, an evaporator protector 91 is installed so as not to overlap the evaporator 71. Evaporator guard 91 is made of a material that is not folded. Others are the same as in the case of FIG.

도10은 본 고안에 따른 별도 냉매순환로가 추가된 OF케이블 냉각시스템 구성도이다. 중요한 변화는 냉각구간 양단 접속함의 벨마우스(43)의 날개를 연장하여 냉매회로차단막(101)을 만들어 접속함내 절연유공간(42)을 2개로 분할한다. 세미연공부(41)를 제거한 세미연공제거부(102)를 통하여 1냉각구간의 절연유공간을 2개로 분리하여, 시스내측냉매이동로(21)를 중심으로 하는 유계통은 유압탱크에 의해 기존과 같이 절연을 주요 임무로 하고, 중공냉매이동로(22)를 중심으로 하는 유계통은 케이블 도체 냉각을 주임무로 한다. 냉동사이클에 의해 냉각된 절연유는 절연유 순환팬(70)에 의해 유압탱크를 빠져나와 유입유관(103)을 통하여 접속함으로 들어간다. 이 절연유는 절연유유출홈(32)을 역으로 들어가 중공냉매이동로(22)로 유입되면서 도체에서 발생한 열을 흡수하며 도체를 냉각시킨다. 절연유는 계속하여 반대편 접속함의 절연유유출홈(32)으로 유출 되고, 다시 냉매회수관(106)을 통하여 유압탱크로 유입된다. 케이블 도체의 열을 흡수해온 절연유는 유압 탱크 내부에서 냉동사이클의 증발기(71)에 의해 다시 냉각되고 절연유순환팬(70)을 통하여 유출됨으로써 냉각 폐회로의 한 사이클을 마친다. 절연유주입커넥터(45)와 절연유유출커넥터(105)는 접지를 하여 전위를 낮춘다.10 is a schematic view of the OF cable cooling system to which a separate refrigerant circulation path according to the present invention is added. An important change is to extend the blades of the bell mouse 43 of the junction box at both ends of the cooling section to form the refrigerant circuit barrier film 101 and divide the insulating oil space 42 in the junction box into two. Through the semi-soft removal section 102 from which the semi-soft section 41 is removed, the insulating oil space of one cooling section is separated into two, and the oil system centering on the coolant moving path 21 inside the sheath is separated by the hydraulic tank. Similarly, insulation is the main task, and the oil line system centered on the hollow refrigerant movement path 22 has the main task of cooling the cable conductors. The insulating oil cooled by the refrigerating cycle exits the hydraulic tank by the insulating oil circulation fan 70 and enters through the inflow oil pipe 103. The insulating oil enters the insulating oil outflow groove 32 in the reverse direction and enters the hollow refrigerant movement path 22 to absorb heat generated from the conductor and cool the conductor. The insulating oil continues to flow into the insulating oil outflow groove 32 of the opposite junction box, and again flows into the hydraulic tank through the refrigerant recovery pipe 106. The insulating oil which has absorbed the heat of the cable conductor is cooled again by the evaporator 71 of the refrigeration cycle inside the hydraulic tank and flowed out through the insulating circulation fan 70 to complete one cycle of the cooling closed circuit. The insulated oil inflow connector 45 and the insulated oil outflow connector 105 are grounded to lower the potential.

도11은 본 고안에 따른 별도 냉매순환로가 추가된 냉동사이클 냉매순환에 의한 OF케이블 냉각장치 시스템 구성도이다. 도10의 경우와는 순환하는 냉매가 절연유가 아니라 냉동사이클의 냉매라는 것이 크게 다른 점이다. 팽창밸브(또는 모세관)(72)를 지난 냉매는 냉매유출입관로(111)를 통하여 절연유유출홈(32)을 역으로 들어가 중공냉매이동로(22)로 유입되면서 도체에서 발생한 열을 흡수하며 도체를 냉각시키고 냉매는 기체로 변한다. 중공냉매이동로(22)가 증발기(71)의 역할을 한다. 냉매는 계속하여 반대편 접속함의 절연유유출홈(32)로 유출 되고, 다시 냉매유출입관로(111)를 지나 냉매회수관(106)을 통해 냉동사이클의 터빈(77)을 회전시키고 압축기(75)로 들어가 압축되고 방열기(74)에서 열을 방출하고 냉매는 액체가 되어 냉매저장탱크(73)에 모이게 된다. 이 액체상태 냉매는 다시 팽창밸브(또는 모세관)(72)를 통과하면서 냉각 순환회로의 한 사이클을 마친다.Figure 11 is a schematic diagram of the OF cable cooling system by the refrigeration cycle refrigerant circulation in which a separate refrigerant circulation path according to the present invention is added. Unlike the case of FIG. 10, the refrigerant circulating is not the insulating oil but the refrigerant of the refrigerating cycle. The refrigerant passing through the expansion valve (or capillary tube) 72 enters the insulating oil outlet groove 32 through the refrigerant flow inlet pipe 111 and enters the hollow refrigerant movement path 22 to absorb the heat generated from the conductor. Cools and the refrigerant turns to gas. The hollow refrigerant movement path 22 serves as the evaporator 71. The refrigerant continues to flow into the insulated outflow groove 32 of the opposite junction box, and then passes through the refrigerant outflow conduit 111 to rotate the turbine 77 of the refrigerating cycle through the refrigerant recovery pipe 106 and to the compressor 75. It is compressed and discharged heat from the radiator 74, the refrigerant becomes a liquid is collected in the refrigerant storage tank (73). This liquid refrigerant again passes through expansion valve (or capillary tube) 72 to complete one cycle of the cooling circuit.

도12는 2개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 냉동사이클 냉매순환에 의한 전선 병렬냉각시스템 구성도이다. 도11의 경우와는 냉매가 별도의 냉매회수관(106) 대신 인근 전선의 중공냉매이동로(22)를 이용한다는 것이다. 이 시스템에서 제일 중요한 것은 냉각구간 양단의 접속부위에서 전선의 중공냉매이동로(22)와 외부냉매가 연결되는 냉매유출입관로(111)를 절연문제를 유발하지 않고 설치하는 것이다. 편의상 도체와 직각으로 도시하지만 전선(OF케이블, XLPE케이블, 가공전선, 피복전선)의 종류에 따라 접속부위의 절연상 문제가 발생하지 않도록 도체와 적당한 각도를 가지고 설치되며, 가공전선의 경우 애자를 사용하여 부족한 절연을 보강하는 것을 전제로 한다. 냉각과정은 다음과 같다. 좌측냉각시스템의 팽창벨브(또는 모세관)(72)를 지난 냉매는 상부전선의 냉매유출입관로(111)를 통하여 절연유유출홈(32)을 역으로 들어가 중공냉매이동로(22)로 유입되면서 도체에서 발생한 열을 흡수하며 도체를 냉각시키고 냉매는 기체로 변한다. 중공냉매이동로(22)가 증발기(71)의 역할을 한다. 냉매는 계속하여 반대편 접속함의 절연유유출홈(32)로 유출 되고, 다시 냉매유출입관로(111)를 지나 우측냉각시스템의 터빈(77)을 회전시키고 압축기(75)로 들어가 압축되고 방열기(74)에서 열을 방출하고 냉매는 액체가 되어 냉매저장탱크(73)에 모이게 된다. 이 액체상태 냉매는 다시 팽창밸브(또는 모세관)(72)를 통과하면서 하부전선의 냉매유출입관로(111)를 통하여 절연유유출홈(32)을 역으로 들어가 중공냉매이동로(22)로 유입되면서 도체에서 발생한 열을 흡수하며 도체를 냉각시키고 냉매는 기체로 변한다. 중공냉매이동로(22)가 증발기(71)의 역할을 한다. 냉매는 계속하여 반대편 접속함의 절연유유출홈(32)로 유출 되고, 다시 냉매유출입관로(111)를 지나 좌측냉각시스템의 터빈(77)을 회전시키고 압축기(75)로 들어가 압축되고 방열기(74)에서 열을 방출하고 냉매는 액체가 되어 냉매저장탱크(73)에 모이게 된다. 이 액체상태 냉매는 다시 팽창밸브(또는 모세관)(72)로 유입되면서 냉각 순환회로의 한 사이클을 마친다. 인근의 1냉각구간이 동일한 전선수가 짝수일 경우 이 방법에 의해 냉각시스템은 완성될 수 있다.12 is a block diagram of an electric wire parallel cooling system using a refrigerant cycle refrigerant circulation using two parallel electric wire hollow refrigerant moving paths. 11, the refrigerant uses the hollow refrigerant movement path 22 of the adjacent electric wire instead of the separate refrigerant recovery pipe 106. The most important thing in this system is to install the refrigerant flow inlet and outlet line 111 connecting the hollow refrigerant movement path 22 and the external refrigerant of the electric wire at both ends of the cooling section without causing an insulation problem. Although shown at right angles to the conductor for convenience, it is installed at a proper angle with the conductor so that insulation problems in the connection area do not occur depending on the type of the wire (OF cable, XLPE cable, overhead wire, sheathed wire). The premise is to reinforce insufficient insulation. The cooling process is as follows. The refrigerant passing through the expansion valve (or capillary tube) 72 of the left cooling system enters the insulated oil outlet groove 32 through the refrigerant flow inlet pipe 111 of the upper wire in a reverse direction and flows into the hollow refrigerant movement path 22. It absorbs the heat generated by it, cools the conductor and turns the refrigerant into a gas. The hollow refrigerant movement path 22 serves as the evaporator 71. The refrigerant continues to flow into the insulated outflow groove 32 of the opposite junction box, and then passes through the refrigerant outflow conduit 111 to rotate the turbine 77 of the right cooling system and enter the compressor 75 to compress and radiate the radiator 74. The heat is released from the refrigerant is a liquid is collected in the refrigerant storage tank (73). The liquid refrigerant passes through the expansion valve (or capillary tube) 72 again and enters the insulated oil outlet groove 32 through the refrigerant outflow pipe 111 of the lower wire and enters the hollow refrigerant movement path 22. It absorbs the heat generated by the conductor, cools the conductor and turns the refrigerant into a gas. The hollow refrigerant movement path 22 serves as the evaporator 71. The refrigerant continues to flow into the insulated outflow grooves 32 of the opposite junction box, and again passes through the refrigerant outflow conduit 111 to rotate the turbine 77 of the left cooling system and enter the compressor 75 to compress and radiate the radiator 74. The heat is released from the refrigerant is a liquid is collected in the refrigerant storage tank (73). This liquid refrigerant flows back into the expansion valve (or capillary tube) 72 to complete one cycle of the cooling circuit. Cooling systems can be completed by this method if the adjacent one cooling section has the same number of wires.

도13은 2개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 절연유 강제순환에 의한 전선 병렬냉각시스템 구성도이다. 냉매를 본 고안에 의해 개선된 냉각유압탱크에서 유출되는 절연유를 대신한다는 외에는 도12와 동일하다. 좌측 냉각유압탱크의 냉각된 절연유는 절연유순환팬(70)에 의해 냉매유출입관로(111)를 통하여 하부전선으로 유입되고 냉각된 절연유는 중공냉매이동로(22)를 통하여 반대편 접속부위로 이동하면서 도체를 냉각하고 하부전선 우측 냉매유출입관로(111)를 통하여 유출되고, 우측 냉각유압탱크로 유입되어 냉각되고 냉각된 절연유는 상부전선 우측 냉매유출입관로(111)를 통하여 상부전선으로 유입되고 냉각된 절연유는 중공냉매이동로(22)를 통하여 반대편 접속부위로 이동하면서 도체를 냉각하고 상부전선 좌측 냉매유출입관로(111)를 통하여 유출되고 좌측 냉각유압탱크로 유입되어 냉각 순환회로의 한 사이클을 완성한다.13 is a schematic diagram of a parallel wire cooling system using forced oil circulation using two parallel wire hollow refrigerant moving paths. 12 is the same as that of the refrigerant instead of the insulating oil flowing out of the cooling hydraulic tank improved by the present invention. The cooled insulating oil of the left cooling hydraulic tank flows into the lower wire through the refrigerant flow inlet pipe 111 by the insulating oil circulation fan 70, and the cooled insulating oil moves to the opposite connection part through the hollow refrigerant movement path 22. The conductor is cooled and flowed out through the right refrigerant outflow conduit 111 of the lower wire, and the insulated oil cooled by flowing into the right cooling hydraulic tank is cooled into the upper wire through the refrigerant inlet conduit 111 of the upper wire and cooled. The insulating oil is cooled through the hollow refrigerant movement path 22 to the opposite connection part, and the conductor is cooled, flowed out through the upper refrigerant flow inlet and outflow pipe 111, and flows into the left cooling hydraulic tank to perform one cycle of the cooling circuit. Complete

도14는 3개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 냉동사이클 냉매순환에 의한 전선 병렬냉각시스템 구성도이다. 인근에 설치된 도체가 홀 수개일 경우 상하 2개 전선의 중공냉매이동로(22)를 통과한 냉매를 중앙전선의 중공냉매이동로(22)로 유입시키고 반대편 접속부위에서 상하 2개 전선의 중공냉매이동로(22)로 배분하여 냉각 시스템을 완성하는 것으로 원리는 도12의 경우와 같다.14 is a block diagram of an electric wire parallel cooling system using refrigerant cooling refrigerant circulation using three parallel electric wire hollow refrigerant moving paths. If there are several conductors installed nearby, the refrigerant passing through the hollow refrigerant movement path 22 of the upper and lower two wires flows into the hollow refrigerant movement path 22 of the central wire, and the hollow refrigerant of the upper and lower two wires is connected at the opposite connection. The principle is the same as that of FIG.

도15는 2개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 냉동사이클 냉매순환에 의한 전선 직렬냉각시스템 구성도이다. 제1냉각구간에서 유출되는 냉매를 다시 냉각시켜 제2냉각구간으로 다시 유입시키고 말단부위에서 다른 전선의 중공냉매이동로(22)로 연결되도록 냉각시스템을 구성하는 방법이다. 원리는 도12의 경우와 같다.15 is a block diagram of an electric wire series cooling system using refrigerant cooling refrigerant circulation using two parallel electric wire hollow refrigerant moving paths. The cooling system is configured to re-cool the refrigerant flowing out of the first cooling section to flow back into the second cooling section and to be connected to the hollow refrigerant moving path 22 of the other wire at the distal end. The principle is the same as in the case of FIG.

도16은 현재 운전중인 345kV OF케이블의 년간 운전전류 지속곡선 설명도이다. 도시한 바와 같이 1년중 중부하는 아주 짧은 시간에 국한함을 볼 수 있다. 따라서 이 짧은 시간만이라도 냉각성능이 우수한 냉동사이클로 도체를 직접 냉각시킨다면 케이블 용량은 엄청나게 늘어날 것이다.FIG. 16 is an explanatory diagram of a continuous operating current curve of an annual 345 kV OF cable in operation. FIG. As shown, the middle of the year is limited to a very short time. Therefore, even in this short time, if the conductor is directly cooled by a refrigeration cycle with excellent cooling performance, the cable capacity will increase enormously.

도10에서 도15까지 냉각시스템에서 운전신뢰도를 높이기 위하여 압축기를 병렬로 다중화 하는 것과, 냉각시스템으로 전용방열기를 설치하고 이 방열기를 냉동사이클을 이용하여 냉각시키는 것도 본 고안의 범위에 포함된다.10 to 15 include the multiplexing of the compressors in parallel in order to increase the operational reliability in the cooling system, the installation of a dedicated radiator as the cooling system, and cooling the radiator using a refrigeration cycle is also included in the scope of the present invention.

전선은 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 제거시키는 방법이 없어서 이제까지 사용용량을 증대시키지 못하여 왔다. 효과적인 냉각이 되려면 냉매를 도체와 많이 접하도록 하여야 하므로 본 고안에서는 도체중심에 중공을 만들어서 중공냉매이동로(22)로 냉매를 통과시켜 냉각효과를 증대시켰다. 또한 냉매 회수관로를 별도로 설치하지 않고 인근 도체의 도체중심에 중공을 만들어서 이를 중공냉매이동로(22)로 활용하여 설비이용 효율을 증대시켰다. 또한 본 고안의 냉각시스템에 사용되는 냉동 사이클 과정에 터빈(77)과 터빈축에 연결된 발전기(또는 기계장치)를 통하여 전력을 발전 또는 물리적 에너지를 회수할 수 있도록 하였고, 이렇게 에너지가 회수되면 압축기(75)에서 냉매를 압축하고 방열기(74)에서 방열할 때 에너지소비를 줄여서 전체 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.Electric wires have not been able to effectively remove heat generated from the inside, and thus have not been able to increase their capacity. In order to achieve effective cooling, the refrigerant must be in contact with a lot of conductors. In the present invention, a hollow is formed at the center of the conductor to increase the cooling effect by passing the refrigerant through the hollow refrigerant movement path 22. In addition, by making a hollow in the conductor center of the neighboring conductor without installing a refrigerant recovery line separately, it is used as a hollow refrigerant moving path 22 to increase the efficiency of facility use. In addition, during the refrigeration cycle used in the cooling system of the present invention it is possible to recover the power generation or physical energy through a turbine (77) and a generator (or a mechanical device) connected to the turbine shaft. When the refrigerant is compressed at 75 and the heat is radiated at the radiator 74, energy consumption may be reduced to increase the overall energy efficiency.

도 1은 기존 전선의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an existing wire.

도 2는 본 고안에 적용될 전선 구조 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the wire structure to be applied to the present invention.

도 3은 OF케이블 유지접속(SJ; Stop Joint) 접속재 연결상태 설명도이다.3 is an explanatory diagram of a connection state of the OF cable stop joint (SJ) connection member.

도 4는 OF케이블 유지접속(SJ; Stop Joint) 접속함 단면도이다.4 is a cross-sectional view of an OF cable stop joint (SJ) junction box.

도 5는 기존 유압탱크(PT, EPT) 설명도이다.5 is an explanatory view of the existing hydraulic tank (PT, EPT).

도 6은 기존 OF케이블과 유압탱크 연결 설명도이다.6 is an explanatory diagram of connecting the existing OF cable and the hydraulic tank.

도 7은 절연유 유입 셀형 유압탱크(PT) 개선도면이다.7 is an improved view of the insulating oil inlet cell hydraulic tank PT.

도 8은 가스 유입 셀형 유압탱크(PT) 개선도면이다.8 is an improved view of the gas inlet cell hydraulic tank PT.

도 9는 벨로우즈형 유압탱크(BPT) 개선도면이다.9 is an improved view of the bellows-type hydraulic tank (BPT).

도 10은 별도 냉매순환로가 추가된 OF케이블 냉각시스템 구성도이다.10 is a configuration diagram of the OF cable cooling system to which a separate refrigerant circulation path is added.

도 11은 별도 냉매순환로가 추가된 냉동사이클 냉매순환에 의한 OF케이블 냉각시스템 구성도이다.Figure 11 is a schematic diagram of the OF cable cooling system by the refrigeration cycle refrigerant circulation in which a separate refrigerant circulation path is added.

도 12는 2개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 냉동사이클 냉매순환에 의한 전선 병렬냉각시스템 구성도이다.12 is a block diagram of a parallel wire cooling system using refrigerant cooling cycles using two parallel wire hollow refrigerant moving paths.

도 13은 2개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 절연유 강제순환에 의한 전선 병렬냉각시스템 구성도이다.FIG. 13 is a block diagram of a parallel wire cooling system using forced oil circulation using two parallel wire hollow refrigerant moving paths.

도 14는 3개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 냉동사이클 냉매순환에 의한 전선 병렬냉각시스템 구성도이다.14 is a block diagram of a parallel wire cooling system using a refrigerant cycle refrigerant circulation using three parallel wire hollow refrigerant moving path.

도 15는 2개 병렬전선 중공냉매이동로를 이용한 냉동사이클 냉매순환에 의한 전선 직렬냉각시스템 구성도이다.15 is a block diagram of an electric wire series cooling system using refrigerant cooling refrigerant circulation using two parallel electric wire hollow refrigerant moving paths.

도 16은 345kV OF Cable 년간 운전전류 지속곡선 설명도이다.FIG. 16 is an explanatory diagram of a continuous operating current curve of 345kV OF Cable.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 피복 11 : 방식층10: coating 11: anticorrosive layer

12 : 시스 13 : 시스내측공간12: sheath 13: sheath inner space

14 : 외부반도전층 15 : 절연층14: outer semiconducting layer 15: insulating layer

16 : 내부반도전층 17 : 도체16: inner semiconducting layer 17: conductor

18 : 유통로 19 : 강심18: distribution channel 19: strong heart

21 : 시스내측냉매이동로 22 : 중공냉매이동로21: inner refrigerant refrigerant passage 22: hollow refrigerant passage

23 : 강심중공 31 : 접속재23: strong core 31: connection member

32 : 절연유유출홈 41 : 세미연공부32: Insulation oil spill groove 41: Semi-drilling part

42 : 절연유공간 43 : 벨마우스42: insulating oil space 43: Bellemouth

44 : 절연보강층 45 : 절연유주입커넥터44: insulation reinforcement layer 45: insulating oil injection connector

46 : 접속함 51 : 외함46: junction box 51: enclosure

52 : N2가스 53 : 절연유52: N 2 gas 53: insulating oil

54 : 절연유셀 55 : 외유54: insulation oil cell 55: external oil

56 : N2가스셀 57 : 벨로우즈56: N 2 gas cell 57: bellows

61 : 유관 70 : 절연유순환팬61: oil pipe 70: insulated circulation fan

71 : 증발기 72 : 팽창밸브(또는 모세관)71: evaporator 72: expansion valve (or capillary tube)

73 : 냉매저장탱크 74 : 응축기73: refrigerant storage tank 74: condenser

75 : 압축기 76 : 모터(또는 엔진)75: compressor 76: motor (or engine)

77 : 터빈 78 : 발전기(또는 기계장치)77 turbine 78 generator (or mechanism)

79 : 절연유셀 91 : 증발기보호대79: insulation oil cell 91: evaporator protector

101 : 냉매회로차단막 102 : 세미연공제거부101: refrigerant circuit blocking film 102: semi-pore remover

103 : 유입유관 104 : 유출유관103: inflow oil pipe 104: outflow oil pipe

105 : 절연유유출커넥터 106 : 냉매회수관105: insulated oil outflow connector 106: refrigerant recovery pipe

111 : 냉매유도관 121 : 접속부위111: refrigerant induction pipe 121: connection part

Claims (1)

전선(OF케이블, XLPE케이블, 가공전선, 피복전선)의 도체단면 중심에서 도체방향으로 형성되는 중공냉매이동로(22)와; 한전선의 한냉각구간 양단 접속부위에 설치되는 2개의 냉매유출입관로(111)와; 인근 2개 전선의 2개 좌측 접속부위의 냉매유출입관로(111) 사이에 설치되는 냉각장치와; 인근 2개 전선의 2개 우측 접속 부위의 냉매유출입관로(111) 사이에 설치되는 냉각장치를 특징으로 하는 중공도체 전선의 병렬 중공을 이용한 전선 냉각장치.A hollow refrigerant moving path 22 formed in the conductor direction at the center of the conductor cross section of the electric wire (OF cable, XLPE cable, overhead wire, sheathed wire); Two refrigerant flow inlet and outlet pipes 111 installed at both ends of a cold cooling section of the KEPCO line; A cooling device installed between the refrigerant flow-out pipes 111 at two left connection portions of two adjacent electric wires; An electric wire cooling apparatus using parallel hollow of hollow conductor electric wires, characterized by a cooling device installed between two refrigerant outlet flow pipes 111 of two adjacent connection portions of two electric wires.
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WO2006129896A1 (en) * 2005-06-03 2006-12-07 Ls Cable Ltd. Overhead conductor utilizing c-type conductive wires

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