KR200381493Y1 - 수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 철심에 1차권선과 2차권선의 코일들이 감겨지고, 또한 코일들이 종 방향으로 위치하도록 철심의 양쪽으로 지지대가 설치되어 지면으로부터 코일들이 적층된 형태로 설치되도록 하는 수직형 변압기에 있어서의 변압기의 철심의 2차권선의 내측코일을 여러 개의 코일군으로 분할하여 열방출분할통로를 확보하고, 또한 열방출분할통로의 대향되는 쪽에 1차권선의 외측코일이 위치하도록 하여, 고전압에 의한 내측코일의 전압이 외측코일로 유기되는 것을 방지하면서, 내측코일에서 발생되는 열이 열방출분할통로를 통하여 분산되어 외부로 방출되도록 함으로서, 코일들이 자연대류에 의하여 외부 공기의 유통이 원활하도록 할 수 있는 수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조에 관한 것으로, 철심(10)에 1차권선과 2차권선의 내,외측 코일(100,200)들이 감겨지고, 또한 코일(100,200)들이 종 방향으로 위치하도록 철심(10)의 양쪽으로 지지대(20)가 설치되어 대응하는 지지대(20)들이 체결수단(30)에 의하여 지지되어서, 지면으로부터 코일(100,200)들이 3단으로 적층된 형태로 설치되는 변압기에 있어서, 상기 내측코일(100)들을 등간격으로 분할하여 열방출분할통로(300)가 형성되도록 하고, 상기 열방출분할통로(300)에 대응되는 부위에 외측코일(200)들이 위치하도록 되어 있고, 또한 상기 분할된 내측코일(100)에 대응하게 절열재(110)가 분할되어 상기 열방출분할통로(300)를 형성하고 있으며, 상기 외측코일(200)은, 그의 절연재(210)가 상기 열방출분할통로(300)의 개구부(400)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.

Description

수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조{Cool down structure of the vertical transformer}

본 고안은 전력을 받아 전자유도작용에 의해 전압 및 전류를 변환하는 건식 변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철심에 1차권선과 2차권선의 코일들이 감겨지고, 또한 코일들이 종 방향으로 위치하도록 철심의 양쪽으로 지지대가 설치되어 지면으로부터 코일들이 적층된 형태로 설치되도록 하는 수직형 변압기에 있어서의 변압기의 철심의 2차권선의 내측코일을 여러 개의 코일군으로 분할하여 열방출분할통로를 확보하고, 또한 열방출분할통로의 대향되는 쪽에 1차권선의 외측코일이 위치하도록 하여, 고전압에 의한 내측코일의 전압이 외측코일로 유기되는 것을 방지하면서, 내측코일에서 발생되는 열이 열방출분할통로를 통하여 분산되어 외부로 방출되도록 함으로서, 코일들이 자연대류에 의하여 외부 공기의 유통이 원활하도록 할 수 있는 수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 변압기는 철심에 동선을 감아 전압을 변환하는 기기로서, 철심(core)에 동선인 코일(1차 및 2차 권선)을 권선하여 전압을 변환하는 기기로서, 1차 권선에 흐르는 전류의 변화에 따른 자기력선의 증가/감소에 의해 2차 권선에 전류가 유도되도록 하는 전자유도작용을 이용하는 장치이다. 또한 변압기는 한 개 또는 두 개 이상의 회로에서 교류전력을 받아 전자유도작용에 의해 전압 및 전류를 변성하여 다른 한 개 또는 두 개 이상의 회로에 동일주파수의 교류전력을 공급하도록 된 장치이다.

이러한 변압기는 사용 용도가 다양한데, 그 예를 들어보면, 통상의 전력을 저전압기구에 알맞은 전압으로 낮추게 한다거나 장거리까지 전력을 전송하는 전력계통에 있어 발전기의 출력전압을 증가시키는 데 사용되며, 그 사용 용도마다에 부합하도록 계기용변성기·건식변압기·네온변압기·단권변압기·주상변압기 등 그 종류 또한 다양하다.

특히, 건식 변압기는 절연유가 없는 타입으로 변압기 내부에 바늬쉬를 함침하여 제작하는 것으로 절연 및 온도 상승(자연냉각)을 고려하여 설계된다.

도 1a,b,c에 나타낸 바와 같이, 종래의 건식 변압기는 철심(10)에 1차권선과 2차권선의 코일(100,200)들이 감겨지고 또한 코일(100,200)들이 횡 방향으로 위치하도록 철심(10)의 위,아래에 지지대(20)들이 설치되어 대응하는 지지대(20)들이 체결수단(30)에 의하여 지지된다.

상기 변압기는 코일에 전기가 투입되면 전류가 흐르는데 그로 인해서 고온의 열이 발생하게 되는데, 철심(10)에 코일(100,200)들이 감겨져 열 발산방식은 도 2에 나타낸 바와 같이 코일(100,200)과 코일(100,200)들의 사이의 스페이스(40)를 통하여 자연대류의 원리에 따라서 코일(100,200)의 하부로 차가운 공기가 유입되어 코일(100,200)을 식히고, 코일(100,200)을 식힌 더운 공기는 코일(100,200)의 상부로 올라가 외부로 방출하도록 하여 변압기가 정상 가동할 수 있게 하고 있다.

위와 같이 수평형의 변압기는, 코일과 코일들 사이의 스페이스(40)가 상, 하 종방향으로 확보되어 외부 공기의 유통이 원활하여 장기간 사용되고 있다.

그러나, 상기 수평형의 변압기는 코일들이 수평으로 배열되기 때문에, 변압기의 설치장소의 설비면적 등의 공간을 감안하여야 하는 등의 제약이 따르게 된다.

상기와 같은 수평형의 변압기의 설치장소의 제약을 해결할 수 있는 수직형 변압기가 채용되고 있다.

상기 수직형 변압기는 도 3a,b,c에 나타낸 바와 같이 철심(10)에 1차권선과 2차권선의 코일(100,200)들이 감겨지고, 또한 코일(100,200)들이 종 방향으로 위치하도록 철심(10)의 양쪽으로 지지대(20)가 설치되어 대응하는 지지대(20)들이 체결수단(30)에 의하여 지지되어서, 지면으로부터 코일(100,200)들이 3단으로 적층된 형태로 설치되게 된다.

위와 같이 코일(100,200)들이 3단으로 설치되어 앞서 설명한 수평형 변압기에 비하여 설비면적을 줄일 수 있는 이점으로 채용되고 있다. 그런데 상기 철심의 코일(100,200)들이 3단으로 적층된 형태로 되기 때문에, 코일(100,200)의 하부로 차가운 공기가 유입되어 코일(100,200)을 식히고, 코일(100,200)을 식힌 더운 공기는 코일(100,200)의 상부로 올라가도록 하는 스페이스가 확보되지 않아 코일이 과열되는 문제가 있다.

이를 방지하기 위하여 도 4b에 나타낸 바와 같이 강제 배출방식으로 내측코일(100)의 측면에 홴(50)을 형성하여 홴(50)의 가동으로 강제 송풍에 의한 냉각방식이 채용되고 있으나, 홴(50)이 정지되었을 대에는 코일이 소손되는 등의 관리상의 문제점이 많다.

본 고안은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 고안은 변압기의 코일 냉각효율의 극대화할 수 있는 수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조의 제공을 목적으로 한다. 또한 본 고안은 변압기의 내측코일을 여러 개의 코일군으로 분할하여 열방출통로를 확보하여, 내측코일에서 발생되는 열이 열방출통로를 통하여 분산되어 외부로 방출되도록 함을 목적으로 한다. 또한 본 고안은 코일들이 자연대류에 의하여 외부 공기의 유통이 원활하도록 하여, 변압기의 과열을 방지함을 목적으로 한다. 또한, 본 고안은 고전압에 의한 내측코일의 전압이 외측코일로 유기되는 것을 방지하면서, 코일들이 자연대류에 의하여 외부 공기의 유통이 원활하도록 됨을 목적으로 한다.

본 고안은 철심에 1차권선과 2차권선의 내,외측 코일들이 감겨지고, 또한 코일들이 종 방향으로 위치하도록 철심의 양쪽으로 지지대가 설치되어 대응하는 지지대들이 체결수단에 의하여 지지되어서, 지면으로부터 코일들이 3단으로 적층된 형태로 설치되는 변압기에 있어서, 상기 내측코일들을 등간격으로 분할하여 열방출분할통로가 형성되도록 하고, 상기 열방출분할통로에 대응되는 부위에 외측코일들이 위치하도록 됨을 기본특징으로 한다.

또한, 본 고안의 상기 분할된 내측코일에 대응하게 절연재가 분할되어 상기 열방출분할통로를 형성하고 있고, 또한 상기 외측코일은, 그의 절연재가 상기 열방출분할통로의 개구부에 대응하는 위치에 형성되어 있다.

본 고안의 구성을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a,b,c 는 종래의 수평형 건식 변압기의 정면, 평면 및 측면도이고, 또한 도 2a,b 는 종래의 수평형 건식 변압기의 개략도와, 변압기의 대응 한쪽부분의 내,외코일의 종단면도이며, 또한 도 3a,b,c 는 종래의 수직형 건식 변압기의 정면, 평면 및 측면도이고, 또한 도 4a,b 는 종래의 수직형 건식 변압기의 개략도와, 변압기의 대응 한쪽부분의 내,외코일의 종단면도이며, 또한 도 5 는 본 고안의 수직형 건식 변압기의 대응 한쪽부분의 내,외코일의 종단면도이다.

본 고안의 수직형 건식 변압기는 도 3a,b,c 및 도 4a에 나타낸 바와 같이 철심(10)에 1차권선과 2차권선의 내,외측 코일(100,200)들이 감겨지고, 또한 코일(100,200)들이 종 방향으로 위치하도록 철심(10)의 양쪽으로 지지대(20)가 설치되어 대응하는 지지대(20)들이 체결수단(30)에 의하여 지지되어서, 지면으로부터 코일(100,200)들이 3단으로 적층된 형태로 설치되는 변압기이다.

앞서 설명한 바와 같이, 코일(100,200)들이 3단으로 설치되어 수평형 변압기에 비하여 설비면적을 줄일 수 있는 이점으로 채용되고 있다. 그런데 상기 철심의 코일(100,200)들이 3단으로 적층된 형태로 되기 때문에, 코일(100,200)의 하부로 차가운 공기가 유입되어 코일(100,200)을 식히고, 코일(100,200)을 식힌 더운 공기는 코일(100,200)의 상부로 올라가도록 하는 스페이스가 확보되지 않아 코일이 과열되는 문제가 있었다.

본 고안은 도 5에 나타낸 바와 같이 상기 내측코일(100)들을 횡방향의 등간격으로 분할되어 있고, 도면에서는 내측코일(100)들이 5개로 분할되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 변압기의 코일의 설계에 따라서 증감 가능하다.

상기 내측코일(100)의 분할은 종방향으로 통하는 열방출분할통로(300)들이 형성되게 되며, 내측코일(100)들의 좌,우측으로부터 공기가 유입되어 열방출분할통로(300)를 통하여 윗쪽으로 방출되게 된다.

그리고, 상기 열방출분할통로(300)들에 대응되는 부위에 외측코일(200)들이 위치하도록 하여 내측코일(100)의 전압이 외측코일(200)로 유기되는 것을 방지하게 된다.

또한, 상기 분할된 내측코일(100)에 대응하게 내측코일(100)의 위쪽 절연재(110)가 분할되어 도 5 와 같이 상기 열방출분할통로(300)를 형성하게 된다.

상기 열방출분할통로(300)들에 대응되는 부위에 설치되는 외측코일(200)은, 그의 절연재(210)가 상기 열방출분할통로(300)의 개구부(400)에 대응하는 위치에 형성되어서 앞서 설명한 바와 같이, 내측코일(100)의 전압이 외측코일(200)로 유기되는 것을 방지하면서 도 5의 화살표시와 같이 코일에 발생하는 열이 위쪽으로 방출하게 된다.

상기 코일로부터 발생하는 열이 화살표 방향과 같이 상부로 자연냉각 되는 구조에 의하여 강제송풍이 아닌 자연대류에 의한 냉각으로 원가를 대폭으로 줄일 수 있으며, 또한 코일의 냉각 효율을 높일 수 있다.

이상과 같이, 본 고안은 철심에 1차권선과 2차권선의 코일들이 감겨지고, 또한 코일들이 종 방향으로 위치하도록 철심의 양쪽으로 지지대가 설치되어 지면으로부터 코일들이 적층된 형태로 설치되도록 하는 수직형 변압기에 있어서의 변압기의 철심의 2차권선의 내측코일을 여러 개의 코일군으로 분할하여 열방출분할통로를 확보하고, 또한 열방출분할통로의 대향되는 쪽에 1차권선의 외측코일이 위치하도록 하여, 고전압에 의한 내측코일의 전압이 외측코일로 유기되는 것을 방지하면서, 내측코일에서 발생되는 열이 열방출분할통로를 통하여 분산되어 외부로 방출되도록 함으로서, 코일들이 자연대류에 의하여 외부 공기의 유통이 원활하도록 할 수 있다.

도 1a,b,c 는 종래의 수평형 건식 변압기의 정면, 평면 및 측면도,

도 2a,b 는 종래의 수평형 건식 변압기의 개략도와, 변압기의 대응 한쪽부분의 내,외코일의 종단면도,

도 3a,b,c 는 종래의 수직형 건식 변압기의 정면, 평면 및 측면도,

도 4a,b 는 종래의 수직형 건식 변압기의 개략도와, 변압기의 대응 한쪽부분의 내,외코일의 종단면도,

도 5 는 본 고안의 수직형 건식 변압기의 대응 한쪽부분의 내,외코일의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 철심 20 : 지지대

30 : 체결수단 40 : 스페이스

50 : 홴 100 : 내측코일

110 : 절연재 200 : 외측코일

210 : 절연재 300 : 열방출분할통로

400 : 개구부

Claims (3)

1. 철심(10)에 1차권선과 2차권선의 내,외측 코일(100,200)들이 감겨지고, 또한 코일(100,200)들이 종 방향으로 위치하도록 철심(10)의 양쪽으로 지지대(20)가 설치되어 대응하는 지지대(20)들이 체결수단(30)에 의하여 지지되어서, 지면으로부터 코일(100,200)들이 3단으로 적층된 형태로 설치되는 변압기에 있어서,

   상기 내측코일(100)들을 등간격으로 분할하여 열방출분할통로(300)가 형성되도록 하고, 상기 열방출분할통로(300)에 대응되는 부위에 외측코일(200)들이 위치하도록 됨을 특징으로 하는 수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 분할된 내측코일(100)에 대응하게 절연재(110)가 분할되어 상기 열방출분할통로(300)를 형성함을 특징으로 하는 수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 외측코일(200)은, 그의 절연재(210)가 상기 열방출분할통로(300)의 개구부(400)에 대응하는 위치에 형성됨을 특징으로 하는 수직형 건식 변압기의 열 냉각 구조.