KR200481941Y1 - 몰드 변압기의 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 몰딩 변압기의 냉각 장치는, 외함의 중간 높이에 냉기가이드가 설치됨에 따라 외함의 내부공간으로 유입되는 찬 공기가 외함의 구석까지 멀리 이동하면서 하부에서 상부로 순환하게 되고 이로 인해 찬 공기가 각 상의 권선부를 고르게 냉각시켜 냉각효과를 높일 수 있다.

Description

몰드 변압기의 냉각 장치{COOLING DEVICE FOR MOLD TRANSFORMER}

본 고안은 몰드 변압기에 관한 것으로, 특히 냉각덕트를 사용하여 저압권선을 냉각시키는 몰드 변압기의 냉각 장치에 관한 것이다.

몰드 변압기는 권선을 에폭시수지로 감싸는 고체 절연방식의 변압기로서, 에폭시수지에 실리카 등의 무기질 충진제를 배합하거나 유리섬유 등의 기본재가 함유되어 환경오염을 방지하고, 나염성 및 자기 소화성을 가져 화재 발생의 위험을 최소화 할 수 있는 장점이 있어 건물지하나 지하철, 지하상가 등에 널리 사용되고 있다.

몰드 변압기는 또 경화시 가스발생이 없고 반응수축이 적어 기계적으로 안정적이고, 내약품성, 내수성 내열성이 우수하여 장기간 방치하여도 변압기의 손상이 적으며, 권선을 고진공에서 몰딩하므로 전자기계력 및 외부기계력 및 이상 진동 등에도 강한 내성을 가지고 있다. 따라서 안정적인 전압공급이 필요한 부분, 예를 들어 공공건물이나 지하철, 병원 등에 사용되기 적합하다.

도 1은 종래 몰드 변압기의 내부를 보인 정면도이고, 도 2는 도 1의 "I-I"선단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 종래의 몰드 변압기는 외함(1)의 내부에 변압기 본체(2)가 설치되어 있다.

변압기 본체(2)는 상부 수평바(3a)와 하부 수평바(3b) 사이에 자기회로를 이루는 복수 개의 코어(4)가 구비되고, 각 코어(4)의 외부에는 전기회로를 이루는 권선부(5)가 감싸지도록 구비되어 있다.

도 2에서와 같이, 권선부(5)는 코어(4)를 저압코일(5a)과 고압코일(5b)로 감싸 외함(1)에 고정되는 상부프레임(6a)과 하부프레임(6b)에 의해 상단과 하단이 각각 지지되어 있다.

상기와 같은 변압기에서는 코어(4)에서 가장 많은 열이 발생하게 되고, 코어(4)와 인접해 있는 저압코일(5a)은 코어(4)와의 대류, 복사 및 자체 권선 온도로 인하여 작동시 변압기 본체(2)의 온도가 과도하게 상승하게 된다.

이에 따라, 종래에는 변압기 본체(2)에서 발생되는 열을 자연대류를 이용하여 냉각시키고 있었다. 하지만 자연대류에 의해 변압기를 냉각하는 방법은 코어(4)와 저압코일(5a)의 사이 또는 저압코일(5a)과 고압코일(5b) 사이의 틈새가 작아 공기가 외함(1)의 내부를 원활하게 순환하지 못하고 정체되면서 변압기 본체(2)가 더욱 과열되는 문제점이 있었다.

이를 감안하여 도 1에서와 같이 외함(1)의 외측면에 원심팬(7b)과 열교환기(7c)를 구비한 강제 냉각기(7)를 설치하여 외함(1) 내부의 공기를 강제 순환시킴으로써 변압기 본체(2)에서 발생되는 열을 냉각시키는 방안이 모색되고 있다. 도면중 미설명 부호인 7a는 냉각기 하우징이다.

그러나, 상기와 같은 강제 냉각기를 구비하는 몰드 변압기는, 원심팬(7b)과 열교환기(7c)를 이용하여 외함(1) 내부의 더운 공기를 빼내 냉각시킨 후 다시 외함(1)의 내부로 뿜어주어 각 상에서 발생되는 열을 냉각시키는 것이나, 도 1에 도시된 바와 같이 강제 냉각기(7)에 의해 외함(1)의 내부공간으로 유입되는 찬 공기가 멀리 떨어져 있는 상까지는 미치지 못하여 실질적인 냉각효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은, 외함의 내부공간에 설치되는 각 상으로 찬 공기가 균등하게 순환 공급되도록 하여 냉각효율을 높일 수 있는 몰드 변압기의 냉각 장치를 제공하려는데 있다.

본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 개구면을 가지며 변압기 본체가 수용되는 외함; 외함의 개구면에 설치되어 외함의 내부 공기를 강제 순환시키면서 냉각시키는 강제 냉각기; 및 외함의 내부에 설치되어 강제 냉각기에서 토출되는 찬 냉기를 안내하는 냉기가이드;를 포함하는 몰딩 변압기의 냉각 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 외함의 내부에는 세로방향 프레임과 가로방향 프레임이 일정 간격을 두고 설치되며, 세로방향 프레임 또는 가로방향 프레임에는 적어도 한 개 이상의 지지부가 구비되고, 지지부에 냉기가이드가 지지되어 결합될 수 있다.

그리고, 냉기가이드는 복수 개의 조각판으로 이루어지고, 복수 개의 조각판이 지지부에서 체결될 수 있다.

그리고, 복수 개의 조각판을 서로 연결하는 연결편이 체결될 수 있다

그리고, 냉기가이드에는 변압기 본체를 이루는 권선부가 삽입되도록 관통구멍이 형성되고, 관통구멍의 내경은 권선부의 외경보다 크게 형성될 수 있다.

그리고, 냉기가이드에는 상기 변압기 본체를 이루는 권선부가 삽입되도록 관통구멍이 하나 이상 형성되며, 관통구멍은 하나의 폐루프 형태로 연결될 수 있다.

본 고안에 의한 몰딩 변압기의 냉각 장치는, 외함의 중간 높이에 냉기가이드가 설치됨에 따라 외함의 내부공간으로 유입되는 찬 공기가 외함의 구석까지 멀리 이동하면서 하부에서 상부로 순환하게 되고 이로 인해 찬 공기가 각 상의 권선부를 고르게 냉각시켜 냉각효과를 높일 수 있다.

도 1은 종래 몰드 변압기의 내부를 보인 정면도,
도 2는 도 1의 "I-I"선단면도,
도 3은 본 고안에 따른 몰드 변압기의 내부를 보인 정면도,
도 4는 도 3의 "II-II"선단면도,
도 5는 도 3에 따른 몰드 변압기의 외함에서 몰드케이스를 분리하여 보인 사시도,
도 6은 도 5의 "A"부를 보인 확대도.

이하, 본 고안에 의한 몰딩 변압기의 냉각 장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 몰드 변압기의 내부를 보인 정면도이고, 도 4는 도 3의 "II-II"선단면도이며, 도 5는 도 3에 따른 몰드 변압기의 외함에서 몰드케이스를 분리하여 보인 사시도이고, 도 6은 도 5의 "A"부를 보인 확대도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 실시예에 의한 냉각 장치를 갖는 몰딩 변압기는, 외함(1)의 내부에 변압기 본체(2)가 설치되고, 외함(1)의 일측면에는 그 외함(1)의 내부 공기를 강제 순환시키는 강제 냉각기(7)가 설치될 수 있다.

외함(1)은 그 내부에 복수 개씩의 세로방향 프레임(11)과 가로방향 프레임(12)이 일정 간격을 두고 배열되고, 각 프레임(11)(12)의 사이에는 몰드케이스를 이루는 복수 개의 플레이트(13)가 밀봉 결합될 수 있다.

변압기 본체(2)는 상부 수평바(3a)와 하부 수평바(3b) 사이에 자기회로를 이루는 복수 개의 코어(4)가 일렬로 구비되고, 각 코어(3)의 외부에는 전기회로를 이루는 권선부(5)가 감싸지도록 구비될 수 있다.

권선부(5)는 코어(4)를 저압코일(5a)과 고압코일(5b)로 감싸 외함(1)에 고정되는 상부프레임(6a)과 하부프레임(6b)에 의해 상단과 하단이 각각 지지될 수 있다.

한편, 외함(1)의 일측면에는 그 외함(1)의 내부공기를 순환시키기 위한 개구면이 상하 양측에 각각 형성되고, 개구면의 바깥쪽에는 외함(1)의 내부공기를 흡입하여 냉각한 후 다시 외함(1)의 내부로 순환 공급하는 강제 냉각기(7)가 설치될 수 있다.

외함(1)은 상측 개구면(1a)과 하측 개구면(1b)에 각각 형성되어 상측 개구면(1a)은 더운 공기가 배출되는 배출구의 역할을 하도록 후술할 원심팬(7b)의 흡입측에 연통되는 반면 하측 개구면(1b)은 찬 공기가 유입되는 유입구의 역할을 하도록 후술할 열교환기(7c)의 후류측에 형성될 수 있다.

강제 냉각기(7)는 외함(1)의 상측 개구면(1a)과 하측 개구면(1b)이 수용되도록 바깥쪽에 고정되는 냉각기 하우징(7a)과, 냉각기 하우징(7a)의 상측 개구면(1a)에 설치되는 원심팬(7b)과, 원심팬(7b)의 후류측에 설치되어 그 원심팬(7b)을 통해 토출되는 공기를 냉각시키는 열교환기(7c)로 이루어질 수 있다.

그리고 외함(1)의 내부에는 강제 냉각기(7)에서 외함(1)의 내부공간으로 토출되는 찬 공기를 멀리 안내하는 냉기가이드(20)가 설치될 수 있다.

냉기가이드(20)는 베이클라이트(bakelite)와 같은 열경화성 재질로 형성될 수 있고, 다수 개의 조각판(21)을 조합하여 외함(1)의 내부공간을 상하로 구획할 수 있도록 형성될 수 있다. 그리고 냉기가이드(20)는 변압기 본체(2)의 각 권선부(5)가 삽입되도록 복수 개의 관통구멍(22)이 일렬로 형성될 수 있다.

관통구멍(22)은 복수 개가 서로 독립적으로 형성될 수도 있지만, 도 4 및 도 5에서와 같이 복수 개의 관통구멍(22)이 서로 연결되어 그 관통구멍(22)들의 내주면이 폐루프를 이루도록 각 관통구멍(22)의 사이에는 연결홈(22a)이 형성될 수 있다. 이로써, 조각판(21)들의 조립이 용이하고 외함(1) 내부에서의 공기의 순환이 원활하게 이루어질 수 있다.

여기서, 관통구멍(22)의 내경은 그 관통구멍(22)과 권선부(5) 사이에 틈새가 발생하여 그 틈새를 통해서도 공기가 흐를 수 있도록 권선부(5)의 외경보다 크게 형성될 수도 있다. 하지만, 관통구멍(22)의 내경이 너무 크면 찬 공기가 권선부(5)의 내부를 통과하지 않거나 다량의 공기가 관통구멍(22)을 통해 흐를 수 있으므로 적절한 크기로 형성하는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 외함(1)의 세로방향 프레임(11)에는 소정의 높이, 즉 냉기가이드(20)가 외함(1)의 하측 개구면(1b)보다 높은 위치에 설치될 수 있는 정도의 높이에 냉기가이드(20)를 지지하는 지지부(15)가 설치될 수 있다.

지지부(15)는 대략 기역(ㄱ)자 모양으로 절곡되어 냉기가이드(20)가 얹히는 상면에 그 냉기가이드(20)를 이루는 복수 개의 조각판(21)을 고정하기 위한 볼트(23)가 체결되도록 체결구멍(미도시)이 형성될 수 있다.

한편, 냉기가이드(20)는 지지부(15)에 얹혀져 복수 개의 조각판(21)이 연결되어 지지되는 것은 물론 조각판(21)끼리도 서로 연결될 수 있도록 양쪽 조각판(21) 사이에 놓인 연결판(24)에 볼트로 체결될 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 21a는 지지부에 체결하기 위한 관통구멍이다.

상기와 같은 본 고안에 의한 몰딩 변압기의 냉각 장치는 다음과 같은 작용 효과가 있다.

즉, 변압기 본체(2)가 운전을 시작하면 각 상의 코어(4)에서 가장 많은 열을 발생시키고, 이 열은 각 상의 코어(4)과 인접해 있는 저압코일(5a)과 고압코일(5b)에 대류 또는 복사되어 전달되는 동시에 자체 권선 온도로 인하여 저압코일(5a)과 고압코일(5b)의 온도가 과도하게 상승하게 될 수 있다.

하지만, 외함(1)의 외부에 설치된 강제 냉각기(7)의 원심팬(7b)이 작동하여 외함(1) 내부의 더운 공기를 배출시키고, 이 더운 공기는 열교환기(7c)를 거치면서 냉각된 후 하측 개구면(1b)을 통해 외함(1)의 내부로 다시 공급된다.

그러면, 외함(1)의 내부로 순환 공급되는 찬 공기는 도 3에서와 같이 냉기가이드(20)에 막혀 외함(1)의 상측 개구면(1a) 방향으로 곧바로 이동하지 않고 냉기가이드(20)를 따라 먼 쪽으로 이동을 하게 된다. 이때, 찬 공기는 각 상의 권선부(5) 또는 그 권선부(5)와 냉기가이드(20)의 관통구멍(22) 사이를 통해 냉기가이드(20)의 하측공간에서 상측공간으로 흘러 이동하게 되고, 이 과정에서 찬 공기는 각 상의 권선부(5)를 고르게 냉각시키게 된다.

이렇게, 외함의 중간 높이에 냉기가이드가 설치됨에 따라 외함의 내부공간으로 유입되는 찬 공기가 외함의 구석까지 멀리 이동하면서 하부에서 상부로 순환하게 되고 이로 인해 찬 공기가 각 상의 권선부를 고르게 냉각시켜 냉각효과를 높일 수 있다.

1 : 외함 1a : 상측 개구면
1b : 하측 개구면 2 : 변압기 본체
4 : 코어 5 : 권선부
5a : 저압코일 5b : 고압코일
7 : 강제 냉각기 11 : 세로방향 프레임
12 : 가로방향 프레임 15 : 지지부
20 : 냉기가이드 21 : 조각판
22 : 관통구멍 24 : 연결판

Claims (6)

1. 개구면을 가지며 변압기 본체가 수용되고, 내부에 세로방향 프레임과 가로방향 프레임이 일정 간격을 두고 설치되며, 상기 세로방향 프레임 또는 가로방향 프레임에는 적어도 한 개 이상의 지지부가 구비되는 외함;
   상기 외함의 개구면에 설치되어 상기 외함의 내부 공기를 강제 순환시키면서 냉각시키는 강제 냉각기; 및
   상기 외함의 내부에서 상기 지지부에 지지되어 결합되며 상기 강제 냉각기에서 토출되는 찬 냉기를 안내하는 냉기가이드;를 포함하는 몰딩 변압기의 냉각 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 냉기가이드는 복수 개의 조각판으로 이루어지고, 상기 복수 개의 조각판이 상기 지지부에서 체결되는 몰딩 변압기의 냉각 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수 개의 조각판을 서로 연결하는 연결편이 체결되는 몰딩 변압기의 냉각 장치.
5. 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉기가이드에는 상기 변압기 본체를 이루는 권선부가 삽입되도록 관통구멍이 형성되고,
   상기 관통구멍의 내경은 상기 권선부의 외경보다 크게 형성되는 몰딩 변압기의 냉각 장치.
6. 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉기가이드에는 상기 변압기 본체를 이루는 권선부가 삽입되도록 관통구멍이 하나 이상 형성되며,
   상기 관통구멍은 하나의 폐루프 형태로 연결되는 몰딩 변압기의 냉각 장치.

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