KR20050108508A - 변압기의 오일 강제 냉각장치 - Google Patents

변압기의 오일 강제 냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변압기의 오일 강제 냉각장치에 관한 것으로, 유입식 변압기의 오일 토출구와 일단부와 연통된 오일 펌프와; 오일이 순환되는 제 1 라인과, 냉매가 순환되는 제 2 라인이 구분되어 있되, 상기 압축기의 타단부와 상기 제 1 라인의 인입구가 연통되어 있으며 상기 제 1 라인의 토출구가 상기 변압기의 오일 인입구와 연통된 열교환기와; 상기 열교환기의 제 2 라인의 토출구와 일단부가 연통된 압축기와; 상기 압축기의 타단부와 일단부가 연통된 증발기와; 상기 증발기의 타단부와 일단부가 연통되어 있으며, 타단부는 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구와 연통된 액수기와; 상기 구성 요소들을 제어하도록 제공된 제어 수단을 포함하여 구성됨으로써, 초고압 초고용량의 유입식 변압기의 오일 열화를 원천적으로 해소하고, 방열기, 호흡기 또는 컨서베이터 등이 불필요하여 제조 단가를 절감하고, 변압기의 소형 경량화를 구현할 수 있음은 물론, 유입식 변압기의 오일을 항상 최적 상태로 유지하여 변압기의 효율을 최적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

변압기의 오일 강제 냉각장치 {Oil forced cooling apparatus for oil type high voltage transformer}
본 발명은 변압기의 오일 강제 냉각장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 유입식 변압기의 오일을 강제 냉각하여 최적의 변압기 성능을 보장할 수 있는 변압기의 오일 강제 냉각장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 유입식 변압기의 오일을 강제적으로 냉매와 열교환시킴으로써 유입식 변압기의 오일 냉각에 요구되던 방열기, 컨서베이터(conservator) 또는 호흡기 등을 설치할 필요없는 변압기의 오일 강제 냉각장치에 관한 것이다.
변압기는 운전중 권선의 저항에 따른 줄(Joule) 손실, 철심 속의 교번자속에 따른 히스테리시스 손실, 철심이나 케이스 내에 발생하는 맴돌이전류 손실 등 때문에 열이 발생되고, 방열이 불충분하면 온도가 상승해서 절연체의 열화(劣化)를 가져오기 때문에 방열장치가 필요하다. 변압기는 철심과 권선을 외함 속에 담고 외함 내부를 오일로 충전한 유입식(油入式)이 대부분이다.
따라서, 변압기의 가동시에 발생한 열은 오일에 전해지고 데워진 오일은 대류를 일으키며, 이러한 오일의 대류를 이용하여 외함의 표면적을 크게 해서 냉각효과를 높이기 위해 도 1에 나타나 있는 종래 기술에 의한 유입식 변압기와 같이, 주름 철판을 붙이거나 방열기(20)를 붙인다.
또한, 방열기(20)에 의해서 바람직한 오일이 냉각이 구현되지 못하는 경우에는 외함(10)의 상부측에 컨서베이터(도시 안됨)를 부설하여 오일의 온도를 냉각하고 있다. 그러나, 초고압 또는 고용량의 변압기는 전술된 방열기 및 컨서베이터에 의해서도 바람직한 오일의 냉각을 구현할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 방열기 또는 컨서베이터가 변압기에 부설된 경우에는 변압기의 외함에 충전되는 오일 이외에 별도의 오일이 대략 20 내지 40% 더 요구됨으로써 제조 단가의 상승을 야기하는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 유입식 변압기의 오일을 강제 냉각하여 최적의 변압기 성능을 보장할 수 있는 유입식 변압기의 오일 강제 냉각장치를 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 유입식 변압기의 오일 토출구와 일단부와 연통된 오일 펌프와; 오일이 순환되는 제 1 라인과, 냉매가 순환되는 제 2 라인이 구분되어 있되, 상기 압축기의 타단부와 상기 제 1 라인의 인입구가 연통되어 있으며 상기 제 1 라인의 토출구가 상기 변압기의 오일 인입구와 연통된 열교환기와; 상기 열교환기의 제 2 라인의 토출구와 일단부가 연통된 압축기와; 상기 압축기의 타단부와 일단부가 연통된 증발기와; 상기 증발기의 타단부와 일단부가 연통되어 있으며, 타단부는 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구와 연통된 액수기와; 상기 구성 요소들을 제어하도록 제공된 제어 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 오일 펌프와 상기 변압기의 외함 상측부 사이에 개재된 제 1 자동 개폐밸브를 더 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 열교환기의 제 1 라인의 토출구와 상기 변압기의 외함 하측부 사이에 개재된 제 1 자동 개폐밸브를 더 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 증발기에 설치된 냉각팬을 더 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 액수기와 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구 사이에 개재된 건조 필터를 더 포함하여 구성된다.
보다 바람직하게는, 본 발명은 상기 건조 필터와 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구 사이에 개재된 익스펜션 밸브를 더 포함하여 구성된다.
보다 바람직하게는, 본 발명은 상기 익스펜션 밸브와 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구 사이에 개재된 솔레노이드 밸브를 더 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 열교환기의 제 2 라인의 토출구와 상기 압축기 사이에 개재된 냉매 압력계를 더 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 본 발명은 상기 변압기의 오일 토출구와 상기 오일 펌프 사이 및 상기 열교환기의 제 1 라인의 토출구와 상기 변압기의 오일 인입구의 사이에 각기 개재된 오일 온도계를 더 포함하여 구성된다.
보다 바람직하게는, 본 발명의 상기 제어 수단은 상기 냉매 압력계 및 상기 오일 온도계로부터 검출된 압력 및 온도에 대응하여 제 1 및 제 2 자동 개폐밸브, 상기 냉각팬, 상기 익스펜션 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브를 제어한다.
바람직하게는, 본 발명은 오일의 보충 및 교환을 위하여 상기 유입식 변압기의 오일 토출구와 상기 열교환기 사이 또는 상기 열교환기와 상기 유입식 변압기의 오일 인입구 사이에 개재된 서비스 밸브를 더 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 판형 열교환기를 구비한 유입식 변압기의 오일 강제 냉각장치를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 오일 강제 냉각장치는 유입식 변압기(500)의 외함 상측부와 하측부에 각기 오일 토출구(502)와, 오일 인입구(504)를 설치하여 열교환기(300)를 기준으로 하여 각기 오일 순환라인(182)(184)과 냉매 순환라인(282) (284)을 연통하여 구성된다.
그리고, 본 발명의 오일 강제 냉각장치가 연결된 유입식 변압기(500)는 종래 유입식 변압기에서 반드시 요구되던 방열기, 호흡기 또는 컨서베이터가 필요치 않는 구성임을 미리 밝혀둔다. 또한, 유입식 변압기(500)는 외함 내부의 결함 요소에 의해 폭발 위험이 발생되는 경우에 오일을 일부 토출시켜 화재 또는 폭발을 방지할 수 있도록 외함의 전면 상측부에 방압구(510)를 부설하는 것이 바람직하다. 여기서, 방압구(510)는 방압핀 또는 방압변이다.
제 1 오일 순환라인(182)은 유입식 변압기(500)의 오일 토출구(502)와 열교환기(300) 사이를 연통하며, 제 2 오일 순환라인(184)은 열교환기(300)의 제 1 라인(310)과 유입식 변압기(500)의 오일 인입구(504) 사이를 연통하도록 제공되어 있다.
여기서, 제 1 오일 순환라인(182)에는 오일 펌프(120)가 설치되어 유입식 변압기(500)의 가열된 오일이 오일 토출구(502)를 통해 토출되어 열교환기(300)에서 냉매와 열교환된 후 냉각된 다음 제 2 오일 순환라인(184)을 거쳐 유입식 변압기(500)의 오일 인입구(504)를 통해 다시 유입됨으로써 항상 바람직한 오일의 온도를 유지하도록 구성되어 있다.
또한, 오일 토출구(502) 및 오일 인입구(502)는 확대된 정면도에 도시된 바와 같이 수평으로 일정 거리 이격된 위치에 각기 복수 개로 설치되어 각기 대응된 제 1 및 제 2 오일 순환라인(182)(184)의 분기관에 연통되어 있다. 따라서, 유입식 변압기(500)은 오일의 순환시 오일이 균등하게 토출 및 인입이 되어 보다 바람직한 냉각을 구현할 수 있다.
그리고, 유입식 변압기(500)의 오일 토출구(502) 및 오일 인입구(504)에 인접된 오일 순환라인(182)(184)에는 각기 자동 개폐밸브(112)(114)가 부설되어 있다. 이를 좀 더 상세히 설명하면, 제 1 자동 개폐밸브(112)는 유입식 변압기(500)의 오일 토출구(504)와 오일 펌프(300) 사이에 개재되어 있으며, 제 2 자동 개폐밸브(114)는 열교환기(300)의 제 1 라인(310)과 유입식 변압기(500)의 오일 인입구(504) 사이에 개재되어 있다.
또한, 제 1 및 제 2 오일 온도계(132)(134)는 각기 대응된 오일 순환라인 (182)(184)에 설치되어 있다. 예컨대, 제 1 온도계(132)는 오일 펌프(120)와 제 1 자동 개폐밸브(112) 사이에 개재되어 있으며, 제 2 온도계(134)는 열교환기(300)의 제 1 라인(310)과 제 2 자동 개폐밸브(114) 사이에 개재되어 있다.
본 발명의 오일 강제 냉각장치는 오일 순환라인(182)(184)에 서비스 밸브 (190)를 제공하여 오일의 보충 및 교환을 유입식 변압기(500)의 무정전 상태에서 구현할 수 있는 특징이 있다. 여기서, 본 실시예에서는 서비스 밸브(190)가 열교환기(130)의 제 1 라인(310)과 제 2 온도계(134)에 사이에 개재되어 있는 것으로 한정되어 있으나 이에 한정되지 않고 전술된 바와 같이 오일 순환라인(182)(184)에 제공되어 있으면 된다.
본 발명에서 적용된 열교환기(300)는 다층 구조를 갖는 판형 타입으로 냉매와 오일이 혼합되지 않는 구조를 갖는다. 그리고, 열교환기(300)는 오일 순환라인(182) (184)과 연통되는 제 1 라인(310)과, 후술되는 냉매 순환라인(282)(284)과 연통된 제 2 라인(320)으로 구분되어 있다.
제 1 및 제 2 라인(310)(320)의 도시에 있어서, 각각의 은선 직선처리하여 열교환기(300)가 단층 구조처럼 도시되어 있으나 이는 편의상 도시된 것임에 불과하고 실제적으로는 열교환기(300)의 내부에서 매우 복잡한 각각의 경로를 통해 연통됨을 미리 밝혀둔다.
제 1 냉매 순환라인(282)은 열교환기(300)의 제 2 라인(320)(토출구)과 압축기(210) 사이를 연통하며, 제 2 냉매 순환라인(284)은 압축기(230), 증발기(220), 액수기(230) 및 건조 필터(240)를 경유하여 열교환기(300)의 제 2 라인(320)(인입구) 사이를 연통하도록 제공되어 있다.
여기서, 제 1 냉매 순환라인(282)에는 압축기(210)가 설치되어 냉매를 압축하여 증발기(220)에서 증발시킨 다음, 액수기(230)에서 냉매 내부의 불필요한 수분을 제거하고, 건조 필터(240)에서 최종 건조시킨 후 열교환기(300)의 제 2 라인(320)(인입구) 측으로 유입시켜 순환되도록 함으로써 항상 바람직한 냉매의 상태를 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
그리고, 보다 바람직한 증발 또는 방열을 구현하기 위하여 냉각팬(222)이 증발기(220)에 제공되어 있다.
건조 필터(240)와 열교환기(300) 사이에는 솔레노이드 밸브(250) 및 익스펜션 밸브(260)가 순차적으로 직렬 연통되어 있다.
또한, 냉매 압력계(270)는 열교환기(300)의 제 2 라인(320)과 압축기(210) 사이에 제공되어 있다.
여기서, 오일의 순환과 냉매의 순환을 살펴보기로 한다.
<오일 순환>
펌프 가동: 유입식 변압기(500)의 오일 토출구 -> 제 1 자동 개폐밸브(112) -> 오일 펌프(120) -> 열교환기(300)의 제 1 라인(310) -> 제 2 자동 개폐밸브(114) -> 유입식 변환기(500)의 오일 인입구
<냉매 순환>
압축기 가동: 압축기(210) -> 증발기(220) -> 액수기(230) -> 건조 필터(240) -> 솔레노이드 밸브(250) -> 익스펜션 밸브(260) -> 열교환기(300)의 제 2 라인(320) -> 압축기(210)
여기서, 전술된 모든 구성 요소들은 제어 수단에 의해 가동되며, 특히 오일 온도계(132)(134) 및 냉매 압력계(270)로부터 검출된 각각의 값에 의해 오일 펌프 (120) 및 압축기(210)가 가동된다.
이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 이점과 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 초고압 초고용량의 유입식 변압기의 오일 열화를 원천적으로 해소할 수 있다.
둘째, 본 발명은 방열기, 호흡기 또는 컨서베이터 등이 불필요하여 제조 단가를 절감할 수 있다.
셋째, 본 발명은 변압기의 소형 경량화를 구현할 수 있다.
넷째, 본 발명은 유입식 변압기의 오일을 항상 최적 상태로 유지하여 변압기의 효율을 최적으로 유지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 유입식 변압기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 판형 열교환기를 구비한 유입식 변압기의 오일 강제 냉각장치를 나타내는 구성도이다.
<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>
112, 114 : 자동 개폐밸브
120 : 오일 펌프(oil pump)
132, 134 : 온도계
182, 184 : 오일 순환라인
190 : 서비스 밸브
210 : 압축기(compressor)
220 : 응축기(condenser)
222 : 냉각팬
230 : 액수기(liquid receiver)
240 : 건조 필터(filter drier)
250 : 솔레노이드 밸브(solenoid valve)
260 : 익스팬션 밸브(expansion valve)
270 : 압력 센서
282, 284 : 냉매 순환라인
300 : 열교환기(heat exchanger)
310 : 제 1 라인
320 : 제 2 라인
500 : 변압기(transformer)
502 : 오일 토출구
504 : 오일 인입구
510 : 방압구

Claims (11)

  1. 유입식 변압기의 외함 상측부와 일단부와 연통된 오일 펌프와;
    오일이 순환되는 제 1 라인과, 냉매가 순환되는 제 2 라인이 구분되어 있되, 상기 압축기의 타단부와 상기 제 1 라인의 인입구가 연통되어 있으며 상기 제 1 라인의 토출구가 상기 변압기의 외함 하측부와 연통된 열교환기와;
    상기 열교환기의 제 2 라인의 토출구와 일단부가 연통된 압축기와;
    상기 압축기의 타단부와 일단부가 연통된 증발기와;
    상기 증발기의 타단부와 일단부가 연통되어 있으며, 타단부는 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구와 연통된 액수기와;
    상기 구성 요소들을 제어하도록 제공된 제어 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오일 펌프와 상기 변압기의 외함 상측부 사이에 개재된 제 1 자동 개폐밸브를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기의 제 1 라인의 토출구와 상기 변압기의 외함 하측부 사이에 개재된 제 1 자동 개폐밸브를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 증발기에 설치된 냉각팬을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액수기와 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구 사이에 개재된 건조 필터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 건조 필터와 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구 사이에 개재된 익스펜션 밸브를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 익스펜션 밸브와 상기 열교환기의 제 2 라인의 인입구 사이에 개재된 솔레노이드 밸브를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 열교환기의 제 2 라인의 토출구와 상기 압축기 사이에 개재된 냉매 압력계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압기의 오일 토출구와 상기 오일 펌프 사이 및 상기 열교환기의 제 1 라인의 토출구와 상기 변압기의 오일 인입구의 사이에 각기 개재된 오일 온도계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은 상기 냉매 압력계 및 상기 오일 온도계로부터 검출된 압력 및 온도에 대응하여 제 1 및 제 2 자동 개폐밸브, 상기 냉각팬, 상기 익스펜션 밸브 및 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    오일의 보충 및 교환을 위하여 상기 유입식 변압기의 오일 토출구와 상기 열교환기 사이 또는 상기 열교환기와 상기 유입식 변압기의 오일 인입구 사이에 개재된 서비스 밸브를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 오일 강제 냉각장치.
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