KR20060086727A - Coagulation preventing apparatus for winding coil of electric equipment using heat pipe - Google Patents
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Abstract
개시된 전기장비의 권선코일 응결방지장치는, 난방시스템의 난방배선에서 분기된 열원공급관과, 전기장비의 케이스 내측에 일측부가 인입되게 설치되며 내부에 열전달매체가 충전된 히트파이프 및, 히트파이프의 타측부와 열원공급관을 열교환이 이루어지도록 연결하는 열교환기를 포함하여 구성된다. 이와 같은 응결방지장치는, 인접한 난방시스템의 열을 이용하는 구성이므로 소규모의 설비 추가만으로도 원활하고 안정적인 응결방지장치를 구현할 수 있으며, 전기를 열로 변환시킬 필요없이 있는 그대로의 열을 전달하는 것이기 때문에 열전달효율도 높다. The winding coil condensation preventing device of the disclosed electrical equipment includes a heat source supply pipe branched from a heating wiring of a heating system, a heat pipe installed at one side of the inside of a case of the electrical equipment and filled with a heat transfer medium, and the other of the heat pipe. It comprises a heat exchanger for connecting the side and the heat source supply pipe to the heat exchange. Such a condensation preventing device uses heat from an adjacent heating system, so that it is possible to realize a smooth and stable condensation preventing device even by adding a small amount of equipment, and transfer heat as it is without converting electricity into heat. Is also high.
히트파이프, 난방, 권선코일, 응결Heat Pipe, Heating, Winding Coil, Condensation
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 권선코일 응결방지장치의 전체 구성을 도시한 도면, 1 is a view showing the overall configuration of the winding coil condensation preventing apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 권선코일 응결방지장치의 작동상태를 설명하기 위한 도면2 and 3 are views for explaining the operating state of the winding coil condensation preventing device shown in FIG.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 권선코일 응결방지장치의 구성을 도시한 도면,4 is a view showing the configuration of the winding coil condensation preventing apparatus according to another embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 권선코일 응결방지장치의 구성을 도시한 도면. 5 is a view showing the configuration of the winding coil condensation preventing apparatus according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10...난방시스템 11...보일러10
12...난방배관 20...열원공급관12
30...열교환기 40...히트파이프30
50...전기장비 50 ... electrical equipment
본 발명은 변압기, 변류기, 전동기, 발전기 등의 전기장비에서 자기장을 형성하기 위해 사용되는 권선코일에 수분이 응결되는 현상을 방지하기 위한 응결방지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a condensation preventing device for preventing the condensation of moisture in the winding coil used to form a magnetic field in electrical equipment such as transformers, current transformers, electric motors, generators.
일반적으로 변압기나 변류기, 전동기, 발전기 등과 같은 전기장비에는 전자기 상호작용을 유도하기 위한 권선코일이 내장되어 있다. 즉, 이 권선코일에 전류를 흘려서 자기장을 형성하여 동력을 얻어내거나, 또는 반대로 권선코일 주변에 형성된 자기장으로부터 전류를 얻어내는 등의 전자기 작용을 유도하게 된다. In general, electrical equipment such as transformers, current transformers, electric motors, and generators have a winding coil for inducing electromagnetic interaction. That is, a magnetic field is formed by flowing a current through the winding coil to obtain power, or conversely, an electromagnetic action is induced such as obtaining current from a magnetic field formed around the winding coil.
그런데, 이와 같은 권선코일이 내장된 전기장비의 안에 습도가 높아지게 되면, 공기 중의 수증기가 물로 응결되어 권선코일에 부착되는 현상이 빈발한다. 이러한 현상은 권선코일의 절연파괴를 초래하여 전기장비의 내구연한을 단축시키는 원인이 된다. 따라서, 이를 방지하기 위해서 종래에는, 전기장비의 케이스 안쪽에 전기히터를 설치하여 운영하는 방식이 일반적으로 채용되어 왔다. 그런데, 전기히터를 이용하여 수증기의 응결을 방지하게 되면, 전기에너지와 열에너지의 변환과정에서 에너지 손실이 많이 발생하게 되는 단점이 있다. 또한 복잡한 전기배전반시스템 및 제업설비를 갖추어야 하므로 과다한 설비투자 및 전기요금 상승 등 운영비 증가의 부담을 감수해야 하는 단점도 있다. 뿐만 아니라 전기배전반에서 각 전기장비가 설치된 위치까지 케이블을 연결하고 그 접속부에 단자함을 설치하는 등 부속 설비의 추가도 많아지며, 특히 접속부의 증가에 따른 단락 및 지락 사고 발생율의 증가 및 사람이 접촉할 경우의 안전사고 발생율까지 높아질 수 있는 문제가 있 다. However, when the humidity is increased in the electrical equipment in which the winding coil is embedded, a phenomenon in which water vapor in the air condenses into water and adheres to the winding coil is frequent. This phenomenon causes insulation breakdown of the winding coils and shortens the service life of electrical equipment. Therefore, in order to prevent this, conventionally, a method of installing and operating an electric heater inside the case of the electric equipment has been generally employed. However, when the condensation of the water vapor is prevented by using the electric heater, there is a disadvantage in that a lot of energy loss occurs during the conversion of the electric energy and the thermal energy. In addition, complex electrical switchgear systems and manufacturing facilities have to be equipped with the disadvantage of having to bear the burden of operating costs such as excessive facility investment and rising electric bills. In addition, there are many additional facilities such as connecting cables from the electrical switchboard to the location where each electric equipment is installed and installing terminal box at the connection part. There is a problem that can be raised to the incidence of safety accidents.
본 발명은 상기의 문제점들을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 설비투자 규모를 줄이면서도 효율적이고 안정적으로 응결을 방지할 수 있도록 개선된 전기장비의 권선코일 응결방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a winding coil condensation preventing device of an electric equipment that is improved to prevent condensation while reducing the size of facility investment.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. In addition, the objects and advantages of the invention may be realized by the means and combinations indicated in the claims.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 권선코일 응결방지장치는, 난방시스템의 난방배선에서 분기된 열원공급관; 전기장비의 케이스 내측에 일측부가 인입되게 설치되며 내부에 열전달매체가 충전된 히트파이프; 및, 상기 히트파이프의 타측부와 상기 열원공급관을 열교환이 이루어지도록 연결하는 열교환기;를 포함한다.Winding coil condensation preventing device of the present invention for achieving the above object, the heat source supply pipe branched from the heating wiring of the heating system; A heat pipe installed at one side of the inside of the case of the electrical equipment and filled with a heat transfer medium; And a heat exchanger connecting the other side of the heat pipe and the heat source supply pipe to perform heat exchange.
여기서, 상기 열전달매체를 통한 열전달량을 조절하는 열량조절수단이 더 구비되는 것이 바람직하며, 그 열량조절수단으로는, 상기 히트파이프와 열원공급관 중 적어도 어느 하나의 내부통로 개도를 조정하여 상기 열전달매체의 유동량을 가변시키는 유량조절밸브가 구비되는 것이 바람직하다. Here, it is preferable to further include a calorific value control means for adjusting the heat transfer amount through the heat transfer medium, the calorie control means, by adjusting the opening degree of at least one of the heat pipe and the heat source supply pipe by adjusting the heat transfer medium. It is preferable that a flow rate control valve is provided to vary the flow rate.
그리고, 상기 전기장비는 변압기, 변류기, 전동기 및, 발전기 중 어느 하나일 수 있다. The electrical equipment may be any one of a transformer, a current transformer, an electric motor, and a generator.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장비의 권선코일 응결방지장치를 도시한 것이다.1 illustrates a winding coil condensation preventing apparatus of an electrical apparatus according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 응결방지장치는, 보일러(11)를 포함한 난방시스템(10)에서 발생한 열의 일부를 이용하여, 예컨대 변압기와 같은 전기장비(50)의 내부를 건조하게 가열 유지하도록 구성되어 있다. 그 세부 구조를 살펴보면 다음과 같다.As shown, the condensation preventing device of the present invention is configured to keep the interior of the
먼저, 상기 난방시스템(10)에는 물과 같은 열매체가 순환하는 난방배관(12)이 있는데, 그중에 일부를 분기시켜서 열원공급관(20)으로 사용한다. 즉, 전기장비의 내부 건조를 위해 별도의 큰 설비를 추가하는 것이 아니라, 주변에 있는 난방시스템에서 난방배관(12)의 일부를 분기하여 이용하는 것이다. 이 난방배관(12)으로는 통상적으로 난방시스템에 구비되어 있는 예열용 배관이 사용될 수도 있다. First, the
그리고, 권선코일(52)이 내장된 상기 전기장비(50)의 케이스(51) 내부에는 히트파이프(40)의 일측부가 인입되게 설치된다. 이 히트파이프(40)는 주지된 바와 같이 내부에 메탄올, 아세톤, 물, 수은 등의 휘발성액체를 열전달매체로서 충전하고 있는 일종의 전열관으로서, 한쪽 끝에 열을 가하면 액체가 그 열을 흡수하며 증발하여 다른 쪽 끝으로 이동하고, 거기서 방열한 후 되돌아오는 원리로 전열을 한다. 여기서는 케이스(51) 안쪽에 인입된 부분이 방열부가 된다. In addition, one side of the
그리고, 이 히트파이프(40)의 흡열과정은 상기 열원공급관(20)과 연결된 열교환기(30)를 통해서 이루어진다. 즉, 히트파이프(40)의 상기 케이스(51) 안으로 인입된 부분의 타측부는 상기 열원공급관(20)과 열적으로 접촉할 수 있는 열교환기(30)에 연결되어서, 난방시스템(10)에서 발생된 열을 전달받을 수 있도록 구성되어 있다. In addition, the endothermic process of the
참조부호 41는 히트파이프(40)의 내부통로 개도를 조정하여 열전달매체의 유동량을 가변시키는 유량조절밸브를 나타낸다. 이 유량조절밸브(41)를 조정하게 되면 케이스(51) 안으로 유입되는 열량이 가변되어 결국 내부 온도를 조절할 수 있게 된다.
그리고, 참조부호 42는 열전달매체를 히트파이프(40) 안으로 공급하거나 드레인시킬 때 사용되는 개폐밸브를 나타낸다.
이와 같은 구조의 권선코일 응결방지장치는 도 2에 도시된 바와 같이 작동된다. 그전에 먼저 도 2는 열전달 과정을 쉽게 이해할 수 있도록 도 1에 도시된 구성을 핵심요소인 히트파이프(40)를 중심으로 간략화해서 도시한 것임을 알려둔다. The winding coil condensation preventing device of such a structure is operated as shown in FIG. Before that, FIG. 2 first shows that the configuration shown in FIG. 1 is simplified and illustrated with reference to the
먼저, 난방시스템(10)이 가동되는 동안에는 난방배관(12)에서 분기된 열원공급관(20)에 항상 가열된 열매체 예컨대, 가열수 등이 공급된다. 이 상태에서 상기 열원공급관(20)에 마련되어 있는 개폐밸브(21a)(22a)를 열면 열원공급관(20)의 공급측라인(21)과 회수측라인(22)을 열매체가 순환하게 된다. 그러면, 상기 열교환기 (30)를 통해 이 열원공급관(20)과 열적으로 접촉되어 있는 히트파이프(40)의 부분이 열교환을 통해 가열된다. 이에 따라 히트파이프(40)의 내부에 충전되어 있는 액상의 열전달매체(44)가 증발하기 시작한다. 즉, 액체(44) 중에 분포되어 있던 작은 기포(43)가 열을 흡수하여 급격하게 커지게 되며 이렇게 커진 흡열상태의 기포(43)는 전기장비(50)의 케이스(51) 안에 인입되어 있는 반대 쪽 부위를 향해 이동하게 된다. 정확히 말하면 히트파이프(40) 내부를 순환하는 것인데, 경로가 케이스(51) 안쪽으로 이어져 있으므로, 그쪽으로 이동하는 것이다. 그리고, 케이스(51) 안쪽 부위로 이동된 기포(43)는 케이스(51) 내부의 공기와 접촉되어 다시 열교환을 일으켜 방열하게 되며, 방열 후에는 액화되어 기포(43)의 크기가 다시 작아지게 된다. 이후 다시 히트파이프(40)의 경로를 따라 열교환기(30) 쪽으로 되돌아오게 되며, 열원공급관(20)의 열을 받아 가열되고 증발된 후 케이스(51) 안쪽으로 전달하는 과정을 반복하게 된다. First, while the
따라서, 난방시스템(10)에서 생성된 열의 일부가 열원공급관(20), 열교환기(30), 히트파이프(40)를 통해 전기장비(50)의 케이스(51) 안으로 원활하게 전달됨으로써 내부의 습도를 낮추고 권선코일(52) 등에 수분이 응결될 수 있는 현상을 방지해주는 것이다. Therefore, a part of the heat generated in the
한편, 케이스(51) 안으로의 열전달이 너무 과도하여 온도가 너무 올라가는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이 유량조절밸브(41)를 약간 잠궈서 히트파이프(40) 내부를 순환하는 열전달매체(44)의 유량을 줄여준다. 즉, 상기 유량조절밸브(41)가 열량조절수단의 기능을 수행하여 케이스(51) 내부의 온도가 너무 높거나 너무 낮아 지는 것을 조절할 수 있게 해주는 것이다. On the other hand, if the heat transfer into the
다음으로, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장비의 권선코일 응결방지장치를 도시한 것이다.Next, Figure 4 illustrates a winding coil condensation preventing device of an electrical equipment according to another embodiment of the present invention.
본 실시예의 응결방지장치도 난방시스템(10)에서 발생한 열의 일부를 이용하여 전기장비(50)의 내부를 건조하게 가열 유지하도록 구성된 점은 전술한 실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 전기장비(50) 내부로 열을 전달하는 히트파이프(70)의 구조를 변경하였다. 즉, 전술한 실시예에서는 전체가 순환하는 하나의 라인으로 구성된 히트파이프(40;도 2 참조)였지만, 본 실시예에서는 각각 별도의 순환루트를 가진 개별적인 히트파이프(70) 복수개를 설치하여 열전달을 수행하는 것이다. 각 히트파이프(70)의 일단부는 열교환기(30) 측에 위치되어 열흡수 및 증발이 일어나고, 타단부는 전기장비(50) 안에 위치되어 방열 및 응축이 일어나게 된다. 그 외의 작동 원리는 전술한 실시예와 동일하다. 그리고, 참조부호 60은 단열케이스로서 전기장비(50)로의 열전달 도중에 외기로 방열되는 현상을 억제해준다. 그리고, 이 경우에는 열원공급관(20)의 개폐밸브(21a)(22a)를 조절하여 열량을 조절할 수 있다. The condensation preventing device of this embodiment is also the same as the above-described embodiment configured to keep the interior of the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기장비의 권선코일 응결방지장치를 도시한 것이다.5 is a view illustrating a winding coil condensation preventing apparatus for electrical equipment according to another embodiment of the present invention.
본 실시예의 응결방지장치도 난방시스템(10)에서 발생한 열의 일부를 이용하여 전기장비(50)의 내부를 건조하게 가열 유지하도록 구성되며, 도 4의 실시예와 같이 개별적인 순환루트를 가진 복수의 히트파이프(70)를 채용하고 있다. 대신, 본 실 시예에서는 별도의 열교환기(30;도 4 참조)를 생략하고, 상기 히트파이프(70)를 직접 열원공급관(20)에 접촉하여 흡열 및 증발작용을 거친 후 전기장비(50) 내부에서 방열 및 응축작용을 수행하는 구조로 변경하였다. 즉, 전술한 실시예에서는 열교환기(30)를 통해 열원공급관(20)으로부터의 열을 전달받았지만, 본 실시예에서는 히트파이프(70) 일단을 열원공급관(20)과 결합되는 제1열교환부(71)로 구성하고, 타단은 전기장비(50) 내부에서 방열하는 제2열교환부(72)로 구성하여 직접적인 열전달이 수행되게 한 것이다. 그 외의 작동 원리는 전술한 실시예들에서와 동일하다. The condensation preventing device of this embodiment is also configured to keep the interior of the
이와 같이 주변에 있는 난방시스템의 열을 이용하여 큰 설비투자를 하지 않고도 원활하고 안정적인 권선코일 응결방지장치를 구현할 수 있다. 그리고, 여기서 예시된 변압기의 경우 외에도 변류기, 전동기, 발전기 등 권선코일이 내장된 모든 전기장비의 건조에 이용될 수 있으며, 특히 대용량의 장비를 운영하는 발전소나 공장 등에 유용하게 이용될 수 있다. As such, it is possible to implement a smooth and stable winding coil condensation preventing device without making a large facility investment by using the heat of the heating system in the vicinity. In addition, in the case of the transformer illustrated here, it can be used for drying all electric equipments in which winding coils, such as current transformers, electric motors, generators, and the like, can be particularly useful for power plants or factories operating large-capacity equipment.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기장비의 권선코일 응결방지장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.As described above, the winding coil condensation preventing apparatus of the electric equipment according to the present invention provides the following effects.
첫째, 인접한 난방시스템의 열을 이용하는 구성이므로, 소규모의 설비 추가만으로도 원활하고 안정적인 응결방지장치를 구현할 수 있다. First, since the configuration using the heat of the adjacent heating system, it is possible to implement a smooth and stable condensation prevention device only by adding a small amount of equipment.
둘째, 난방시스템의 잉여열을 이용하므로 기존에 전기히터를 이용하는 방식에 비해 가동비가 저렴해지며, 전기를 열로 변환시킬 필요없이 있는 그대로의 열을 전달하는 것이기 때문에 열전달효율도 높다. Second, the use of excess heat of the heating system, the operating cost is lower than the conventional method using the electric heater, heat transfer efficiency is also high because it is to transfer the heat as it is without the need to convert electricity to heat.
셋째, 전기배전함과 단자함 등 전기관련 안전사고가 발생될 수 있는 설비의 증설이 필요없게 되어, 사용자의 안전을 보장할 수 있다. Third, there is no need to expand the equipment that can cause electrical safety accidents such as electrical distribution boxes and terminal boxes, it is possible to ensure the safety of the user.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
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