KR20090065532A - 저전압 코일 및 변압기 - Google Patents

Abstract

내화성을 향상시키기 위해, 건식 변압기용 저전압 코일의 권선은, 그의 주위 표면에서, 규소 수지, 바람직하게는 운모의 혼합물로 함침된 직조 유리 섬유로 이루어진 층을 포함하는 보호 포일 (8) 의 4 회 감기로 형성되는 랩 (7) 으로 덮인다. 내측 부분 권선 (3) 과 외측 부분 권선 (4) 은 스페이서 (6) 로서 12 개의 직사각형 알루미늄 튜브를 포함하는 간극 (5) 에 의해 분리된다. 하측 단부에서, 권선의 단부면은 에폭시 수지를 포함하는 보호 커버 (9) 로 덮인다.

저전압 코일

Description

저전압 코일 및 변압기{LOW VOLTAGE COIL AND TRANSFORMER}

본 발명은 50 kVA ∼ 25,000 kVA 의 배전에 사용되는 변압기용 저전압 코일 및 그러한 저전압 코일을 포함하는 건식 변압기에 관한 것이다.

청구항 1 의 전제부에 따른 코일은 WO 03/107 364 A1 에 의해 공지되었다. 이 코일은 수지로 캡슐화되어 있으며, 열가소성 재료로 이루어진 복수의 튜브 (코일의 단면 전체에 분포되어 있음) 를 포함하는 스페이서 수단을 갖는다.

본 발명의 목적은 일반적인 종류의 공지된 코일을 그의 기계적 특성을 손상시키지 않으면서 내화성에 있어 향상시키는 것이다. 이 목적은 청구항 1 의 특징부의 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따라 제안되는 조치는 건식 변압기의 내화성을 현저히 향상시킨다는 것이 밝혀졌다. 표준 시험 동안 도달되는 온도는 현저히 더 낮아졌고, 자기소화 (self-extinguish) 시간이 절반 이상 짧아졌다. 기계적 특성은 공지된 일반적인 종류의 저전압 코일의 기계적 특성과 본질적으로 동일하였다.

이하에서, 실시형태를 나타내는 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 저전압 코일의 단면도의 일부이다.

도 2 는, 도 1 의 선 Ⅱ-Ⅱ 를 따라 저전압 코일의 단부를 자른 반경방향 단면도이다.

도 3 은, 도 2 와 유사하게, 도 1 의 선 Ⅲ-Ⅲ 을 따라 저전압 코일의 단부를 자른 반경방향 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 전도성 포일 2 절연성 포일

3 내측 부분 권선 4 외측 부분 권선

5 간극 6 스페이서

7 랩 (wrap) 8 보호 포일

9 보호 커버

도 1 은 본 발명에 따른 저전압 코일의 단면을 보여준다. 저전압 코일은, 수직방향 축선에 대해 본질적으로 축대칭이며 전도성 포일 (1) 과 절연성 포일 (2) 로 이루어진 단일 권선을 포함하는데, 이 권선은 전도성 포일 (1) 의 연이은 2 회 감기가 절연성 포일 (2) 의 1 회 감기에 의해 분리되는 방식으로 이루어져 있다. 전도성 포일 (1) 은 알루미늄 및/또는 구리를 포함할 수 있다. 저전압 코일의 제 1 리드아웃 (lead-out) 은 내측 단부 마진에 연결되고, 제 2 리드아웃은 외측 단부 마진에 연결된다 (도시 안 됨). 절연성 포일 (2) 은 폴리머, 예컨대 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리아미드 및/또는 폴리머들의 혼합물, 및/또는 아 라미드 페이퍼, 및/또는 본 기술분야의 당업자에게 적절하다고 알려진 몇몇의 다른 재료를 포함할 수 있다. 절연성 포일은 그러한 재료를 각각 포함하는 여러 층을 포함할 수 있다. DMD (데이크론, 마일라, 데이크론의 적층물), NMN (노멕스 (Nomex), 마일라, 노멕스의 적층물), TMT (터프퀸 (TufQuin), 마일라, 터프퀸의 적층물), 노멕스, 마일라 및 켑톤 (Kapton) 이 특히 적절한 것으로 밝혀졌다. 절연성 포일 (2) 은, 전도성 포일의 측방향 마진을 넘어 연장되도록, 전도성 포일 (1) 보다 약 30 ㎜ 만큼 더 넓다.

연속 권선은 내측 부분 권선 (3) 및 동축의 외측 부분 권선 (4) 을 포함하는데, 이들은 내측 부분 권선 (3) 을 완전히 둘러싸고 있는 간극 (5) 에 의해 분리되어 있다. 간극 (5) 은, 직사각형 단면을 갖는 형상으로 곧은 알루미늄 튜브로 이루어진 12 개의 개별 스페이서 (6) 를 포함하는 스페이서 수단에 의해 형성되며, 이들 스페이서는 내측 부분 권선 (3) 의 주위 표면에 분포되어 있고, 각각의 스페이서는 상기 권선의 축선에 평행하게 배치되어 있다. 바람직한 실시형태에서, 스페이서는 코일의 전체 길이에 걸쳐 연장된다. 물론, 기재한 것보다 더 많은 또는 더 적은 스페이서가 존재할 수 있으며, 10 ∼ 30 개가 바람직하고, 스페이서는 기재한 것과는 다른 단면 및 다른 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 스페이서는 프로파일 (profile), 특히 U자형 프로파일 또는 T자형 프로파일을 가질 수 있다. 적절한 기계적 특성을 갖는 임의의 재료가 사용될 수 있지만, 내화성인 무기 재료가 바람직하며, 특히 알루미늄, 강 및/또는 몇몇의 다른 금속, 및/또는 합금, 및/또는 심지어 세라믹 및/또는 유리가, 그러한 재료로서 사용될 때, 저전압 코일의 내화성에 긍정적인 영향을 미치는 것이 밝혀졌다. 개별 스페이서 대신, 다른 스페이서 수단, 예컨대 축선에 평행한 주름을 갖는 주름진 금속 시트, 특히 알루미늄 시트가 사용될 수 있다. 또한, 저전압 코일을 3 개 이상의 동축의 부분 권선으로 세분하는 여러 개의 간극이 존재할 수도 있다. 반대로, 간극이 전혀 존재하지 않을 수도 있다. 저전압 코일의 상측 단부에서는, 내측 단부 권선 (3) 과 외측 단부 권선 (4) 은 DMD 포화 적층물로 채워져 있다.

외측 부분 권선 (4) 의 주위 표면은, 수회 감은 절연성 포일 (2) 에 의해, 그리고 적어도 부분적으로 제 1 내화성 층, 특히 수회 (특히 4 회) 감은 절연성의 비연소성 보호 포일 (8) 을 포함하는 랩 (7) 에 의해 둘러싸인다. 보호 포일 (8) 은 규소 수지, 바람직하게는 운모 (mica) 의 혼합물로 함침된 직조 (woven) 유리섬유의 층을 포함하는 것이 바람직하다. 그러한 포일은 운모지 (mica paper) 로서도 알려져 있으며, 다양한 공급체로부터 입수가능하다. VonRoll Isola 로부터 입수가능한 Cablosam

포일, 예컨대 Cablosam

366.21-10, DURAPOL FR-HA 2, RAL 7001 와 S 2000 E, 그리고 jsi 로부터 입수가능한 CABLEFLEX 1/2A 와 2/2 가 적절한 것으로 밝혀졌다. 그렇지만, 요구되는 내화성 및 기계적 특성을 갖고 있는 한 다른 재료도 또한 사용될 수 있다. 특히, 재료는 비연소성 및 전기 절연성이어야 하며, 권선의 주위 표면을 부분적으로 또는 완전히 덮는데 적절해야 한다.

도 2 는, 도 1 의 저전압 코일의 단부를 선 Ⅱ-Ⅱ 를 따라 자른 반경방향 단면을 보여주며, 도 3 은, 도 2 와 유사하게, 도 1 의 선 Ⅲ-Ⅲ 을 따라 자른 반경 방향 단면을 보여준다. 이들 도면에서, 저전압 코일의 하측 단부는, 내측 권선 (3) 과 외측 권선 (4) 의 바닥 단부면에서 그리고 냉각용의 공기 순환이 허용되도록 간극 (5) 을 제외하고서 이들 권선의 하측 부분 내로 적어도 부분적으로 또는 바람직한 실시형태에서는 완전히 연장되는 보호 커버 (9) 에 의해 밀봉되며, 보호 커버는 에폭시 수지, 예컨대 Hexion 으로부터 입수가능한 EPH 105 가 경화제로서 첨가된 EPR M4-1291-SP 를 포함한다. 저전압 코일의 상측 단부도 동일한 방식으로 밀봉된다.

저전압 코일은 이하에서 설명하는 방식으로 제조된다.

전도성 포일 (1) 과 절연성 포일 (2) 의 롤, 및 이 롤보다 폭이 더 좁은 DMD 포화 적층물의 롤을 권취기에 설치한다. 텅스텐 불활성 가스 용접으로 제 1 리드아웃을 전도성 포일에 부착시킨다. 그리고 나서, 저전압 코일의 내측 부분 권선 (3) 을 감아, 그 상측 부분을 전도성 포일 (1) 과 절연성 포일 (2) 이 함께 감겨진 DMD 포화 적층물로 채운다. 그 다음, 스페이서 (6) 를 위치시킨다. 그리고 나서, 감는 과정을 계속하여, 내측 부분 권선 (3) 의 경우와 마찬가지로 외측 부분 권선 (4) 을 형성한다. 그리고 나서, 다시 텅스텐 불활성 가스 용접으로 제 2 리드아웃을 전도성 포일에 부착시킨다. 이제, 외측 부분 권선 (4) 의 주위 표면에 보호 포일 (8) 을 4 회 감아서 랩 (7) 을 형성한다. 마지막으로, 보호 커버 (9) 를 형성하기 위해, 저전압 코일의 하측 부분은 에폭시 수지를 포함하는 액상 물질로 밀봉하고, 오븐 내에서 저전압 코일을 120 ℃ 에서 2 시간 동안 경화시킨다.

전술한 저전압 코일, 및 랩과 보호층을 갖지 않으며 폴리에스테르로 채워진 유리섬유 스페이서를 갖는 기준 코일에 대해, IEC 60076-11 표준에 따라 화재 시험을 행하였다. 각 경우에, 7.7 ℓ의 알콜로 불을 붙였고, 상기한 표준에 따라 불 위의 온도를 측정하였다.

시험 결과는 다음과 같았다.

	45 분 후 온도(℃)	60 분 후 온도(℃)	자기소화 시간 (분)
기준	206.7	165.3	157
실시형태	86.9	59.8	62

본 발명의 전술한 실시형태에 따른 저전압 코일의 내화성이 종래의 기준 코일의 개별 특성보다 현저히 향상되었음은 명백하다.

또, 본 발명은 적어도 하나의 본 발명의 저전압 코일을 포함하는 변압기에 관한 것이다. 그 외에 변압기는, 예컨대 WO 00/31 761 A1 에 기재된 것과 같이, 상측 요크와 하측 요크에 의해 연결된 3 개의 레그를 갖는 코어를 구비하는 공지된 구성을 가질 수 있으며, 이 각각의 레그는 저전압 코일, 및 그 저전압 코일과 레그를 둘러싸는 고전압 코일에 의해 둘러싸여 있다. 그러한 건식 변압기는 특히 50 kVA ∼ 25,000 kVA 의 전력 범위를 위한 배전 변압기로서 사용된다.

Claims (11)

1. 전도성 포일 (1) 의 연이은 2 회 감기가 절연성 포일 (2) 의 적어도 1 회 감기에 의해 매회 분리되는 방식으로, 전도성 포일 (1) 과 절연성 포일 (2) 이 복수 회 감겨 형성되는 권선을 갖는 변압기용 저전압 코일에 있어서, 권선의 주위 표면이 내화성 보호층에 의해 적어도 일부 덮여 있는 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호층은 전기 절연성의 비연소성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보호층은 규소 수지, 바람직하게는 운모의 혼합물로 함침된 유리섬유를 포함하는 층을 갖는 보호 포일 (8) 의 적어도 1회 감기를 포함하는 랩 (7) 의 형태인 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
4. 제 3 항에 있어서, 보호 포일 (8) 의 감기 횟수가 2 ∼ 6 회이고, 바람직하게는 4 회인 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저전압 코일은 연이은 감기 사이에 삽입된, 특히 축선방향에서 권선의 길이에 걸쳐 연장된 적어도 하나의 스페이서 수단을 포함하고, 이 스페이서 수단이, 내측 부분 권선 (3) 을 둘러싸는 간극 (5) 에 의해, 그 내측 부분 권선 (3) 을 그 다음의 부분 권선으로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 수단은 여러 개의 스페이서 (6) 를 포함하며, 이 스페이서는 감는 방향에서 서로 평행하게 배치되고, 각 스페이서 (6) 는 특히 축선 방향에서 저전압 코일의 길이에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
7. 제 6 항에 있어서, 각각의 스페이서 (6) 는 튜브의 형상 또는 프로파일의 형상, 특히 U자형 프로파일 또는 T자형 프로파일의 형상인 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 스페이서 수단은 축선 방향에 평행한 주름을 갖는 주름진 시트를 포함하고, 이 주름진 시트는 특히 축선 방향에서 저전압 코일의 길이에 걸쳐 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스페이서 수단은 무기 재료, 특히 금속, 예컨대 알루미늄 또는 강, 및/또는 세라믹 및/또는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 권선은, 일 단부가, 권선의 단부면에서 적어도 부분적으로 연장되는 에폭시 수지의 보호 커버 (9) 에 의해 적어도 부분적으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 변압기용 저전압 코일.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 변압기용 저전압 코일을 포함하고, 적어도 하나의 레그를 갖는 코어를 구비한 건식 변압기로서, 상기 레그는 상기한 저전압 코일, 및 그 저전압 코일과 상기한 적어도 하나의 레그를 둘러싸는 고전압 코일에 의해 둘러싸여 있는 건식 변압기.

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