KR20110048373A

KR20110048373A - 배전용 몰드 변압기

Info

Publication number: KR20110048373A
Application number: KR1020090105145A
Authority: KR
Inventors: 이승욱; 이종호
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2011-05-11
Also published as: KR101094774B1

Abstract

본 발명은 배전용 몰드 변압기에 관한 것으로서, 도체를 설정된 턴수로 권선하여 형성되는 섹션권선; 및 섹션권선에 삽입되는 부분덕트;를 구비한 복수의 단위고압권선부를 축방향으로 적층하여 형성되는 고압권선을 구비하여 구성된다. 이에 의해, 권선 작업을 용이하게 할 수 있고 권선 도체의 온도 상승을 억제할 수 있다.

Description

배전용 몰드 변압기{ELECTRICAL SUPPLY MOLDED TRANSFOMER}

본 발명은 배전용 몰드 변압기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 온도 상승을 억제할 수 있는 배전용 몰드 변압기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 변압기는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 장치이다.

이러한 변압기는, 자로(磁路)를 형성하는 철심(코어)와, 상기 철심의 둘레에 소정의 턴수(회수)로 권선되는 1차권선과, 상기 1차권선과 소정의 권선비로 권선되는 2차권선을 구비하여 구성될 수 있다.

상술한 변압기 중 일부에는, 외함과, 상기 외함의 내부에 변압기 본체를 배치하고, 권선의 절연 및 냉각을 위해 오일(절연유)를 주입한 소위 유입식(오일) 변압로 구성되어 이용되고 있다. 이러한 유입식 변압기는 오일 유출, 과부하 또는 단락 사고시 화재가 발생될 수 있다.

이러한 문제점을 고려하여 최근에는 상기 1차권선 및 2차권선을 절연성이 우수한 수지(에폭시수지)로 감싼(몰딩한) 소위 몰드 변압기가 이용되고 있다.

한편, 변압기의 수명은 권선(도체)의 온도 상승과 밀접한 관련이 있으며, 변 압기의 온도 상승 한계를 20℃ 이상 초과해서 사용기간이 총 100일을 초과할 경우에는 변압기의 수명이 대략 25%로 감소하는 것으로 알려져 있다.

그런데, 이러한 종래의 몰드 변압기에 있어서는, 권선의 냉각을 위해 자연대류 방식을 이용하도록 하고 있어, 권선 작업을 신속하고 용이하게 함과 아울러 권선 도체의 온도 상승을 억제할 수 있는 변압기의 구조가 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은, 권선 도체의 온도 상승을 억제할 수 있는 배전용 몰드 변압기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 권선 작업을 용이하게 할 수 있고 권선 도체의 온도 상승을 억제할 수 있는 배전용 몰드 변압기를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위해, 도체를 설정된 턴수로 권선하여 형성되는 섹션권선; 및 상기 섹션권선에 삽입되는 부분덕트;를 구비한 복수의 단위고압권선부를 축방향으로 적층하여 형성되는 고압권선을 포함하는 배전용 몰드 변압기를 제공한다.

여기서, 상기 부분덕트는, 내부에 유로가 형성되는 바디와, 서로 다른 바디를 서로 연통되게 연결하는 연결부를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 부분덕트에 의해 형성된 덕트는 복수로 구성될 수 있다.

상기 덕트는 상기 섹션권선의 원주방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.

상기 덕트는 상기 섹션권선의 반경방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.

상기 덕트는 상기 섹션권선의 원주방향을 따라 이격됨과 아울러 반경방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.

상기 고압권선은 판상 도체로 형성될 수 있다.

상기 고압권선은 적층된 단위고압권선부의 둘레에 형성되는 몰딩부를 더 포 함하여 구성될 수 있다.

상기 고압권선과 동심적으로 배치되는 저압권선을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 저압권선은 상기 고압권선의 내측에 배치되게 구성될 수 있다.

상기 저압권선은 두께에 비해 긴 폭을 가지는 판상의 도체를 권선하여 형성될 수 있다.

상기 도체는 반경방향을 따라 이격되게 권선될 수 있다.

상기 고압권선 및 저압권선의 중심에 배치되는 철심을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 저압권선은 상기 고압권선과 상기 철심 사이에 배치되게 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 권선의 도체 사이에 덕트부를 형성함으로써 권선 도체의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 고압권선이 복수의 섹션권선을 구비하고, 각 섹션권선의 권선시 부분덕트가 삽입되어 연결되도록 함으로써 도체의 권선 작업시 도체와 덕트의 간섭 발생을 억제할 수 있어 권선 작업을 신속하고 용이하게 할 수 있다.

또한, 고압권선의 도체를 판상 도체(포일(foil))를 이용함으로써 권선 작업시 도체의 턴수(권회수)를 현저하게 줄일 수 있다.

또한, 고압권선의 도체를 판상 도체를 이용하고, 고압권선이 복수의 섹션권 선을 구비하되, 각 섹션권선에는 부분덕트가 삽입되도록 함으로써, 권선 작업시 도체의 턴수를 줄일 수 있고 판상 도체와 부분덕트의 간섭이 발생하지 아니하여 판상 도체의 연속적인 권선이 가능하고, 이에 의해 권선 작업을 더욱 신속하고 용이하게 할 수 있으며 도체의 온도 상승을 억제할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전용 몰드 변압기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 철심의 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 1의 부분종단면도이며, 도 4는 도 1의 고압권선의 사시도이다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 배전용 몰드 변압기는, 철심(120)과, 상기 철심(120)의 둘레에 배치되는 저압권선(130)과, 상기 저압권선(130)의 둘레에 배치되는 고압권선(140)을 포함하여 구성되되, 상기 고압권선(140)은, 도체(144)를 설정된 턴수로 권선하여 형성되는 섹션권선(143)과, 상기 섹션권선(143)에 삽입되는 부분덕트(145a)를 구비한 단위고압권선부(141)를 축방향으로 적층하여 형성될 수 있다. 여기서, 상기 저압권선(130) 및 고압권선(140)은 전원의 상(phases)의 수에 대응되게 각각 형성될 수 있다. 이하, 상기 저압권선(130) 및 고압권선(140)은 3상 전원에 대응되게 각 3개로 구성된 경우를 예를 들어 설명한다.

상기 철심(코어(core))(120)은 자로(磁路)를 형성할 수 있게 복수의 전기강판으로 형성될 수 있다. 상기 전기강판들은 얇은 두께를 가지며 절연 적층될 수 있다. 상기 철심(120)은 서로 이격되어 수직방향으로 배치되는 3개의 수직구간 부(121)와, 상기 수직구간부(121)를 서로 연결하여 폐회로를 구성하는 2개의 수평구간부(125)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 철심(120)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상하방향으로 서로 조립되는 제1철심부(120a) 및 제2철심부(120b)를 구비하게 구성될 수 있다. 상기 제1철심부(120a)는, 상측의 수평구간부(125a)와 상기 상측의 수평구간부(125a)로부터 하향 연장된 3개의 부분수직구간부(121a)를 구비할 수 있다. 상기 제2철심부(120b)는 하측의 수평구간부(125b) 및 상기 하측의 수평구간부(125b)로부터 상향 연장된 3개의 부분수직구간부(121b)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 제1철심부(120a) 및 제2철심부(120b)는 서로 상하로 일정한 죔새를 가지고 끼워 맞춤되게 구성될 수 있다.

상기 철심(120)의 상측 및 하측에는 상기 철심(120)을 지지할 수 있게 프레임(미도시)이 구비될 수 있다. 상기 프레임에는 상기 저압권선(130) 및 고압권선(140)이 상호 동심적으로 유지될 수 있게 지지하는 권선지지부들이 각각 형성될 수 있다.

상기 저압권선(130)은 판상의 도체(133)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 판상의 도체(133)는 상기 고압권선(140)의 전체 높이에 대응되는 높이를 가지게 형성될 수 있다. 상기 저압권선(130)의 판상의 도체(133)는 상기 철심(120)의 둘레에 나선형(spiral)으로 권선될 수 있다. 상기 판상의 도체(133)는 서로 접촉되지 아니하게 반경방향을 따라 서로 이격되게 권선될 수 있다. 이에 의해 상기 판상의 도체(133)의 냉각이 용이하게 되어 온도 상승을 억제할 수 있다. 상기 판상의 도체(133)의 외부에는 합성수지(예를 들면 에폭시수지)로 몰딩하여 형성되는 몰딩 부(135)를 더 구비할 수 있다.

한편, 상기 저압권선(130)의 외측에는 반경방향을 따라 이격되게 고압권선(140)이 구비될 수 있다. 상기 고압권선(140)은 원통형상을 가지며 상기 저압권선(130)과 동심적으로 배치될 수 있다.

상기 고압권선(140)은, 도체(144)와, 도체(144) 사이에 공기 유로를 형성하는 덕트(145)를 구비하여 구성될 수 있다. 이에 의해 상기 도체(144)에서 발생된 열이 쉽게 방출될 수 있어 상기 도체(144)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 이에 따라 상기 고압권선(140)의 수명이 연장될 수 있다. 상기 덕트(145)는 상기 고압권선(140)의 원주 방향을 따라 이격배치되는 복수로 구성될 수 있다. 이에 의해 상기 고압권선(140)의 열을 효과적으로 방출할 수 있다.

상기 고압권선(140)은 상기 도체(144)의 둘레에 합성수지(예를 들면 에폭시(epoxy)수지)로 몰딩(molding)하여 형성되는 몰딩부(160)를 더 구비할 수 있다. 상기 고압권선(140)의 일 측, 보다 구체적으로 상기 고압권선(140)의 몰딩부(160)의 일 측에는 소정 폭으로 외측으로 돌출 형성되는 단자부(163)가 마련될 수 있다. 여기서, 상기 덕트(145)의 상단 및 하단은 공기의 출입이 가능하게 상기 몰딩부(160)의 외부와 연통되게 형성될 수 있다. 이에 의해 상기 도체(144)에서 발생된 열이 쉽게 방출될 수 있다. 상기 각 덕트(145)는 축방향을 따라 서로 연통되게 결합되는 복수의 부분덕트(145a)를 구비할 수 있다.

상기 고압권선(140)은, 도체(144)를 소정 턴(turn)수로 권선하여 형성되는 섹션(section)권선(143) 또는 섹션코일(이하, '섹션권선(143)'이라 함)과, 섹션권 선(143)에 삽입되는 부분덕트(145a)를 구비하여 각각 축방향으로 배치되는 복수의 단위고압권선부(141)를 구비하게 구성될 수 있다. 여기서, 상기 고압권선(140)의 도체(144)는 얇은 두께와 소정 폭(예를 들면 두께 2㎜, 폭 64㎜)과 긴 길이를 가지는 판상의 도체(144) 또는 포일(foil)(144)로 형성될 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 상기 고압권선의 제조과정에 대해 설명한다.

도 5는 도 3의 고압권선의 도체 및 덕트가 결합된 상태를 도시한 부분사시도이며, 도 6은 도 3의 고압권선의 부분단면도이고, 도 7은 도 6의 도체 및 부분덕트의 연결과정을 도시한 도면이며, 도 8은 도 6의 부분덕트의 결합상태를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 부분덕트의 분리사시도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배전용 몰드 변압기의 고압권선의 평면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 고압권선(140)은 축방향으로 이격배치되는 복수의 단위고압권선부(141)를 구비하여 구성된다. 본 실시예에서 상기 단위고압권선부(141)는 제1단위고압권선부(141a) 내지 제11단위고압권선부(141k)를 구비한 경우가 예시되어 있다. 상기 단위고압권선부(141)의 수는 적절히 조절될 수 있다. 상기 각 단위고압권선부(141)는, 소정의 폭을 가지고 반경방향으로 적층되게 권선되는 도체와, 상기 도체에 삽입되고 축방향으로 서로 연결되는 복수의 부분덕트(145a)를 각각 구비하여 구성될 수 있다.

상기 부분덕트(145a)는 상기 섹션권선(143)의 원주방향을 따라 이격되어 배치되게 복수로 구성될 수 있다. 상기 복수의 부분덕트(145a)는 거의 동일 원주 상 에 배치될 수 있다.

상기 섹션권선(143)은, 상기 부분덕트(145a)의 내측에 배치되는 내부권선부(143a)와, 상기 부분덕트(145a)의 외측에 배치되는 외부권선부(143b)를 구비할 수 있다.

한편, 상기 부분덕트(145a)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 복수로 형성되고, 섹션권선(143)의 반경방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 부분덕트(145a)는 반경방향을 따라 서로 이격됨과 아울러 원주방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 제1반경(r1)을 가지는 원주상에 등 각도(θ) 간격으로 부분덕트(145a)를 배치하여 내측 덕트부(151)을 형성하고, 제2반경(r2)을 가지는 원주상에 등각도(θ) 간격으로 부분덕트(145a)들을 배치하되, 내측 덕트부(151)와 교호적으로 배치되게 하여 외측 덕트부(152)를 형성할 수 있다.

상기 부분덕트(145a)는 상기 도체의 양 측으로 돌출될 수 있게 상기 도체의 상하폭(높이)(H1)에 비해 더 큰 상하폭(높이)(H2)을 가지게 형성될 수 있다. 이에 의해, 상기 부분덕트(145a)의 연결작업을 용이하게 할 수 있다.

상기 부분덕트(145a)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 내부에 공기의 유로가 형성되는 바디(147)와, 상기 바디(147)를 상호 연통되게 연결하는 연결부(148)를 구비할 수 있다. 상기 연결부(148)는 상기 바디(147)의 일 단부로부터 돌출되는 돌출부(149)와, 상기 바디(147)의 타 단부에 다른 바디(147)의 돌출부(149)가 삽입될 수 있게 형성되는 삽입부(150)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 돌출부(149)는 상기 바디(147)의 좌우폭에 비해 축소된 좌우폭을 가지게 형성될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 상기 고압권선(140)을 형성하고자 할 때는, 먼저 도체의 일 단이 가상의 원주상에 배치하고, 도체를 반경방향으로 적층되게 소정 회수로 권선하여 내부권선부(143a)를 형성한다. 다음 내부권선부(143a)의 외면에 부분덕트(145a)를 원주방향으로 이격되게 배치하고, 부분덕트(145a)의 외면에 도체를 소정 회수로 권선하여 외부권선부(143b)를 형성한다. 이렇게 하여 제1단위고압권선부(141a)가 형성된다.

다음 도체를 축선방향으로 연장시켜 제1단위고압권선부(141a)의 섹션권선(143)의 내부권선부(143a)와 동일한 직경을 가지는 가상의 원주상에 소정의 턴수로 권회한다. 다음 제2단위고압권선부(141b)의 섹션권선(143)의 내부권선부(143a)의 외면에 부분덕트(145a)를 배치한다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 각 부분덕트(145a)의 삽입부(148)에 제1단위고압권선부(141a)의 부분덕트(145a)의 돌출부(149)가 삽입되도록 한다. 다음 부분덕트(145a)의 외면을 감싸게 도체를 소정 회수 권선하면 축방향을 따라 상기 제1단위고압권선부(141a)의 일 측에 제2단위고압권선부(141b)가 형성된다. 상술한 과정을 반복하여 제3단위고압권선부(141c) 내지 제11단위고압권선부(141k)가 추가로 형성되도록 한다. 최종적으로 상기 제11단위고압권선부(141k)가 형성되면 이들의 외부에 형틀을 배치하고, 용융된 합성수지(에폭시수지)를 주입하여 몰딩부(160)가 형성되도록 한다.

한편, 저압권선(130) 및 고압권선(140)이 형성되면, 상기 저압권선(130)의 외측에 상기 고압권선(140)이 동심적으로 배치되도록 한다. 다음 상기 저압권선(130)의 내부에 철심(120)이 배치되도록 한다. 이때, 상기 철심(120)은 상기 저 압권선(130)의 상측 및 하측에서 각각 삽입되어 일체로 결합될 수 있다.

다음 상기 저압권선(130) 및 고압권선(140)이 상호 동심적으로 유지될 수 있게 상기 저압권선(130) 및 고압권선(140)을 프레임에 결합한다.

이상에서, 본 발명의 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었다. 그러나, 본 발명은, 그 사상 또는 본질적인 특징에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태로 실시될 수 있으므로, 위에서 설명된 실시예는 그 상세한 설명의 내용에 의해 제한되지 않아야 한다.

또한, 앞서 기술한 상세한 설명에서 일일이 나열되지 않은 실시예라 하더라도 첨부된 특허청구범위에서 정의된 그 기술 사상의 범위 내에서 넓게 해석되어야 할 것이다. 그리고, 상기 특허청구범위의 기술적 범위와 그 균등범위 내에 포함되는 모든 변경 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포섭되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전용 몰드 변압기의 사시도,

도 2는 도 1의 철심의 개략적인 구성도,

도 3은 도 1의 부분종단면도,

도 4는 도 1의 고압권선의 사시도,

도 5는 도 3의 고압권선의 도체 및 덕트가 결합된 상태를 도시한 부분사시도,

도 6은 도 3의 고압권선의 부분단면도,

도 7은 도 6의 도체 및 부분덕트의 연결과정을 도시한 도면,

도 8은 도 6의 부분덕트의 결합상태를 도시한 도면,

도 9는 도 8의 부분덕트의 분리사시도,

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배전용 몰드 변압기의 고압권선의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

120 : 철심 120a : 제1철심부

120b : 제2철심부 121 : 수직구간부

125 : 수평구간부 130 : 저압권선

140 : 고압권선 141a~141k : 제1 내지 제11단위고압권선부

143 : 섹션권선 143a : 내부권선부

143b : 외부권선부 144 : 도체

145 : 덕트 145a : 부분덕트

147 : 바디 148 : 연결부

149 : 돌출부 150 : 삽입부

Claims

도체를 설정된 턴수로 권선하여 형성되는 섹션권선; 및

상기 섹션권선에 삽입되는 부분덕트;를 구비한 복수의 단위고압권선부를 축방향으로 적층하여 형성되는 고압권선을 포함하는 배전용 몰드 변압기.
제1항에 있어서,

상기 부분덕트는, 내부에 유로가 형성되는 바디와, 서로 다른 바디를 서로 연통되게 연결하는 연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제1항에 있어서,

상기 부분덕트에 의해 형성된 덕트는 복수인 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제3항에 있어서,

상기 덕트는 상기 섹션권선의 원주방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제3항에 있어서,

상기 덕트는 상기 섹션권선의 반경방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징 으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제3항에 있어서,

상기 덕트는 상기 섹션권선의 원주방향을 따라 이격됨과 아울러 반경방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제1항에 있어서,

상기 고압권선은 판상 도체로 형성되는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제7항에 있어서,

상기 고압권선은 적층된 단위고압권선부의 둘레에 형성되는 몰딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고압권선과 동심적으로 배치되는 저압권선을 더 포함하는 배전용 몰드 변압기.
제9항에 있어서,

상기 저압권선은 상기 고압권선의 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 배전 용 몰드 변압기.
제9항에 있어서,

상기 저압권선은 두께에 비해 긴 폭을 가지는 판상의 도체를 권선하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제11항에 있어서,

상기 도체는 반경방향을 따라 이격되게 권선되는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.
제9항에 있어서,

상기 고압권선 및 저압권선의 중심에 배치되는 철심을 더 포함하는 배전용 몰드 변압기.
제13항에 있어서,

상기 저압권선은 상기 고압권선과 상기 철심 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배전용 몰드 변압기.