KR20140062385A - 변압기외함 파열방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기외함 파열방지장치에 관한 것으로, 고정구, 방압변, 통합파이프, 컨테이먼트탱크, 유면계를 포함한다. 이러한 변압기외함 파열방지장치는 구조가 복잡하지 않고, 부피가 크기 않으며, 방압변을 통해 변압기외함의 파열을 방지할 수 있다.
또한, 통합파이프를 통해, 방압변의 파손으로 인해 유출되는 오일을 모아 한꺼번에 컨테이먼트탱크에 모아, 유출된 오일에 의한 2차적인 환경오염을 방지할 수 있다.

Description

변압기외함 파열방지장치{TRANSFORMER CASE ANTI-RUPTURE DEVICE}

본 발명은 변압기외함 파열방지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 방압변을 구비하여, 변압기 내부의 압력증가로 인한 외함의 파열을 방지하는 변압기외함 파열방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 발전소에서 보내온 높은 전압을 사용 가능하도록 적정한 전압으로 변환하는 것으로, 이들 변압기는 절연물의 종류에 따라 유입식과 건식 등이 있으며, 보통 절연유가 내부에 채워진 유입식변압기가 대부분 사용되고 있다. 이러한 유입식변압기는 고압권선, 저압권선, 철심, 절연유, 외함 등으로 구성되어 있다.

한국등록특허 제10-0754740호는 변압기의 외함 파열 방지장치에 관한 것으로서, 자기장을 흡수하는 차폐판이 변압기 외함에 직접적으로 부착되지 않도록 외함의 내부에서 설치되어 차폐판을 고정하는 고정구, 상기 외함으로부터 외부로 연장되게 설치된 다수 개의 파이프들에 각각 설치되어 외함의 내부압력이 설정된 압력에 이르면 파열되어 유로를 개방하는 다수 개의 파열판들, 상기 변압기의 이웃하는 위치에 수직하게 설치되며, 상기 파이프들과 연결되어 유출되는 절연유가 저장되는 공간을 제공하는 다수 개의 릴리프 탱크들 및 상기 릴리프 탱크의 내부 저면부에 설치되어 릴리프 탱크로 절연유의 유입시 신호를 발생하여 상기 파열판의 파열 및 절연유의 유출을 관리자에게 알리도록 하는 유면체를 포함하여 이루어 진 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 변압기의 외함 파열 방지장치는 파열판을 형성함으로써, 변압기를 구성하는 외함의 변형 한도를 상승시켜 변압기의 내부에서 발생되는 압력을 감소시키는 효과가 있고, 또한 압력을 해소하는 효과도 있다.

그런데, 기존의 변압기의 외함 파열 방지장치는 변압기로부터 유출되는 오일들이 배출되는 통로인 유로가 방압변마다 형성되어, 복잡한 유로의 구조로 인해 변압기 파열방지장치의 부피가 커지고, 오일을 하나의 유로를 통해 컨테이먼트탱크에 모이지 못한다는 문제점이 있었다.

한국등록특허 제10-0754740호

본 발명의 일 실시예는 변압기를 구성하는 외함에 단위 면적당 방압변의 개수를 증가시켜 외함의 파열을 방지하도록 하는 변압기외함 파열방지장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 통합파이프를 형성함으로써, 방압변의 파손을 통해 형성된 유로로 배출되는 오일들을 모아 한꺼번에 컨테이먼트탱크로 배출되도록 하는 변압기외함 파열방지장치를 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 변압기외함 파열방지장치는 자기장을 흡수하는 차폐관이 상기 변압기 외함에 직접적으로 부착되지 않도록 외함의 내부에서 설치도되어 차폐판을 고정하는 고정구, 상기 외함으로부터 외부로 연장되게 설치된 다수 개의 파이프들에 각각 설치되어 외함의 내부 압력이 설정된 압력에 이르면 파열되어 유로를 개방하는 다수 개의 방압변, 상기 다수 개의 파이프들의 말단부를 수평으로 모두 연결하여 상기 파이프들로부터 유출되는 오일을 모아주는 연결파이프, 상기 연결파이프의 말단부에 수직하게 설치되며, 상기 연결파이프에 모여 유출되는 절연유가 저장되는 공간을 제공하는 컨테이먼트탱크 및 상기 컨테이먼트탱크의 내부 저면 부에 설치되어 상기 컨테이먼트탱크로 절연유를 유입 시 신호를 발생하여 상기 방압변의 파열 및 절연유의 유출을 관리자에게 알리도록 하는 유면계를 포함한다.

일 실시예들 중에서, 상기 고정구는 그의 전면에 상기 차폐판이 용접되어 고정되고, 변압기 내부 압력이 상기 방압변으로 전달될 수 있도록 상기 파이프의 위치에 대응하여 압력전달용 홀이 형성되어 있으며, 네 개의 모서리의 일정 길이 부분이 후면 방향으로 절곡된 것으로 이루어져 변압기 내벽에 용접 고정되는 용접부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예들 중에서, 상기 컨테이먼트탱크는 내부 바닥 면이 상기 유면계 방향으로 경사진 형태로 구성되고, 절연유와 함께 유입되는 연소가스의 배출을 위한 개구가 상단부에 구비되며, 상기 개구를 통한 이물질과 곤충류 및 작은 동물의 유입을 방지하는 철망이 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

일 실시예들 중에서, 제1항에 있어서, 상기 파이프는 자유롭게 변형 가능한 플랙시블 관에 의해 상기 컨테이먼트탱크와 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치는 방압변마다 연결된 유로가 하나의 컨테이먼트탱크로 연결되는 구조를 가짐으로써, 구조가 복잡하지 않고, 파열방지장치의 부피가 줄어든다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치는 방압변의 개수를 증가시킴으로써, 변압기외함의 파열을 방지하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치는 통합파이프를 형성함으로써, 방압변의 파손을 통해 형성된 유로로 배출되는 오일들을 모아 한꺼번에 컨테이먼트탱크로 모아, 유출된 오일에 의한 2차적인 환경오염을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치를 설명하는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열장치에 있는 차폐판의 설치 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 A부를 상세하게 나타낸 상세도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치를 설명하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치를 설명하는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열장치에 있는 차폐판의 설치 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 A부를 상세하게 나타낸 상세도이다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 변압기외함 파열방지장치는 급격한 내부 압력의 증가로 인한 변압기외함(10)의 파열을 막으며, 고정구(110), 방압변(121), 통합파이프(130), 컨테이먼트탱크(140), 유면계(150)를 포함한다.

여기서, 변압기(200)는 특정 직류전압을 주파수 변경 없이 다른 전압으로 직류를 변환시킨다. 변압기(200)는 하나의 코일이 다른 코일에 전류를 유도할 수 있도록 해주는 마이클 패러데이의 상호 인덕턴스 원리를 이용한다. 입력 전류와 출력 전류 간 비율은 개별적인 코일 두 개에 위치한 루프의 숫자로 결정된다. 그러므로 전류는 낮은 전압에서 높은 전압으로 비교적 쉽게 흐를 수 있다.

또한, 변압기(200)는 단락 전류 및 고장전류 유입에 따라 아크현상이 발생할 수 있다.

여기서 아크현상은 변압기 내, 강한 전류가 흐르는 두 개의 도체 사이에 단락 전류 및 고장전류가 유입될 경우, 청백색의 강한 빛을 내는 아크가 발생한다. 이때, 발생하는 아크를 통하여 약 10암페어 ~ 500암페어의 큰 전류가 흐른다. 이 전류는 금속 증기와 그 주위의 각종 기체분자를 양전기를 띤 양이온 및 음전기를 띤 전자로 분리시키고, 각각 양이온은 음의 전극으로, 전자는 양의 전극으로 이동한다.

이때, 전자의 온도는 1000도 이상에서 3500도에 달하므로, 주위에 있는 금속 재를 용융시키며 폭발할 수 있다.

고정구(110)는 변압기외함(10)의 내면에 장착되어 차폐판(111)을 지지한다. 변압기외함(10) 내부에는 자기장을 흡수하기 위한 차폐판(111)이 설치되며, 종래에는 이러한 차폐판(111)이 변압기외함(10)에 직접적으로 설치되어 변압기외함(10)의 강성을 증가시켜 압력에 의한 변압기외함(10)의 변형 한도를 감소시키게 된다. 따라서, 고정구(110)는 차폐판(111)이 변압기외함(10)에 직접적으로 설치되는 것을 방지하도록 변압기외함(10)의 내면에 장착되어 차폐판(111)을 고정하게 된다. 보다 구체적으로 고정구(110)는 그의 전면에 차폐판(111)이 용접되어 고정되고, 네개의 모서리의 일정 길이 부분이 후면 방향으로 절곡 되어 이루어진 용접부(113)가 변압기 내벽에 용접 고정되며, 방압변(120)으로 압력을 전달되게 하기 위한 압력전달용 홀(112)이 방압변(121)이 설치된 파이프(120)와 대응하는 위치에 형성되어 있다. 이러한 고정구(110)는 후면 방향으로 절곡되어 연장된 용접부(113)에 의해 변압기 내벽과의 사이에 절연유가 흐를 수 있는 공간을 형성하여 변압기의 냉각을 돕게 되며, 차폐판(111)이 변압기외함(10)에 직접적으로 설치되는 것을 방지하여 변압기외함(10)이 내부 압력변화에 민감하게 반응할 수 있도록 한다.

방압변(120)은 변압기(100)의 내부 압력이 설정 압력 이상으로 증가할 경우, 파열되어 내부 압력을 해소하는 것으로, 변압기외함(10)으로부터 외부로 연장되게 설치된 다수 개의 파이프(121)에 각각 설치되어 있다.

방압변(121)은 아크 발생 시간인 0.08초 동안, 변압기외함(10)의 변형이 1차적으로 내부 압력을 감소시키며, 해소되지 않은 압력은 거의 동시에 작동하는 방압변(121)에 의해 2차 압력감소 과정이 진행되어, 발생압력상승 정도가 변압기외함(10)의 파열압력에 이르지 않도록 방압변(121)의 개수를 산출하였다.

통합파이프(130)는 변압기외함(10)의 측면에서 수평으로 돌출된 다수 개의 파이프(120)들의 말단부를 수평으로 모두 연결하여 형성되는데, 해당 파이프(120)들로부터 유출되는 오일을 모아주는 역할을 한다.

여기서 통합파이프(130)의 직경은, 파이프(120)들로부터 배출되는 절연유를 모으는 공간을 형성하기 위해, 파이프(120)의 직경보다 크게 형성되며, 통합파이프(130)의 말단부는 변압기외함(10)의 측면에 연결되어 있고, 다른 말단부는 컨테이먼트탱크(140)의 측면에 연결되어 있다.

또한, 통합파이프(130)와 파이프(120) 사이에는 자유롭게 변형 가능한 플랙시블 관(122)이 구비되어, 파이프(120)와 통합파이프(130)의 연결작업을 보다 용이하게 할 수 있다.

일 실시예에서, 통합파이프(130)는 컨테이먼트탱크(140)의 하부를 향하여 일정한 각도로 경사지게 형성되며, 이때 각도는 오일이 잘 흐를 수 있도록 적어도 10도 이상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 파이프(120)를 통해 유출되는 오일이 컨테이먼트탱크(140)를 향해 잘 흐르게 된다.

일 실시예에서, 통합파이프(130)는 변압기외함(10)의 상단부의 빈 공간에 변압기외함(10)의 상단면과 수평을 이뤄 형성되는데, 이때 변압기외함(10)과 통합파이프(130) 간에 연결된 파이프(120)들은 변압기외함(10)의 측면에서 나와 변압기외함(10)의 상부 방향으로 꺾여 형성된다.

컨테이먼트탱크(140)는 방압변(121)의 파열에 의해 형성된 유로를 통해 배출되는 절연유가 저장되는 공간을 제공하는데, 원통 형상으로 변압기(100)의 이웃한 위치에 수직하게 설치되며, 통합파이프(130)에 의해 변압기외함(10)과 연결되어 있다.

다수 개의 방압변(121)들 중 어떠한 위치에 있는 방압변(121)이 파손되어 절연유가 유출되더라도, 해당 절연유는 변압기외함(10)의 밖으로 새어나가지 않고 통합파이프(130)를 통해 컨테이먼트탱크(140)에 저장될 수 있다.

또한, 컨테이먼트탱크(140)의 상단부에는 절연유와 함께 유입되는 연소가스를 배출하기 위한 개구(131)가 형성되며, 이러한 개구(131)는 혹시 있을지 모르는 작업자의 안전사고를 예방하도록 하기 위해 변압기(100) 측을 향하도록 형성되고, 이물질이나 곤충류 및 작은 동물들이 개구(131)를 통해 들어가는 것을 방지하기 위한 철망(132)이 개구(131)에 설치되어 있다.

유면계(150)는 컨테이먼트탱크(140)는 내부 바닥면에 일정한 각도(예를 들어, 15도이상)로 경사지게 형성되어 있는데, 절연유의 유출여부를 감지하고, 컨테이먼트탱크(140)로 절연유가 유입될 경우, 이에 대응하여 신호를 발생함으로써, 방압변(121)의 파열 및 절연유의 유출을 관리자에게 알리는 역할을 수행한다.

아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기외함 파열방지장치의 동작을 살펴본다.

먼저, 다양한 원인으로 변압기 내부 압력의 급격한 상승이 발생되면, 변압기외함(10)은 팽창하도록 변형하여, 1차적으로 압력을 감소시키게 된다. 이러한 변압기외함(10)의 변형에 따른 압력 감소작용과 동시에 일정한 압력에 이르면 파열되는 방압변(121)이 파열되면서 내부의 연소기체 및 절연유가 파이프(120)를 통해서 통합파이프(130)에 모이게 되고, 통합파이프(130)에 모인 절연유는 컨테이먼트탱크(140)로 유입되어 저장됨과 동시에, 유면계(150)는 이를 감지하고 신호를 발생하게 되고, 이러한 신호를 통해 작업자는 변압기(100)의 이상상태를 신속하게 감지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 변압기외함
100 : 변압기
110 : 고정구
111 : 차폐판
112 : 압력전달용 홀
113 : 용접부
120 : 파이프
121 : 방압변
122 : 플랙시블 관
130 : 통합파이프
140 : 컨테이먼트탱크
131 : 개구
132 : 철망
150 : 유면계

Claims (6)

1. 변압기에 구비되어 변압기 내부의 급격한 압력증가로 인한 외함의 파열을 방지하는 변압기외함 파열방지장치에 있어서,
   자기장을 흡수하는 차폐관이 상기 변압기 외함에 직접적으로 부착되지 않도록 외함의 내부에서 설치도되어 차폐판을 고정하는 고정구;
   상기 외함으로부터 외부로 연장되게 설치된 다수 개의 파이프들에 각각 설치되어 외함의 내부 압력이 설정된 압력에 이르면 파열되어 유로를 개방하는 다수 개의 방압변;
   상기 다수 개의 파이프들의 말단부를 수평으로 모두 연결하여 상기 파이프들로부터 유출되는 오일을 모아주는 통합파이프;
   상기 통합파이프의 말단부에 수직하게 설치되며, 상기 통합파이프에 모여 유출되는 절연유가 저장되는 공간을 제공하는 컨테이먼트탱크;
   상기 컨테이먼트탱크의 내부 저면부에 설치되어 상기 컨테이먼트탱크로 절연유를 유입시 신호를 발생하여 상기 방압변의 파열 및 절연유의 유출을 관리자에게 알리도록 하는 유면계를 포함하는 변압기외함 파열방지장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 고정구는
   그의 전면에 상기 차폐관이 용접되어 고정되고, 변압기 내부 압력이 상기 방압변으로 전달될 수 있도록 상기 파이프의 위치에 대응하여 압력전달용 홀이 형성되어 있으며, 네개의 모서리의 일정 길이 부분이 후면 방향으로 절곡된 것으로 이루어져 변압기 내벽에 용접 고정되는 용접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기외함 파열방지장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 통합파이프는
   상기 컨테이먼트탱크의 하부를 향하여 일정한 각도로 경사지게 형성하여, 상기 파이프를 통해 유출되는 오일이 상기 컨테이먼트탱크를 향해 잘 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 변압기외함 파열방지장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 통합파이프는
   상기 변압기외함의 상단부의 빈 공간에 상기 변압기외함의 상단면과 수평을 이뤄 형성된 것을 특징으로 하는 변압기외함 파열방지장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 컨테이먼트탱크는
   내부 바닥면이 상기 유면계 방향으로 경사진 형태로 구성되고, 절연유와 함께 유입되는 연소가스의 배출을 위한 개구가 상단부에 구비되며, 상기 개구를 통한 이물질과 곤충류 및 작은 동물의 유입을 방지하는 철망이 구비된 것을 특징으로 하는 변압기외함 파열방지장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 파이프는
   자유롭게 변형가능한 플랙시블 관에 의해 상기 컨테이먼트탱크와 연결된 것을 특징으로 하는 변압기외함 파열방지장치.

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