KR20140116125A

KR20140116125A - 비선형 코어를 가진 변압기를 냉각시키는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140116125A
Application number: KR1020147020225A
Authority: KR
Inventors: 사무엘 에스. 오우텐; 토마스 에이. 하트만; 요옐 에이. 컨; 자렛 테럴; 체스터 엠. 니어
Original assignee: 에이비비 테크놀로지 아게
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-10-01
Also published as: EP2795637A1; US20150016060A1; CN103999173A; CA2859655A1; WO2013096237A1; BR112014014627A2

Abstract

3상 비선형 변압기는 제 1 팬(30)과 제 2 팬(40)에 의해 냉각된다. 제 1 팬(30)은 제 1 장착 구조체(15)를 사용하여 변압기의 제 1 코어 클램프들(12)에 부착된다. 제 2 팬(40)은 제 2 장착 구조체(17)를 사용하여 변압기의 제 2 코어 클램프들(24)에 부착된다. 제 1 팬은 공기가 코어의 중앙 통로를 향하도록 배치된다. 제 2 팬은 공기가 코어의 중앙 통로를 통해 흡인되도록 배치된다. 제 1 팬은 인접한 코일 어셈블리들 사이에 존재하는 채널들 및 변압기 코어 내의 중앙 통로를 통해 공기를 순환시킨다. 제 2 팬은 중앙 통로와 채널들을 통해 공기를 흡인하고 또한 주변 환경으로 공기를 배출한다. 제 1 및 제 2 팬들은 제 1 및 제 2 팬들이 자동으로 또는 수동으로 작동되는(run) 제어 패널에 의해 제어된다.

Description

비선형 코어를 가진 변압기를 냉각시키는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COOLING A TRANSFORMER HAVING A NON-LINEAR CORE}

본 출원은 비선형 코어를 가진 건식 변압기에 대한 강제 대류(forced air convection) 냉각 방법에 관한 것이다.

작동 동안, 건식 변압기들은 상당한 열을 생성한다. 건식 변압기들은 종종 열 방산을 염두에 두고 설계되지만, 배전 수요가 증가함에 따라, 효율적인 냉각이 필요하다. 제어되지 않은 열에 대한 변압기 코어와 코일 권선부들의 연속적인 노출은 변압기의 노화와 시간에 걸쳐 절연 재료의 열화를 야기한다. 코어와 코일 어셈블리들과 같은 변압기의 활성부들과 접촉하는 제어되지 않은 열은 변압기들의 사용 수명을 감소시키는 것으로 알려져 있다.

선형 또는 E 형태의 코어들을 가진 건식 변압기들을 냉각시키는 공지된 방법들은 선형 변압기의 하부 요크(yoke)에 대해 평행하고 각각의 코일 어셈블리 아래에 부분적으로 위치된 하나 이상의 팬들을 제공하는 단계를 포함한다. 많은 예들에서, 2개 이상의 팬들에 각각의 코일 어셈블리가 제공되고, 팬들은 선형 코어를 가진 변압기 내의 코어 프레임을 따라 각각의 코일 어셈블리의 정면 및 후면에 위치된다. 2개의 팬들이 각각의 코일 어셈블리에 대해 제공될 때, 적어도 6개의 팬들은 3상 변압기를 위해 요구된다. 대안적으로, 긴 축을 가진 냉각 팬들은 변압기들 내의 열을 소산시키도록 사용되어 왔고 특정 용례들에서 요구되는 팬들의 수를 감소시켜 왔다.

상술된 냉각 방법들은 또한 비선형 또는 델타 코어 건식 변압기들에 적용되어 왔지만, 주로 전체 코어와 코일 어셈블리들을 균일하게 또는 효율적으로 냉각하기보다는 코일 어셈블리들의 외면을 냉각시키는 역할을 한다. 비선형 변압기들에 대한 종래 기술의 냉각 구성들에서 사용된 복수의 팬들의 설치는 노동 집약적이고 비용이 많이 든다.

그러므로, 비선형 코어들을 가진 변압기들에 대한 향상된 냉각 방법들이 필요하다.

3상 비선형 변압기는 비선형 구성으로 배열된 적어도 3개의 코어 레그들을 가진 강자성 코어와, 적어도 3개의 코어 레그들 각각에 장착된 코일 어셈블리들과, 중앙 통로 내에 기류를 제공하도록 정렬된 제 1 팬을 포함한다. 코일 어셈블리들 각각은 적어도 3개의 코어 레그들 둘레에 각각 권취된 저전압용 권선부와, 저전압용 권선부 둘레에 배치된 고전압용 권선부를 포함한다.

비선형 변압기를 냉각시키는 방법은 비선형 변압기의 코어 내에 위치된 중앙 통로로 공기를 향하게 하도록 제 1 팬을 배치하는 단계와 공기가 코어 중앙 통로로 향하도록 비선형 변압기에 제 1 팬을 장착하는 단계를 포함한다.

수반된 도면들에서, 비선형 코어를 가진 변압기를 냉각시키는 방법의 예시적인 실시예들을 설명하는 구조적 실시예들이 아래에 제공된 상세한 설명과 함께 도시되어 있다. 기술 분야의 숙련자는 구성 요소가 복수의 구성 요소들로서 디자인될 수 있거나 또는 복수의 구성 요소들이 단일 구성 요소로서 디자인될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 다음의 설명과 수반된 도면들에서, 유사한 부분들이 도면들에 걸쳐 나타나 있고 각각 동일한 참조 부호들로 설명이 되어 있다. 도면들은 실제 크기대로 도시되지 않았고 특정 부분들의 비율들은 설명하기 편하기 위해 과장되었다.

도 1은 제 1 코어 클램프들에 부착된 제 1 팬과 제 1 및 제 2 장착 구조체들을 통해 제 2 코어 클램프들에 부착된 제 2 팬을 가진 비선형 변압기의 정면도.
도 2는 변압기의 코일 어셈블리들을 가로질러 기류를 허용하는 채널들과 중앙 통로를 가진 비선형 변압기의 평면도.
도 3은 변압기의 코일 어셈블리들을 따라 기류를 나타내는 화살표들과 제 1 및 제 2 팬들을 가진 도 1의 비선형 변압기의 분해도.
도 4는 이용되는 제 1, 제 2, 및 임의의 추가의 팬들을 제어하는 온도 모니터를 도시한 도면.

3상 비선형 건식 변압기(10)(이하에 "변압기(10)")가 도 1에 도시되어 있다. 예시적인 변압기(10)는 삼각형 또는 "델타" 구성으로 배열되는 3개의 코어 프레임들(22)로 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 3개의 코어 프레임들(22) 중 하나는 앞으로 향하지만 다른 2개의 코어 프레임들(22)은 시야로부터 숨겨져 있고 후방을 향한다.

변압기(10)는 예시적인 제 1 코어 크램프들(12)과 변압기 코어(18)를 고정하는 제 2 코어 클램프들(24)을 갖는다. 변압기 냉각 어셈블리(20)는 각각 제 1 및 제 2 장착 구조체들(15, 17)을 통해 제 1 및 제 2 코어 클램프들(24)에 부착된 제 1 팬(30)과 제 2 팬(40)에 의해 형성된다. 변압기 냉각 어셈블리(20)는 코어(18)와 코일 어셈블리들(83)의 작동 온도를 낮추도록 강제 대류 냉각 경로를 제공한다.

제 1 및 제 2 코어 클램프들(12, 24)은 각각 강철 또는 알루미늄으로 형성된 3개의 채널 부재들로 구성되고 3각형 구성으로 연결된다. 제 1 및 제 2 코어 클램프들(12, 24)은 로드들(rod; 42) 또는 레그 플레이트들(leg plate)을 연결하여 축 방향으로 함께 연결된다. 제 1 및 제 2 코어 클램프들(12, 24)이 다른 형태, 재료로 구성되거나 또는 용례에 따라, 다른 구성으로 연결되는 부재들로부터 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

제 1 장착 구조체(15)는 제 1 코어 클램프들(12)의 정점들로부터 하향으로 연장하는 레그들(12)을 가진 c 채널 부재들을 포함하는 정사각형 또는 삼각형 플랫폼으로서 구현된다. 레그들(21) 중 하나는 레그(21)가 제 1 팬(30) 뒤에 배치되고 후방에 배치되는 제 1 장착 구조체(15)의 정점들로부터 연장하는 것을 나타내도록 팬텀 화법으로 도시되어 있다.

제 1 장착 구조체(15)는 제 1 팬(30)에 대해 필요한 간격을 제공한다. 변압기(10)는 제 1 팬(30)에 대해 간격을 허용하도록 다른 장착 표면 또는 플로어로부터 상승되어야 한다. 레그들(21)은 삼각형의 제 1 장착 구조체(15)의 경우에 제 1 코어 클램프들(12)의 정점들로부터 연장하고 연결된다. 제 1 팬(30)은 각각 레그들(21)에 연결되는 적어도 2개의 브레이스들(brace; 35)에 장착된다. 제 1 팬(30)의 출구는 코어(18)의 하부 요크 섹션(yoke section; 26)의 주변으로부터 약 20 인치만큼 떨어져서 요크 섹션(26)의 바닥부의 레벨에 대해 향하게 된다.

제 2 장착 구조체(17)는 제 2 코어 클램프들(24) 위에 배치된다. 제 2 장착 구조체(17)는 제 2 팬(40)이 장착되는 2개의 c 채널 부재들로 구성된다. 제 2 팬(40)의 출구는 코어(18)의 상부 요크 섹션(28)의 주변으로부터 약 12 인치만큼 요크 섹션(28)의 상부의 레벨로부터 떨어져 있다. 대안적으로, 제 2 장착 구조체(17)는 제 1 장착 구조체(15)와 동일한 방식으로 적어도 2개의 브레이스들(35)에 의해 형성된 삼각형 또는 정사각형 플랫폼으로부터 하향으로 연장하는 탭들(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 탭들은 제 2 코어 클램프들(24)에 제 2 장착 구조체(17)의 플랫폼을 부착하도록 이용된다.

제 1 팬(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 인접한 코일 어셈블리들(83) 사이의 채널들(60)을 통해 그리고 코일 어셈블리들(83)을 따라, 변압기 코어(18) 내의 중앙 통로(70)를 통해 공기를 향하게 하도록 배치된다. 통로(70)는 일반적으로 다각형 형태이고 코일 어셈블리들(83)의 내부 부분들(55)의 합류 지점에 의해 형성된다. 코일 어셈블리들(83)의 내부 부분들(55)은 각각 코어(18)의 중앙 통로(70)에 따른 제 1 및 제 2 팬들(30, 40)의 정렬 때문에 냉각을 겪는다. 채널(60)은 코일 어셈블리들(83) 사이에서 축 방향으로 연장하고 코일 어셈블리들(83) 사이의 공기 순환을 허용한다. 도 2는 적어도 하나의 탭을 수납하기 위한 돔(80)을 각각 가진 코일 어셈블리들(83)을 도시하지만, 코일 어셈블리들은 돔들(80) 없이 구현될 수도 있다.

또한, 제 1 팬(30)은 일반적으로 캐스트 2차 코일 권선부(cast secondary coil winding)에서, 코일 어셈블리들(83) 내에 형성된 (도시되지 않은) 냉각 덕트들을 통해 공기를 향하게 한다. 제 2 팬(40)은 중앙 통로(70), 채널들(60), 및 변압기(10)의 덕트들을 통해 공기를 상향으로 흡인한다. 공기는 제 2 팬(40) 내의 환기구들(66)을 통해 제 2 팬(40) 내로 흡인되고 주변 환경 내로 배출된다. 제 1 팬(30)이 또한 공기를 외향으로 향하게 하는 환기구들(66)을 갖고 있다는 것이 이해되어야 한다.

제 1 및 제 2 팬들(30, 40)은 원심 팬들, 축 팬들 또는 다른 형태의 팬 또는 용례에 적합한 팬들의 조합으로서 구현된다. 변압기(10)를 냉각시키는데 적합한 팬의 예는 인디아나, 포트웨인 소재의 Morrill Motors에서 제조한 모델 no. SP-B9MV1, rating 53A @ 1550 RPM이다.

이제 도 3을 참조하면, 변압기(10)의 분해도가 변압기(10)의 코일 어셈블리들(83) 및 코어를 가로질러 강제 공기(forced air)의 순환 경로를 나타내도록 화살표들로 도시되어 있다. 설명의 목적들을 위해, 적어도 3개의 코어 프레임들(22)은 비선형 변압기(10)의 강자성 코어(18)를 포함한다. 적어도 3개의 코어 프레임들(22) 각각은 결정립 지향 규소강(grain-oriented silicon steel) 및/또는 비결정질 금속과 같은 금속의 하나 이상의 스트립들로부터 권취된다. 적어도 3개의 코어 프레임들(22) 각각은 일반적으로 둥근 직사각형 형태를 갖고 대향 요크 섹션들(26) 및 대향 레그 섹션들(28)로 구성된다. 레그 섹션들(28)은 실질적으로 요크 섹션들(26)보다 더 길다. 레그 섹션들(28)은 숄더(23)에 의해 요크 섹션들(26)에 연결된다.

비선형 변압기(10)는 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 위에서 볼 때 변압기의 형태가 삼각형이 되도록 다른 코어 프레임들(22)의 인접한 레그 섹션들(28)과 접하도록 적어도 3개의 코어 프레임들(22)의 각각의 레그 섹션들(28)을 정렬하여 조립된다. 인접한 레그 섹션들(28)의 각각의 세트는 코어 레그(38)를 형성한다. 조립된 코어(18)는 삼각형 또는 델타 구성으로 코어 프레임들(22)을 고정하기 위해 인접한 레그 섹션들(28) 둘레에 단단히 배치되는 복수의 밴드들을 사용하여 함께 보유된다. 밴드들은 플라스틱 또는 접착성 유리 테이프와 같은 절연 재료로 구성된다.

코일 어셈블리들(83)은 코어 레그들(38)에 각각 장착된다. 각각의 코일 어셈블리(83)는 고전압용 권선부(34) 및 저전압용 권선부(57)를 포함한다. 저전압용 권선부(57)는 일반적으로 고전압용 권선부(34) 내에 그리고 고전압용 권선부(34)로부터 방사상 내향으로 배치된다. 고전압용 권선부 및 저전압용 권선부(34, 57)는 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성 재료로 형성된다. 고전압용 권선부 및 저전압용 권선부(34, 57)는 전도체의 시트, 일반적으로 직사각형 또는 원형의 형태를 가진 전도체의 와이어, 또는 전도체의 스트립으로부터 형성된다.

제 1 및 제 2 팬들(30, 40)이 이용될 때, 제 1 팬(30)으로부터의 강제 공기의 순환 경로는 중앙 통로(70)를 통해 상향으로 향하게 되고 제 2 팬(40)은 통로(70)를 통해 또한 공기를 흡인하고, 따라서 채널들(60) 및/또는 통로(70)의 상부를 통해 공기를 방출하게 한다. 동일한 실시예에서, 제 2 팬(40)의 블레이드들은 제 1 팬(30)의 블레이드들의 반대 방향으로 회전하여, 가압 공기를 흡인하도록 흡입력을 적용한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 팬(30)에 의해 생성된 공기는 코어 레그 섹션들(28)이 만나는 코어(18)의 코너들(75) 아래에서, 요크 섹션들(26) 둘레에서, 코일 어셈블리들(83) 둘레에서, 채널들(60)과 중앙 통로(70)를 통해서 순환된다. 이어서 제 2 팬(40)은 중앙 통로(70)를 통해 공기를 흡인하고 환경으로 공기를 배출한다.

대안적으로, 제 1 및 제 2 팬들(30, 40) 중 하나만이 이용될 수도 있다. 제 1 팬(30)만이 이용되는 실시예에서, 제 1 팬은 변압기(10) 아래에 장착된다. 제 1 팬(30)의 출구는 공기를 중앙 통로(70), 채널들(60)을 통해 상향으로, 코일 어셈블리들을 따라 그리고 덕트들(존재한다면)을 통해 향하게 한다.

단일의 제 2 팬(40)이 변압기(10) 위에 장착되는 실시예에서, 유입된 공기가 중앙 통로(70), 채널들(60)로부터, 코일 어셈블리들(83)을 따라 그리고 냉각 어셈블리 덕트들(존재한다면)을 통해 흡인되기 때문에, 제 2 팬(40)은 공기를 변압기 상향으로 향하게 하는 출구를 갖는다.

다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 팬들(30, 40) 중 하나 또는 모두는 코어 요크 섹션들(26)에 평행하게 장착되고 및/또는 제 1 및 제 2 코어 클램프들(12, 24)의 정점들에서 장착되는 추가의 팬들과 함께 이용된다. 추가의 팬들을 제 1 및 제 2 코어 클램프들(12, 24)의 정점들에 장착하는 것은 코어 프레임들(22)이 또한 코일 어셈블리들(83)의 측면들과 만나는 코너(75)를 냉각시키는 역할을 한다. 대안적으로, 추가의 팬들은 2개의 팬들이 제 1 및 제 2 코어 클램프들(12, 24)의 정점들 각각을 둘러싸도록 장착될 수도 있다.

단일 팬의 출구가 코어(18)의 상부 또는 하부에 장착되거나 향하게 될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 하나의 실시예에서, 제 1 팬(30)은 팬의 출구가 코어의 하부에서 위로 따라서 중앙 통로(70)를 통해 향하게 되도록 부착된다.

단일 팬을 갖는 다른 실시예에서, 제 2 팬(40)은 출구가 코어(18)의 상부를 통해 아래로 따라서 중앙 통로(70)를 통해 향하게 되도록 장착된다. 동일한 실시예에서, 외부 순환 기구는 변압기의 작동 중에 생성되는 코어(18)로부터의 열을 소산시키도록 사용된다.

변압기 냉각 어셈블리(20)에 이용되는 제 1 및 제 2 팬들(30, 40) 및 임의의 추가의 팬들은 변압기(10)의 1, 2 또는 3상들에 의해 작동되거나 전기 접속된다. 제 1 팬(30), 제 2 팬(40), 및 임의의 추가의 팬들은 변압기(10)의 2차 권선부들(57)로부터 연장하는 저전압용 리드들(45)에 전기 접속된다.

이제 도 4를 참조하면, 제 1 및 제 2 팬들(30, 40) 및 임의의 추가의 팬들은 3개의 기능 영역들(44, 48, 52)을 가진 제어 패널(32)에 의해 제어된다. 제어 패널(32)은 코일 어셈블리들(83)과 열 연결 및 열 접속한다. 제어 패널(32)은 인간-기계 인터페이스(HMI) 또는 다른 사용자 인터페이스로서 구현될 수도 있다.

제어 패널(32)의 제 1 기능 영역(44)은 사용자가 사전 결정된 온도 임계치를 설정하게 한다. 코일 어셈블리들(83)(또는 위상들) 중 하나가 온도 임계치에 도달할 시에, 제 1 및 제 2 팬들(30, 40) 및 임의의 추가의 팬들은 작동된다. 구역(1), 구역(2), 및 구역(3)에 대한 세팅(setting)은 각각의 위상에 대한 임계치 온도를 각각 설정하도록 사용될 수 있다. 또한, 구역(1), 구역(2), 및 구역(3)에 대한 세팅은 제 1 및 제 2 코어 클램프들(12, 24)의 각각의 정점에 장착되는 추가의 팬들을 제어하도록 사용될 수 있다. 최대의 세팅은 코일 어셈블리(83) 또는 코일 어셈블리(83)을 따르는 일부에 대한 최대 온도 임계치를 입력하도록 사용된다.

제어 패널(32)의 제 2 기능 영역(48)은 표시등들을 포함한다. 팬 표시등의 조명은 하나 이상의 팬들이 작동된다는 것을 의미한다. 경고등의 조명은 가청 경보 상태가 사전 결정된 온도 임계치 이상의 온도의 검출시 소리가 나는 것을 의미한다. 트립 등(trip light)의 조명은 전력이 변압기에서 끊기는 것을 의미한다. 전력은 회로 차단기 또는 용례에 적합한 다른 장치와 같은 전기 접속 해제 장치에 의한 고장 상태의 검출 시 또는 명령 시 변압기(10)에서 끊길 수도 있다. 고장 상태들은 사전 결정된 온도 임계치 위의 온도 상승 또는 다른 이벤트를 포함할 수도 있다.

제어 패널(32)의 제 3 기능 영역(52)은 팬들을 수동으로 또는 자동으로 작동하기 위한 세팅들을 포함한다. 팬들은 제어 패널(32)의 제 1 기능 영역(44)에서 사전 결정된 온도 임계치에 도달할 시에 자동으로 작동될 수 있다. 대안적으로, 팬들은 수동으로 작동될 수 있고 전력이 떨어질 때까지 연속적으로 작동될 것이다. 제 3 기능 영역(52)은 사용자가 또한 경보기를 조용하게 하거나 또는 경보기 세팅들을 테스트하게 한다.

제어 패널(32)은 열전대와의 접속을 통해 코일 어셈블리들(83)의 온도를 모니터링한다. 열전대는 저전압의 공기 덕트, 또는 코일 어셈블리들(83) 각각의 2차 권선부 각각에 설치된다. 열전대는 공기 덕트 내에 내장되는 튜브 위에 고정된다. 튜브는 상표 TEFLON^®로 판매되는 것과 같은, 폴리테트라플루오로에틸렌, 또는 용례들에 적합한 다른 재료로 형성된다.

제 1 팬(30), 제 2 팬(40) 및 임의의 추가의 팬들이 다른 임계치 온도들, 파라미터들, 센서들, 또는 용례들에 따른 센서 위치들에 기초하여 작동될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

제 1 및 제 2 팬들(30, 40)을 이용하는 변압기 냉각 어셈블리(20)는 20°K만큼 변압기의 위상들에서 겪은 온도를 감소시키도록 발명자들에 의해 실험적으로 도시되었다. 제 1 및 제 2 팬들(30, 40)에 의해 생성된 강제 공기의 경로는 코일 어셈블리들(83) 및 코어(18)의 큰 표면적과 접촉하고, 변압기(10)가 고온의 스팟들 및 와상 전류들의 전개를 예방하거나 또는 지연시켜, 효율적으로 냉각되게 한다. 실험 테스트에서 입증된 바와 같이 변압기 냉각 어셈블리(20)의 효율은 약 25%만큼 비선형 변압기의 연속 자기 냉각 레이팅(rating)을 증가시키는 것과 같이, 더 빠른 레이팅으로 작동하게 한다.

제 1 및 제 2 팬들(30, 40)을 제 1 및 제 2 장착 구조체들(15, 17)에 장착하는 것 대신에, 제 1 및 제 2 팬들(30, 40)이 변압기(10)를 둘러싸는 인클로저(enclosure)에 장착될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 인클로저는 하나 이상의 측벽들, 하부벽 및 상부벽을 갖는다. 인클로저가 이용되는 변압기(10) 설치에서, 제 2 팬(40)은 인클로저의 상부벽의 내부에 장착된다. 동일한 실시예에서, 변압기(10)는 인클로저의 천장으로부터 연장하는 후크들을 사용하여 인클로저의 하부벽 위에 매달려 있다. 후크들은 변압기(10)의 제 2 코어 클램프들(24)에 부착되는 용례에 적합한 다른 장착 구조체들 또는 아이볼트들과 결합한다. 인클로저의 플로어 위의 변압기(10)의 서스펜션(suspention)은 인클로저의 하부벽에 또한 부착된 제 1 장착 구조체(15) 또는 인클로저의 하부벽에 부착될 제 1 팬(30)에 대한 충분한 간격을 허용한다.

대안적으로, 변압기(10)는 피트를 사용하여 룸 또는 인클로저의 하부벽에 대해 설치될 수 있다. 제 1 팬(30)의 설치에 요구되는 간격은 사전 결정된 높이를 가진 피트를 사용하여 성취된다. 피트는 직사각형 또는 나비 형태를 갖는다. 피트는 제 1 코어 클램프들(12)에 부착되고 또한 룸 또는 인클로저의 하부벽에 부착된다.

하나의 실시예에서, 제 1 팬(30)에 의해 생성된 강제 공기는 인클로저의 상부에 장착된 플레넘(plenum) 내로 제 2 팬(40)에 의해 흡인된다. 플레넘은 변압기 인클로저의 상부에 부착된 수평으로 연장하는 덕트이다. 인클로저와 플레넘을 가진 하나의 실시예에서, 제 1 및 제 2 팬들(30, 40)은 전체 강제 대류 냉각 시스템의 재순환된 공기의 패턴으로부터 제거되는 플레넘 내로 열적으로 여기된 공기를 향하게 한다.

제 1 및 제 2 팬들(30, 40)은 조합하여, 단일로, 또는 하나 이상의 추가의 축 팬 또는 원심 팬과 함께 사용된다. 제 1 및 제 2 팬들(30, 40)은 개방 권취되고, 주조하고, 진공압 함침되고, 진공압 캡슐화되거나, 또는 다른 방법을 사용하여 형성되는 코일 어셈블리들(83)을 가진 변압기의 코일 어셈블리들(83) 및 코어(18)와 같은 능동 구성 요소들을 냉각하도록 사용된다.

변압기 냉각 어셈블리(20)가 삼각형보다는 다른 다각형 형태 또는 6면체 형태를 가진 변압기 코어(18)와 함께 이용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

제 1 및 제 2 팬들(30, 40)은 비선형 변압기들의 존재 시 설치를 위해 새로 장착될 수도 있다. 변압기(10) 코어 클램프들은 제 1 및 제 2 팬들(30, 40)을 장착하기 위해 적응될 필요가 있을 수 있고, 변압기(10)는 제 1 팬(30)의 설치를 위한 간격을 허용하도록 임의의 받침 표면으로부터 상승되어야 한다.

본 출원이 다양한 실시예들을 설명하고, 이 실시예들이 더 상세히 설명되었지만, 본 출원은 첨부된 청구항들의 범주를 제한하거나 또는 한정하려는 의도가 없다. 추가의 이점들 및 수정들은 기술 분야의 당업자에 의해 쉽게 나타날 것이다. 그러므로, 본 발명은 더 넓은 양태들에서, 특정한 상세 사항들, 대표적인 실시예들, 및 도시되고 설명된 예시적인 예들로 제한되지 않는다. 따라서, 출원인의 일반적인 발명의 개념의 정신 또는 범주로부터 벗어나는 일 없이 상세 사항들로부터 출발할 수도 있다.

Claims

3상 비선형 변압기로서,
비선형 구성으로 배열된 적어도 3개의 코어 레그들을 가진 강자성 코어와;
상기 적어도 3개의 코어 레그들 각각에 장착된 코일 어셈블리들로서, 상기 코일 어셈블리들 각각은:
상기 적어도 3개의 코어 레그들 둘레에 각각 권취된 저전압용 권선부와;
상기 저전압용 권선부 둘레에 배치된 고전압용 권선부를 포함하는, 상기 코일 어셈블리들; 및
상기 변압기 코어 내의 중앙 통로 내에 기류를 제공하도록 정렬된 제 1 팬으로서, 상기 중앙 통로를 통해 기류를 향하게 하는, 상기 제 1 팬을 포함하는, 3상 비선형 변압기.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 3개의 코어 레그들은 3각형 구성으로 배열되는, 3상 비선형 변압기.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 팬은 제 1 장착 구조체를 사용하여 상기 비선형 변압기의 하부 코어 클램프들에 장착되는, 3상 비선형 변압기.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 장착 구조체는 적어도 2개의 브레이스들(brace)을 가진 일반적으로 3각형 형태의 플랫폼으로 구성되고, 상기 플랫폼은 상기 제 1 코어 클램프들의 정점들로부터 하향으로 연장하는 레그들의 중심점에서 연결되고, 상기 제 1 팬은 상기 적어도 2개의 브레이스들의 교차 지점에 장착되는, 3상 비선형 변압기.
제 2 항에 있어서,
제 2 팬이 상기 중앙 통로를 통해 공기를 순환시키도록 정렬되고, 상기 중앙 통로로부터 상기 제 2 팬으로 공기를 흡인하는, 3상 비선형 변압기.
제 5 항에 있어서,
상기 제 2 팬의 출구는 제 2 장착 구조체를 사용하여 제 2 코어 클램프들에 부착되는, 3상 비선형 변압기.
제 6 항에 있어서,
상기 제 2 장착 구조체는 상기 제 2 코어 클램프들에 연결된 c 채널 부재들로 구성되고, 상기 제 2 장착 구조체 부재들은 상기 중앙 통로의 대향면들 위에 배치되고, 상기 제 2 팬 출구는 상기 제 2 장착 구조체 부재들에 장착되는, 3상 비선형 변압기.
제 6 항에 있어서,
상기 제 2 장착 구조체는 적어도 2개의 브레이스들로 형성된 일반적으로 3각형 형태의 플랫폼으로 구성되고, 상기 플랫폼은 상기 플랫폼의 정점들에 위치된 탭들을 통해 상기 제 2 코어 클램프들에 연결되고, 상기 제 2 팬은 상기 브레이스들의 교차 지점에 장착되는, 3상 비선형 변압기.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 팬 작동은 상기 코일 어셈블리들과 열 접속을 하는 제어 패널에 의해 제어되고, 상기 인간-기계 인터페이스는 사전 결정된 온도 임계치를 갖는, 3상 비선형 변압기.
제 5 항에 있어서,
상기 제어 패널과 통신하는 센서가 상기 사전 결정된 온도 임계치 위의 온도를 열 감지할 때, 상기 제 1 및 제 2 팬들은 작동되는, 3상 비선형 변압기.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 팬들은 수동으로 작동하는, 3상 비선형 변압기.
비선형 변압기를 냉각시키는 방법으로서,
a. 상기 비선형 변압기의 코어 내에 위치된 중앙 통로로 공기를 향하게 하도록 제 1 팬을 배치하는 단계; 및
b. 상기 공기가 상기 코어 중앙 통로로 향하도록 상기 비선형 변압기에 상기 제 1 팬을 장착하는 단계를 포함하는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 12 항에 있어서,
c. 상기 코어 중앙 통로를 통해 공기를 흡인하도록 상기 제 2 팬을 배치하는 단계와;
d. 공기가 상기 코어 중앙 통로를 통해 흡인되도록 상기 비선형 변압기에 상기 제 2 팬을 장착하는 단계를 추가로 포함하는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 팬은 인클로저(enclosure)의 하부벽에 장착되는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 제 2 팬은 상기 인클로저의 상부벽에 장착되는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 제 1 팬은 상기 비선형 변압기의 하부 코어 클램프들에 장착되는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 제 2 팬은 상기 비선형 변압기의 상부 코어 클램프들에 장착되는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
e. 상기 제 1 및 제 2 팬들과 열 접속을 하는 제어 패널 내의 상기 코일 어셈블리들에 대한 온도 임계치를 설정하는 단계와;
f. 상기 임계치 온도에 도달할 시에 상기 제 1 및 제 2 팬들을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 13 항에 있어서,
e. 상기 제 1 및 제 2 팬들과 열 접속을 하는 제어 패널을 사용하여 수동으로 상기 제 1 및 제 2 팬들을 작동시키는 단계를 추가로 포함하는, 비선형 변압기를 냉각시키는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 3개의 코어 레그들은 6면체 구성으로 배열되는, 3상 비선형 변압기.