KR20150122737A - 중간 전압 개폐기 조립체용 가스 냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 구획(3)을 갖는 중간 전압 개폐기 조립체(2)용 가스 냉각기(1)에 관한 것으로, 가열된 가스를 수용하기 위한 중공체를 갖는 하우징(4)을 포함하고, 가열된 가스는 중간 전압 개폐기 조립체(2)를 통해 흐르고, 적어도 하나의 열-생성 전류 전도체에 의해 가열되고, 하우징(4)의 중공체는 적어도 부분적으로 여러 개의 평행한 중공체로 분리되고, 여러 개의 평행한 중공체는 핀(5)으로서 성형된다.

Description

중간 전압 개폐기 조립체용 가스 냉각기{GAS COOLER FOR A MEDIUM VOLTAGE SWITCHGEAR ASSEMBLY}

본 발명은 가스 구획(compartment)을 갖는 중간 전압 개폐기 조립체용 가스 냉각기에 관한 것으로, 가열된 가스를 수용하기 위한 중공체를 갖는 하우징을 포함하고, 가열된 가스는 중간 전압 개폐기 조립체를 통해 흐르고, 적어도 하나의 열-생성 전류 전도체에 의해 가열된다.

중간 전압 개폐기 조립체는 1kV 내지 72kV의 정격 전압에 대해 제공될 수 있다. 고전압 개폐기 조립체는 72kV보다 높은 정격 전압에 대해 제공될 수 있다. 개폐기 조립체는 에너지 흐름을 분배하기 위해, 그리고 파워 넷(power net) 내에서 안전한 동작을 보장하기 위해 이용된다. 에너지 흐름을 제어하기 위해, 개폐기 조립체는 연결 해제(disconnecting), 차단(closing), 및 접지(grounding)와 같은 여러 가지 기능을 제공할 수 있다.

개폐기 조립체는 가스 절연된 디바이스 및 공기 절연된 디바이스로 카테고리화될 수 있다. 일반적으로, 공기 절연된 디바이스는 가스 절연된 디바이스에 비해 설치될 때 더 많은 공간을 필요로 할 수 있는데, 이는 설퍼 헥사플루오라이드(SF6) 또는 다른 것과 같은 가스가 공기에 비해 개선된 절연 특징을 제공하기 때문이다. 이들 차이점은 개폐기 조립체의 치수에 영향을 미칠 수 있으므로, 가스 절연된 개폐기 조립체는 더 컴팩트한(compact) 설계를 제공할 수 있다.

1250A보다 높은 공칭 전류에서, 가스 절연된 개폐기 조립체에서의 옴 손실은, 특수한 조치가 열 전달을 지원하기 위해 취해져야 하는 레벨에 도달한다. 예를 들어, 가스 구획 내부의 열 싱크, 더 큰 단면을 갖는 전도체 및/또는 도색된 전도체의 이용이 있다.

더 높은 레벨에서, 개폐기 조립체의 일반적인 설계에 더 많이 좌우되어, 이것은 열 전달에 더 이상 충분하지 않은데, 이는 열이 캡슐화(encapsulation)의 하우징을 통과해야 하기 때문이다. 하우징의 표면은 캡슐화된 부피에 의해, 그리고 평평한 시트 금속으로 만들어진 대부분의 설계에 한정된다.

당업자의 일반적인 지식에 따라, 중간 전압 개폐기 조립체용 가스 냉각기는 주로 알루미늄으로 만들어진 내부 및 외부 립(rib)을 갖는 평평한 냉각 영역을 갖는다. 통상적으로, 가스 냉각기는 한 측부에 개방되는 추가 중공 구획으로 구성되고, 내부 및 외부 립은 개폐기 가스 구획에 연결된다. 립들은 하우징의 부분이거나, 개별 부분으로서 하우징에 연결된다.

문헌 EP 1 496 534 B1은, 스위치가 차단 상태에 있을 때 하나의 전류 흐름 방향으로 흐르는 전류를 안내(guiding)하고 스위칭하기 위해 적어도 하나의 스위치 극을 갖는 고전력 스위치를 개시한다. 적어도 하나의 스위치 극은 길이 방향 축을 따라 전류를 운반하는 내부 전도체와, 접지 전위에 연결되고 전류에 반대 방향으로 복귀 전류를 운반하는 외부 전도체를 포함한다. 외부 전도체는 내부 전도체를 둘러싸는 하우징의 형태로 존재한다. 냉각 립을 포함하는 냉각 립 장치(arrangement)는 외부 전도체 상에 제공되고, 내부 전도체로부터 방사상 거리에 배치된다.

더욱이, 문헌 EP 2 157 590 B1은 캡슐화된 고전압 스위치에 관한 것으로, 열-생성 전류 전도체와, 전류 전도체를 둘러싸는 금속 캡슐화부(metal encapsulation)와, 냉각기를 갖는 냉각 요소를 포함한다. 냉각 요소는 장착 플레이트로서 구현되는 캡슐화부의 부분 상에 고정된다. 더욱이, 냉각 요소는 캡슐화부 외부에 배치된 냉각 립을 갖는다. 냉각 블록으로서 구현되는 냉각기의 섹션에서, 냉각 립의 적어도 일부분은 장착 플레이트에 평행하게 배치되고, 장착 플레이트에 고정된 열 분배기 상에 유지되고, 열 분배기의 양쪽 측부 상에서, 각 경우에 냉각 채널의 2개의 그룹 중 하나가 발생하는 방식으로 플레이트로서 구현되고, 여기서 냉각 채널은 각 경우에 샌드위치(sandwich) 방식으로 배치되고, 수평에 대해 경사진 방식으로 배향된다.

본 발명의 목적은 중간 전압 개폐기 조립체를 위한 가스 냉각기를 제공하는 것으로, 이것은 리브(ribs) 또는 열 싱크를 이용하지 않고도 중요한 가스 냉각기의 하우징의 표면을 증가시키기 위한 기하학적 구조(geometry)를 보여준다. 이러한 목적은 독립항 제1항의 주제에 의해 달성된다. 추가 예시적인 실시예는 종속항 및 다음의 설명으로부터 명백해진다.

본 발명에 따라, 하우징의 중공체는 적어도 부분적으로 여러 개의 평행한 중공체에서 분리되고, 이들 중공체는 핀(fin)으로서 성형(shaped)되거나, 핀은 하우징 상에 직접 배치된다. 그 결과, 열 전달 표면의 수는 상당히 증가된다. 각 핀에서, 대류 및 복사에 의해 열 전달이 이루어진다. 각 핀은 서로 평행하게 배치되는 2개의 큰 열 전달 표면을 갖는다. 이를 통해, 중공 내부가 생성되고, 여기서 가열된 가스가 채워진다.

본 발명의 중요한 실시예는 일반적으로, 핀이 커버 플레이트 또는 부분 하우징(4)에 구현되고, 이것은 개폐기 조립체(2)의 일체형 부분이 아니라, 개별적인, 이에 따라 개폐기 조립체의 분리가능 및 차단가능 부분이라는 것이다.

이것은 EP 1 237 246 A1에 비해 중요한데, 이는 종래 기술의 문헌에서, 중공체가 아닌 접혀진 측벽이 사용되기 때문이다. 그러한 냉각 구조는 개폐기 하우징의 일체형 부분이고, 이것은 단점을 갖는다.

2개의 핀 사이의 더 넓은 거리는 핀의 큰 열 전달 표면에서 냉각 상태를 개선하지만, 2개의 핀 사이의 공간이 증가하면, 핀의 수는 가스 냉각기의 동일한 치수를 유지하기 위해 감소해야 한다. 2개의 핀 사이의 치수, 특히 핀의 폭 및 2개의 핀 사이의 거리는 내부 및 외부 가스에 의해 한정되고, 생성 시스템의 제한에 의해 한정된다.

더욱이, 핀은 평평한 시트 금속으로 만들어진다. 따라서, 핀의 벽 두께는 작고, 가열 및 냉각은 빨라진다. 더욱이, 핀의 제조는 간단하고 시간이 절감된다.

바람직하게, 핀은 증가하는 열 복사를 위해 코팅된다. 코팅은 페인트 또는 금속 코팅일 수 있다. 더욱이, 핀은 내부뿐 아니라 외부에 코팅된다. 단일-측부의 코팅이 또한 가능하다.

가스 냉각기는 수직으로 또는 수평으로 배치되거나, 심지어 가스 룸에 대한 개구부는 하부 측부 또는 측면으로 배치된다.

바람직한 실시예에 따라, 핀은 가스 구획의 기하학적 구조를 계속 이어지게(continue) 하거나 이를 초과한다. 가스 구획의 기하학적 구조를 계속 이어지게 하는 것은 가스 냉각기의 컴팩트한 총 치수를 초래한다. 가스 구획의 기하학적 구조를 초과하는 것은 냉각 상태를 개선할 수 있다.

추가로 바람직한 실시예에 따라, 가스 냉각기는 가스 구획의 표면 또는 추가 구획에 직접 연결된다. 직접 연결은 핀에 대한 가스 흐름을 지원한다. 용접에 의해 연결을 실현하는 것이 또한 가능하다.

그러므로, 평평한 시트 금속이 스틸 또는 스테인리스 스틸인 경우 특히 유리하다. 그럼에도 불구하고, 알루미늄의 핀을 형성하는 것이 가능한데, 이는 낮은 열 저항 때문이다. 알루미늄에 비해 스틸 및 스테인리스 스틸의 열 저항이 더 높더라도, 제조가 훨씬 더 용이하게 되는데, 특히 용접 프로세스는 스틸 및 스테인리스 스틸이 알루미늄보다 더 유리하게 만든다.

더욱이, 중간 전압 개폐기 조립체는 적어도 하나의 가스 냉각기를 포함하는데, 이러한 적어도 하나의 가스 냉각기는 중간 전압 개폐기 조립체에 장착가능하게 연결된다. 장착가능한 연결은 나사 및 다른 연결 수단에 의해 실현될 수 있으며, 이것은 개폐기 조립체로부터 가스 냉각기를 연결 해제하도록 한다. 더욱이, 중간 전압 개폐기 조립체는 바람직하게 가스 절연된다.

추가로 바람직한 실시예에 따라, 가스 냉각기는 중간 전압 개폐기 조립체에 고정되게 연결된다. 고정된 연결은 리벳 또는 용접에 의해 실현될 수 있다.

본 발명의 이전 및 다른 양상은 동봉된 도면과 연계하여 고려될 때 본 발명의 상세한 설명에 따라 명백해질 것이다.

본 발명은 리브 또는 열 싱크를 이용하지 않고도 중요한 가스 냉각기의 하우징의 표면을 증가시키기 위한 기하학적 구조를 갖는 가스 냉각기에 효과적이다.

도 1은 가스 냉각기를 갖는 중간 전압 개폐기 조립체의 개략도.
도 2a는 도 1에서의 가스 냉각기의 사시도.
도 2b는 도 2a에서의 가스 냉각기의 횡단면도.
도 3a는 가스 냉각기의 다른 실시예의 사시도.
도 3b는 도 3a에서의 가스 냉각기의 횡단면도.

도면에 사용된 도면 부호, 및 그 의미는 도면 부호의 목록에서 요약 형태로 기술된다. 모든 도면은 개략적이다.

도 1은 가스 냉각기(1)를 갖는 중간 전압 가스 절연된 개폐기 조립체(2)를 도시하고, 가스 냉각기(1)는 중간 전압 개폐기 조립체(2)의 상부에 수직으로 배치된다. 에너지 흐름을 제어하기 위해, 중간 전압 개폐기 조립체(2)는 연결 해제, 차단 및 접지와 같은 여러 가지 기능을 제공한다.

1250A보다 위의 공칭 전류에서의 옴 손실로 인해, 가스는 열-생성 전류 전도체에 의해 가열 상승되고, 가스 냉각기(1)에서 냉각되어야 한다. 가스 냉각기(1)가 가스 구획(3)을 갖고, 가스 구획(3)은 가열된 가스를 수용하기 위해 중공체를 갖는 하우징(4)을 포함한다. 가스 냉각기(1) 및 가스 냉각기의 핀(5a 내지 5e)이 개폐기 조립체(2)의 일체형 부분이 아니라, 개폐기 조립체의 개별적인 분리가능 및 차단가능 개별적인 부분, 또는 개폐기 조립체 하우징이라는 것이 중요하다.

도 2a에 따라, 도 1의 가스 냉각기(1)는 확대되어 구체적으로 도시된다. 하우징(4)의 중공체는 핀(5a, 5b, 5c, 5d 및 5e)의 형태로 성형되는 여러 개의 평행한 중공체로 분리된다. 각 핀(5a, 5b, 5c, 5d 및 5e)에서, 대류 및 복사에 의해 열 전달이 이루어진다. 가스 냉각기(1)는 가스 구획(3)의 상부 측부 상에 배치되는 5개의 핀(5a, 5b, 5c, 5d, 및 5e)을 포함한다. 핀(5a, 5b, 5c, 5d 및 5e)은 대칭적으로 배치되거나, 또한 비대칭적으로 배치될 수 있고, 평평한 시트 금속으로 만들어진다. 더욱이, 핀(5a, 5b, 5c, 5d 및 5e)은 증가하는 복사를 위해 코팅된다.

도 2b는 도 2a에서의 가스 냉각기(1)의 횡단면도를 도시한다. 따라서, 하우징(4)의 벽 두께가 매우 좁다는 것이 나타난다. 핀(5a, 5b, 5c, 5d 및 5e)은 가스 구획(3)의 표면에 직접 연결되고, 가스 구획(3)의 기하학적 구조를 초과한다.

도 3a에서는 가스 냉각기(1)의 다른 실시예가 보여질 수 있다. 가스 냉각기는 가스 구획(3)의 후면 측부에 수평으로 배치된다. 또한 이러한 위치에서, 핀(5a, 5b, 5c, 5d 및 5e)이, 수직 냉각 스트림이 핀 사이에서 영속화(perpetuated)되도록 수직으로 배치된 상태로 남아있다는 것을 알 수 있다.

도 3b는 도 3a에서의 가스 냉각기(1)의 횡단면도를 도시한다. 따라서, 하우징(4)의 벽 두께가 매우 좁다는 것이 나타난다.

본 발명이 도면 및 이전 설명에서 구체적으로 예시되고 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적이거나 예증적인 것으로 고려되고; 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않는다. 개시된 실시예에 대한 다른 변경은 도면, 본 개시 및 첨부된 청구항의 연구로부터 본 청구된 발명을 실시하는 당업자에 의해 이해되고 달성될 수 있다. 특히, 핀(5)은 가스 구획(3)의 기하학적 구성을 계속 이어지게 할 수 있다. 더욱이, 핀(5)은 중간 전압 계폐기 조립체(2)의 일체화된 가스 구획과 같이, 추가 구획의 표면에 직접 연결될 수 있다. 핀(5)의 수는 제한적이지 않고, 핀(5)의 기하학적 구조는 상이할 수 있다. 본질적으로, 하우징(4)의 중공체는 적어도 부분적으로 여러 개의 평행한 중공체로 분리되고, 이러한 여러 개의 평행한 중공체는 핀(5)의 형태로 성형되고, 큰 열 전달 표면을 갖는다.

1 : 가스 냉각기 2 : 중간 전압 개폐기 조립체
3 : 가스 구획 4 : 하우징
5a, 5b, 5c, 5d, 5e :　핀

Claims (12)

1. 가스 구획(3)을 갖는 중간 전압 개폐기 조립체(2)용 가스 냉각기(1)로서, 가열된 가스를 수용하기 위한 중공체를 갖는 하우징(4)을 포함하고, 가열된 가스는 중간 전압 개폐기 조립체(2)를 통해 흐르고, 적어도 하나의 열-생성 전류 전도체에 의해 가열되는, 가스 냉각기(1)에 있어서,
   하우징(4)의 중공체는 적어도 부분적으로 여러 개의 평행한 중공체로 분리되고, 여러 개의 평행한 중공체는 핀(5)으로서 성형되거나, 핀은 하우징 상에 직접 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
2. 제 1항에 있어서,
   핀(5)은 커버 플레이트 또는 부분 하우징(4)에 구현되고, 부분 하우징(4)은 개폐기 조립체(2)의 일체형 부분이 아니라, 개폐기 조립체의 개별적인, 이에 따라 분리가능한 및 차단가능한 부분인 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   핀(5)은 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   핀(5)은 비대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   핀(5)은 평평한 시트 금속으로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
6. 제 5항에 있어서,
   평평한 시트 금속은 스틸 또는 스테인리스 스틸인 것을 특징으로 하는, 가스냉각기.
7. 제 6항에 있어서,
   핀은 깊게 유입하는 프로파일(deep drawn profiles)로 만들어지는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   핀(5)은 증가하는 복사를 위해 코팅되는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   핀(5)은 수직 또는 수평으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    핀(5)은 가스 구획(3)의 기하학적 구조를 계속 이어지게 하거나 이를 초과하는 것을 특징으로 하는, 가스 냉각기.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 가스 냉각기(1)를 포함하는 중간 전압 개폐기 조립체(2)로서,
    가스 냉각기(1)는 중간 전압 개폐기 조립체(2)에 장착가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는, 중간 전압 개폐기 조립체.
12. 제 11항에 있어서,
    가스 냉각기(1)는 중간 전압 개폐기 조립체(2)에 고정되게 연결되는 것을 특징으로 하는, 중간 전압 개폐기 조립체.

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