KR20160088570A - 배전용 30kv 방폭 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무부한 탭 절환기에 있어서, 길이 방향으로 길게 형성되며, 다수개의 결합홈이 형성되는 고정절연탭판, 상기 고정절연탭판의 상기 결합홈에 형성되는 다수개의 고정접점과, 쌍으로 이루어져 상기 고정접점을 동시에 2개가 접촉되는 이동접점과, 상기 이동접점을 이동시키는 이동랙기어와 피니언기어를 구비한 기어박스와, 상기 기어박스의 중심을 지지하는 구동축과, 상기 구동축을 움직이는 구동핸들로 이루어져, 종래에 비해 입력선과 출력변압이 다수개로 이루어져 오차 없는 변압이 가능하며, 탭의 전기 접속지점이 쉽게 이동되므로 저항이 발생되지 않아 효율성이 증가한다.
또한, 다수개의 탭이 동일한 축을 사용하므로 각각의 편차가 줄어들게 된다.
또한, 구동장치에 방진, 방수 및 기밀구조가 채택되어 품질 및 안정성이 확보되는 효과가 있다.

Description

배전용 30kv 방폭 변압기{Zero Load Tap For 30 kv Explosion Transformer}

본 발명은 배전용 30kv 무부하탭절환기에 관한 것으로, 탭의 전기 접속 지점이 동시에 3군데 이상 가능하며, 이동접점이 고정접점에 쌍으로 접속되어 안정성이 유지되어 저항이 많이 발생하지 않고 효율성이 강조되는 배전용 30kv 방폭 변압기에 관한 것이다.

변압기는 상호유도원리를 이용하여 교류전압을 더 높이거나 낮추는데 사용하는 기기이다. 변압기는 보다 높거나 또는 낮은 전압 레벨로 특정 전압 레벨을 높이거나 낮추도록 전자석 유도의 원리를 이용한다.

공지된 바와 같이, 전자석 유도는 가변 자기장에 배치되는 전도체 상에서 전압을 유도한다. 변압기에서, 가변자기장은 대체로 주 코일 또는 권선으로서 지시되는 변압기 코일에 교류 전류를 인가하는 것에 의해 생성된다.

이러한 주 권선은 통상적으로 2차 권선 또는 코일에 결합되고, 각각 다수의 턴(turn)들을 포함하는 주 권선 및2차 권선은 자석 코어 주위에 감겨진다. 교류 전류가 주 권선에 인가될 때, 가변 자속이 코어에서 유도되고, 2차 권선에서 전압이 생성된다.

항상 존재하는 불가피한 손실 외에, 주 권선과 2차 권선을 교차하는 전압 비는 이상적으로 주 권선과 2차 권선에서의 턴 수 사이의 비와 동일하다. 그러므로, 주 권선과 2차 권선들의 턴 수 사이의 비를 변화시키는 것에 의하여, 전압 비는 변할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 변압기에 접속된 임의의 부하에 대한 변압기에 의해 공급된 출력 전압을 나타내는 2차 권선에 걸쳐 있는 전압을 제어 또는 조정하는 것이 가능하다.

이를 위해, 변압기들은 변압기 산업에서 탭(tap)으로서 지칭되는 특정 접속부를 구비한다. 변압기 탭은, 주 권선 및/또는 2차 권선들 중 어느 하나를 따라서 위치되고 턴의 수가 선택되는 것을 허용하는 전기 접속지점이다. 사용되는 탭의 선택은 탭 변경 메커니즘(tap changer mechanism)을 통해 만들어진다. 예를 들어, 탭

변경 메커니즘은 부하 회로에 접속되게 되는 2차 권선 코일에서의 턴을 선택하고, 이에 의해 변압기에서의 턴들의 비를 변화시켜 출력 전압을 조정한다.

현재, 각각의 코일에 대하여, 예를 들어 코일에서의 대응하는 턴에 각각 부착되고 그런 다음 코일의 면(face)에모두 드러나는 특정 수의 단일 접속 탭들이 제공된다. 통상적으로, 각각의 탭은 돌기(lug) 또는 평탄 바(bar)로 구성되며, 대부분의 경우에 코일 내측에 용접된다. 그런 다음, 탭들은 전형적으로 각각의 코일의 면 상에 있는 케이블에 의해 접속된다.

변압기에 대해서 상술하면, 변압기는 2차측(저압측 또는 부하측)전압을 규정된 정격전압으로 유지하는 것이 바람직하나, 실제의 변압기는 변압기 설치장소마다 수전전압(1차전압)이 일정하지도 않고, 부하전류의 크기 및 역률에 따라 변압기 자체의 내부전압강하도 계속 달라지므로, 2차측 출력전압 또한 변동되게 된다. 이와 같이 변동되는 2차전압을 정격전압에 가깝게 조정할 수 있도록 설치해 놓은 것이 탭이다. 탭은 주로 변압기 1차권선에 설치되는데, 그 이유는 변압기의 수전전압(1차전압)이 정격전압 이상의 과전압이 될 경우에도 철심이 과포화되는 것을 막을 수 있고, 1차(고압)권선에 흐르는 전류가 적은 만큼 탭 및 탭인출 리드등의 단면적도 작게 할 수 있어 경제적인 제작이 가능하기 때문입니다.

탭 절환에 의한 2차전압 조정의 원리는 변압기 전압과 권수와의 관계는 1차권선의 전압 및 권수를 각각 V1, N1 2차권선의 전압 및 권수를 각각 V2, N2라 할 때 (V1/N1) = (V2/N2) 로서, 1, 2차 권선의 1회권당 전압(volts/turn)은 항상 일정하다. 여기서, 1차권선의 권수(N1)을 증감시킴에 따라 (단, V1, N2는 일정한 상황에서) 2차전압(V2)은 이에 반비례하여 변한다는 것을 알 수 있는데, 바로 이것이 탭절환에 의한 2차전압 조정의 원리다.

변압기 탭은 높은 전압 탭에서는 그에 비례하여 권선의 권수(권회수 ; number of turns)가 많고, 낮은 전압 탭에서는 그만큼 권수가 작게 만들어 진다.

따라서, 2차전압(V2)이 정격전압보다 높아진 경우, 1차권선의 탭을 높은 전압 탭으로 절환하면 1차권선의 권수(N1)가 많아지므로 1회권당 전압이 감소하게 되고, 이에 따라 2차전압(V2) 또한 감소하게 된다.

반대로, 2차전압(V2)이 정격전압보다 낮아진 경우, 1차권선의 탭을 낮은 전압 탭으로 절환하면 1차권선의 권수(N1)가 작아지므로 1회권당 전압이 증가, 2차전압(V2)이 증가하게 된다.

여기서, 탭절환기의 종류는 탭절환기에는 NLTC(No Load Tap Changer ; 무전압시 탭절환기) 및 OLTC(On Load Tap Changer ; 부하시 탭절환기)의 2종류가 있습니다. NLTC(고압 변압기에 설치됨)는 변압기가 무전압인 상태에서만 탭을 절환시킬 수 있는 기기로서, 대개 변압기 설치시 수전전압에 맞춰 탭을 절환해 줌으로써 원하는 2차전압을 얻는데 사용한다. OLTC(주로 초고압 전력용변압기에 설치되는 변압기 운전 중에도 탭절환이 가능한 기기로서, 운전 중인 변압기는 송배전선로에서의 전압변동(즉, 1차 수전전압의 변동) 및 부하전류 증감에 따른 변압기 내부 전압강하의 변동등에 의해 2차전압이 변동되나, OLTC를 설치함으로써 이러한 2차전압 변동을 최소화할 수 있다.

상기된 바와 같은 변압기는 기어박스로부터 탭의 전기 접속지점까지 멀티 접속으로만 이루어진 미국 선행기술이 있으나, 외부의 하나의 입력선에서 다수개의 출력이 변압되는 방법이 사용되므로, 정확성이 떨어져 불량율이 많은 문제점이 있어 왔다.

또한, 미국 기술은 단일 접속 탭의 이러한 사용은 특히 코일 권선 제조 공정에서 요구되는 시간, 사용된 재료의 함유량, 및 변압기 봉입 깊이 크기에 관한 것으로서 다소의 결점들을 가진다. 그러므로, 코일 권선 공정에서의 제조 시간을 최적화하고 변압기 인클로저 내측에서 필요한 공간을 최소화하고 변압기와 관련된 재료 비용을 감소시키도록 허용하는 해법을 제공하는 것이 필요하게 된다.

또한, 미국 기술은 기어구조가 단순하여 정확성이 떨어지는 문제점이 있어 왔다.

또한, 탭의 전기 접속지점의 형상에 의해 쉽게 이동할 수 없으며, 저항이 많은 문제점이 있어 왔다.

또한, 구동장치에 기밀을 유지하는 구조에 기밀성이 유지되지 않아 작동성과 안전성이 문제가 되어 왔다.

미국 공개 특허 문헌 03824355

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 기어박스(400)로부터 탭의 전기 접속지점까지 멀티 접속되나, 외부의 하나의 입력선에서 다수개의 출력이 변압되는 방법이 사용되지 않으며, 다수의 입력선에서 다수의 출력 변압이 가능하여 정확성이 확보되는 배전용 30kv 방폭 변압기를 제공하는 데 있다.

또한, 코일 권선 공정에서의 제조 시간을 최적화하고 변압기 인클로저 내측에서 필요한 공간을 최소화하고 변압기와 관련된 재료 비용을 감소시키도록 허용하는 해법을 제공하는 배전용 30kv 방폭 변압기를 제공하는 데 있다.

또한, 변압기의 변압능력이 정확하며, 저항이 많이 발생하지 않는 배전용 30kv 방폭 변압기를 제공하는 데 있다.

또한, 구동장치에 기밀을 유지하는 구조에 기밀성이 유지되는 배전용 30kv 방폭 변압기를 제공하는 데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 무부한 탭 절환기에 있어서, 길이 방향으로 길게 형성되며, 다수개의 결합홈이 형성되는 고정절연탭판, 상기 고정절연탭판의 상기 결합홈에 형성되는 다수개의 고정접점과, 쌍으로 이루어져 상기 고정접점을 동시에 2개가 접촉되는 이동접점과, 상기 이동접점을 이동시키는 이동랙기어와 피니언기어를 구비한 기어박스와, 상기 기어박스의 중심을 지지하는 구동축과, 상기 구동축을 움직이는 구동핸들로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고정접점은 일정간격으로 다수개 형성되어, 동시에 다양하게 변압이 가능한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 기어박스는 길이방향으로 이동시키는 랙기어와, 상기 랙기어와 연결되는 피니언기어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 구동핸들과 상기 구동축은 기밀을 유지하기 위해 오링작업이 되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 종래에 비해 입력선과 출력변압이 다수개로 이루어져 오차 없는 변압이 가능하며, 탭의 전기 접속지점이 쉽게 이동되므로 저항이 발생되지 않아 효율성이 증가한다.

또한, 다수개의 탭이 동일한 축을 사용하므로 각각의 편차가 줄어들게 된다.

또한, 구동장치에 방진, 방수 및 기밀구조가 채택되어 품질 및 안정성이 확보되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배전용 30kv 방폭 변압기를 도시하는 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 배전용 30kv 방폭 변압기를 도시하는 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 구동축을 도시하는 확대도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 배전용 30kv 방폭 변압기를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 배전용 30kv 방폭 변압기를 도시하는 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 배전용 30kv 방폭 변압기를 도시하는 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 구동축을 도시하는 확대도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 무부한 탭 절환기에 있어서, 길이 방향으로 길게 형성되며, 다수개의 결합홈이 형성되는 고정절연탭판(100), 상기 고정절연탭판(100)의 상기 결합홈에 형성되는 다수개의 고정접점(200)과, 쌍으로 이루어져 상기 고정접점(200)을 동시에 2개가 접촉되는 이동접점(300)과, 상기 이동접점(300)을 이동시키는 이동랙기어(410)와 피니언기어(420)를 구비한 기어박스(400)와, 상기 기어박스(400)의 중심을 지지하는 구동축(450)과, 상기 구동축(450)을 움직이는 구동핸들(500)로 구성된다.

이하, 각 구성을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 무부한 탭 절환기의 전체 구성은 고정절연탭판(100), 고정접점(200), 이동접점(300), 기어박스(400), 구동축(450) 및 구동핸들(500)로 이루어진게 된다.

상기 고정절연탭판(100)은 고전압에 따른 절연소재를 사용하며, 길이방향으로 길게 이루어져 다수개의 결합홈이 일정 간격으로 형성되게 된다.

그리고, 일정폭을 지니고 있으며, 후술하는 상기 고정접점(200)이 형성되게 된다.

그리고, 상기 고정절연탭판(100)은 외자 절연물로써 국산으로 대체될 수 있는 특징이 있으며, 알루미늄으로 주물된 고정대 상,하에 형성되게 된다.

여기서, 상기 고정절연탭판(100)은 상기 고정대에 볼팅등에 의해 결합되게 된다.

본 발명에 따른 고정접점(200)은 상기 고정절연탭판(100)의 결합홈에 형성되게 되며, 절연소재를 사용하는 것은 당연하다.

상기 고정접점(200)은 총 5개의 탭(210)으로 이루어지며 5개의 탭이 한조로 총 3개의 조로 이루어지게 된다.

상기 고정접점(200)은 권선에 모두 탭(210)이 연결되어 있어 안정성이 유지될 수 있다.

여기서, 상기 고정접점(200)은 탭리드(220)를 연결해주는 단자구멍이 있어 권선탭과 리드선으로 연결되어 있어 전기를 인가되게 된다.

본 발명에 따른 이동접점(300)은 쌍으로 이루어져 상기 고정접점(200)을 동시에 2개가 접촉되게 되며, 상기 이동랙기어(410)를 통해 이동되게 된다. 여기서, 상기 고정접점(200)에 수에 따라 달라지게 된다.

여기서, 상기 이동접점(300)은 인아웃이 가능하도록 탭 상호에 접촉되어 일측은 인이되고 타측은 아웃이 되게 되어, 상기 이동랙기어(410)를 통해 이동됨에 따라 마이너스, 플러스권으로 이동되게 된다.

여기서, 상기 이동접점(300)은 내부에 스프링 압력에 접촉시켜 고정접점(200) 탭에 2개로 연결되어 전기가 인가되게 된다.

본 발명에 따른 기어박스(400)는 상기 이동접점(300)을 좌우로 이동시키는 이동랙기어(410)와, 상기 이동랙기어(410)와 연동되어 전력원에 의해 회전되는 피니언기어(420)로 구성된다.

그리고, 상기 기어박스(400)는 상기 고정탭절연판에 고정결합되며, 상기 이동랙기어(410)와 상기 피니언기어(420)가 구비되어 원활한 회전이 되도록 한다.

여기서, 상기 이동랙기어(410)는 상기 고정탭절연판의 길이에 대응되게 되며, 절연소재가 사용되는 것은 당연하다.

상기 이동랙기어(410)는 상대편 상기 피니언기어(420)와 맞물려 있어 상기 피니언기어(420) 회전시 상기 이동랙기어(410)는 좌,우 직선 운동화 됨에 따라 상기 이동접점(300)을 한 탭씩 이동시키게 된다.

상기 구동축(450)은 상기 피니언기어(420) 중심에 형성된 축으로 상기 구동축(450)이 일정한 각도 회전 시 상기 피니언기어(420)와 맞물린 상기 이동랙기어(410)가 한 탭씩 이동되게 된다.

상기 구동축(450)은 내부에 압축스프링(455)을 형성되어 상기 피니언기어(420)를 제 위치에 고정 될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 구동핸들(500)은 상기 구동축(450)에 연결되어 상기 구동핸들(500)을 회전시켜 구동축(450)이 연동되며, 이에 상기 이동랙기어(410)가 이동되어 상기 이동랙기어(410)가 회전되게 된다.

바람직하게는, 상기 고정접점(200)은 일정간격으로 다수개 형성되어, 동시에 다양하게 변압이 가능한 것이 좋다.

바람직하게는, 상기 구동핸들(500)과 상기 구동축(450)은 기밀을 유지하기 위해 오링작업이 되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 오링은 플렌지 내부와 상기 구동축(450)에 조립되어 내부의 절연유가 외부로 빠져나오지 않도록 기밀 역할을 한다. 한편, 상기 플렌지는 변압기 외함에 용접되어 상기 구동축(450)과 상기 구동핸들(500)을 조립하는 역할을 한다.

바람직하게는, 사익 구동핸들(500)은 잠금장치가 형성되어 탭을 이동시에는 반드시 락킹핀을 해체 후 일절한 각도 회전 후 자동으로 잠기게 구성됨이 좋다. 특히, 1번과 5번 탭의 범위에서 벗어나지 않도록 하게 된다.

다음으로, 본 발명의 배전용 30kv 방폭 변압기을 실시예를 설명하기로 한다.

먼저, 상기 고정접점(200)은 총 5의 탭으로 이루어져 있으며, 3번 탭을 기준으로 설치하게 된다.

따라서, 전압 100V기준으로 하면 3번 탭에서 100V시 각 단계별 좌우로 2.5% 전압의 변동비로 구성되게 된다. 즉, 2번 탭: -2.5%, 1번 탭: -5%, 4번 탭: +2.5%, 5번 탭: +5%로 구성되게 된다. 한편, 상기의 조정은 변압기 제작처가 구매자의 요구 사양에 따라 조금의 변동 사항은 발생될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 사용방법은 우선 잠금핀을 해제 후 상기 구동핸들(500)을 일정한 각도로 회전하고 4번 탭 또는 2번 탭으로 이동한다. 즉, 상기 구동핸들(500)을 이동시에는 전압 상승, 전압 하강 확인 후 탭으로 이동되게 한다. 그리고, 한 탭 이동 후에는 자동으로 잠금 장치 기능이 된다.

다음으로, 한 탭씩 이동은 피니언 기어의 회전에 의한 이동 랙기어 좌,우 직선운동으로 이동되게 되며, 1번, 5번 탭 번위내에서만 이동할 수 있도록 회전 방지를 위한 기능이 포함되어야 한다.

이상과 같이, 다수개의 회전접점을 동일하게 회전시키는 것을 기본적인 기술적 사양으로 하며, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것인바, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

100: 고정절연탭판
200: 고정접점
210: 탭
220: 탭리드
300: 이동접점
400: 기어박스
410: 이동랙기어
420: 피니언기어
450: 구동축
455: 압축스프링
500: 구동핸들

Claims (1)

1. 무부하 탭 절환기에 있어서,
   길이 방향으로 길게 형성되며, 다수개의 결합홈이 형성되는 고정절연탭판(100);
   상기 고정절연탭판(100)의 상기 결합홈에 형성되는 다수개의 고정접점(200)과;
   쌍으로 이루어져 상기 고정접점(200)을 동시에 2개가 접촉되는 이동접점(300)과;
   상기 이동접점(300)을 이동시키는 이동랙기어(410)와 피니언기어(420)를 구비한 기어박스(400)와;
   상기 기어박스(400)의 중심을 지지하는 구동축(450)과;
   상기 구동축(450)을 움직이는 구동핸들(500)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배전용 30kv 방폭 변압기.

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