KR20170003802U - 경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 경사 방열 유닛을 제공한다. 상기 경사 방열 유닛은 변압기 본체의 절연유 유입구로부터 유입되는 절연유를 하향 경사진 경사 유로를 따라 이동시키는 경사 유로부와; 상기 경사 유로부로부터 하방을 따라 상기 절연유가 이동 및 방열되는 수직 유로를 형성하는 다수의 방열 유로부; 및 상기 다수의 방열 유로부의 하단에 연결되어, 상기 절연유를 상기 변압기로 유출시키는 유출 유로를 형성하는 유출 유로부를 포함한다.

Description

경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기{INCLINATION RADIATING UNIT AND TRANSFORMER HAVING THE SAME}

본 고안은 변압기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절연유의 방열 효율을 향상시킬 수 있는 경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기에 관한 것이다.

통상, 유입식 변압기는 고압권선과 저압권선을 외함의 내부에 넣고, 외함의 내부를 절연유로서 충전한 형태의 변압기를 말한다.

상기와 같은 절연유는 고압 및 저압 권선 사이에서의 전기적 절연을 담당한다.

그리고, 상기 절연유는 변압기의 작동 과정에서 발생된 열을 상기 절연유의 대류 작용을 통해서 외함의 외부로 방열되도록 함으로써 변압기가 설정된 정상 온도를 유지하도록 한다.

이러한 유입식 변압기에 있어서 고압권선과 저압권선 사이에서의 통전을 차단하기 위한 절연수단이 추가적으로 필요하다.

물론, 상기한 절연유에 의해서도 절연이 이루어지지만 절연유만으로는 충분하지 않기 때문에 추가적인 절연수단인 방열기가 구비된다.

도 1은 종래의 유입식 변압기를 보여주는 도면이고, 도 2는 종래의 유입식 변압기에 구비되는 방열기에서의 절연유의 흐릉을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조 하면, 종래의 유입식 변압기는 크게 변압기 본체(200), 절연유 탱크(50)(콘서베이터), 방열기(60)(라디에이터), 부싱(70)으로 구성된다.

여기서, 상기 방열기(60)는 파이프를 통해 변압기 본체(200)의 상, 하부와 연결된다.

그리고, 상기 변압기 본체(200)의 내부에는 철심(20), 권선(30), 기타 구조물(40)이 설치되며, 이들은 변압기의 내부에 채워지는 절연유에 의해 에워싸여 진다.

상기 방열기(60)는 상부 파이프(61)와, 하부 파이프(63)와, 상부 및 하부 파이프(61,63)를 수직으로 연결하는 다수의 방열 파이프(62)로 구성된다.

상기 상부 파이프(61)는 변압기 본체(200)의 내부로부터 온도가 상승된 절연유를 전달 받아, 다수의 방열 파이프(62)로 공급하는 역할을 한다.

그리고, 하부 파이프(63)는 다수의 방열 파이프(62)로부터 절연유를 전달 받아 변압기 본체(200)의 내부로 공급하는 역할을 한다.

상기 구성을 참조 하면, 변압기가 운전하게 되면 변압기 철심(20) 및 권선(30)에서 열이 발생하게 되고 절연유가 가열된다.

상기와 같이 가열된 절연유는 변압기 본체(200)의 상부와 연결된 상부 파이프(61)를 통해 외부 방열기(60)로 유입되면서 방열 파이프들(62)을 따라 이동되면서 자연적으로 냉각된다.

이어, 상기와 같이 냉각된 절연유는 다시 변압기 본체(200)의 하부와 연결된 하부 파이프(63)를 통해 변압기 본체(200)의 내부로 유입된다.

여기서, 하부 측의 절연유 온도가 상부 측의 절연유에 비해 온도가 낮기 때문에 절연유는 변압기 본체(200)의 상부에서 하부 측으로 이동된다.

따라서, 변압기 본체(200)의 상부에 연결된 상부 파이프(61)를 통해 상기와 같이 방열기(60)를 통해 순환됨에 따라, 변압기 본체(200)의 내부에 배치되는 철심(20), 권선(30), 기타 구조물(40)은 냉각된다.

이와 같이, 유입식 변압기에 설치되는 방열기는 변압기 절연유의 냉각을 담당하는 매우 중요한 장치이다.

여기서, 방열기 핀을 갖는 방열 파이프의 개수는 변압기 용량에 따라 상이하고, 핀 개수가 늘어남에 따라 방열기의 크기도 커지게 된다.

종래에는 상부 파이프(61)와 하부 파이프(63)는 서로 수평을 이루도록 배치된다.

이와 같은 구조에 의해, 변압기 본체(200)와 가까운 곳에 위치한 방열 파이프(62)부터 순차적으로 절연유가 이동하기 때문에 실질적으로 멀리 위치한 방열 파이프(62)로 이동되는 절연유의 영이 상대적으로 양이 적다.

즉, 변압기 본체(200)에서 멀리 떨어진 방열 파이프(62)까지 절연유가 도달할 가능성이 적기 때문에 변압기 본체(200)에서 멀리 떨어진 곳에 위치한 방열 파이프(62)에서의 냉각 효과가 줄어드는 문제점이 있다.

본 고안과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 공개번호 제 10-2014-0005067호(공개일 : 2014.01.14) 가 있으며, 상기 선행문헌에는 절연수단을 갖는 유입식 변압기에 대한 기술이 개시된다.

본 고안의 목적은, 변압기의 내부에서 유출되는 절연유를 다수의 방열 파이프로 이동되는 양을 균일하게 하여 절연유의 방열 효율을 상승시킬 수 있는 경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기를 제공함에 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 고안은 경사 방열 유닛을 제공한다.

상기 경사 방열 유닛은 변압기 본체의 절연유 유입구로부터 유입되는 절연유를 하향 경사진 경사 유로를 따라 이동시키는 경사 유로부와; 상기 경사 유로부로부터 하방을 따라 상기 절연유가 이동 및 방열되는 수직 유로를 형성하는 다수의 방열 유로부; 및 상기 다수의 방열 유로부의 하단에 연결되어, 상기 절연유를 상기 변압기로 유출시키는 유출 유로를 형성하는 유출 유로부를 포함한다.

상기 경사 유로부는, 상기 절연유 유입구로부터 설정된 길이를 이루며, 상기 경사 유로와 연결되는 는 수평 유로를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 경사 유로는, 상기 경사 유로의 일단에서 타단을 따라 상방으로 볼록한 곡률을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 유출 유로는, 상기 변압기 본체 측을 따라 하향 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유출 유로는, 하방을 따라 볼록한 곡률을 형성하는 것이 바람직하다.

본 고안은, 변압기의 내부에서 유출되는 절연유를 다수의 방열 파이프로 이동되는 양을 균일하게 하여 절연유의 병열 효율을 상승시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 유입식 변압기를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 방열기를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 고안의 경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 1예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 2예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 3예를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 4예를 보여주는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기를 설명하도록 한다.

또한, 본 고안의 경사 방열 유닛은 상기 변압기의 구성에 포함되는 구성이기 때문에, 하기에서는 변압기를 설명함에 포함하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 고안의 경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기를 보여주는 도면이고, 도 4는 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 1예를 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조 하면, 본 고안의 경사 방열 유닛을 갖는 변압기는 변압기 본체(200)와, 경사 방열 유닛(100)으로 구성된다.

상기 변압기 본체(200)의 내부에는 철심(20)과 권선(30)이 배치된다. 그리고, 상기 철심(20)과 상기 권선(30)은 구조물(40) 상에 지지된다.

상기 변압기 본체(200)는 절연유 탱크(50)와 연결된다.

상기 절연유 탱크(50)는 절연유를 변압기 본체(200)의 내부에 공급하는 역할을 한다. 구성 번호 '60'은 부싱이다.

상기 변압기 본체(200)의 일측부에는 본 고안의 경사 방열 유닛(100)이 설치된다.

상기 변압기 본체(200)의 일측 상단에는 절연유 유입구(201)가 형성되고, 일측 하단에는 절연유 유출구(202)가 형성된다.

도 3 및 도 4를 참조 하여, 본 고안의 경사 방열 유닛(100)의 구성을 설명한다.

상기 경사 방열 유닛(100)은, 크게 경사 유로부(110)와, 다수의 방열 유로부(120) 및 유로 유출부(130)로 구성된다.

상기 경사 유로부(110)는 절연유가 유동되는 관(pipe)으로 형성된다.

상기 경사 유로부(110)의 일단은 상기 절연유 유입구(201)와 연결되고, 타단은 측부를 따라 일정 길이 연장된다.

상기 경사 유로부(110)는 일정 길이를 갖는 수평관(111)과, 상기 수평관(111)의 단부에서 하방을 따라 일정의 하향 경사를 이루는 경사관(112)으로 구성된다.

상기 경사관(112)의 경사는, 경사 유로부(110)의 전체 길이에 비례하여 경사가 급하게 형성되는 것이 좋다.

상 다수의 방열 유로부(120)는 내부를 따라 유동되는 절연유를 방열시키는 역할을 한다. 즉, 절연유가 이동 및 방열되는 수직 유로를 형성한다.

상기 다수의 방열 유로부(120)는 방열핀의 역할을 한다.

상기 다수의 방열 유로부(120)의 상단은, 상기 경사 유로부(110)에 일정의 견격을 이루어 연결된다.

상기 다수의 방열 유로부(120)의 하단은 상기 유출 유로부(130)와 연결된다.

상기 유출 유로부(130)는 관(pipe) 형상으로 형성되며, 끝단이 상기 절연유 유출구(202)와 연결되어, 방열이 되어 전달되는 절연유를 상기 절연유 유출구(202)를 통해 변압기 본체(200)의 내부로 유출시키는 유출 유로를 형성한다.

상기의 구성을 참조 하여, 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 1예에 따르는 작용을 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조 하면, 절연유 본체(200)의 내부에는 절연유 탱크(50)로부터 공급되는 절연유가 공급되어 채워진 상태를 이룬다.

따라서, 변압기 본체(200)의 내부에 설치되는 철심(20)과 권선(30) 및 구조물(40)은 절연유에 노출되는 상태를 이룬다.

이와 같은 상태에서, 변압기 본체(200)가 운용되면, 철심(20) 및 권선(30)에서는 일정의 열이 발생되며, 이 열은 절연유로 전달될 수 있다.

따라서, 변압기 본체(200)의 내부에 채워진 절연유는 열을 전달 받아 일정의 온도로 상승된다.

이와 같이 온도가 상승되는 절연유는 변압기 본체(200)의 내부에서 상승되어 본 고안의 경사 방열 유닛(100)으로 유동된다.

온도가 상승되는 절연유는 경사 유로부(110)로 유동되어, 경사 유로부(110)를 따라 유동된다.

이때, 절연유는 수평관(111)을 따라 유동되면서, 수평관(111)에 연결되는 방열 유로부들(120)로 전달된다.

이어, 수평관(111)의 끝단 외측으로 유동되는 절연유는 하향 경사지는 경사관(112)을 따라 하방을 따라 유동되면서, 해당 위치에 연결되는 방열 유로부들(120)로 전달된다.

상기와 같이 방열 유로부들(120)로 전달되는 절연유는 수직 유로를 형성하여 하강된다. 이울러, 절연유는 방열 유로부들(120)을 따라 유동되면서 일정의 온도로 방열되어 냉각될 수 있다.

그리고, 방열이 이루어진 절연유는 유출 유로부(130)로 유동되고, 유출 유로부(130)를 따라 변압기 본체(200)의 하단에 설치되는 절연유 유출구(202)를 통해, 변압기 본체(200)의 내부로 유출된다.

이에 따라, 본 고안에서는 일정의 온도로 상승된 절연유를 방열시켜 다시 변압기 본체(200)의 내부로 공급한다.

이울러, 본 고안에서의 경사 유로부(110)는 절연유 유입구(101)로부터 멀어지는 방향을 따라 하형 경사지는 경사관(112)을 구비하도록 함으로써, 경사 유로부(110)의 끝단 까지 절연유를 용이하게 유동시키도록 할 수 있는 이점이 있다.

따라서, 본 고안에 따르는 실시예는 절연유 유입구(201)로부터의 거리에 상관 없이 절연유를 경사 유로부(110)를 따라 용이하게 유동시킴으로써, 다수의 방열 유로부(120) 각각에 균일한 절연유가 유동되도록 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 다수의 방열 유로부(120)에 절연유를 균일하게 공급하도록 함으로써, 다수의 방열 유로부(120)에서의 방열 효율을 상승시킬 수 있는 이점이 있다.

도 5는 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 2예를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조 하면, 본 고안에 따르는 경사 방열 유닛(100)은 일단에서 타단을 따라 하향 경사를 이루는 경사 유로부(110')를 포함한다.

여기서, 다수의 방열 유로부(120)와 유출 유로부(130)는 상술한 예와 그 구성이 동일할 수 있기 때문에 설명을 생략하기로 한다.

상기 경사 유로부(110')는 경사관(112')을 갖는다.

상기 경사관(112')의 일단은 절연유 유입구(201)와 연결되며, 상기 경사관(112')은 그 타단을 따라 하향 경사지도록 배치된다.

따라서, 경사관(112')은 절연유 유입구(201)로부터 거리가 멀어짐에 따라 하향 경사지도록 배치된다.

이어, 다수의 방열 유로부(120)의 상단은 경사진 상기 경사관(112')에 연결되고, 하단은 수평을 이루어 배치되는 유출 유로부(130)에 연결된다.

이의 구성에 따라, 변압기 본체(200)의 절연유 유입구(201)로부터 유출되는 절연우는 경사관(112')을 따라 경사 유동되면서 해당 위치들에 연결되는 다수의 방열 유로부(120) 각각에 균일하게 공급될 수 있다.

즉, 경사에 따라 절연유의 유동 속도를 제어하여 다수의 방열 유로부(120)에 균일하게 공급되도록 할 수 있다.

도 6은 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 3예를 보여주는 도면이다.

한편, 도 6을 참조 하면, 본 고안에 따르는 경사 유로부(110")는 경사관(112")을 갖는다.

상기 경사관(112")은 상방으로 볼록 하도록 설정된 곡률(R)을 이루어 형성된다.

이의 경우에 있어서, 상술한 바와 마찬가지로 변압기 본체(200)의 절연유 유입구(201)로부터 유출되는 절연유는 경사관(112“)을 따라 경사 유동되면서 해당 위치들에 연결되는 다수의 방열 유로부(120) 각각에 균일하게 공급될 수 있다.

즉, 경사에 따라 절연유의 유동 속도를 제어하여 다수의 방열 유로부(120)에 균일하게 공급되도록 할 수 있다.

다만, 상기 경사관(120“)이 곡률(R)을 형성함으로써, 절연유의 유동이 과도하게 유동되는 것을 방지하여, 해당 위치에서 연결되는 다수의 방열 유로부(120) 각각에 절연유를 보다 정확하게 유입시키도록 하는 이점이 있다.

따라서, 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 경사관(112")의 경사도를 직선 경사를 이루게 할 수도 있고, 곡률을 갖는 경사를 이루도록 함으로써, 절연유의 유동 속도를 효율적으로 제어할 수 있다.

또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 본 고안에 따르는 경사관(112")에 직선 경사 및 곡률 경사를 혼용하여 적용하여 위치에 따라 절연유의 유동 속도를 제어하도록 할 수도 있다.

도 7은 본 고안의 경사 방열 유닛의 제 4예를 보여주는 도면이다.

도 7을 참조 하면, 본 고안에 따르는 경사 유로부는 상술한, 제 1 내지 제 3예 중 어느 하나를 적용할 수 있다.

예컨대, 경사 유로부는 직선 경사를 이루는 경사관(112')으로 구성될 수 있다.

그리고, 유출 유로부(130')는 끝단에서 절연유 유출구(202) 측을 따라 점진적으로 하향 경사지는 구조를 이룰 수 있다.

또한, 상기 유출 유로부(130')의 경사각(θ2)은, 상기 경사관(112')의 경사각(θ1) 보다 완만한 경사를 이룰 수 있다.

이에 따라, 절연유 유출구(202)로부터 거리가 먼 위치에서 절연유 유출구(202)를 향하여 하향 경사를 따라 절연유를 유동시키도록 함으로써, 유동 속도가 저하되지 않고, 방열이 완료된 절연유를 변압기 본체(200)의 내부로 공급되도록 하는 이점이 있다.

또한, 본 고안에 따르는 유출 유로는 하방을 따라 볼록한 곡률을 형성하도록 구성될 수도 있다.

따라서, 절연유유출구(202)로부터 거리가 먼 위치에서 절연유유출구(202)를향하여 하방으로 볼록한 곡률의 유로를 따라 절연유를 유동시키도록함으로써, 유동속도가 저하되지 않고, 방열이 완료된 절연유를 변압기본체(200)의 내부로 공급되도록하는 이점도 있다.상기의 구성 및 작용에 따라 본 고안에 따르는 실시예는 변압기의 내부에서 유출되는 절연유를 다수의 방열 파이프로 이동되는 양을 균일하게 하여 절연유의 병열 효율을 상승시킬 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 고안의 경사 방열 유닛 및 이를 갖는 변압기에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 고안의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 실용신안등록청구범위뿐만 아니라 이 실용신안등록청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 고안의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 실용신안등록청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 실용신안등록청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 경사 안내 유닛
110 : 경사 유로부
111 : 수평관
112. 112', 112“ : 경사관
120 : 방열 유로부
130, 130': 유출 유로부
200 : 변압기 본체
201 : 절연유 유입구
202 : 절연유 유출구

Claims (5)

1. 변압기 본체의 절연유 유입구로부터 유입되는 절연유를 하향 경사진 경사 유로를 따라 이동시키는 경사 유로부;
   상기 경사 유로부로부터 하방을 따라 상기 절연유가 이동 및 방열되는 수직 유로를 형성하는 다수의 방열 유로부; 및
   상기 다수의 방열 유로부의 하단에 연결되어, 상기 절연유를 상기 변압기로 유출시키는 유출 유로를 형성하는 유출 유로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 경사 방열 유닛.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 경사 유로부는,
   상기 절연유 유입구로부터 설정된 길이를 이루며, 상기 경사 유로와 연결되는 는 수평 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 경사 방열 유닛.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 경사 유로는,
   상기 경사 유로의 일단에서 타단을 따라 상방으로 볼록한 곡률을 형성하는 것을 특징으로 하는 경사 방열 유닛.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유출 유로는,
   상기 변압기 본체 측을 따라 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 경사 방열 유닛.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 유출 유로는,
   하방을 따라 볼록한 곡률을 형성하는 것을 특징으로 하는 경사방열유닛.
   
   

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