KR20170078207A - 유입 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기 내부의 절연유에서 발생하는 아크를 신속하게 검출하여 전력기기 및 인명 사고를 미연에 방지하도록 한 유입 변압기에 관한 것으로서, 내부 공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 변압과정에 발생하는 열을 냉각하기 위하여 절연성을 갖는 절연유와, 상기 하우징의 각 측면에 구성되어 상기 하우징을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 방열핀과, 상기 하우징의 적어도 일면에 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 내부의 절연유까지 연장되어 상기 절연유에서 발생하는 아크를 검출하여 외부로 전달하는 아크 검출부와, 상기 하우징의 상측으로 돌출되면서 상기 절연유까지 연장되어 상기 하우징의 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 외부로 돌출된 부분이 일정한 간격을 가지면서 양측면들이 개구되는 히트파이프와, 상기 히트파이프의 양측에 구성되어 상기 하우징 외부의 공기를 상기 히트파이프 양측의 개구에 불어줌과 동시에 외부로 방출하여 상기 하우징을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 냉각펜을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

유입 변압기{oil immersed transformer}

본 발명은 유입 변압기에 관한 것으로, 특히 절연유에서 발생하는 아크 검출이 가능하도록 한 유입 변압기에 관한 것이다.

일반적으로 전력수요의 증가와 더불어 변압기는 대용량화, 초고압화되고 있으며 변전소는 무인화되고 있는 추세이다. 이와 같이 대용량화된 변압기에서 사고가 발생하면 그 파급효과가 광범위하고, 경제적 손실과 심리적 불안이 막대하게 되어, 변압기의 사고를 예방하기 위한 절연진단의 필요성이 증가하고 있다.

최근 변압기의 신뢰성을 확보하여 안정적으로 전력을 공급하기 위해, 사고의 발단이 되는 이상징후를 변압기의 운전상태에서 상시로 측정하기 위한 상시 감시장치가 개발되고 있으며, 이러한 상시 감시장치에서의 데이터를 지속적으로 저장하여 그 증가경향으로 이상의 진전 여부를 판단하고, 이상검출 데이터간의 상관관계로 이상의 유형을 판단하여, 이상징후가 진전하여 위험할 경우에는 운전을 정지하고 대책을 강구하기 위한 예방진단시스템이 개발되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

종래 기술에 의한 유입 변압기(1)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 절연유 및 트랜스(미도시)가 내장되는 유입 변압기(1)의 일측면에 방열부(2)가 설치되는 구성을 하고 있다. 상기 방열부(2)는 여러 개의 방열판(2a)으로 이루어진다. 각각의 방열판(2a)에는 절연유가 흐를 수 있도록 상,하부에 연결파이프(2b)가 각각 결합되며, 결합된 방열판(2a)은 유입 변압기(1)에 용접되는 형태로 설치된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 유입 변압기는 고온운전에 따른 열적열화, 외부 단락에 따른 열적열화, 기계적 손상 및 부분 방전에 따른 방전열화가 빈번하게 발생되어 기계적 강도저하, 진동증가, 가연성 가스발생 등의 문제점에 의해 절연파괴로 진전된다.

따라서 과열에 따른 변압기의 절연파괴는 변압기의 폭발, 단전사고 등 많은문제점을 일으키고 있었다.

이러한 유입 변압기의 고장을 최소화하기 위해 정기적으로 변압기 내의 절연유를 채취하여 실험실에서 열화를 측정하여 변압기의 이상상태를 점검하여 왔었고, 이때의 절연유 측정방법은 절연유를 밸브에서 일정량 측정시마다 채취하여야 함에 따라 절연유의 손실이 발생되며 또한 채취시 대기중의 다른 가스 및 습기가 유입되는 문제점이 발생되었고, 더불어 운반중에도 외부와 노출될 우려가 발생되어 절연유의 채취 및 정확한 분석이 힘든 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 변압기 내부의 절연유에서 발생하는 아크를 신속하게 검출하여 전력기기 및 인명 사고를 미연에 방지하도록 한 유입 변압기를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 변압기에 유입되어 있는 절연유에서 발생하는 아크와 더불어 본체의 기울기 및 진동을 측정하여 실시간으로 송수신함으로써 변압기의 이상 상황을 쉽게 파악하여 이상 상황 발생시 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 한 유입 변압기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 유입 변압기는 내부 공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 변압과정에 발생하는 열을 냉각하기 위하여 절연성을 갖는 절연유와, 상기 하우징의 각 측면에 구성되어 상기 하우징을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 방열핀과, 상기 하우징의 적어도 일면에 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 내부의 절연유까지 연장되어 상기 절연유에서 발생하는 아크를 검출하여 외부로 전달하는 아크 검출부와, 상기 하우징의 상측으로 돌출되면서 상기 절연유까지 연장되어 상기 하우징의 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 외부로 돌출된 부분이 일정한 간격을 가지면서 양측면들이 개구되는 히트파이프와, 상기 히트파이프의 양측에 구성되어 상기 하우징 외부의 공기를 상기 히트파이프 양측의 개구에 불어줌과 동시에 외부로 방출하여 상기 하우징을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 냉각펜을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의한 유입 변압기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 변압기 내부의 절연유에서 발생하는 아크를 신속하게 검출하여 전력기기 및 인명 사고를 미연에 방지할 수 있다.

둘째, 변압기에 유입되어 있는 절연유에서 발생하는 아크와 더불어 본체의 기울기 및 진동을 측정하여 실시간으로 송수신함으로써 변압기의 이상 상황을 쉽게 파악하여 이상 상황 발생시 즉각적인 조치를 취할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 사시도
도 3은 도 2의 유입 변압기를 나타낸 측면도
도 4는 도 2에서 아크 검출부를 개략적으로 나타낸 평면도
도 5는 본 발명에 제 2 실시예에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 측면도
도 6은 도 5의 유입 변압기에서 아크를 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 유입 변압기에서 절연유의 아크를 검출하기 위한 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 측면도

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 유입 변압기를 나타낸 측면도이며, 도 4는 도 2에서 아크 검출부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 유입 변압기(100)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 1차코일과 2차 코일로 이루어진 트랜스코일(도시되지 않음)과 상기 트랜스코일의 상호유도 작용의 원활함을 위한 계자철심(도시되지 않음)과, 상기 상호 결합된 트랜스코일과 계자철심을 수납하는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에 변압과정에 발생하는 열을 냉각하기 위하여 절연성을 갖는 절연유(도시되지 않음)와, 상기 하우징(110)의 각 측면에 콜게이트 핀 구조로 이루어져 상기 하우징(110)을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 방열핀(120)과, 상기 하우징(110)의 적어도 일면에 상기 하우징(110)을 관통하여 상기 하우징(110) 내부의 절연유까지 연장되어 절연유에서 발생하는 아크를 검출하여 외부로 전달하는 아크 검출부(130)와, 상기 하우징(110)의 상측으로 돌출되면서 상기 절연유까지 연장되어 상기 하우징(110)의 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 외부로 돌출된 부분이 일정한 간격을 가지면서 양측면들이 개구되는 히트파이프(140)와, 상기 히트파이프(140)의 양측에 구성되어 상기 하우징(110) 외부의 공기를 상기 히트파이프(140) 양측의 개구에 불어줌과 동시에 외부로 방출하여 상기 하우징(110)을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 냉각펜(150)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 하우징(110)은 사각형이며, 상면에는 외부로부터 공급되는 전류를 변압기(100) 내부로 운송하기 위하여 도체와 상기 도체 절연을 위한 고압부싱(160)이 설치되고, 측면에는 감압된 전기가 출력될 수 있도록 저압부싱(190)이 설치된다.

상기 고압부싱(160)은 상기 하우징(110)의 측면에서 상향 경사 배치하며, 그 경사배치각도로서 바람직한 각도는 45°이다. 상기 고압부싱(160)은 그의 엔드부가 상기 저압부싱(190)의 그것보다 높지 않게 설치하고 있다. 이것은 고압부싱(160)에 의해 유입 변압기(100)의 높이가 기형적으로 높아지는 것을 보완하게 되어 용량저하 없이 변압기 사이즈의 컴팩트화를 가능하게 한다.

또한, 상기 하우징(110) 내부의 코일(권선)에 인접하여 설치되는 권선온도계(170)와 상기 하우징 내부압력의 상승시 소호성 가스 방출용 호흡기(180)를 설치하고 있다.

상기 권선온도계(170)는 절연유를 매체로하여 온도를 측정하는 유온도계와는 달리, 직접 코일(권선)에 접촉된 상태로 설치하여 실제 코일의 온도를 실시간으로 신속하게 나타내 주게 된다. 이것은 절연유에 의한 전달온도를 읽어들여 코일온도로 나타내 주는 유온도계의 경우보다 코일의 온도를 정확하고 신속하게 계측하여 표시해준다.

한편, 본 발명의 제 1 실시예에서 상기 하우징(110)을 사각형으로 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 다양한 형태 예를 들면, 원통형이나 다각형 등으로 형성할 수 있다.

상기 하우징(110)의 외부에는 상기 하우징(110)과 연통되어 절연유가 순환할 수 있도록 방열핀(120)이 설치되어 있다.

상기 냉각펜(150)은 상기 히트파이프(140)의 상부로 외부의 공기를 유입함과 동시에 상기 히트파이프(140) 상부에 있는 공기를 흡입하여 배출할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 상기 냉각펜(150)은 서로 상반된 역할을 하도록 구성되어 상기 히트파이프(140)에 유입된 열을 외부의 공기를 통해 보다 효과적으로 냉각시킴과 동시에 히트파이프(140) 상부에 더워진 공기를 외부로 빠르게 배출할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 상기 냉각펜(150)을 서로 마주보게 구성하여 상기 히트파이프(140)에 외부의 공기를 유입하여 외부로 배출할 수도 있다.

상기 방열핀(120)은 상기 절연유의 고온을 외부로 방열하기 위해 동관을 삽입한 알루미늄 핀으로 구성되는데, 상기 알루미늄 핀의 길이는 변압기 용량에 따라 적절하게 사용할 수 있다.

상기 절연유는 저온용, 중저온용, 고온용 등으로 분류되는데, 변압기의 절연유의 경우 유온 55도 안팎을 유지해야 하므로 중저온용인 물, 알코올류 등이 사용되면, 본 발명의 실시예에서는 증류수를 사용하고 있다.

상기 냉각펜(150)은 저소음, 대풍량의 AC 쿨링팬(cooling fan)으로 구성되며, 그 사양은 유입 변압기(100) 및 히트파이프(140)의 크기에 따라 적절하게 사용할 수 있다.

여기서, 상기 아크 검출부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(110) 내부의 절연유까지 연장되는 U자형의 투명 커플링(131)과, 상기 투명 커플링(131)에 결합되고 상기 하우징(110)의 측면에 결합되어 상기 투명 커플링(131)을 통해 절연유의 아크를 검출하는 아크 검출센서(132)와, 상기 아크 검출센서(132)에서 검출된 아크 정보를 외부로 전달하는 무선센서 모듈(133)과, 상기 하우징(110)의 외면에 돌출되게 결합되고 상기 아크 검출센서(132) 및 무선센서 모듈(133)을 내장한 헤드부(134)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 아크 검출부(130)는 변압기의 설치 운반시 센서부의 손상 방지를 위해 기계적으로 하우징 처리되어 있다.

여기서, 상기 아크 센서부(132)는 상기 투명 커플링(131)을 통해 전달되는 절연유의 열화를 포함하여 온도까지 측정할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 체결부(134)는 상기 하우징(110)의 적어도 일측면이나 상부에 형성된 홀(도시되지 않음)에 스크류 체결되어 고정되도록 구성되어 있다.

한편, 상기 아크 센서부(132)의 설치 위치는 상기 하우징(110) 내부의 절연유에서 발생하는 아크를 검출할 수 있는 어느 곳에 설치해도 상관없다. 예를 들면, 상기 방열핀(120)을 관통하도록 설치할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 제 2 실시예에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 6은 도 5의 유입 변압기에서 아크를 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제 2 실시예에 의한 유입 변압기는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 도 2와 비교하여, 아크 검출부(130)를 상기 하우징(110)에 결합하지 않고, 상기 아크 검출부(130)가 부착된 지점에 하우징(110) 내부의 절연유를 볼 수 있도록 투명창(111)을 형성하고, 상기 투명창(111)을 통해 절연유의 아크를 검출하는 포인트 센서(135)와, 상기 포인트 센서(135)와 연결되어 상기 포인트 센서(135)를 통해 검출된 아크 정보를 외부로 전달되는 케이블(136)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 투명창(111)을 통해 관리자는 직접 절연유의 열화상태 또는 부족 등을 확인하는 것도 가능하다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 유입 변압기에서 절연유의 아크를 검출하기 위한 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제 3 실시예에 의한 유입 변압기는 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 일측면을 관통하여 절연유까지 연장되는 투명 튜브(131)와, 상기 투명 튜브(131)에 내장되어 상기 절연유의 아크를 검출하는 포인트 센서(135)와, 상기 포인트 센서(135)에서 검출된 아크 정보를 받아 전달하는 케이블(136)과, 상기 케이블(136)과 연결되고 상기 케이블(136)을 통해 전달된 아크 정보를 받아 외부로 전달하고 상기 투명 튜브(131)와 케이블(136)을 지지하면서 상기 하우징(110)의 일측면에 결합되는 고정부(137)를 포함하여 이루어져 있다.

도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 유입 변압기를 개략적으로 나타낸 측면도이다.

본 발명의 제 4 실시예에 의한 유입 변압기는 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예와 비교하여, 하우징(110)의 하부 측면에 구성되어 상기 하우징(110)의 기울기 및 진동을 측정하여 외부로 송신하는 감지 센서부(200)를 설치하는 것을 제외하면 동일하다.

따라서 본 발명의 제 4 실시예에 의한 유입 변압기는 변압기에 유입되어 있는 절연유에서 발생하는 아크와 더불어 본체의 기울기 및 진동을 측정하여 실시간으로 송수신함으로써 변압기의 이상 상황을 쉽게 파악하여 이상 상황 발생시 즉각적인 조치를 취할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

110 : 하우징 120 : 방열핀
130 : 아크 검출부 140 : 히트파이프
150 : 냉각펜

Claims (6)

1. 내부 공간을 갖는 하우징과,
   상기 하우징의 내부에 변압과정에 발생하는 열을 냉각하기 위하여 절연성을 갖는 절연유와,
   상기 하우징의 각 측면에 구성되어 상기 하우징을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 방열핀과,
   상기 하우징의 적어도 일면에 상기 하우징을 관통하여 상기 하우징 내부의 절연유까지 연장되어 상기 절연유에서 발생하는 아크를 검출하여 외부로 전달하는 아크 검출부와,
   상기 하우징의 상측으로 돌출되면서 상기 절연유까지 연장되어 상기 하우징의 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 외부로 돌출된 부분이 일정한 간격을 가지면서 양측면들이 개구되는 히트파이프와,
   상기 히트파이프의 양측에 구성되어 상기 하우징 외부의 공기를 상기 히트파이프 양측의 개구에 불어줌과 동시에 외부로 방출하여 상기 하우징을 통해 전달된 내부의 열을 방열하는 냉각펜을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유입 변압기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 아크 검출부는 상기 하우징 내부의 절연유까지 연장되는 U자형의 투명 커플링과, 상기 투명 커플링에 결합되고 상기 하우징의 측면에 결합되어 상기 투명 커플링을 통해 절연유의 아크를 검출하는 아크 검출센서와, 상기 아크 검출센서에서 검출된 아크 정보를 외부로 전달하는 무선센서 모듈과, 상기 하우징의 외면에 돌출되게 결합되고 상기 아크 검출센서 및 무선센서 모듈을 내장한 헤드부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유입 변압기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 아크 센서부는 상기 투명 커플링을 통해 전달되는 절연유의 열화를 포함하여 온도까지 측정하고, 상기 체결부는 상기 하우징의 적어도 일측면이나 상부에 형성된 홀에 스크류 체결되어 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유입 변압기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 아크 검출부는 상기 하우징 일측면에 구성되어 상기 절연유의 상태를 외부에서 확인 가능한 투명창과, 상기 투명창을 통해 절연유의 아크를 검출하는 포인트 센서와, 상기 포인트 센서와 연결되어 상기 포인트 센서를 통해 검출된 아크 정보를 외부로 전달되는 케이블을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유입 변압기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 아크 검출부는 상기 하우징의 일측면을 관통하여 절연유까지 연장되는 투명 튜브와, 상기 투명 튜브에 내장되어 상기 절연유의 아크를 검출하는 포인트 센서와, 상기 포인트 센서에서 검출된 아크 정보를 받아 전달하는 케이블과, 상기 케이블과 연결되고 상기 케이블을 통해 전달된 아크 정보를 받아 외부로 전달하고 상기 투명 튜브와 케이블을 지지하면서 상기 하우징의 일측면에 결합되는 고정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유입 변압기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 하부 측면에 구성되어 상기 하우징의 기울기 및 진동을 측정하여 외부로 송신하는 감지 센서부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유입 변압기.

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