KR20170133899A - 변압기 - Google Patents

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KR20170133899A
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민병운
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현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
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Abstract

내부공간을 가지는 외함과, 상기 외함의 내부에 설치되는 변압기 본체와, 상기 변압기 본체에 설치되며 일단이 상기 외함의 외부로 인출되는 광섬유 및 상기 광섬유에 연결되는 측정유닛을 포함하는 변압기가 개시된다.

Description

변압기{Transformer}
본 발명은 변압기에 관한 것이다.
일반적으로 변압기의 권선에서 발생되는 국부온도 상승 및 부분 방전은 변압기의 절연내력의 심각한 문제를 나타내는 것으로 방치할 경우 심각한 문제가 발생될 수 있다.
그리고, 기존에 국부온도 상승을 측정하기 위해서 외함에 내부에 충진되는 절연유 중 상부 절연유 온도와 하부 절연유 온도를 측정하여 국부온도를 유추하는 방식을 사용하였으나 이러한 방식은 위치 추정이 불가능한 문제가 있다.
나아가, 기존에 부분 방전을 측정하기 위하여 외함의 상면에 설치되는 센서를 이용하는 방식을 이용하였으나, 위치 추정의 정확성이 떨어지며, 감도 문제로 부분 방전 신호 자체를 못 잡는 경우가 많은 문제가 있었다.
결국, 국부온도 상승 및 부분 방전을 감지하는 동시에 그 위치를 정확히 측정할 수 있는 구조의 개발이 필요한 실정이다.
국부 과열 및 부분 방전의 위치를 정확히 측정할 수 있는 변압기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기는 내부공간을 가지는 외함과, 상기 외함의 내부에 설치되는 변압기 본체와, 상기 변압기 본체에 설치되며 일단이 상기 외함의 외부로 인출되는 광섬유 및 상기 광섬유에 연결되는 측정유닛을 포함한다.
상기 변압기 본체는 격자 형상을 가지는 코어와, 상기 코어에 설치되는 코일부를 구비하며, 상기 광섬유는 상기 코일의 외측에 감겨질 수 있다.
상기 코일부는 상기 코어에 감겨지는 U,V,W상 코일로 구성될 수 있다.
상기 광섬유는 상기 U,V,W상 코일 각각의 외측에 감겨질 수 있다.
상기 광섬유는 상기 코어의 길이방향을 따라 나선 형상을 가지도로 감겨질 수 있다.
국부 과열 및 부분 방전을 감지할 수 있는 동시에 국부 과열 및 부분 방전의 위치를 정확히 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 변압기 본체를 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 변압기 본체를 나타내는 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기(100)는 일예로서, 외함(110), 변압기 본체(120), 광섬유(130) 및 측정유닛(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
외함(110)은 내부공간을 가지며 외함(110)의 내부공간에 변압기 본체(120)가 설치된다. 일예로서, 외함(110)의 내부공간에는 절연유가 충진될 수 있으며, 이러한 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기(100)는 주입식 변압기일 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기(100)가 주입식 변압기인 경우로 한정되는 것은 아니다.
외함(110)에는 방열을 위한 방열부(112)가 연결될 수 있으며, 외함(110)으로부터 발생되는 열은 방열부(112)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
한편, 외함(110)에는 변압기 본체(120)에 연결되는 각종 부품들이 설치될 수 있다.
그리고, 외함(110)에는 광섬유(130)가 인출될 수 있도록 인출홀(114)이 형성될 수 있다.
변압기 본체(120)는 도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이 외함(110)의 내부공간에 설치된다. 일예로서, 변압기 본체(120)는 격자 형상을 가지는 코어(122)와, 코어(122)에 설치되는 코일부(124)를 구비할 수 있다.
한편, 변압기 본체(120)의 코어(122)는 일예로서 코일부(124)의 권선을 위한 코일권선부(미도시)가 3개 형성될 수 있다. 그리고, 코일부(124)는 U,V,W상 코일(124a,124b,124c)을 구비할 수 있다.
즉, U상 코일(124a)가 하나의 코일권선부에 권선되며, V상 코일(124b)가 다른 코일권선부에 권선되고, W상 코일(124c)이 나머지 하나의 코일권선부에 권선된다.
또한, U,V,W상 코일(124a,124b,124c)은 각각 저압코일(미도시)과 고압코일(미도시)을 구비하며, 저압코일과 고압코일은 상호 분리되어 코일권선부에 권선된다.
광섬유(130)는 변압기 본체(120)에 설치되며, 일단이 외함(110)의 외부로 인출된다.
일예로서, 광섬유(130)는 코일부(124)의 외측에 감겨진다. 즉, 광섬유(130) 중 하나는 U상 코일(124a)의 외측에 나선 형상을 가지도록 감겨지며, 다른 광섬유(130)는 V상 코일(124b)의 외측에 나선 형상을 가지도록 감겨지고, 나머지 하나의 광섬유(130)는 W상 코일(124c)의 외측에 나선 형상을 가지도록 감겨진다.
이와 같이, 코일부(124)의 외측에 감겨지는 광섬유(130)에 의해 코일부(124)의 전체 온도 분포를 측정할 수 있으며, 부분 방전 여부를 감지할 수 있다.
나아가, 광섬유(130)에 의해 측정된 데이터를 통해 국부 온도 상승 위치 및 부분 방전 발생 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있는 것이다.
이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
측정유닛(140)은 광섬유(130)에 연결된다. 즉, 광섬유(130)에 의해 전달되는 정보에 의해 온도 분포 및 부분 방전 여부를 감지하는 동시에 국부 온도 상승 위치 및 부분 방전 위치를 파악하는 역할을 수행한다.
여기서, 광섬유(130)에 의한 온도 분포 측정 및 부분 방전 여부 감지 방식에 대하여 살펴보면, 광섬유(130)에 광이 입사되면 광섬유(130) 내의 유리(Glass 격자, SiO2)들에 의한 산란, 흡수 등의 현상이 발생된다. 그리고, 산란광 중에는 입사광과 동일한 파장 성분의 레이라이트(Rayleigh) 산란광과, 다른 파장 성분의 산란광이 존재한다.
한편, 다른 파장 성분들은 파장 천이에 따라서 그 명칭이 다른데, 그 중에 구성물질이 격자 열 진동 중에서 횡파 모드와 상호 작용으로 인한 산란광을 레만(Raman) 산란광이라 부르며, 이 레만 산란광은 석영 분자가 가지는 다양한 진동 상태 사이에 존재하는 맥스웰-볼쯔만(Maxwell-Boltzmann) 에너지 분배로 인하여 강한 온도 종속성을 보인다. 즉, 온도에 따라 특성이 변한다.
광섬유 내부에서의 입사광은 석영 분자에 흡수되어 열 진동의 횡파 모드를 여기한 후 재발광하여 광 에너지를 잃으면서 입사광보다 장파장의 스토크(Stokes) 광으로 변환되고, 횡파 모드를 흡수하고 재 발광하여 에너지를 얻은 입사광보다 파장이 짧은 단파장의 안티-스토크(Anti-Stokes) 광으로 변환된다.
이에 따라, 일정 공식으로 일정거리 만큼 떨어진 곳에서 반사되는 레만 산란광의 위치를 알 수 있다.
이와 같이, 온도 종속성을 보이는 레만 산란광의 위치를 통해 온도 분포 측정 및 부분 방전 여부를 감지할 수 있는 동시에 국부 온도 상승 위치 및 부분 방전 위치를 정확히 감지할 수 있는 것이다.
한편, 광섬유(130)를 통해 온도 분포 및 부분 방전 여부를 감지하므로, 변압기의 전계에 따른 신호 변이가 발생되지 않아, 보다 신뢰성 있는 정보를 획득할 수 있다.
상기에서는 외함(110) 내에 절연유이 충진되는 주입식 변압기를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 변압기
110 : 외함
120 : 변압기 본체
130 : 광섬유
140 : 측정유닛

Claims (5)

  1. 내부공간을 가지는 외함;
    상기 외함의 내부에 설치되는 변압기 본체;
    상기 변압기 본체에 설치되며, 일단이 상기 외함의 외부로 인출되는 광섬유; 및
    상기 광섬유에 연결되는 측정유닛;
    를 포함하는 변압기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변압기 본체는 격자 형상을 가지는 코어와, 상기 코어에 설치되는 코일부를 구비하며,
    상기 광섬유는 상기 코일부의 외측에 감겨지는 변압기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 코일부는 상기 코어에 감겨지는 U,V,W상 코일로 구성되는 변압기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 U,V,W상 코일 각각의 외측에 감겨지는 변압기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 코어의 길이방향을 따라 나선 형상을 가지도로 감겨지는 변압기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109444690A (zh) * 2018-11-21 2019-03-08 贵州电网有限责任公司 一种模拟变压器内部绝缘缺陷放电的试验方法

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