KR20200002080U - 유입식 변압기 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 유입식 변압기에 관한 것으로, 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 탱크; 상기 탱크의 상부 일측에 연결되어 상기 변압기 본체를 냉각한 후 가열된 상태로 배출되는 상기 절연유를 상기 탱크의 외부로 안내하는 절연유 배출관; 상기 절연유 배출관에 연결되어 상기 절연유를 냉각하는 방열기; 상기 방열기 및 상기 탱크와 연결되어 상기 방열기를 통과한 상기 절연유를 상기 탱크로 안내하는 절연유 유입관; 및 상기 절연유 유입관 상에 설치되어 상기 절연유를 상기 탱크로 공급하는 펌프;를 포함하고, 상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관은 상기 탱크와 결합되는 부위의 내경이 상기 탱크에 인접할수록 커지는 확관 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

유입식 변압기{oil immersed type transformer}
본 고안은 펌프에 의한 절연유의 순환 시 절연유의 유동에 따른 유동 소음 저감 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 유입식 변압기에 관한 것이다.
변압기는 발전소 등에서 송전된 초고압의 전압을 현장에서 사용할 수 있는 전압으로 전환하는 장치이다. 변압기는 전력 전송에 있어 핵심적인 역할을 한다. 변압기는 내부 구조에 따라 내철형과 외철형, 권철심형으로 구분한다. 또는, 변압기는 냉각 방식에 따라 건식 자냉식, 건식 풍냉식, 유입 자냉식, 유입 풍냉식, 유입 수냉식, 송유 자냉식, 송유 풍냉식, 송유 수냉식 등으로 구분할 수 있다. 이외에도 상수나 용량, 극성 등에 의해 구분하기도 한다.
이중 유입식 변압기는 철심과 권선을 탱크 내에 넣어 절연유로 냉각하는 방식이다. 절연유를 공기로 냉각하는 경우, 유입식 변압기는 오일 펌프나 송풍기의 유무에 의해 종류가 구분될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 종래의 유입식 변압기에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 유입식 변압기의 절연유 유출입 구조를 도시한 모식도이다. 도 2 및 도 3은 도 1에 따른 절연유 유출입 구조를 확대 도시한 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 유입식 변압기(1)는 탱크(10) 내부에 철심(12) 및 권선(14)이 수납된다. 탱크(10) 내부는 절연유로 충진되어 있다. 탱크(10)의 외부에는 절연유를 냉각하기 위한 방열기(30)가 설치된다. 방열기(30)에 인접하여 절연유를 탱크(10) 내부로 공급하기 위한 펌프(50)가 설치된다. 탱크(10)의 상측에는 절연유 배출관(70)이 연결되어 탱크(10) 내부의 절연유가 배출된다. 탱크(10)의 하측에는 절연유 유입관(90)이 연결되어 탱크(10) 내부로 절연유가 유입된다. 절연유의 유입 및 배출은 펌프(50)에 의해 강제순환 방식으로 이루어진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 탱크(10) 내부로 절연유를 유입시키는 절연유 유입관(90)이 탱크(10)의 크기에 비해 매우 작으므로 절연유가 절연유 유입관(90)에서 탱크(10)로 유입되는 부분의 단면적이 급격히 증가한다. 절연유가 절연유 유입관(90)을 통해 탱크(10)로 유입될 때 급격히 확산되므로 와류가 발생할 수 있다. 이는 유동 소음의 원인이 될 수 있다. 거기다 탱크(10) 내부로 유입되는 절연유의 유입 속도가 감소되므로 대상 부위로 절연유를 빠르게 공급하지 못해 냉각 효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 탱크(10) 내부에서 절연유가 빠져나가는 절연유 배출관(70) 역시 탱크(10)의 크기에 비해 매우 작으므로 절연유가 탱크(10)에서 절연유 배출관(70)으로 유입되는 부분의 단면적이 급격히 감소된다. 따라서 병목 현상에 의한 와류 발생으로 유동 소음이 발생하는 문제가 있다. 절연유 배출관(70)의 단면적이 작으므로 절연유의 유량 및 유속이 감소되어 가열된 절연유가 빨리 배출되지 않아 냉각 효율이 저하되는 문제도 있다.
본 고안의 목적은 펌프에 의한 절연유의 순환 시 절연유의 유동에 따른 유동 소음 저감 및 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 유입식 변압기를 제공하는 것이다.
본 고안의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 고안의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 고안의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 고안의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 고안에 따른 유입식 변압기는 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 탱크; 상기 탱크의 상부 일측에 연결되어 상기 변압기 본체를 냉각한 후 가열된 상태로 배출되는 상기 절연유를 상기 탱크의 외부로 안내하는 절연유 배출관; 상기 절연유 배출관에 연결되어 상기 절연유를 냉각하는 방열기; 상기 방열기 및 상기 탱크와 연결되어 상기 방열기를 통과한 상기 절연유를 상기 탱크로 안내하는 절연유 유입관; 및 상기 절연유 유입관과 상기 절연유 배출관 사이에 설치되어 상기 절연유를 상기 탱크로 공급하는 펌프;를 포함하고, 상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관은 상기 탱크와 결합되는 부위의 내경이 상기 탱크에 인접할수록 커지는 확관 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관의 직경과 동일한 직경을 갖는 파이프 형상의 결합 관부와, 상기 결합 관부의 단부에 일체로 형성되며 상기 탱크 쪽으로 갈수록 직경이 점차 증가하는 관 형태를 갖는 확관부를 갖는 파이프 커넥터를 더 포함한다.
상기 파이프 커넥터는 상기 결합 관부의 단부와 상기 확관부의 단부 관경 비율이 1:1.75이고, 상기 결합 관부와 상기 확관부가 연결되는 연결 부위의 각도가 160도를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관의 일단에 탈착 가능하게 결합되며 상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관의 직경과 동일한 직경을 갖는 파이프 형상의 결합 관부와, 상기 결합 관부의 일단에 일체로 형성되며 상기 탱크 쪽으로 갈수록 직경이 점차 증가하는 관 형태를 갖는 확관부를 갖는 파이프 커넥터를 더 포함한다.
상기 파이프 커넥터는 상기 결합 관부의 단부와 상기 확관부의 단부 관경 비율이 1:1.75이고, 상기 결합 관부와 상기 확관부가 연결되는 연결 부위의 각도가 160도를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 파이프 커넥터는 상기 결합 관부의 타단에 형성되어 상기 절연유 배출관 또는 상기 절연유 유입관에 결합되는 제1 결합부와, 상기 확관부의 단부에 형성되어 상기 탱크에 결합되는 제2 결합부를 더 포함한다.
본 고안에 따른 유입식 변압기는 절연유가 유입 또는 배출되는 배관의 형상을 개선함으로써 절연유의 유동에 따른 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 고안에 따른 유입식 변압기는 유동 손실을 저감해 냉각 효율을 향상시키는 효과가 있다.
상술한 효과와 더불어 본 고안의 구체적인 효과는 이하 고안을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래의 유입식 변압기의 절연유 유출입 구조를 도시한 모식도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 따른 절연유 유출입 구조를 확대 도시한 모식도이다.
도 4는 본 고안의 일 실시 예에 따른 유입식 변압기의 구조를 도시한 모식도이다.
도 5는 도 4에 따른 유입식 변압기의 탱크 및 절연유 유출입 부위를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4에 따른 유입식 변압기의 절연유 배출 부위를 확대한 모식도이다.
도 7은 도 4에 따른 유입식 변압기의 절연유 유입 부위를 확대한 모식도이다.
도 8은 종래의 유입식 변압기와 본 고안의 유입식 변압기의 절연유 유출입 부위의 열 유동 해석 결과를 비교한 도면이다.
도 9는 도 8에 따른 탱크 내부의 열 유동 해석 결과를 비교한 도면이다.
도 10은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 유입식 변압기의 탱크 및 절연유 유출입 부위를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 고안의 실시 예들에 따른 유입식 변압기의 절연유 유출입 부위를 확대한 모식도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 고안을 설명함에 있어서 본 고안과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 4는 본 고안의 일 실시 예에 따른 유입식 변압기의 구조를 도시한 모식도이다. 도 5는 도 4에 따른 유입식 변압기의 탱크 및 절연유 유출입 부위를 도시한 사시도이다. 도 6은 도 4에 따른 유입식 변압기의 절연유 배출 부위를 확대한 모식도이다. 도 7은 도 4에 따른 유입식 변압기의 절연유 유입 부위를 확대한 모식도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시 예에 따른 유입식 변압기(100)는 권선(114)과 철심(112)을 포함하는 변압기 본체(110)와, 변압기 본체(110)를 수용하는 탱크(120)를 포함한다. 또한, 유입식 변압기(100)는 탱크(120) 외부에 설치되는 방열기(130)와, 방열기(130)와 탱크(120)를 연결하는 절연유 유입관(150) 및 절연유 배출관(140)과, 절연유를 공급하는 펌프(160)를 포함한다. 절연유 유입관(150)과 탱크(120)의 사이, 절연유 배출관(140)과 탱크(120)의 사이에 각각 파이프 커넥터(170)가 설치된다.
탱크(120)는 변압기 본체(110)를 수용한다. 탱크(120) 내부에는 변압기 본체(110) 및 각종 구성품들을 절연 및 냉각하는 절연유가 충진된다. 탱크(120)는 예를 들어, 냉연 강판으로 만들어질 수 있다. 탱크(120)는 내부 압력이나 수송 및 제반 충격에 의해 변형이 생기지 않을 정도의 기계적 강도를 고려해 만들어진다.
변압기 본체(110)는 철심(112)과 권선(114), 이들을 지지하기 위한 지지 플레이트(미도시) 등을 포함할 수 있다. 본 고안에서는 주 발열원인 철심(112)과 권선(114)에 대해서만 설명하기로 한다.
철심(112)은 코어(core)라고도 하며, 자기 회로를 형성하는 구성이다. 철심(112)은 예를 들어 에이징(aging, 경년 변화)가 없는 고투자율의 전기 강판(방향성 규소강판)을 절연 적층해 형성될 수 있다. 철심(112)은 필요한 만큼 적층된 후 상하단이 전술한 지지 플레이트에 의해 지지되어 변압기 본체(110) 내에 설치된다.
권선(114)은 코일(coil)이라고도 하며, 선형의 도체를 고리 모양으로 감아 구성한다. 권선(114)은 전압을 변화시킬 수 있도록 소정의 권선 비를 갖는다. 권선(114)은 구리나 알루미늄 등과 같이 전도성이 좋은 선재를 절연성 재료로 피복해 원통형이나 나사선형으로 감아 만들어진다. 이렇게 고리 모양으로 감긴 한 층을 '턴(turn)'이라고 한다. 복수의 턴 사이에 일정 간격으로 절연체가 삽입된다.
전술한 변압기 본체(110)는 탱크(120)에 수용되어 절연유에 의해 냉각 및 절연된다. 즉, 절연유는 변압기 본체(110)의 사이사이에 공급되어 변압기 본체(110)를 냉각 및 절연한다. 절연유는 탱크(120)의 외부에 구비된 방열기(130)에서 냉각된 후 펌프(160)에 의해 탱크(120) 내부로 공급된다.
방열기(130)는 탱크(120) 내부를 순환하며 변압기 본체(110)와 열교환해 가열된 절연유를 냉각시킨다. 방열기(130)는 절연유를 냉매와 접촉시켜 냉매와의 열교환을 통해 절연유의 열을 빼앗아 냉각시킨다. 방열기(130)는 공냉식 또는 수냉식으로 절연유를 냉각할 수 있다. 방열기(130)는 일반적인 열교환기를 적용해 구성할 수 있으므로 방열기(130)에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
방열기(130)의 일측에는 탱크(120)로부터 배출되는 절연유를 방열기(130)로 안내하는 절연유 배출관(140)이 결합된다. 방열기(130)의 타측에는 방열기(130)에서 배출되는 절연유를 탱크(120)로 안내하는 절연유 유입관(150)이 결합된다. 절연유 유입관(150) 상에는 펌프(160)가 설치된다. 본 고안에서는 절연유 배출관(140)이 탱크(120)의 상측에, 절연유 유입관(150)이 탱크(120)의 하측에 설치된 것을 예로 하여 설명한다. 또한, 절연유 배출관(140)과 절연유 유입관(150)은 탱크(120)의 동일한 판면 상에 설치된 것을 예로 하여 설명한다.
절연유 배출관(140)은 탱크(120)의 상부 일측에 연결된다. 절연유 배출관(140)은 파이프 커넥터(170)가 연결된 상태에서 탱크(120)에서 배출되는 절연유를 방열기(130)로 안내하는 유로 역할을 한다. 탱크(120) 내부를 냉각 및 절연한 후 절연유가 가열되므로 절연유는 탱크(120) 내부에서 상측으로 상승하게 된다. 따라서 절연유의 배출을 위한 절연유 배출관(140)은 탱크(120)의 상측에 연결되는 것이 바람직하다.
절연유 유입관(150)은 탱크(120)의 하부 일측에 연결된다. 절연유 유입관(150)은 방열기(130)에서 냉각된 후 펌프(160)에 의해 공급되는 절연유를 탱크(120)로 안내하는 유로 역할을 한다.
펌프(160)는 압력으로 절연유를 탱크(120)로 유입시킨다. 펌프(160)는 방열기(130)와 탱크(120) 사이의 절연유 유입관(150) 상에 설치된다. 그러나 펌프(160)는 절연유 배출관(140)과 절연유 유입관(150) 사이에만 배치되면 된다. 펌프(160)에 의해 방열기(130)에서 탱크(120)로 빠져나간 절연유의 양 만큼 방열기(130)에 절연유가 다시 채워진다. 탱크(120)로 공급된 절연유의 양만큼 탱크(120) 내부에서 가열된 절연유가 절연유 배출관(140)을 따라 배출되기 때문이다.
한편, 절연유 배출관(140)과 절연유 유입관(150)의 사이에는 파이프 커넥터(170)가 각각 설치된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 파이프 커넥터(170)는 절연유 배출관(140) 및 절연유 유입관(150)의 단부와 탱크(120)의 사이에 각각 결합된다. 파이프 커넥터(170)는 절연유 배출관(140) 또는 절연유 유입관(150)에 결합되는 결합 관부(172)와, 결합 관부(172)에 일체로 형성된 확관부(174)를 포함한다. 결합 관부(172)와 확관부(174)의 단부에는 제1 결합부(176) 및 제2 결합부(178)가 구비된다.
결합 관부(172)는 절연유 배출관(140) 또는 절연유 유입관(150)의 직경과 동일한 직경을 갖는 파이프 형상을 갖는다. 결합 관부(172)의 일단에는 제1 결합부(176)가 형성되고, 타단에는 확관부(174)가 일체로 형성된다.
확관부(174)의 일단은 결합 관부(172)의 단부에 일체로 형성되고 타단은 연장되어 확장된다. 즉, 확관부(174)는 결합 관부(172)의 일단에서 탱크(120) 쪽으로 갈수록 직경이 점차 증가하는 관 형태를 갖는다. 확관부(174)의 확장된 단부에는 제2 결합부(178)가 구비된다.
제1 결합부(176) 및 제2 결합부(178)는 파이프 커넥터(170)를 절연유 배출관(140) 또는 절연유 유입관(150)의 단부 및 탱크(120)에 결합시키는 부분이다.
제1 결합부(176)는 결합 관부(172)의 일단에 형성되되 결합 관부(172)의 외주면을 따라 링 형상으로 형성된다. 제1 결합부(176)는 결합 관부(172)와 절연유 배출관(140)의 결합 시 절연유의 이동을 방해하지 않도록 결합 관부(172)의 외측에서 절연유 배출관(140)과 결합되어야 한다. 따라서 제1 결합부(176)는 결합 관부(172)의 외측에서 절연유 배출관(140)과 결합될 수 있도록 결합 관부(172)의 외주면 상에 형성된다.
제1 결합부(176)는 볼트 및 너트와 같은 체결부재에 의해 절연유 배출관(140)과 결합될 수 있도록 소정의 두께를 갖는다. 절연유 배출관(140)에도 제1 결합부(176)에 대응되는 형상의 결합 부위가 구비되어 상호 체결됨으로써 파이프 커넥터(170)와 절연유 배출관(140)이 상호 결합된다.
제2 결합부(178)는 확관부(174)의 일단에 형성되되 확관부(174)의 외주면을 따라 링 형상으로 형성된다. 제2 결합부(178) 역시 확관부(174)와 탱크(120)의 결합 시 절연유의 이동을 방해하지 않도록 확관부(174)의 외측에서 탱크(120)에 결합되어야 한다. 따라서 제2 결합부(178)는 확관부(174)의 외측에서 탱크(120)와 결합될 수 있도록 확관부(174)의 외주면 상에 형성된다.
제2 결합부(178) 역시 체결부재에 의해 탱크(120)와 결합될 수 있도록 소정의 두께를 갖는다. 탱크(120) 상에도 제2 결합부(178)에 대응되는 형상의 결합 부위가 구비되어 파이프 커넥터(170)와 탱크(120)가 상호 결합된다.
절연유 배출관(140) 및 절연유 유입관(150)은 동일한 형태를 가지므로, 파이프 커넥터(170)가 절연유 유입관(150)과 탱크(120)를 연결하는 구조 역시 전술한 구조와 동일하다.
전술한 구조의 파이프 커넥터(170)는 탱크(120)에서 절연유 배출관(140)으로 절연유가 배출될 때, 절연유가 확관부(174)를 거쳐 결합 관부(172)로 유입된다. 확관부(174)는 탱크(120) 쪽에서 결합 관부(172) 쪽으로 갈수록 직경이 점차 감소되는 형태이다. 따라서 절연유가 이동하는 유로가 갑자기 좁아지지 않고 점진적으로 감소하게 된다(도 6 참조).
반대로 절연유 유입관(150)에서 탱크(120)로 절연유가 유입될 때, 절연유가 결합 관부(172)에서 확관부(174)를 거쳐 탱크(120)로 유입된다. 확관부(174)는 탱크(120) 쪽으로 갈수록 직경이 점차 증가하는 형태이다. 따라서 절연유가 이동하는 유로가 갑자기 넓어지지 않고 점진적으로 넓어지게 된다(도 7 참조).
전술한 구조를 갖는 본 고안의 일 실시 예에 따른 유입식 변압기에 있어서, 냉각 온도를 종래의 구조와 비교하면 다음과 같다.
도 8은 종래의 유입식 변압기와 본 고안의 유입식 변압기의 절연유 유출입 부위의 열 유동 해석 결과를 비교한 도면이다. 도 9는 도 8에 따른 탱크 내부의 열 유동 해석 결과를 비교한 도면이다.
배관의 내부에서 유체의 흐름은 유로가 급격히 축소 되거나 급격히 확대되는 구간에서 와류의 발생을 초래한다. 와류가 발생하면 압력 손실이 발생하여 소음이 증가하고, 냉각 효율이 저하된다. 따라서 유로의 급축소 또는 급확대 구간을 없애 와류 발생이 감소되면 유동 소음이 감소되고 냉각 효율이 증가된다. 이를 위해, 본 고안에서는 확관부 구조를 구비한 것이다.
도 8 및 도 9의 열 유동 해석은 아래와 같은 조건으로 실험한 것이다.
본 열 유동 해석에 적용된 탱크(120)의 사이즈는 0.15㎥, 변압기 본체(110)에 해당하는 발열체의 사이즈는 0.014㎥이고, 이때 발열체의 체적당 손실값은 50,000W/㎥이다. 절연유 유입관(150) 내의 절연유 유속은 1㎧, 절연유 유입관(150) 내의 절연유 온도는 섭씨 60도이다.
확관부가 구비되지 않은 종래의 절연유 유출입 구조(A)와 확관부(174)가 구비된 본 고안의 절연유 유출입 구조(B)에 따른 발열체의 온도 차이는 다음 표 1과 같다.
구분 A B 차이(A-B)
K 364.0 357.4 6.6
℃ 90.9 84.3 6.6
% 100 92.7 7.3
상기 표와 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 확관부 구조가 없는 종래의 절연유 유출입 구조(A)와 확관부(174)가 구비된 본 고안의 절연유 유출입 구조(B)를 비교하면 본 고안이 절연유와 발열체인 변압기 본체(110)의 온도가 더 낮은 것을 알 수 있다. 종래 변압기 본체(110)의 온도를 기준(100%)으로 본다면, 본 고안의 변압기 본체(110)의 온도는 종래 대비 약 7.3% 낮아진 온도를 나타낸다.
즉, 확관부(174) 구조를 갖는 본 고안의 유입식 변압기(100)에 있어서 탱크(120)로 유입되는 절연유의 온도가 종래 구조 대비 낮으므로 냉각 효율이 향상되었음을 알 수 있다.
절연유 유입관(150)으로 유입되는 절연유의 유동 흐름을 보면, 종래의 구조에서는 절연유가 절연유 유입관(150)에서 빠져나오면서 급격히 확산되어 와류가 발생함을 알 수 있다. 그러나 본 고안의 구조에서는 절연유가 확관부(174)를 거치면서 점진적으로 확산되므로 와류 발생이 적음을 알 수 있다. 와류의 발생은 유동 손실로 연결되므로, 절연유의 와류 발생이 적은 본 고안의 절연유 유출입 구조가 종래 구조에 비해 유동 소음이 적음을 알 수 있다.
또한, 절연유의 와류 발생이 적어 유동 손실이 적으므로 방열기에서 냉각된 변압기 본체(110)로 좀더 빠르게 좀더 많이 공급될 수 있어 냉각 효율 역시 향상됨을 알 수 있다.
따라서 절연유 배출관(140) 및 절연유 유입관(150)의 탱크(120) 연결 시, 확관부(174)를 구비한 파이프 커넥터(170)를 적용함으로써 유동 소음을 최소화하고 냉각 효율을 향상시키는 효과가 있다.
전술한 구성을 갖는 본 고안의 일 실시 예에 따른 유입식 변압기에 있어서, 설치 환경에 따라 절연유 배출관(140)의 위치가 달라질 수 있다.
도 10은 본 고안의 다른 실시 예에 따른 유입식 변압기의 탱크 및 절연유 유출입 부위를 도시한 사시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 절연유가 유출입되는 절연유 배출관(140)과 절연유 유입관(150)이 탱크(120)의 서로 다른 평면 상에 연결될 수 있다. 절연유 배출관(140)과 절연유 유입관(150)이 서로 다른 평면 상에 연결되더라도 절연유 배출관(140)은 절연유 유입관(150)보다 상측에 배치된다. 본 실시 예에서는 절연유 유입관(150)이 탱크(120)의 일측면에, 절연유 배출관(140)이 탱크(120)의 상면에 구비된 것을 예로 하였다.
이 경우에도 탱크(120)와 절연유 배출관(140), 탱크(120)와 절연유 유입관(150)을 연결하는 파이프 커넥터(170)의 구조는 전술한 실시 예에서와 동일하게 적용된다(상세한 구성은 전술한 실시 예에서와 동일하므로 그 설명을 생략하기로 함).
도면에 도시하지는 않았으나, 절연유 유입관(150)이 탱크(120)의 일측면에 연결되고 절연유 배출관(140)이 절연유 유입관(150)과 마주보는 탱크(120)의 타측면 상측에 구비될 수도 있다.
전술한 구성을 갖는 본 고안의 실시 예들에 따른 유입식 변압기에 있어서 파이프 커넥터의 직경 및 각도에 대해 설명하면 다음과 같다(편의상 첫번째 실시 예의 구성을 기준으로 설명함).
도 11은 본 고안의 실시 예들에 따른 유입식 변압기의 절연유 유출입 부위를 확대한 모식도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 파이프 커넥터(170)는 결합 관부(172)의 관경(관의 직경, R1)과 확관부(174)의 단부 관경(R2)이 1:1.75의 비율을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합 관부(172)의 관경(R1)이 80파이(Ø)이면, 확관부(174)의 단부 관경(R2)은 140파이(Ø)일 수 있다.
또한, 파이프 커넥터(170)는 결합 관부(172)와 확관부(174)로 연결되는 연결 부위를 기준으로 볼 때, 결합 관부(172)의 외주면 일측과 확관부(174)의 외주면 일측 사이의 각도(θ1)가 160도를 이룰 수 있다. 바꾸어 말하면, 결합 관부(172)의 내주면 일측과 확관부(174)의 내주면 일측 사이의 각도(θ2)는 20도를 이루는 것이다.
전술한 결합 관부(172) 및 확관부(174)의 관경 비율과 결합 관부(172) 및 확관부(174)의 연결 부위 각도는 도 8에서 설명한 본 고안의 확관부(174) 구조에 따른 수치를 한정한 것이다. 이는 실험적인 수치로, 확관부가 구비되지 않은 종래의 절연유 유출입 구조(표의 A) 대비 발열체인 변압기 본체(110)의 온도를 더 낮게 유지할 수 있는 최적의 수치 범위이다.
이러한 구조에 의해 본 고안의 유입식 변압기는 절연유의 유동에 따른 소음 감소는 물론 유동 손실을 저감해 냉각 효율이 개선되고 향상되는 효과를 나타낸다.
전술한 본 고안은, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: 유입식 변압기 110: 변압기 본체
120: 탱크 130: 방열기
140: 배출관 150: 유입관
160: 펌프 170: 파이프 커넥터
172: 결합 관부 174: 확관부
176: 제1 결합부 178: 제2 결합부

Claims (6)

  1. 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 탱크;
    상기 탱크의 상부 일측에 연결되어 상기 변압기 본체를 냉각한 후 가열된 상태로 배출되는 상기 절연유를 상기 탱크의 외부로 안내하는 절연유 배출관;
    상기 절연유 배출관에 연결되어 상기 절연유를 냉각하는 방열기;
    상기 방열기 및 상기 탱크와 연결되어 상기 방열기를 통과한 상기 절연유를 상기 탱크로 안내하는 절연유 유입관; 및
    상기 절연유 유입관과 상기 절연유 배출관 사이에 설치되어 상기 절연유를 상기 탱크로 공급하는 펌프;
    를 포함하고,
    상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관은 상기 탱크와 결합되는 부위의 내경이 상기 탱크에 인접할수록 커지는 확관 구조를 갖는
    유입식 변압기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관의 직경과 동일한 직경을 갖는 파이프 형상의 결합 관부와, 상기 결합 관부의 단부에 일체로 형성되며 상기 탱크 쪽으로 갈수록 직경이 점차 증가하는 관 형태를 갖는 확관부를 갖는 파이프 커넥터를 더 포함하는
    유입식 변압기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파이프 커넥터는
    상기 결합 관부의 단부와 상기 확관부의 단부 관경 비율이 1:1.75이고, 상기 결합 관부와 상기 확관부가 연결되는 연결 부위의 각도가 160도를 이루는 것을 특징으로 하는
    유입식 변압기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관의 일단에 탈착 가능하게 결합되며 상기 절연유 배출관 및 상기 절연유 유입관의 직경과 동일한 직경을 갖는 파이프 형상의 결합 관부와, 상기 결합 관부의 일단에 일체로 형성되며 상기 탱크 쪽으로 갈수록 직경이 점차 증가하는 관 형태를 갖는 확관부를 갖는 파이프 커넥터를 더 포함하는
    유입식 변압기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파이프 커넥터는
    상기 결합 관부의 단부와 상기 확관부의 단부 관경 비율이 1:1.75이고, 상기 결합 관부와 상기 확관부가 연결되는 연결 부위의 각도가 160도를 이루는 것을 특징으로 하는
    유입식 변압기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파이프 커넥터는
    상기 결합 관부의 타단에 형성되어 상기 절연유 배출관 또는 상기 절연유 유입관에 결합되는 제1 결합부와, 상기 확관부의 단부에 형성되어 상기 탱크에 결합되는 제2 결합부를 더 포함하는
    유입식 변압기.
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