KR20200016447A

KR20200016447A - 면진장치 및 이를 포함하는 변압기

Info

Publication number: KR20200016447A
Application number: KR1020180091571A
Authority: KR
Inventors: 정상훈; 최명준; 진홍우; 이찬영; 김권일; 조영철; 방인석
Original assignee: 현대일렉트릭앤에너지시스템(주); 주식회사 에스코알티에스
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2020-02-17
Also published as: KR102165638B1

Abstract

본 발명은 면진장치 및 이를 포함하는 변압기에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 변압기는 제1 곡면을 구비하는 제1 플레이트;와, 상기 제1 곡면과 마주보는 제2 곡면을 구비하는 제2 플레이트; 및 상기 제1,2 플레이트 사이에 구비되어 상기 제1 곡면 및 상기 제2 곡면에 접촉하는 슬라이딩부재;를 포함하되, 상기 슬라이딩부재는, 상기 제1 곡면과 접촉하는 면이 상기 제1 곡면과 동일한 곡률을 가지고, 상기 제2 곡면과 접촉하는 면이 상기 제2 곡면과 동일한 곡률을 가진다.

Description

면진장치 및 이를 포함하는 변압기{Seismic Isolation System and Transformer Having the same}

본 발명은 면진장치 및 이를 포함하는 변압기에 관한 것이다.

도 1에서 보이는 변압기(Transformer, 10)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압 및 전류의 크기를 변화시키는 변환 장치로서, 전력계통에 구성되어 발전소로부터 전압을 받아 승압 및 감압을 통해 수용가까지 전력을 송전하는데 중요한 역할을 한다.

이러한 변압기(10)는 공통된 철심(13)의 상부 및 하부를 각각 상부클램프(11) 및 하부클램프(12)로 지지하고, 상기 철심(13)의 둘레에는 권선(14)을 감는 구조를 가지며, 상기 하부클램프(12)에 연결된 지지베이스(15)에 의해 지반에 고정할 수도 있다.

그런데 이러한 통상의 변압기(10)는 내진 특성이 고려되지 않아 지진 또는 기타 충격에 취약하고, 장시간 사용됨에 따라 지진 또는 기타 충격으로 인한 피로가 누적되기 쉽다는 문제가 있다.

구체적으로 도 2에는 리히터 규모 8.0의 지진과 동등한 0.5g 가진에 대한 변압기(10)의 응답특성이 도시되어 있는데 해석결과, 지반과 가까운 A영역은 최대 가속도가 3.836g에 달하여 통상의 변압기가 지진에 매우 취약함을 알 수 있다.

따라서, 장기간 사용되는 변압기의 내진 성능을 강화하기 위한 근본적 대책이 필요하다.

KR 10-2017-0086733 A (2017.07.27)

본 발명은 변압기의 내진 성능을 강화하고, 피로가 누적되는 것을 방지하며, 변압기의 수명을 연장하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 제1,2 플레이트의 중력방향으로의 단면이, 상기 제1,2 곡면에 의해 형성되는 곡선부; 및 상기 곡선부에 이어지되, 상기 곡선부보다 도심으로부터 멀리 위치하는 직선부;를 포함하고, 상기 슬라이딩부재는, 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들이 상기 곡선부들의 곡률과 동일한 곡률을 가진다.

또한, 상기 슬라이딩부재는, 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면의 폭이 상기 제1,2 곡면의 폭보다 좁게 구비된다.

또한, 상기 슬라이딩부재는, 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭이 서로 동일하게 구비된다.

또한, 상기 제1,2 곡면의 폭 및 상기 슬라이딩부재가 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭 중, 상기 제1 곡면의 폭이 가장 넓고, 상기 슬라이딩부재가 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭이 가장 좁게 구비된다.

또한 일 실시 예에서, 상기 제1,2 플레이트는, 상기 곡선부의 길이가 동일하게 구비되고, 상기 슬라이딩부재는, 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면의 폭의 값이 상기 곡선부의 길이의 값보다 작게 구비된다.

또한, 면진장치는 상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 연결하여 상기 제1,2 플레이트의 이동을 제한하되, 임계하중 이상에서 파단되게 제공되는 파단부를 구비하는 고정부재;를 더 포함할 수 있다.

한편, 다른 측면으로서의 본 발명은 상기 면진장치를 포함하는 변압기를 제공하며, 본 발명에 따른 변압기는 권선이 구비되는 철심;과, 상기 철심에 결합되는 클램핑장치; 및 상기 클램핑장치에 연결되는 상기 면진장치;를 포함한다.

또한, 상기 클램핑장치는, 상기 철심의 상부에 결합되는 상부클램핑부재; 및 상기 철심의 하부에 결합되는 하부클램핑부재;를 포함하고, 상기 면진장치는, 상기 제1 플레이트 또는 상기 제2 플레이트가 상기 하부클램핑부재의 하부에 연결될 수 있다.

또한, 상기 클램핑장치와 상기 면진장치 사이에 구비되는 플레이트장치;를 더 포함하고, 상기 면진장치는, 상기 플레이트장치에 연결될 수 있다.

본 발명에 따르면 변압기의 내진 성능이 강화되고, 피로 누적이 억제되며, 변압기의 수명이 연장되는 효과가 있다.

도 1은 통상의 변압기를 도시한 것이다.
도 2는 통상의 변압기의 가진에 대한 응답특성을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 면진장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 I-I'이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 면진장치의 단면도이다.
도 6은 도 5의 작동상태도이다.
도 7은 본 발명에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 변압기를 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 변압기의 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 변압기의 가진에 대한 응답특성을 도시한 것이다.

본 발명의 실시 예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

도 3 및 도 4에서 보이듯, 본 발명의 일 실시 예에 따른 면진장치(100)는 제1 곡면(111)을 구비하는 제1 플레이트(110), 상기 제1 곡면(111)과 마주보는 제2 곡면(121)을 구비하는 제2 플레이트(120) 및 상기 제1,2 플레이트(110,120) 사이에 구비되어 일면이 상기 제1 곡면(111)에 접촉하고, 타면이 상기 제2 곡면(121)에 접촉하며, 상기 제1,2 곡면을 따라 슬라이딩 운동하는 슬라이딩부재(130)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 슬라이딩부재(130)는, 상기 제1 곡면(111)과 접촉하는 면이 상기 제1 곡면(111)과 동일한 곡률을 가지고, 상기 제2 곡면(121)과 접촉하는 면이 상기 제2 곡면(121)과 동일한 곡률을 가지게 구비된다.

또한 슬라이딩부재(130)는 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면의 폭이 상기 제1,2 곡면의 폭보다 좁게 구비되어야 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)로부터 이탈되지 않을 수 있다.

그리고 상기 슬라이딩부재(130)를 엔지니어링 플라스틱 재질로 구비하면 내열성, 내식성 및 절연 성능을 향상시킬 수 있으나, 이는 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니다.

또한 바람직하게 제1 플레이트(110)는 내진 특성을 강화할 대상물(미도시)에 연결될 수 있고, 제2 플레이트(120)는 베이스부재(150)에 의해 지반에 고정될 수 있다.

따라서, 지진 등에 의해 지반이 흔들려 베이스부재 및 제2 플레이트(120)가 진동할 경우, 슬라이딩부재(130)가 상기 제1 곡면(111) 및 상기 제2 곡면(121)을 따라 슬라이딩 운동하게 되는데 이러한 경우, 대상물(미도시)과 연결된 제1 플레이트(110)는 슬라이딩부재(130)를 따라 이동하게 된다.

따라서 제1 플레이트(110)에 연결된 대상물(미도시)은 지반의 이동에 대응되게 이동하므로 대상물(미도시)에 가해지는 충격을 최소화할 수 있고, 대상물(미도시)에 피로가 누적되는 것을 최소화할 수 있다.

또한, 대상물(미도시)의 구조를 변경할 필요 없이도 제1 플레이트(110)만을 대상물(미도시)에 연결하면 되므로 대상물(미도시)의 구조는 유지하면서도 내진 성능을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.

더하여, 도 4에서 보이듯, 상기 제1 플레이트(110) 및 상기 제2 플레이트(120)를 연결하여 상기 제1 플레이트(110) 및 상기 제2 플레이트(120)의 이동을 제한하되, 임계하중 이상에서 파단되게 제공되는 파단부(141)를 구비하는 고정부재(140)가 더 구비될 수 있다.

상기 고정부재(140)는 평소에는 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 연결하여 고정하며, 제1,2 플레이트(110,120)에 연결된 고정브라켓(142)에 설치될 수 있다.

상기 고정부재의 파단부(141)는 일정 수준의 지진 또는 진동에 의하여 임계하중을 초과한 하중이 가해졌을 때 파단되게 구비되므로, 파단부(141)가 파단완료된 이후부터는 상기 고정부재(140)는 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 고정하지 않는다.

임계하중은 대상물(미도시)의 특성 및 사용환경 등을 고려하여 적절히 설정될 수 있고, 고정부재의 재질 또한 엔지니어링 플라스틱 계열로 채택할 수 있으나 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 고정부재(140)에 따르면 평소에는 대상물(미도시)이 흔들리지 않게 고정할 수 있으며, 지진 등 임계하중 이상의 하중이 대상물(미도시)에 가해지는 경우에는 대상물(미도시)에 가해지는 진동 또는 충격을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 5 및 도 6에서 보이듯, 상기 제1 플레이트(110)의 중력방향으로의 단면은 상기 제1 곡면(111)에 의해 형성되는 제1 곡선부(112) 및 상기 제1 곡선부에 이어지는 제1 직선부(113)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 플레이트(120)의 중력방향으로의 단면도 이와 마찬가지로 제2 곡면(121)에 의해 형성되는 제2 곡선부(122) 및 상기 제2 곡선부에 이어지는 제2 직선부(123)를 포함할 수 있다.

상기의 제1 직선부(113) 및 제2 직선부(123)는 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)가 오목하게 형성되게 함으로써 슬라이딩부재(130)가 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)를 따라 슬라이딩운동할 때, 제1 플레이트(110) 및 제2 플레이트(120)의 외부로 이탈되는 것을 방지하는 효과가 있다.

따라서 당업자는 진동 및 충격의 세기 등을 고려하여 제1 곡선부, 제2 곡선부의 곡률을 적절히 선택할 수 있고, 제1 직선부 및 제2 직선부의 길이를 적절히 선택할 수 있으며, 이 수치는 본 발명에 의해 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 슬라이딩부재(130)는 상기 제1 곡면(111)과 접촉하는 면의 폭이 상기 제2 곡면(121)과 접촉하는 면의 폭과 동일하게 구비될 수 있다.

또한, 상기 제1 곡면(111), 제2 곡면(121)의 폭 및 상기 슬라이딩부재(130)가 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭 중, 상기 제1 곡면(111)의 폭이 가장 넓고, 상기 슬라이딩부재(130)가 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭이 가장 좁게 구비될 수 있는데 이에 따르면 대상물(미도시)과 접촉하는 제1 플레이트(110)에 구비되는 제1 곡면(111)의 폭이 가장 넓으므로 대상물(미도시)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.

그러나 대상물(미도시)의 특성 및 사용 환경 등을 고려하여 도 4에서 보이듯, 제1 곡면(111) 및 제2 곡면(121)의 폭을 서로 동일하게 구비할 수도 있다.

한편 다른 측면으로서의 본 발명은 도 7에서 보이듯 상기의 면진장치(100)를 포함하는 변압기(200) 특히, 몰드변압기를 제공한다. 그러나 이 변압기는 몰드변압기 이외에도 다른 변압기가 될 수 있다.

본 발명에 따른 변압기(200)는 권선(211)이 구비되는 철심(210), 상기 철심의 상부에 결합되는 상부클램핑부재(221) 및 상기 철심의 하부에 결합되는 하부클램핑부재(222)를 구비하는 클램핑장치(220) 및 상기 클램핑장치의 하부클램핑부재에 연결되는 상기 면진장치(100)를 포함한다.

본 발명의 또 다른 일 실시 예에서 상기 면진장치(100)는 도 8에서 보이듯, 하부클램핑부재(222)의 하부에 결합된 플레이트장치(230)에 연결될 수도 있으나 이 또한 반드시 본 발명에 의해 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 본 발명은 도 9에서 보이듯, 가진이 발생한 경우, 지반(G)에 접촉되는 면진장치(100)에 의해 변압기(200)가 면진장치(100)를 따라 이동하면서 지진으로 인한 충격이 완충되는 효과를 창출한다.

따라서, 도 10에서 보이듯, 본 발명에 따른 변압기(200)는 지반과 가까운 영역에서의 충격이 감소되며, 리히터 규모 8.0의 지진과 동등한 0.5g 가진에 대한 해석결과를 통해 B영역 최대 가속도가 0.316g까지 감소하게 됨을 알 수 있다.

이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10, 200 : 변압기 11 : 상부클램프
12 : 하부클램프 13 : 철심
14 : 권선 100 : 면진장치
110 : 제1 플레이트 111 : 제1 곡면
112 : 제1 곡선부 113 : 제1 직선부
120 : 제2 플레이트 121 : 제2 곡면
122 : 제2 곡선부 123 : 제2 직선부
130 : 슬라이딩부재 140 : 고정부재
141 : 파단부 142 : 고정브라켓
150 : 베이스부재

Claims

제1 곡면을 구비하는 제1 플레이트;
상기 제1 곡면과 마주보는 제2 곡면을 구비하는 제2 플레이트; 및
상기 제1,2 플레이트 사이에 구비되어 상기 제1 곡면 및 상기 제2 곡면에 접촉하는 슬라이딩부재;를 포함하되,
상기 슬라이딩부재는,
상기 제1 곡면과 접촉하는 면이 상기 제1 곡면과 동일한 곡률을 가지고, 상기 제2 곡면과 접촉하는 면이 상기 제2 곡면과 동일한 곡률을 가지는 면진장치.
제1항에 있어서,
상기 제1,2 플레이트의 중력방향으로의 단면이,
상기 제1,2 곡면에 의해 형성되는 곡선부; 및
상기 곡선부에 이어지되, 상기 곡선부보다 도심으로부터 멀리 위치하는 직선부;를 포함하고,
상기 슬라이딩부재는,
상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들이 상기 곡선부들의 곡률과 동일한 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제2항에 있어서,
상기 슬라이딩부재는,
상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면의 폭이 상기 제1,2 곡면의 폭보다 좁게 구비되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제3항에 있어서,
상기 슬라이딩부재는,
상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭이 동일하게 구비되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제4항에 있어서,
상기 제1,2 곡면의 폭 및 상기 슬라이딩부재가 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭 중, 상기 제1 곡면의 폭이 가장 넓고, 상기 슬라이딩부재가 상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면들의 폭이 가장 좁게 구비되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제2항에 있어서,
상기 제1,2 플레이트는,
상기 곡선부의 길이가 동일하게 구비되고,
상기 슬라이딩부재는,
상기 제1,2 곡면과 접촉하는 면의 폭의 값이 상기 곡선부의 길이의 값보다 작게 구비되는 것을 특징으로 하는 면진장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 플레이트 및 상기 제2 플레이트를 연결하여 상기 제1,2 플레이트의 이동을 제한하되, 임계하중 이상에서 파단되게 제공되는 파단부를 구비하는 고정부재;
를 더 포함하는 면진장치.
권선이 구비되는 철심;
상기 철심에 결합되는 클램핑장치; 및
상기 클램핑장치에 연결되는 제7항의 상기 면진장치;
를 포함하는 변압기.
제8항에 있어서,
상기 클램핑장치는,
상기 철심의 상부에 결합되는 상부클램핑부재; 및
상기 철심의 하부에 결합되는 하부클램핑부재;를 포함하고,
상기 면진장치는,
상기 제1 플레이트 또는 상기 제2 플레이트가 상기 하부클램핑부재의 하부에 연결되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제8항에 있어서,
상기 클램핑장치와 상기 면진장치 사이에 구비되는 플레이트장치;를 더 포함하고,
상기 면진장치는,
상기 플레이트장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 변압기.