KR20200025844A

KR20200025844A - Transformer having a cooling structure

Info

Publication number: KR20200025844A
Application number: KR1020180103783A
Authority: KR
Inventors: 이승호
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-10
Also published as: WO2020045875A1

Abstract

The present invention relates to a transformer having a cooling channel, capable of improving cooling efficiency and comprises a core forming a magnetic circuit and a winding unit comprising: a plurality of conductors; an insulator installed between the conductors at predetermined intervals; a plurality of unit sections installed on the outer side of the core; and a cooling channel through which insulating oil flows from the lowermost unit section to the uppermost unit section. In the cooling channel, a flow path connected with a part of the unit section and a flow path connected with the remaining part of the unit section are spaced apart from each other.

Description

Transformer having a cooling structure

본 발명은 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 냉각 유로 갖는 변압기에 관한 것이다.The present invention relates to a transformer having a cooling passage that can improve the cooling efficiency.

변압기는 발전소 등에서 송전된 초고압의 전압을 현장에서 사용할 수 있는 전압으로 전환하는 장치이다. 변압기는 전력 전송에 있어 핵심적인 역할을 하는 장치이다. 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 따라 변압기의 종류를 구분하기도 한다. 이중 유입식 변압기는 철심과 권선을 탱크 내에 넣어 절연유로 냉각하는 방식이다. 유입식 변압기는 권선 내부에 절연유가 이동하는 절연유가 유동하는 냉각 유로를 구비하여 절연유를 순환시킴으로써 권선을 냉각한다.A transformer is a device that converts a very high voltage transmitted from a power plant to a voltage that can be used in the field. Transformers are the key devices in power transmission. Transformers are classified into inner type, outer type and wound core type according to their internal structure. Alternatively, the transformer may be classified into dry self cooling, dry air cooling, inflow self cooling, inflow air cooling, inflow water cooling, oil supply self cooling, oil feeding air cooling, oil feeding water cooling, and the like. In addition, the type of transformer may be classified according to a constant, a capacity, and a polarity. The dual inlet transformer is a method in which iron cores and windings are put in a tank and cooled with insulating oil. The inflow transformer has a cooling flow path through which the insulating oil moves to move the insulating oil inside the winding to cool the winding by circulating the insulating oil.

도 1은 종래의 유입식 변압기에 따른 권선 구조를 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1에 따른 권선 하부 냉각 유로를 도시한 단면도이다. 도 3은 도 1에 따른 권선 상부 냉각 유로를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a winding structure according to a conventional inrush transformer. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a winding lower cooling passage according to FIG. 1. 3 is a cross-sectional view illustrating the winding upper cooling passage according to FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 유입식 변압기는 절연유가 충진되는 탱크 내부에 철심(10)과 권선부(30)를 포함하는 변압기 본체가 수용된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 권선부(30) 내에서 수직 방향으로 도체(32) 및 절연물(34)을 일정한 규칙에 따라 교차해 적층함으로써 절연유가 유동하는 냉각 유로(36)가 형성된다. 냉각 유로(36)는 권선부(30)의 하부 일측에 배치된 유입구(36a)에서 상부 일측에 배치된 배출구(36b)까지 지그재그 형태로 연결된다. 유입구(36a)와 배출구(36b)는 일직선 상에 배치된다.As shown in FIG. 1, a conventional inflow transformer is provided with a transformer body including an iron core 10 and a winding unit 30 in a tank filled with insulating oil. As shown in FIGS. 2 and 3, the cooling passages 36 through which the insulating oil flows are formed by crossing and stacking the conductors 32 and the insulators 34 in a vertical direction in the winding part 30 according to a predetermined rule. do. The cooling passage 36 is connected in a zigzag form from the inlet port 36a disposed on the lower side of the winding part 30 to the outlet port 36b disposed on the upper side. The inlet port 36a and the outlet port 36b are arranged in a straight line.

도 2에서와 같이, 권선 하부(A)의 일측으로 절연유가 유입되면, 절연유가 지그재그 방향으로 권선 하부(A)를 통과하면서 권선 하부(A)를 냉각시킨다. 권선 하부(A)를 통과한 절연유는 순차적으로 권선부(30)를 냉각시키면서 권선 상부(B)로 이동한다. 권선 상부(B)에서도 도 3에서와 같이 절연유가 지그재그 방향으로 이동하면서 권선 상부(B)를 냉각시킨다.As shown in FIG. 2, when the insulating oil flows into one side of the winding lower portion A, the insulating oil cools the lower portion A while passing through the lower portion A in the zigzag direction. The insulating oil passing through the winding lower portion A sequentially moves to the upper winding portion B while cooling the winding portion 30. In the upper winding portion B, as shown in FIG. 3, the insulating oil moves in the zigzag direction to cool the upper winding portion B.

냉각 유로(36)는 권선부(30)의 하부에서 상부까지 1개의 경로(path)를 갖는다(이하에서는 절연유의 유입구 및 배출구가 한 개씩 구비되고 이들이 일직선으로 배열되는 형태의 냉각 유로를 직렬형 냉각 구조로 정의함). 따라서 권선부(30)의 하부 일측으로 유입된 절연유는 권선부(30)의 최상단 일측으로 배출되기 전까지 지속적으로 온도가 상승하게 된다. 이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 권선부(30)의 최상단 3-4번째 위치의 턴(turn) 부위(도 3에 점으로 표시)의 온도가 권선부(30) 내의 최고 온도를 나타내는 지점(C)이 된다. 그 이유는 권선부(30)의 하부로 유입된 차가운 절연유가 권선을 순차적으로 냉각시키며 상부로 이동하면서 최상단에 이르면 권선과 절연유의 온도차가 감소되어 열교환량이 감소하기 때문이다.The cooling passage 36 has one path from the lower portion to the upper portion of the winding part 30 (hereinafter, the inlet and outlet of the insulating oil are provided one by one, and the cooling passage of the form in which they are arranged in series is cooled in series. Defined as a structure). Therefore, the insulating oil introduced into the lower one side of the winding unit 30 continuously increases in temperature until discharged to the uppermost side of the winding unit 30. Accordingly, as shown in FIG. 3, the point where the temperature of the turn portion (marked with a dot in FIG. 3) at the uppermost 3-4th position of the winding portion 30 indicates the highest temperature in the winding portion 30. (C). The reason is that when the cool insulating oil flowing into the lower part of the winding part 30 cools the winding sequentially and reaches the upper end while moving upward, the temperature difference between the winding and the insulating oil is reduced to reduce the heat exchange amount.

권선의 최고 온도 지점의 고온 환경은 권선을 감싸고 있는 절연지의 온도에 직접적으로 영향을 미친다. 절연지의 온도가 제한 온도 이상으로 상승하면 화학 반응이 발생해 절연지의 자체 절연 내력이 감소된다. 절연지의 절연 내력 감소는 변압기의 수명을 감소시키는 주요 원인이 되므로 이를 해결할 필요가 있다.The high temperature environment at the hottest point of the winding directly affects the temperature of the insulating paper surrounding the winding. If the temperature of the paper rises above the limit temperature, a chemical reaction occurs, reducing the paper's self-insulation strength. Reducing the dielectric strength of insulating paper is a major cause of reducing the lifetime of the transformer and needs to be solved.

본 발명의 목적은 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 냉각 유로 갖는 변압기를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a transformer having a cooling flow path that can improve the cooling efficiency.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned above can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명의 냉각 유로를 갖는 변압기는, 자기 회로를 형성하는 철심; 복수의 도체와, 미리 설정된 간격으로 상기 도체의 사이에 설치되는 절연체를 구비하고, 상기 철심의 외측에 설치되는 복수의 단위 섹션과, 상기 단위 섹션 중 최하단의 단위 섹션에서부터 상기 단위 섹션 중 최상단의 단위 섹션까지 연통되고 절연유가 유입되는 냉각 유로를 구비한 권선부;를 포함하고, 상기 냉각 유로는 상기 단위 섹션 중 일부와 연통되는 유로와 상기 단위 섹션 중 나머지와 연통되는 유로가 분리되어 형성된 것을 특징으로 한다.A transformer having a cooling passage of the present invention includes: an iron core forming a magnetic circuit; A plurality of conductors and an insulator provided between the conductors at predetermined intervals, the plurality of unit sections provided outside the iron core, and the unit of the uppermost unit of the unit section from the lowest unit section of the unit section. And a winding part having a cooling flow path communicating with a section and having an insulating oil introduced therein, wherein the cooling flow path is formed by separating a flow passage communicating with a portion of the unit section and a flow passage communicating with the rest of the unit section. do.

상기 권선부는 상기 단위 섹션 중 일부를 포함하고 상기 절연유의 이동 방향을 기준으로 상측에 배치되는 상부 권선; 및 상기 단위 섹션 중 나머지를 포함하고 상기 절연유의 이동 방향을 기준으로 하측에 배치되는 하부 권선;을 포함한다.The winding unit includes a part of the upper section and the upper winding is disposed on the upper side based on the moving direction of the insulating oil; And a lower winding including a remainder of the unit sections and disposed below the movement direction of the insulating oil.

상기 냉각 유로는 상기 상부 권선으로 상기 절연유를 안내하는 상부 냉각 유로; 및 상기 하부 권선으로 상기 절연유를 안내하는 하부 냉각 유로; 를 포함한다.The cooling passage is an upper cooling passage for guiding the insulating oil to the upper winding; And a lower cooling passage guiding the insulating oil to the lower windings. It includes.

상기 상부 냉각 유로는 상기 절연유가 유입되는 유입구와, 상기 하부 권선의 길이 방향을 따라 형성되어 상기 유입구와 상기 상부 권선의 최하단 단위 섹션을 연결하는 제1 유로와, 상기 제1 유로와 연통되되 상기 단위 섹션들을 감싸는 형태를 가지며 상기 상부 권선의 상기 단위 섹션들을 연결하는 제2 유로와, 상기 제2 유로 상에 형성되어 상기 단위 섹션들의 상기 도체 사이를 연통하는 서브 유로와, 상기 제2 유로의 상부 일측에 형성되어 상기 절연유가 배출되는 배출구를 포함한다.The upper cooling passage is formed in an inlet through which the insulating oil flows, a first flow passage formed along a length direction of the lower winding, and connecting the inlet and the lowermost unit section of the upper winding to communicate with the first flow passage. A second flow path having a shape surrounding the sections and connecting the unit sections of the upper winding, a sub flow path formed on the second flow path to communicate between the conductors of the unit sections, and an upper one side of the second flow path It is formed in the discharge oil discharge port.

상기 상부 냉각 유로는 상기 유입구가 상기 철심에 대향되는 방향인 변압기 외측 방향 쪽에 형성되고, 상기 배출구의 최대 크기는 상기 유입구의 최대 단면적 이하인 것이 특징이다.The upper cooling passage is formed in a direction toward the outside of the transformer in which the inlet is opposed to the iron core, and the maximum size of the outlet is less than or equal to the maximum cross-sectional area of the inlet.

상기 하부 냉각 유로는 상기 하부 권선의 상기 단위 섹션들을 감싸는 형태를 가지며 상기 단위 섹션들을 연결하는 제1 유로와, 상기 제1 유로의 하부 일측에 형성되어 상기 절연유가 유입되는 유입구와, 상기 제1 유로와 연통되며 단부에 상기 절연유가 배출되는 배출구가 형성되고 상기 상부 권선의 길이 방향을 따라 형성되어 상기 하부 권선의 최상단 단위 섹션과 상기 배출구를 연결하는 제2 유로와, 상기 제2 유로 상에 형성되어 상기 단위 섹션들의 상기 도체 사이를 연통하는 서브 유로를 포함한다.The lower cooling channel has a form surrounding the unit sections of the lower winding and has a first flow path connecting the unit sections, an inlet formed at one side of the lower flow path through which the insulating oil flows, and the first flow path. A second flow path communicating with the second discharge port and having an outlet through which the insulating oil is discharged and formed along a longitudinal direction of the upper winding to connect the uppermost unit section of the lower winding to the outlet; And a sub flow passage communicating between the conductors of the unit sections.

상기 하부 냉각 유로는 상기 배출구가 상기 철심을 향하는 변압기 내측 방향 쪽에 형성되고, 상기 배출구의 최대 크기는 상기 유입구의 최대 단면적 이하인 것이 특징이다.The lower cooling passage is formed on the inner side of the transformer with the discharge port facing the iron core, and the maximum size of the discharge hole is less than or equal to the maximum cross-sectional area of the inlet.

상기 상부 권선 및 하부 권선은 상기 단위 섹션의 개수가 상이한 것을 특징으로 한다.The upper winding and the lower winding are characterized in that the number of the unit section is different.

상기 상부 냉각 유로 또는 상기 하부 냉각 유로로 유입된 상기 절연유는 지그재그 방향으로 상기 단위 섹션을 통과하는 것을 특징으로 한다.The insulating oil introduced into the upper cooling passage or the lower cooling passage passes through the unit section in a zigzag direction.

본 발명에 따르면, 기존 직렬형 냉각 구조를 병렬형으로 구성하여 권선의 상하부에 각각 절연유를 공급해 냉각시킴으로써 권선 내로 유입되는 절연유의 양과 온도를 조절해 권선의 최고 온도를 저감하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of reducing the maximum temperature of the winding by adjusting the amount and temperature of the insulating oil flowing into the winding by cooling by supplying the insulating oil in the upper and lower portions of the winding by configuring the existing series cooling structure in parallel.

도 1은 종래의 유입식 변압기에 따른 권선 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 권선 하부 냉각 유로를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1에 따른 권선 상부 냉각 유로를 도시한 단면도이다.
도 4는 일반적인 유입식 변압기의 구조를 간략하게 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따른 냉각 유로가 구비된 권선 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 따른 하부 권선 냉각 유로를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5에 따른 상부 권선 냉각 유로를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 5에 따른 상부 권선 냉각 유로 및 하부 권선 냉각 유로의 경계 부위를 도시한 확대 단면도이다.
도 9는 종래의 권선 구조에 따른 권선의 온도 상승 추이와 본 발명의 권선 구조에 따른 권선의 온도 상승 추이를 도시한 그래프이다.
도 10은 종래의 권선 구조에 따른 권선의 온도 상승 추이와 본 발명의 권선 구조에 따른 권선의 열 유동 해석 결과를 도시한 도면이다.
도 11은 도 5에 따른 권선 구조의 경계 부위 위치별 최고 온도 위치를 도시한 그래프이다.1 is a cross-sectional view showing a winding structure according to a conventional inrush transformer.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a winding lower cooling passage according to FIG. 1.
3 is a cross-sectional view illustrating the winding upper cooling passage according to FIG. 1.
4 is a schematic diagram schematically showing the structure of a general inrush transformer.
5 is a cross-sectional view showing a winding structure provided with a cooling passage according to the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating the lower winding cooling channel according to FIG. 5.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the upper winding cooling channel according to FIG. 5.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view illustrating a boundary portion between the upper winding cooling passage and the lower winding cooling passage according to FIG. 5.
9 is a graph illustrating a temperature increase trend of a winding according to a conventional winding structure and a temperature rise trend of a winding according to a winding structure of the present invention.
10 is a diagram illustrating a temperature rise trend of a winding according to a conventional winding structure and a thermal flow analysis result of the winding according to the winding structure of the present invention.
FIG. 11 is a graph illustrating the highest temperature positions for each boundary position of the winding structure of FIG. 5.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.

먼저 일반적인 변압기의 구조에 대해 간단히 설명하기로 한다.First, the structure of a general transformer will be briefly described.

도 4에 도시된 바와 같이, 변압기(100)는 변압기 본체(130)가 수용되는 외함 또는 탱크(110)와, 변압기 본체(130) 내부에 수용되는 철심(132), 권선(134), 지지 플레이트(136), 타이 플레이트(138) 등으로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the transformer 100 includes an enclosure or a tank 110 in which the transformer body 130 is accommodated, an iron core 132, a winding 134, and a support plate accommodated in the transformer body 130. 136, tie plate 138, or the like.

탱크(110)는 변압기(100)의 외관을 형성하며, 주요 구성품을 수용하고, 구성품들을 절연 및 냉각하는 절연유가 충진된다. 탱크는 예를 들어 냉연 강판으로 만들어질 수 있으며, 내부 압력이나 수송 및 제반 충격에 변형이 생기지 않을 정도의 기계적 강도를 고려하여 만들어진다.The tank 110 forms the appearance of the transformer 100, and is filled with insulating oil that receives the main components and insulates and cools the components. The tank can be made, for example, of cold rolled sheet steel, taking into account the mechanical strength to the extent that no deformation occurs in the internal pressure or in transport and all impacts.

변압기 본체(130)는 철심(132)과 권선(134), 지지 플레이트(136)와 타이 플레이트(138)를 포함하여 구성될 수 있다.The transformer body 130 may include an iron core 132 and a winding 134, a support plate 136, and a tie plate 138.

철심(core)은 자기 회로를 형성하는 구성으로, 예를 들면 경년 변화(에이징, aging)가 없는 고투자율의 전기 강판(방향성 규소강판)을 절연 적층해 형성될 수 있다. 철심(132)은 적층한 후 상부 및 하부를 지지 플레이트(136)로 지지하고, 타이 플레이트(138) 및 글라스 레진 테이프(미도시)를 감아 고정하는 형태로 변압기 본체(130) 내에 설치된다.The core is a configuration for forming a magnetic circuit, for example, it can be formed by insulating laminated electrical steel sheets (directional silicon steel sheet) of high permeability without aging (aging, aging). The iron core 132 is stacked and is supported in the transformer body 130 in a form of supporting the upper and lower portions with the support plate 136 and winding the tie plate 138 and the glass resin tape (not shown).

권선(coil)은 선형의 도체를 고리 모양으로 감아 만든 구성으로, 전압을 변화시킬 수 있도록 소정의 권선 비를 갖는다. 권선(134)은 구리나 알루미늄 등과 같은 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.The coil is a configuration in which a linear conductor is wound in a ring shape and has a predetermined winding ratio to change the voltage. The winding 134 is made of a conductive wire such as copper or aluminum coated with an insulating material and wound in a cylindrical or threaded shape. This ring-wound layer is called a 'turn'. Insulators are inserted at regular intervals between the plurality of turns.

이하에서는 전술한 구조의 유입식 변압기에 적용할 수 있는 개선된 냉각 유로를 구비한 권선 구조에 대해 설명하기로 한다(철심과 권선의 위치나 배치 등은 도 4의 구조를 참조하여 설명하되, 권선의 세부 구성은 이하 본 발명의 도면을 기초로 설명하기로 한다. 본 발명의 냉각 구조가 적용된 변압기는 도 4의 변압기와 상이한 것이므로 도 4와 다른 도면 부호를 부여한다.).Hereinafter, a winding structure having an improved cooling flow path that can be applied to an inflow transformer having the above-described structure will be described. (The position and arrangement of the iron core and the winding will be described with reference to the structure of FIG. The detailed structure of the present invention will be described below based on the drawings of the present invention, since the transformer to which the cooling structure of the present invention is applied is different from the transformer of FIG.

도 5는 본 발명에 따른 냉각 유로가 구비된 권선 구조를 도시한 단면도이다. 도 6은 도 5에 따른 하부 권선 냉각 유로를 도시한 단면도이다. 도 7은 도 5에 따른 상부 권선 냉각 유로를 도시한 단면도이다. 도 8은 도 5에 따른 상부 권선 냉각 유로 및 하부 권선 냉각 유로의 경계 부위를 도시한 확대 단면도이다. 도 9는 종래의 권선 구조에 따른 권선의 온도 상승 추이와 본 발명의 권선 구조에 따른 권선의 온도 상승 추이를 도시한 그래프이다. 도 10은 종래의 권선 구조에 따른 권선의 온도 상승 추이와 본 발명의 권선 구조에 따른 권선의 열 유동 해석 결과를 도시한 도면이다. 도 11은 도 5에 따른 권선 구조의 경계 부위 위치별 최고 온도 위치를 도시한 그래프이다.5 is a cross-sectional view showing a winding structure provided with a cooling passage according to the present invention. 6 is a cross-sectional view illustrating the lower winding cooling channel according to FIG. 5. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the upper winding cooling channel according to FIG. 5. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view illustrating a boundary portion between the upper winding cooling passage and the lower winding cooling passage according to FIG. 5. 9 is a graph illustrating a temperature increase trend of a winding according to a conventional winding structure and a temperature rise trend of a winding according to a winding structure of the present invention. 10 is a diagram illustrating a temperature rise trend of a winding according to a conventional winding structure and a thermal flow analysis result of the winding according to the winding structure of the present invention. FIG. 11 is a graph illustrating the highest temperature positions for each boundary position of the winding structure of FIG. 5.

도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 철심(200)을 기준으로 권선부(300)의 단면을 상세히 살펴보면, 권선부(300)는 복수의 단위 섹션(310)으로 구분된다. 각 단위 섹션(310)은 냉각 유로(P)로 연통되고, 냉각 유로(P)를 따라 절연유가 유동한다. 절연유는 부력에 의해 권선부(300)의 하부에서 상부를 향해 이동한다. 복수의 단위 섹션(310)을 임의로 나누어 상부 권선(330) 및 하부 권선(350)으로 구분할 수 있다. 본 발명에서는 권선부(300)가 16개의 단위 섹션(310)으로 이루어지고, 상부 권선(330)이 7개, 하부 권선(350)이 9개의 단위 섹션(310)을 포함하는 구조를 예로 하여 설명한다.5 to 8, when the cross section of the winding unit 300 is described in detail with respect to one iron core 200, the winding unit 300 is divided into a plurality of unit sections 310. Each unit section 310 is communicated with the cooling flow path (P), the insulating oil flows along the cooling flow path (P). The insulating oil moves from the lower part of the winding part 300 toward the upper part by buoyancy. The plurality of unit sections 310 may be optionally divided into an upper winding 330 and a lower winding 350. In the present invention, the winding unit 300 is composed of 16 unit sections 310, the upper winding 330 is described, the lower winding 350 is described with an example of the nine unit sections 310 as an example do.

단위 섹션(310)은 권선부(300)를 임의로 구획한 단위이다. 하나의 단위 섹션(310)은 복수의 도체(312)와, 도체(312)의 상하부에 설치된 한 쌍의 절연체(314)를 포함한다. 하나의 단위 섹션(310)은 5개의 도체(312)로 구성될 수 있다. 따라서 본 실시 예에서 권선부(300)는 총 80개의 턴으로 이루어진다.The unit section 310 is a unit that arbitrarily partitions the winding part 300. One unit section 310 includes a plurality of conductors 312 and a pair of insulators 314 provided above and below the conductor 312. One unit section 310 may be composed of five conductors 312. Therefore, in this embodiment, the winding part 300 is composed of a total of 80 turns.

도체(312)는 이웃한 도체(312)와 미리 설정된 간격만큼 이격되도록 배치된다. 5개의 도체(312)는 이웃한 5개의 도체(312)와 절연체(314)로 구분된다. 도체(312) 사이의 간격이 후술할 서브 유로(332c, 352c)가 된다.The conductor 312 is disposed to be spaced apart from the neighboring conductor 312 by a predetermined interval. Five conductors 312 are divided into five neighboring conductors 312 and insulator 314. The space | interval between conductor 312 becomes the sub flow paths 332c and 352c mentioned later.

절연체(314)는 복수의 도체(312) 사이에 설치되되 이웃한 절연체(314)와 서로 엇갈리게 배치된다. 하나의 절연체(314)는 후술할 냉각 유로(P)의 일측이 개방되도록 배치된다. 이웃한 다른 하나의 절연체(314)는 냉각 유로(P)의 타측이 개방되도록 배치된다. 이와 같은 절연체(314)의 배치에 의해 냉각 유로(P)는 전체적으로 지그재그 방향으로 절연유가 유동하는 유로를 형성하게 된다.The insulator 314 is installed between the plurality of conductors 312 but alternately disposed with the neighboring insulator 314. One insulator 314 is disposed so that one side of the cooling passage P to be described later is opened. Another neighboring insulator 314 is disposed such that the other side of the cooling channel P is opened. By arranging the insulator 314, the cooling flow path P forms a flow path through which the insulating oil flows in the zigzag direction as a whole.

냉각 유로(P)는 상부 권선(330)을 냉각하기 위한 상부 냉각 유로(332)와, 하부 권선(350)을 냉각하기 위한 하부 냉각 유로(352)로 구성된다. 상부 냉각 유로(332)와 하부 냉각 유로(352)는 상호 연통되지 않고 각각 절연유가 이동하는 유로를 형성한다(이하에서는 도 4를 기준으로 우측을 변압기의 외측 방향, 좌측을 변압기의 내측 방향으로 정의하고 이에 따라 설명하기로 한다).The cooling passage P includes an upper cooling passage 332 for cooling the upper winding 330, and a lower cooling passage 352 for cooling the lower winding 350. The upper cooling passage 332 and the lower cooling passage 352 do not communicate with each other, but form a flow passage through which the insulating oil moves (hereinafter, referring to FIG. 4, the right side is defined as the outer side of the transformer and the left side is defined as the inner side of the transformer. Will be described accordingly).

도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 냉각 유로(332)는 절연유가 유입되는 유입구(332a)와, 냉각을 마친 절연유가 배출되는 배출구(332b)와, 유입구(332a)에서 상부 권선(330)의 최하단 단위 섹션(310)을 연결하는 제1 유로(332c)와, 상부 권선(330)의 단위 섹션(310)들을 연결하는 제2 유로(332d)와, 제2 유로(332d) 내 도체(312)들 사이를 연통하는 서브 유로(332e)를 포함한다. 제1 유로(332c) 및 제2 유로(332d), 서브 유로(332e)는 상호 연통되어 유입구(332a)에서 배출구(332b)를 연결하는 하나의 유로를 형성한다(도 6 및 도 8은 단면도이므로 연통된 부분이 막힌 것으로 표현될 수 있으나 제1 유로 및 제2 유로, 서브 유로는 모두 연통된다).As illustrated in FIGS. 6 and 8, the upper cooling passage 332 includes an inlet 332a through which insulating oil is introduced, an outlet 332b through which the cooled insulating oil is discharged, and an upper winding 330 at the inlet 332a. The first flow path 332c connecting the lowermost unit section 310 of), the second flow path 332d connecting the unit sections 310 of the upper winding 330, and the conductors in the second flow path 332d ( And a sub flow passage 332e communicating therebetween. The first flow path 332c, the second flow path 332d, and the sub flow path 332e communicate with each other to form one flow path connecting the outlet port 332b at the inlet port 332a (FIGS. 6 and 8 are cross-sectional views. The communicating portion may be expressed as blocked, but the first flow passage, the second flow passage, and the sub flow passage are all in communication).

유입구(332a)는 제1 유로(332c)의 입구에 형성되며, 배출구(332b)는 제2 유로(332d)의 최상단 중 변압기 내측 방향에 형성된다.The inlet 332a is formed at the inlet of the first flow path 332c, and the outlet 332b is formed at the inner side of the transformer at the uppermost end of the second flow path 332d.

제1 유로(332c)는 하부 권선(350)의 길이 방향을 따라 상하 방향으로 배치되는 유로이다. 제1 유로(332c)는 도 5를 기준으로 상하 방향을 따라 일직선으로 배치된다. 상부 권선(330)의 최상단 단위 섹션(310)을 제1 섹션이라고 하면, 제1 유로(332c)는 유입구(332a)와 제7 섹션을 연결하는 유로이다. 유입구(332a)를 통해 유입된 절연유는 제1 유로(332c)를 따라 상승해 제7 섹션으로 이동한 후, 제2 유로(332d) 및 서브 유로(332e)에 의해 배출구(332b) 쪽으로 이동하게 된다.The first flow path 332c is a flow path disposed in the vertical direction along the length direction of the lower winding 350. The first flow path 332c is disposed in a straight line along the vertical direction with reference to FIG. 5. When the uppermost unit section 310 of the upper winding 330 is called the first section, the first flow path 332c is a flow path connecting the inlet 332a and the seventh section. After the insulating oil introduced through the inlet 332a rises along the first flow passage 332c and moves to the seventh section, the insulating oil flows toward the discharge opening 332b by the second flow passage 332d and the sub flow passage 332e. .

제2 유로(332d)는 상부 권선(330)의 각 단위 섹션(310)을 연결하는 유로이다. 제2 유로(332d)는 7개의 단위 섹션(310)을 감싸는 형태로 형성된다. 각 단위 섹션(310)은 절연체(314)에 의해 구분되므로 절연체(314)의 일측은 제2 유로(332d) 상에 고정된다.The second flow path 332d is a flow path connecting each unit section 310 of the upper winding 330. The second flow path 332d is formed to surround the seven unit sections 310. Each unit section 310 is divided by an insulator 314, so that one side of the insulator 314 is fixed on the second flow path 332d.

제7 섹션의 최하단 중 변압기의 외측 방향에 제1 유로(332c)의 상단부가 연통된다. 제1 유로(332c)를 거쳐 상승한 절연유는 변압기의 외측 방향에서 내측 방향으로 도체(312) 사이의 서브 유로(332e)를 가로질러 이동된다. 이때 제7 섹션 상에서 제2 유로(332d)는 변압기 외측 방향은 절연체(314)에 의해 막혀있고, 변압기의 내측 방향은 제6 섹션과 연통된다. 제7 섹션 상에서 절연유는 제2 유로(332d)를 따라 상승함과 동시에 서브 유로(332e)를 따라 변압기의 내측 방향을 확산된다. 제2 유로(332d)의 변압기 외측 방향이 막혀 있으므로 절연유는 변압기 내측 방향으로 이동하며 제6 섹션 쪽으로 상승한다.The upper end of the first flow path 332c communicates with the outward direction of the transformer among the lowest ends of the seventh section. The insulating oil rising through the first flow path 332c is moved across the sub flow path 332e between the conductors 312 from the outside direction of the transformer to the inside direction. At this time, on the seventh section, the second flow path 332d is blocked by the insulator 314 in the transformer outward direction, and communicates with the sixth section in the inward direction of the transformer. On the seventh section, the insulating oil rises along the second flow path 332d and diffuses inward of the transformer along the sub flow path 332e. Since the outward direction of the transformer of the second flow path 332d is blocked, the insulating oil moves toward the sixth section while moving toward the inner side of the transformer.

제2 유로(332d)를 따라 제6 섹션 쪽으로 상승한 절연유는 도체(312) 사이의 서브 유로(332e)를 따라 다시 변압기 외측 방향으로 이동한다. 제6 섹션은 변압기 내측 방향은 막혀있고 변압기 외측 방향은 제5 섹션과 연통된다. 따라서 제6 섹션 상에서 변압기 외측 방향으로 이동한 절연유는 제2 유로(332d)를 따라 제5 섹션으로 이동한다. 이러한 과정에 따라 절연유는 제7 섹션에서 제1섹션까지 지그재그 형태로 이동한다. 마지막으로 제1 섹션에 도달한 절연유는 변압기 내측 방향 쪽 단부에 형성된 배출구(332b)를 통해 권선부(300)를 빠져나간다.The insulating oil rising toward the sixth section along the second flow path 332d again moves along the sub-flow path 332e between the conductors 312 to the outside of the transformer. The sixth section is blocked in the transformer inner direction and communicated with the fifth section in the transformer outer direction. Therefore, the insulating oil moved to the transformer outward direction on the sixth section moves to the fifth section along the second flow path 332d. According to this process, the insulating oil moves in a zigzag form from the seventh section to the first section. Finally, the insulating oil reaching the first section exits the winding part 300 through the outlet 332b formed at the inner side of the transformer.

이와 같이, 절연유가 하부 권선(350)을 거치지 않고 상부 냉각 유로(332)로 바로 유입되어 상부 권선(330)을 냉각하므로 상부 권선(330)의 냉각 성능이 향상된다. 이에 따라 종래의 냉각 구조(도 1 내지 3 참조)에 비해 상부 권선(330)의 온도가 저하되므로 종래의 냉각 구조에서 권선부(30) 최상단에 최고 온도를 나태내는 지점(최고 온도 위치, hot spot)이 발생하는 문제를 해결할 수 있다(이에 대해서는 후술하기로 함).As such, the insulating oil flows directly into the upper cooling passage 332 without passing through the lower winding 350 to cool the upper winding 330, thereby improving cooling performance of the upper winding 330. Accordingly, since the temperature of the upper winding 330 is lower than that of the conventional cooling structure (see FIGS. 1 to 3), the point indicating the highest temperature at the top of the winding part 30 in the conventional cooling structure (highest temperature position, hot spot). ) Can be solved (to be described later).

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하부 냉각 유로(352)는 절연유가 유입되는 유입구(352a)와, 냉각을 마친 절연유가 배출되는 배출구(352b)와, 유입구(352a)에서 단위 섹션(310)들을 연결하는 제1 유로(352c)와, 하부 권선(350)의 최상단 단위 섹션(310)과 배출구(352b)를 연결하는 제2 유로(352d)와, 제1 유로(352c) 내 도체(312)들 사이를 연통하는 서브 유로(352e)를 포함한다. 제1 유로(352c) 및 제2 유로(352d), 서브 유로(352e)는 상호 연통되어 유입구(352a)에서 배출구(352b)를 연결하는 하나의 유로를 형성한다(도 7 및 도 8은 단면도이므로 연통된 부분이 막힌 것으로 표현될 수 있으나 제1 유로 및 제2 유로, 서브 유로는 모두 연통된다).As shown in FIGS. 7 and 8, the lower cooling passage 352 includes an inlet 352a through which insulating oil is introduced, an outlet 352b through which the cooled insulating oil is discharged, and a unit section 310 at the inlet 352a. ), A first flow path 352c that connects the second flow path, a second flow path 352d that connects the uppermost unit section 310 of the lower winding 350 and the outlet 352b, and a conductor 312 in the first flow path 352c. Sub-channels 352e communicating therebetween. The first flow path 352c, the second flow path 352d, and the sub flow path 352e communicate with each other to form one flow path connecting the outlet port 352b at the inlet port 352a (Figs. 7 and 8 are cross-sectional views. The communicating portion may be expressed as blocked, but the first flow passage, the second flow passage, and the sub flow passage are all in communication).

도 7을 기준으로 하부 권선(350)의 최상단 단위 섹션(310)을 제8 섹션, 최하단 단위 섹션(310)을 제16 섹션이라고 정의한다.Referring to FIG. 7, an uppermost unit section 310 of the lower winding 350 is defined as an eighth section and a lowermost unit section 310 is referred to as a sixteenth section.

제1 유로(352c)는 하부 권선(350)의 각 단위 섹션(310)을 연결하는 유로이다. 제1 유로(352c)는 9개의 단위 섹션(310)을 감싸는 형태로 형성된다. 각 단위 섹션(310)은 절연체(314)에 의해 구분되므로 절연체(314)의 일측은 제1 유로(352c) 상에 고정된다.The first flow path 352c is a flow path connecting each unit section 310 of the lower winding 350. The first flow path 352c is formed to surround the nine unit sections 310. Each unit section 310 is divided by an insulator 314, so that one side of the insulator 314 is fixed on the first flow path 352c.

제16 섹션의 최하단 중 변압기의 외측 방향에 절연유가 유입되는 유입구(352a)가 형성되고, 제1 유로(352c)는 유입구(352a)와 연통된다. 유입구(352a)를 통해 유입된 절연유는 제1 유로(352c)를 따라 상승하면서 각 단위 섹션(310)을 냉각하고 제2 유로(352d)를 통해 권선부(300) 외부로 배출된다. An inlet 352a through which insulating oil flows in the outer direction of the transformer is formed in the lowermost end of the sixteenth section, and the first flow path 352c communicates with the inlet 352a. Insulating oil introduced through the inlet 352a rises along the first flow path 352c, cools each unit section 310, and is discharged to the outside of the winding part 300 through the second flow path 352d.

좀더 상세히 살펴보면, 유입구(352a)를 유입된 절연유는 변압기의 외측 방향에서 내측 방향으로 도체(312) 사이의 서브 유로(352e)를 가로질러 이동한다. 이때 제16 섹션 상에서 제1 유로(352c)는 변압기 외측 방향이 절연체(314)에 의해 막혀있고, 변압기의 내측 방향은 제15 섹션과 연통된다. 제16 섹션 상에서 절연유는 제1 유로(352c)를 따라 상승함과 동시에 서브 유로(352e)를 따라 변압기의 내측 방향을 확산된다. 제1 유로(352c)의 변압기 외측 방향이 막혀 있으므로 절연유는 변압기 내측 방향으로 이동하며 제15 섹션 쪽으로 상승한다.In more detail, the insulating oil flowing into the inlet 352a moves across the sub-channel 352e between the conductors 312 in the inward direction from the outside of the transformer. At this time, the first flow path 352c on the sixteenth section is blocked by the insulator 314 in the transformer outward direction, and the inward direction of the transformer communicates with the fifteenth section. On the sixteenth section, the insulating oil rises along the first flow path 352c and diffuses in the inner direction of the transformer along the sub flow path 352e. Since the outward direction of the transformer of the first flow path 352c is blocked, the insulating oil moves toward the fifteenth section while moving toward the inner side of the transformer.

제1 유로(352c)를 따라 제15 섹션 쪽으로 상승한 절연유는 도체(312) 사이의 서브 유로(352e)를 따라 다시 변압기의 외측 방향으로 이동한다. 제15 섹션은 변압기의 내측 방향은 막혀있고 변압기의 외측 방향은 제14 섹션과 연통된다. 따라서 제15 섹션 상에서 변압기 외측 방향으로 이동한 절연유는 제1 유로(352c)를 다라 제14 섹션으로 이동한다. 이러한 과정에 따라 절연유는 제16 섹션에서 제8 섹션까지 지그재그 형태로 이동한다. 마지막으로 제8 섹션에 도달한 절연유는 제8 섹션의 변압기 내측 방향 쪽 단부와 연결된 제2 유로(352d)로 이동한다.Insulating oil which rises toward the fifteenth section along the first flow path 352c moves again in the outward direction of the transformer along the sub flow path 352e between the conductors 312. The fifteenth section is blocked inward of the transformer and the outward direction of the transformer is in communication with the fourteenth section. Therefore, the insulating oil which has moved outward in the transformer on the fifteenth section moves to the fourteenth section along the first flow path 352c. According to this process, the insulating oil moves in a zigzag form from the sixteenth section to the eighth section. Finally, the insulating oil reaching the eighth section moves to the second flow path 352d connected to the inner side of the transformer in the eighth section.

제2 유로(352d)는 상부 권선(330)의 길이 방향을 따라 상하 방향으로 배치되는 유로이다. 제2 유로(352d)는 도 7을 기준으로 상하 방향을 따라 일직선으로 배치된다. 하부 권선(350)의 제16 섹션 내지 제8 섹션을 냉각한 절연유는 제2 유로(352d)를 따라 이동한 후 배출구(352b)를 통해 권선부(300)의 외부로 빠져나간다.The second flow path 352d is a flow path disposed in the vertical direction along the length direction of the upper winding 330. The second flow path 352d is disposed in a straight line along the vertical direction with reference to FIG. 7. The insulating oil cooling the sixteenth to eighth sections of the lower winding 350 moves along the second flow path 352d and then exits to the outside of the winding part 300 through the outlet 352b.

이와 같이, 절연유가 상부 권선(330)을 거치지 않고 하부 냉각 유로(352)로 유입되어 하부 권선(350)만을 냉각하고 배출되므로 하부 권선(350) 상에서 최고 온도 위치의 온도는 종래의 냉각 구조(도 1 내지 도 3 참조)에 따른 최고 온도 위치의 온도보다 낮아지는 효과가 있다(이에 대해서는 후술하기로 함). In this way, since the insulating oil is introduced into the lower cooling passage 352 without passing through the upper winding 330 to cool and discharge only the lower winding 350, the temperature of the highest temperature position on the lower winding 350 may be reduced by a conventional cooling structure (FIG. 1 to 3) has the effect of being lower than the temperature of the highest temperature position (to be described later).

이상에서와 같이, 상부 권선(330)은 상부 냉각 유로(332)에 의해 냉각되고, 하부 권선(350)은 하부 냉각 유로(352)에 의해 냉각된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 분할된 상부 권선(330)과 하부 권선(350)을 결합하면, 상부 냉각 유로(332)와 하부 냉각 유로(352)는 상호 연통되지 않고 각각 별도의 유로를 형성한다. 절연유는 상부 냉각 유로(332)와 하부 냉각 유로(352)로 각각 유입되어 지그재그 방향으로 통과하면서 상부 권선(330)과 하부 권선(350)을 냉각한다.As described above, the upper winding 330 is cooled by the upper cooling passage 332, the lower winding 350 is cooled by the lower cooling passage 352. As shown in FIG. 8, when the divided upper winding 330 and the lower winding 350 are coupled to each other, the upper cooling passage 332 and the lower cooling passage 352 do not communicate with each other to form separate passages. . The insulating oil flows into the upper cooling passage 332 and the lower cooling passage 352, respectively, and cools the upper winding 330 and the lower winding 350 while passing in the zigzag direction.

상부 권선(330)과 하부 권선(350)이 결합된 상태에서, 하부 권선(350)의 제1 유로(352c) 외측인 변압기 외측 방향에 상부 권선(330)의 제1 유로(332c)가 배치된다. 상부 권선(330)의 제2 유로(332d) 내측인 변압기 내측 방향에 상부 권선(330)의 제2 유로(352d)가 배치된다. 이렇게 두 개의 유로가 나란히 배치되므로 본 발명의 냉각 유로(P)는 종래의 냉각 구조 대비 병렬형 냉각 유로로 정의할 수 있다.In a state in which the upper winding 330 and the lower winding 350 are coupled, the first flow passage 332c of the upper winding 330 is disposed outside the first flow passage 352c of the lower winding 350. . The second flow path 352d of the upper winding 330 is disposed in the transformer inner direction inside the second flow path 332d of the upper winding 330. Since two flow paths are arranged side by side, the cooling flow path P of the present invention may be defined as a parallel cooling flow path compared to a conventional cooling structure.

한편, 상부 냉각 유로(332) 및 하부 냉각 유로(352)의 유입구(332a, 352a) 및 배출구(332b, 352b)는 절연 성능 및 냉각 성능을 위해 그 단면적 및 위치 상에 제한 조건이 필요하다.Meanwhile, the inlets 332a and 352a and the outlets 332b and 352b of the upper cooling passage 332 and the lower cooling passage 352 need to be limited in cross sectional area and position for insulation performance and cooling performance.

유입구(332a, 352a)는 변압기의 설계 사양에 따라 그 단면적이 미리 정해질 수 있다. 유입구(332a, 352a)의 단면적 크기는 충분한 절연유의 유입을 통해 권선부(300)의 냉각 성능을 유지할 수 있는 크기로 만들어진다.The inlets 332a and 352a may have a predetermined cross-sectional area according to the design specification of the transformer. The size of the cross-sectional area of the inlets 332a and 352a is made to a size capable of maintaining the cooling performance of the winding part 300 through the introduction of sufficient insulating oil.

배출구(332b, 352b)는 변압기의 절연 성능 유지를 위해 그 크기가 제한된다. 배출구(332b, 352b)의 최대 단면적은 유입구(332a, 352a)의 단면적 크기 이하로 유지된다. 배출구(332b, 352b)의 단면적이 유입구(332a, 352a) 단면적 크기보다 커지면 절연유가 빠르게 빠져나가 냉각 성능 및 절연 성능이 저하된다. 따라서 충분한 양의 절연유가 권선부(300)를 충분히 냉각하고 배출되며, 절연성능을 유지할 수 있을 정도로 권선부(300) 내부에 충진된 상태를 유지할 수 있도록 배출구(332b, 352b)의 단면적 크기가 제한되는 것이 바람직하다.The outlets 332b and 352b are limited in size to maintain the insulation performance of the transformer. The maximum cross sectional area of the outlets 332b and 352b is kept below the size of the cross sectional area of the inlets 332a and 352a. If the cross-sectional area of the outlets 332b and 352b is larger than the size of the cross-sectional area of the inlets 332a and 352a, the insulating oil quickly escapes and the cooling performance and the insulating performance deteriorate. Therefore, a sufficient amount of insulating oil cools and discharges the winding part 300 sufficiently, and the size of the cross-sectional areas of the outlets 332b and 352b is limited to maintain the state filled in the winding part 300 to maintain the insulation performance. It is desirable to be.

또한, 권선부(300)의 변압기 내측 방향은 철심(200)의 발열에 의해 변압기 외측 방향 보다 상대적으로 고온이다. 따라서 상부 권선(330)으로 유입되는 절연유의 온도를 낮추어 전체적인 방열 성능을 높이기 위해 상부 냉각 유로(332)의 유입구(332a) 위치는 변압기 외측 방향 쪽에 배치되어야 한다. 그러나 상부 냉각 유로(332)의 배출구(332b)는 변압기 외측 방향 또는 내측 방향 어디에 배치되어도 무방하다. In addition, the transformer inner direction of the winding part 300 is relatively higher temperature than the transformer outer direction due to the heat generation of the iron core 200. Therefore, in order to lower the temperature of the insulating oil flowing into the upper winding 330 to increase the overall heat dissipation performance, the position of the inlet 332a of the upper cooling channel 332 should be disposed toward the outer side of the transformer. However, the discharge port 332b of the upper cooling passage 332 may be disposed anywhere outside or inside the transformer.

또한, 하부 냉각 유로(352)의 유입구(352a)는 변압기 외측 방향 또는 내측 방향 어디에 배치되어도 무방하나 배출구(352b)는 변압기 내측 방향에 배치되어야 한다. 권선부(300)는 상부 권선(330) 및 하부 권선(350)으로 분할되고 냉각 유로(P) 역시 상부 냉각 유로(332) 및 하부 냉각 유로(352)로 분할된다. 이러한 권선 분할 구조에 따라 권선부(300)의 반경 증가를 최소화하기 위해 하부 냉각 유로(352)의 배출구(352b)가 변압기 내측 방향에 배치되는 것이다.In addition, although the inlet 352a of the lower cooling channel 352 may be disposed anywhere outside or inside the transformer, the outlet 352b should be disposed inside the transformer. The winding part 300 is divided into the upper winding 330 and the lower winding 350, and the cooling passage P is also divided into the upper cooling passage 332 and the lower cooling passage 352. According to the winding division structure, the outlet 352b of the lower cooling channel 352 is disposed in the transformer inner direction to minimize the increase in the radius of the winding part 300.

전술한 실시 예에서는 권선부(300)가 이분할된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 권선부(300)는 3, 4, 5 분할 등 이분할 이상으로 분할될 수 있다. 다만, 권선 반경의 증가 및 변압기의 원가 상승 등을 고려하여 본 실시 예에서는 권선부(300)를 이분할 한 것을 최적의 실시 예로 설명한 것이다.In the above-described embodiment, the winding unit 300 has been divided into two parts as an example. However, the winding unit 300 may be divided into two or more divided into three, four, five divisions. However, in consideration of the increase in the radius of the windings and the increase in the cost of the transformer, the present invention will be described as an optimal embodiment of dividing the winding unit 300.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 권선부 냉각 구조와 종래의 냉각 구조를 비교해 설명하면 다음과 같다.The winding part cooling structure of the present invention having the above-described configuration and a conventional cooling structure will be described as follows.

도 1 내지 도 3에 따른 기존의 냉각 구조(이하 직렬형 냉각 구조)는 복수의 단위 섹션을 구비한 권선부(300)를 하나의 냉각 유로(P)를 이용해 냉각하는 구조이다. 이에 비해 본 발명의 냉각 구조는 냉각 성능의 향상을 위해 복수의 단위 섹션을 구비한 권선부(300)를 상부 권선(330) 및 하부 권선(350)으로 분할하고, 각각에 냉각 유로(332, 352)를 형성해 냉각하는 구조(이하 병렬형 냉각 유로)이다.The existing cooling structure (hereinafter, referred to as a series cooling structure) according to FIGS. 1 to 3 is a structure in which the winding part 300 having a plurality of unit sections is cooled by using one cooling passage P. In contrast, the cooling structure of the present invention divides the winding part 300 having a plurality of unit sections into an upper winding 330 and a lower winding 350 in order to improve cooling performance, and respectively, cooling paths 332 and 352. ) And a structure for cooling (hereinafter referred to as a parallel cooling passage).

먼저 권선부(300)를 상부 권선(330) 및 하부 권선(350)으로 분할하는 기준을 살펴보면 다음과 같다.First, the reference to divide the winding unit 300 into the upper winding 330 and the lower winding 350 as follows.

권선부(300) 전체 턴 수를 t0, 상부 권선(330)의 턴 수를 t1, 하부 권선(350)의 턴 수를 t2라고 정의하면, t0는 t1과 t2의 합이 된다(t0=t1+t2). 따라서 t1을 t2로 나눈 값은 1보다 작거나 같다. If the total number of turns of the winding part 300 is t0, the number of turns of the upper winding 330 is t1, and the number of turns of the lower winding 350 is t2, t0 is the sum of t1 and t2 (t0 = t1 + t2). Therefore, t1 divided by t2 is less than or equal to 1.

또한, 직렬형 냉각 구조에서 권선부(30) 전체의 절연유 유동량을 m0, 본 발명의 병렬형 냉각 구조에서 상부 권선(330)의 절연유 유동량을 m1, 하부 권선(350)의 절연유 유동량을 m2라고 정의하면, m1과 m2의 합은 m0보다 크다(m0<m1+m2). 이것은 본 발명의 병렬형 냉각 구조는 상부 권선(330)과 하부 권선(350) 각각으로 절연유가 유입되므로 유입되는 절연유의 양이 더 많이 때문이다.In addition, in the in-line cooling structure, the amount of insulating oil flowing in the entire winding unit 30 is m0, and in the parallel cooling structure of the present invention, the amount of insulating oil flowing in the upper winding 330 is m1, and the amount of insulating oil flowing in the lower winding 350 is m2. Then, the sum of m1 and m2 is greater than m0 (m0 <m1 + m2). This is because the parallel cooling structure of the present invention because the insulating oil is introduced into each of the upper winding 330 and the lower winding 350, the amount of the insulating oil is introduced.

상부 권선(330)의 배출구(332b)에서 절연유의 온도 상승을 Tu, 하부 권선(350)의 배출구(352b)에서 절연유의 온도 상승을 Tb, 각 단위 섹션(310) 출구의 절연유 온도 상승을 Ti, 각 단위 섹션의 손실(발열량)을 Qi, 각 단위 섹션(310)의 절연유 유동량을 mi라고 정의한다(이하 '온도 상승'이란 용어는 주위 온도 대비 온도가 상승한 폭을 의미함). 이때, 직렬형 냉각 구조에서의 권선부(30) 내 절연유 온도 상승과 본 발명의 병렬형 냉각 구조에서의 권선부(300) 내 절연유 온도 상승은 다음과 같은 수식에 의해 도출될 수 있다.Tu increases the temperature of the insulating oil at the outlet 332b of the upper winding 330, Tb increases the temperature of the insulating oil at the outlet 352b of the lower winding 350, and increases the temperature of the insulating oil at the outlet of each unit section 310; The loss (heating amount) of each unit section is defined as Qi, and the amount of insulating oil flow in each unit section 310 is mi (hereinafter, the term 'temperature rise' means a width in which the temperature rises with respect to the ambient temperature). At this time, the rise in the insulating oil temperature in the winding unit 30 in the series cooling structure and the rise in the insulating oil temperature in the winding unit 300 in the parallel cooling structure of the present invention can be derived by the following equation.

상기 수식에 의해 도출된 절연유의 온도 상승을 도 9에 그래프로 도시하였다. 도 9에 도시된 바와 같이, 종래의 직렬형 냉각 구조에서 섹션 수가 증가할수록(권선부 하부에서 상부로 갈수록) 절연유의 온도가 점차 상승한다. 그러나 본 발명의 병렬형 냉각 구조에서는 섹션 수가 증가하더라도 절연유의 온도가 지속적으로 증가하지 않는 것을 알 수 있다.The temperature rise of the insulating oil derived by the above formula is shown graphically in FIG. 9. As shown in Fig. 9, in the conventional in-line cooling structure, as the number of sections increases (from the bottom of the winding to the top), the temperature of the insulating oil gradually increases. However, it can be seen that in the parallel cooling structure of the present invention, even if the number of sections increases, the temperature of the insulating oil does not increase continuously.

이것은 권선부(300)를 이분할해 상부 권선(330) 및 하부 권선(350) 각각을 냉각하기 때문이다. 따라서 도 9에서와 같이, 하부 권선(350)에서 섹션 수가 증가할수록(하부 권선에서 상측으로 갈수록) 절연유의 온도가 증가하나 어느 지점에 이르러서는 다시 절연유의 온도가 최저점에서부터 증가하는 추이를 나타낸다.This is because the winding 300 is divided into two to cool each of the upper winding 330 and the lower winding 350. Accordingly, as shown in FIG. 9, the temperature of the insulating oil increases as the number of sections in the lower winding 350 increases (from the lower winding to the upper side), but the temperature of the insulating oil increases from the lowest point again to a certain point.

또한, 직렬형 냉각 구조에 비해 공급되는 절연유의 양이 크기 때문에 절연유 자체의 온도 역시 직렬형 냉각 구조에 비해 낮게 나타난다.In addition, the temperature of the insulating oil itself is also lower than the series cooling structure because the amount of the insulating oil supplied is larger than the series cooling structure.

권선부(300)를 분할하는 경우, 종래의 직렬형 냉각 구조를 갖는 권선부(30)와 병렬형 냉각 구조를 갖는 본 발명의 권선부(300) 간 열유동을 해석해 온도 분포를 비교해 보면 다음과 같다(도 10은 내경이 672mm, 외경이 762mm이고 턴수가 80턴, 턴당 손실이 1.66kW/turn인 경우를 기준으로 열유동을 해석한 것이다).In the case of dividing the winding part 300, the thermal flow between the winding part 30 having the conventional series cooling structure and the winding part 300 of the present invention having the parallel cooling structure is analyzed to compare the temperature distribution as follows. 10 is an analysis of the thermal flow based on the case where the inner diameter is 672 mm, the outer diameter is 762 mm, the number of turns is 80 turns, and the loss per turn is 1.66 kW / turn.

도 10에 도시된 바와 같이, 종래의 냉각 방식에 따르면, 냉각 유로(36)가 하나의 경로를 갖는다. 따라서 권선부(30)의 최하단 섹션 쪽으로 유입된 절연유는 최상단 섹션까지 순차적으로 단위 섹션들을 거치며 이동하게 된다. 이에 권선부(300)의 하부(도 1의 A) 쪽은 온도가 낮고, 상부(도 1의 B) 쪽은 온도가 높아진다. 따라서 권선부(300)의 최상단 부위에 최고 온도 위치가 나타난다.As shown in FIG. 10, according to the conventional cooling scheme, the cooling passage 36 has one path. Therefore, the insulating oil introduced into the lowermost section of the winding part 30 moves through the unit sections sequentially to the uppermost section. Accordingly, the lower side (A of FIG. 1) of the winding part 300 has a lower temperature, and the upper side (B of FIG. 1) has a higher temperature. Therefore, the highest temperature position appears at the uppermost portion of the winding part 300.

권선부(30)와 절연유의 온도 차이가 클수록 냉각 효율이 증가하므로 종래의 직렬형 냉각 구조는 권선부(30)의 상부로 갈수록 냉각 효율이 저하된다.Since the cooling efficiency increases as the temperature difference between the winding part 30 and the insulating oil increases, the cooling efficiency of the conventional series cooling structure decreases toward the upper portion of the winding part 30.

이에 비해, 본 발명의 병렬형 냉각 구조에 따르면, 냉각 유로(P)가 상부 냉각 유로(332) 및 하부 냉각 유로(352)의 2개 경로를 갖는다. 따라서 절연유가 다른 단위 섹션(310)을 거치지 않고 바로 유입되는 상부 권선(330)의 최하단 섹션과 하부 권선(350)의 최하단 섹션의 온도가 유사하게 나타난다. 또한, 상부 권선(330)의 최하단 섹션(전술한 제7 섹션)과 하부 권선(350)의 최하단 섹션(전술한 제16 섹션)의 온도가 권선부(300) 전체에서 최저 온도를 나타낸다.In contrast, according to the parallel cooling structure of the present invention, the cooling passage P has two paths, an upper cooling passage 332 and a lower cooling passage 352. Therefore, the temperature of the lowermost section of the upper winding 330 and the lowermost section of the lower winding 350 where the insulating oil flows directly without passing through the other unit section 310 appears similarly. In addition, the temperatures of the lowermost section (seventh section described above) of the upper winding 330 and the lowermost section (16th section described above) of the lower winding 350 represent the lowest temperatures throughout the winding part 300.

상부 권선(330)의 경우, 절연유가 상부 권선(330)만을 냉각하고 배출되므로 종래의 직렬형 냉각 구조 대비 낮은 온도를 나타낸다.In the case of the upper winding 330, since the insulating oil cools and discharges only the upper winding 330, it exhibits a lower temperature than the conventional series cooling structure.

하부 권선(350)의 경우, 절연유가 하부 권선(350)만을 냉각하고 배출되므로 종래의 직렬형 냉각 구조 대비 낮은 온도를 나타낸다. 다만, 본 발명에서 상부 권선(330)과 하부 권선(350)이 불균등하게 이분할(상부 권선 7개 섹션, 하부 권선 9개 섹션으로 분할)되므로 하부 권선(350) 최상단 섹션의 온도가 상부 권선(330) 최상단 섹션의 온도보다는 높게 나타난다. 그러나 하부 권선(350)에 형성되는 최고 온도 위치의 온도 역시 종래의 최고 온도 위치에서의 온도보다는 현저하게 낮은 온도를 나타낸다.In the case of the lower winding 350, since the insulating oil cools and discharges only the lower winding 350, it exhibits a lower temperature than the conventional series cooling structure. However, in the present invention, since the upper winding 330 and the lower winding 350 are unevenly divided into two parts (the upper winding seven sections and the lower winding nine sections), the temperature of the uppermost section of the lower winding 350 is increased. 330) higher than the temperature of the top section. However, the temperature of the highest temperature position formed in the lower winding 350 also shows a temperature significantly lower than the temperature at the conventional highest temperature position.

도 10에 따르면, 종래의 권선부(30)는 상부 3턴 및 그 주변에 최고 위치 온도가 나타났으나, 본 발명의 권선부(300)에는 39턴 및 그 주변에 최고 온도 위치가 나타났다. 또한, 최고 온도 위치에서의 온도 역시 347.8k에서 322.1k로 약 25도 감소 추세를 보였다.According to FIG. 10, the conventional winding unit 30 has the highest position temperature in the upper three turns and its surroundings, but the winding portion 300 of the present invention has the highest temperature position in the 39 turns and its surroundings. In addition, the temperature at the highest temperature position also decreased by about 25 degrees from 347.8k to 322.1k.

권선부(300)를 어느 위치에서 분할하는지에 따라 최고 온도 위치가 달라지고, 최고 온도 위치에서의 절연유 온도 역시 달라진다.Depending on where the winding unit 300 is divided, the maximum temperature position changes, and the insulating oil temperature at the highest temperature position also changes.

권선부(300)의 최상측인 제1 섹션에서 제7 섹션까지 분할 지점을 달리하여 시험하면, 도 11에 도시된 바와 같이 최고 온도 위치가 점차 낮아지며, 온도 역시 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 분할 지점이 권선부(300)의 하측을 향해 낮아질수록 최고 온도 위치 역시 권선부(300)의 하측을 향해 이동하게 된다. When the splitting point is tested differently from the first section to the seventh section, which is the uppermost part of the winding part 300, it can be seen that the highest temperature position gradually decreases as shown in FIG. 11, and the temperature also decreases. That is, as the splitting point is lowered toward the lower side of the winding part 300, the maximum temperature position also moves toward the lower side of the winding part 300.

또한, 최고 온도 위치는 종래의 권선부(30) 최상단 섹션에서 분할된 섹션의 위치로 변경된다(도 11에서 점으로 표시된 위치의 이동 참조). 병렬 냉각 효과에 따라 최고 온도 위치의 온도 상승은 권선부(300) 높이의 1/2 지점까지 낮아질 수 있다(도 11의 병렬 7 섹션 그래프 참조). 최고 온도 위치에서의 온도가 최저가 되는 병렬 냉각지점은 전술한 수식에 따라 권선부(300)의 1/2 지점보다 상위 지점이 될 수 있다(도 11의 점들 중 최하단 점의 위치 참조).In addition, the highest temperature position is changed to the position of the section divided in the uppermost section of the conventional winding 30 (see the movement of the position indicated by the dots in FIG. 11). According to the parallel cooling effect, the temperature rise of the highest temperature position may be lowered to one half of the height of the winding part 300 (see the parallel 7 section graph in FIG. 11). The parallel cooling point at which the temperature at the highest temperature position is the lowest may be higher than the half point of the winding part 300 according to the above-described formula (see the position of the lowest point among the points in FIG. 11).

이러한 방법으로 몇 번째 단위 섹션을 기준으로 권선부(300)를 분할할지 시험할 수 있다. 16개의 단위 섹션(310)을 구비한 권선부(300)를 예로 하면, 상부 권선(330)에 7개의 단위 섹션(310)을 배치했을 때 최고 온도 위치의 온도 저감 정도가 가장 클 수 있다.In this way, it is possible to test the division of the winding part 300 based on the number of unit sections. For example, when the winding unit 300 including the sixteen unit sections 310 is disposed, when the seven unit sections 310 are disposed in the upper winding 330, the temperature reduction degree at the highest temperature position may be greatest.

전술한 권선부(300)의 분할 위치는 권선의 내경 및 외경, 턴 수, 턴당 손실 등에 의해 달라질 수 있다. The division position of the above-described winding unit 300 may vary according to the inner diameter and the outer diameter of the winding, the number of turns, the loss per turn, and the like.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by.

200: 철심 300: 권선부
310: 단위 섹션 330: 상부 권선
332: 상부 냉각 유로 350: 하부 권선
352: 하부 냉각 유로200: iron core 300: winding
310: unit section 330: upper winding
332: upper cooling passage 350: lower winding
352: lower cooling passage

Claims

An iron core forming a magnetic circuit;
A plurality of conductors and an insulator provided between the conductors at predetermined intervals, the plurality of unit sections provided outside the iron core, and the unit of the uppermost unit of the unit section from the lowest unit section of the unit section. It includes; winding portion having a cooling passage in communication with the section and the insulating oil is introduced,
The cooling passage is
A flow passage communicating with a portion of the unit section and a passage communicating with the rest of the unit section are formed separately.
Transformers.

The method of claim 1,
The winding part
An upper winding including a portion of the unit section and disposed on an upper side based on a moving direction of the insulating oil; And
A lower winding including a remainder of the unit sections and disposed below the direction of movement of the insulating oil;
Containing
Transformers.

The method of claim 2,
The cooling passage is
An upper cooling passage guiding the insulating oil to the upper winding; And
A lower cooling passage that guides the insulating oil to the lower windings;
Containing
Transformers.

The method of claim 3,
The upper cooling passage is
An inlet through which the insulating oil flows, a first flow path formed along a length direction of the lower winding, and connecting the inlet and the lowermost unit section of the upper winding, and communicating with the first flow path to surround the unit sections. And a second flow path connecting the unit sections of the upper winding, a sub flow path formed on the second flow path to communicate between the conductors of the unit sections, and formed on an upper side of the second flow path to form the insulating oil. Containing an outlet through which
Transformers.

The method of claim 4, wherein
The upper cooling passage is
The inlet is formed on the transformer outward side, the direction opposite to the iron core, the maximum size of the outlet is less than the maximum cross-sectional area of the inlet
Transformers.

The method of claim 3,
The lower cooling passage is
A first flow path that surrounds the unit sections of the lower winding and connects the unit sections, an inlet formed at a lower side of the first flow path into which the insulating oil flows, and in communication with the first flow path; A discharge port through which the insulating oil is discharged is formed and formed along a length direction of the upper winding to connect the uppermost unit section of the lower winding to the discharge port, and formed on the second flow path, Including sub-channels communicating between the conductors
Transformers.

The method of claim 6,
The lower cooling passage is
The outlet is formed on the inner side of the transformer facing the iron core, the maximum size of the outlet is less than the maximum cross-sectional area of the inlet
Transformers.

The method of claim 2,
The upper winding and the lower winding
Characterized in that the number of the unit section is different
Transformers.

The method according to claim 4 or 6,
The insulating oil introduced into the upper cooling passage or the lower cooling passage passes through the unit section in a zigzag direction.
Transformers.