KR20200143911A

KR20200143911A - 몰드변압기 냉각 장치

Info

Publication number: KR20200143911A
Application number: KR1020190071586A
Authority: KR
Inventors: 이종순
Original assignee: 이종순
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-28
Also published as: KR102259422B1; WO2020256299A1; CN216871714U

Abstract

본 발명의 몰드변압기 냉각 장치는 몰드변압기를 감싸주도록 하부에 흡기구와 상부에 배기함이 형성된 함체; 상기 함체 내에서 상기 몰드변압기의 권선 및 고압단자 충전부위를 감싸는 하부하우징; 상기 함체의 흡기구로 유입된 냉각공기를 상기 몰드변압기의 발열부위로 유도하는 공기흐름유도판; 상기 공기흐름유도판과 배기함과의 사이 공간을 밀폐시키는 상부하우징;을 포함하여 구성된다.

Description

몰드변압기 냉각 장치{COOLING APPARATUS FOR MOLD TYPE TRANSFORMER}

본 발명은 옥내에 사용되는 친환경적인 몰드변압기 냉각 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각효율과 에너지이용 효율을 동시에 향상시킬 수 있는 몰드변압기 냉각 장치에 관한 것이다.

종래에는 함체내 몰드변압기에서 발생하는 열을 냉각하기 위하여 함체의 하단부를 타공하여 외부의 찬 공기가 함체 내부로 유입되도록 구성하고, 후면 또는 측면 상단부에 배기팬을 설치하여 함체 상부에 모인 몰드변압기의 발생열을 외부로 배출하는 것이 일반적이었다.

이 경우 유입공기 대부분이 몰드변압기 권선 내부 발열부를 통과하지 못하고, 함체내부 몰드변압기 주변을 맴돌다 배출되어 변압기가 제대로 냉각되지 못하고 과열되어 많은 어려움을 겪고 있다.

특히, 하절기 수전실에는 몰드변압기의 냉각효율 부진으로 함체 도어를 개방하고 송풍기를 추가 운전하거나, 변압기 하부에 별도로 제작된 냉각팬을 설치하여 가동하기도 한다. 또한 옥내수전실 변압기 발생열을 건물 외부로 방출하지 못해 실내 온도가 상승되어 이에 따른 건물 냉방부하가 증가된다.

이러한 실내온도 상승은 변압기 냉각조건을 어렵게 하고, 추가되는 송풍기 소모전력 및 냉방부하 증가는 변압기를 더욱 과열시키는 원인과 결과의 악순환으로 수전 변압기는 급기야 고장나거나 화재사고로 이어지는 사례가 종종 있다.

종래의 일 기술의 예로, 몰드변압기 콘크리트 기초에 배기덕트를 설치하고, 몰드변압기 권선 외주면과 함체간을 폐쇄시킨 후 천정에 배기덕트를 설치하여, 변압기를 냉각시킨 열을 외부로 배출시키는 효과적인 방법이 있었으나, 함체에 내장되는 수전설비 부속품이 증가하고 함체 규모가 커지는 추세이어서, 경제성 및 효율성 면에서 이 기술은 더 이상 적용하기 곤란한 실정이다.

이러한 옥내 수전설비의 몰드변압기 냉각 문제점을 해결하기 위해서 기존의 불합리한 몰드변압기 냉각방법을 개선하여 냉각효율과 에너지이용효율을 동시에 향상시키는 친환경적인 기술을 구현하고자 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1642118호(2016.07.18) 대한민국 등록특허공보 제10-1931062호(2018.12.13)

본 발명의 목적은 기존의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로서, 함체와 몰드변압기와의 사이에 안전문을 구비한 하부하우징을 설치하면서 하부하우징 상단측을 밀폐하고 몰드변압기 권선측에는 좁은 공기통로를 형성하는 공기흐름유도판을 설치하여 하부하우징내에서 상부하우징으로 이동하는 공기흐름의 저항을 높임으로써, 몰드변압기 내부 권선에 집중적으로 냉각공기가 유입되도록 함과 동시에 몰드변압기 외부 권선 표면에서 방사된 열기도 적정한 속도로 상부하우징으로 배출되도록 유도하여 몰드변압기 발열부 전체를 골고루 냉각시키는 효율적인 몰드변압기 냉각 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 몰드변압기 냉각 장치는, 몰드변압기를 감싸주도록 하부에 흡기구와 상부에 배기함이 형성된 함체; 상기 함체 내에서 상기 몰드변압기의 권선 및 고압단자 충전부위를 감싸는 하부하우징; 상기 함체의 흡기구로 유입된 냉각공기를 상기 몰드변압기의 권선 발열부위로 유도하는 공기흐름유도판; 상기 공기흐름유도판과 배기함과의 사이 공간을 밀폐시키는 상부하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 하부하우징은 상기 함체와 몰드변압기의 사이에 일정 거리를 두고 몰드변압기의 전후 및 좌우측을 감싸주면서 함체의 바닥과 일정 거리를 두고 떠 있도록 설치된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 하부하우징의 전측과 후측에는 몰드변압기의 충전부위 접근을 차단하도록 안전도어가 각각 설치된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 안전도어는 상기 몰드변압기의 점검이 용이하도록 투명창이 설치된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 안전도어는 양문형인 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 공기흐름유도판은 상기 몰드변압기 권선의 외주부 상부측에 위치하여 상기 상부하우징과 하부하우징의 경계면에 수평으로 설치된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 공기흐름유도판은 상기 하부하우징과 상기 몰드변압기의 권선 외주면 사이에 좁은 공기통로를 형성하여 공기흐름 저항을 높여주도록 각 상(相)별 3개의 공기배출홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

다른 실시예로서, 본 발명의 배기함의 측면 또는 상면 일측에는 배기팬 및 배기덕트의 배기계통에 고장이 발생하는 경우 수동으로 개방하여 비상조치하도록 적어도 1개 이상의 개폐문이 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 몰드변압기 냉각 장치는 권선 주변의 설치 공간 구조를 보완하도록 몰드변압기와 함체 사이에 몰드변압기의 권선 및 고압단자 충전부위 둘레를 감싸주면서 함체의 바닥과 일정 거리를 두고 떠 있는 하부하우징을 설치하고, 하부하우징과 상부하우징의 경계면에서 권선 외주면측에 좁은 공기통로를 만들어주는 공기흐름유도판을 설치함으로써, 공기흐름 저항을 높여 권선 내부층과 하부하우징 내부공간에서의 자연대류 현상과 배기팬의 구동에 의한 강제대류 현상을 높일 수 있고, 이로 인하여 몰드변압기의 권선 발열부위의 온도를 효율적으로 냉각시킴으로써, 변압기 소손사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한 간단한 장치를 부가하여 변압기 권선온도를 피드백하여 배기팬을 구동할 경우, 변압기 발열부 온도분포를 최적 상태로 제어할 수 있어 변압기 수명이 연장되는 성능개선 효과도 기대할 수 있다.

또한 배기함에 포집된 변압기 발생열을 건물 외부로 배출함으로써, 변압기 주변온도가 낮아져 그만큼 냉각팬 소모 전력이 감소할 뿐 아니라, 건물냉방에너지도 크게 절약되는 친환경적 효과가 있다.

또 본 발명의 몰드변압기 냉각 장치는 몰드변압기를 감싸는 하부하우징에 안전도어가 설치되고, 안전도어에 투명창이 설치된 구조이기 때문에 함체 내의 협소한 공간에서 몰드변압기 등의 주변 시설물을 점검할 때 충전부위에 접촉되는 안전사고를 미연에 방지할 수 있고, 안전도어를 열지 않고 투명창을 통해 몰드변압기의 상태를 점검할 수 있는 편리성과 안전성을 갖는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 몰드변압기 냉각 장치를 도시한 함체 내부 정면도,
도 2는 도 1의 A-A선에 대한 종단면도,
도 3은 도 1의 B-B선에 대한 횡단면도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 몰드변압기 냉각 장치는, 몰드변압기(10)를 감싸주도록 하부에 흡기구(22)와 상부에 배기함(24)이 형성된 함체(20); 상기 함체(20) 내에서 상기 몰드변압기(10)의 권선(12) 및 고압단자(13) 충전부위를 감싸는 하부하우징(30); 상기 함체(20)의 흡기구(22)로 유입된 냉각공기를 상기 몰드변압기(10) 권선(12) 내·외부의 발열부위로 유도하는 공기흐름유도판(40); 상기 공기흐름유도판(40)과 배기함(24)과의 사이 공간을 밀폐시키는 상부하우징(50);을 포함하여 구성된다.

즉 상기 권선(12)의 중심에는 권선(12)을 관통하는 각 상(相)별 3개의 철심(14)이 위치되고, 상기 철심(14)과 자기회로(磁氣回路)를 구성하는 상·하단 철심(14)은 볼트(15)를 매개로 상부 및 하부프레임(16)(17)이 결합되며, 상기 상부 및 하부프레임(16)(17)과 각 상(相) 권선(12)의 상·하면은 스페이서(18)를 매개로 결합되어 있다.

이때 상기 스페이서(18)는 상기 철심(14)과 저압 권선(12a)간, 저압 권선(12a)과 고압 권선(12b)간 일정 간격의 원통형 공기통로가 형성되도록 고정시켜준다.

여기서 상기 저압 권선(12a)의 상부 일측에는 저압인출도체(19)가 통전되도록 연결되어 있고, 상기 저압 권선(12a)의 상단은 상기 함체(20)의 천정 일측에 설치된 저압지지애자(19a)에 연결되어 있으며, 상기 고압 권선(12b)의 외주면 일측에는 상기 고압단자(13)가 통전되도록 돌출되어 있다.

상기 함체(20)는 전측과 후측에 외부의 냉각공기가 함체(20)의 하부를 통해 내부로 유입되도록 흡기구(22)가 형성된 양문형 함체도어(26)가 각각 설치되어 있고, 상부 천정에는 몰드변압기(10)에서 발생되는 변압기열을 포집하여 외부로 배출하도록 배기함(24)이 설치되어 있다.

이때 상기 배기함(24)에는 상기 몰드변압기(10)의 권선(12) 온도가 높아지면 온도 제어수단(미도시)에 의해 구동되도록 일면 배기팬(24a)과 건물외부 또는 공조덕트로 연결되는 배기덕트(24b)가 설치되며, 측면 또는 상면 일측에 상기 배기팬(24a) 및 배기덕트(24b) 등의 배기계통에 고장이 발생하는 경우 수동으로 배기함(24)을 개방하여 비상조치하도록 적어도 1개 이상의 개폐문(24c)이 설치되어 있다.

상기 하부하우징(30)은 상기 함체(20)와 몰드변압기(10)의 사이에 몰드변압기(10)의 전후 및 좌우측을 감싸주면서 함체(20)의 바닥과 일정 거리를 두고 떠 있도록 설치된 것으로서, 전측과 후측에는 몰드변압기(10)의 충전부위 접근을 차단하도록 양문형 안전도어(32)가 각각 설치되어 있다.

상기 공기흐름유도판(40)은 상기 몰드변압기(10) 권선(12)의 외주부 상부측에 위치하여 상기 상부하우징(50)과 하부하우징(30)의 경계면에 수평으로 설치됨과 동시에 하부하우징(30)과 몰드변압기(10) 권선(12)의 외주면 사이 좁은 공기통로를 형성하여 공기흐름 저항을 높여주고 흡입구(22)로 유입된 냉각공기가 몰드변압기(10)의 각 상(相) 권선(12)의 내부 및 외부 표면에 골고루 통과되도록 3개의 공기배출홀(42)이 형성되어 있다.

상기 상부하우징(50)은 상기 공기흐름유도판(40)과 함체(20)의 상부 배기함(24)의 사이 공간을 밀폐시켜주는 것으로서, 몰드변압기(10) 권선(12)과 철심(14)에서 발생된 열이 상부 배기함(24)으로 모이도록 한다.

또한 상기 하부하우징(30), 상부하우징(50), 공기흐름유도판(40) 등은 전기절연성, 단열성, 내구성, 내충격성이 고려된 소재를 적정히 사용함이 바람직하며, 특히, 몰드변압기(10) 내부점검 용이성을 고려하여 투명창(34)을 포함하여 필요한 부분에 투명한 소재를 사용하여 설치한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 몰드변압기 냉각 장치에 대한 작용 및 효과를 설명한다.

먼저 양문형 함체도어(26)의 하부에 형성되어 있는 흡기구(22)를 통해 외부 공기가 함체(20) 내부로 유입되면, 권선(12)의 온도가 저온일 때는 함체(20)의 천정에 설치된 배기팬(24a)이 구동되지 않는다.

그러나 권선(12)의 내부에서부터 온도가 상승하기 시작하고 권선(12) 내부 공기가 서서히 가열되면, 공기 밀도가 낮아져 권선(12) 상부를 이동하면서 상부하우징(50)을 통해 배기함(24)쪽으로 배출되고, 동시에 흡기구(22)를 통해 외부 공기가 몰드변압기(10)의 발열부인 권선(12)으로 유입되는 자연대류 현상으로 냉각이 이루어진다.

이때 권선(12)은 일반적으로 철심(14)을 중심으로 내측으로 저압 권선(12a)과 외측으로 고압 권선(12b)이 설치되는 구조이기 때문에 철심(14) - 저압 권선(12a) 층 및 저압 권선(12a) - 고압 권선(12b) 층에서는 발열부가 밀집되어 있고 좁은 냉각통로를 형성하고 있는 반면에, 고압 권선(12b)과 함체(20) 사이는 상대적으로 발열량이 적으면서 큰 공간을 이루므로 자연대류 현상이 미미하여 공기의 유동이 거의 일어나지 않는다.

그래서 본 발명은 권선(12)의 설치 공간 구조를 보완하도록 권선(12)과 함체(20) 사이에 설치되는 기존의 안전도어(32)를 개조하여 권선(12) 및 고압단자(13)를 감싸주면서 함체(20)의 바닥과 일정 거리를 두고 떠 있는 하부하우징(30)을 설치하고, 하부하우징(30)과 상부하우징(50)의 경계면에 위치하여 권선(12)측으로 좁은 공기통로를 형성하는 공기흐름유도판(40)을 설치함으로써 공기흐름 저항을 높여 발열부인 몰드변압기(10) 권선(12) 내부층과 권선(12) 외부 표면에 냉각공기가 골고루 흐르도록 한다. 즉, 몰드변압기(10) 저압 권선(12a) 층과 고압 권선(12b) 표면 등 주요 발열부에서 냉각공기의 균형된 자연대류 현상과 배기팬(24a)의 구동에 의한 강제대류를 원활하게 함으로써, 냉각효과를 크게 높여주는 것이다.

그리고 본 발명의 하부하우징(30)은 안전도어(32)가 설치되고, 안전도어(32)에 투명창(34)이 설치된 구조이기 때문에 몰드변압기(10)로 공기흐름 저항을 높여 주는 역할 외에 몰드변압기(10)의 충전부위 접근을 차단하면서 투명창(34)을 통해 몰드변압기(10)의 상태를 점검할 수 있는 역할을 제공한다.

즉 작업자가 함체도어(26)를 열고 함체(20) 내부로 들어와 협소한 공간에서 몰드변압기(10) 등의 주변 시설물을 점검할 때 하부하우징(30)과 안전도어(32)는 잡업자의 부주위로 충전부위에 접촉되는 안전사고를 미연에 방지하여 주게 되고, 안전도어(32)를 열지 않고 투명창(34)을 통해 몰드변압기(10)의 상태를 점검할 수 있는 편리성과 안전성을 주게 된다.

또한, 투명창(34)을 포함하여 상부 및 하부하우징(50)(30) 필요 부분에 투명소재 사용을 확대하여 몰드변압기(10) 내부점검의 편의성을 도모한다.

한편 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

10 : 몰드변압기 12 : 권선
12a : 저압 권선 12b : 고압 권선
13 : 고압단자 14 : 철심
15 : 볼트 16 : 상부프레임
17 : 하부프레임 18 : 스페이서
19 : 저압인출도체 19a : 저압지지애자
20 : 함체 22 : 흡기구
24 : 배기함 24a : 배기팬
24b : 배기덕트 24c : 개폐문
26 : 함체도어 30 : 하부하우징
32 : 안전도어 34 : 투명창
40 : 공기흐름유도판 42 : 공기배출홀
50 : 상부하우징

Claims

몰드변압기(10)를 감싸주도록 하부에 흡기구(22)와 상부에 배기함(24)이 형성된 함체(20);
상기 함체(20) 내에서 상기 몰드변압기(10)의 권선(12) 및 고압단자(13) 충전부위를 감싸는 하부하우징(30);
상기 함체(20)의 흡기구(22)로 유입된 냉각공기를 상기 몰드변압기(10)의 권선(12) 발열부위로 유도하는 공기흐름유도판(40);
상기 공기흐름유도판(40)과 배기함(24)과의 사이 공간을 밀폐시키는 상부하우징(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하부하우징(30)은 상기 함체(20)와 몰드변압기(10)의 사이에 일정 거리를 두고 몰드변압기(10)의 전후 및 좌우측을 감싸주면서 함체(20)의 바닥과 일정 거리를 두고 떠 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 하부하우징(30)의 전측과 후측에는 몰드변압기(10)의 충전부위 접근을 차단하도록 안전도어(32)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 안전도어(32)는 상기 몰드변압기(10)의 점검이 용이하도록 투명창(34)이 설치된 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 안전도어(32)는 양문형인 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 공기흐름유도판(40)은 상기 몰드변압기(10) 권선(12)의 외주부 상부측에 위치하여 상기 상부하우징(50)과 하부하우징(30)의 경계면에 수평으로 설치된 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 공기흐름유도판(40)은 상기 하부하우징(30)과 상기 몰드변압기(10) 권선(12)의 외주면 사이에 좁은 공기통로를 형성하여 공기흐름 저항을 높여주도록 각 상(相)별 3개의 공기배출홀(42)이 형성된 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 배기함(24)의 측면 또는 상면 일측에는 배기팬(24a) 및 배기덕트(24b)의 배기계통에 고장이 발생하는 경우 수동으로 개방하여 비상조치하도록 적어도 1개 이상의 개폐문(24c)이 설치된 것을 특징으로 하는 몰드변압기 냉각 장치.