KR20210123553A

KR20210123553A - 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반

Info

Publication number: KR20210123553A
Application number: KR1020200040808A
Authority: KR
Inventors: 임우승
Original assignee: 엘에스일렉트릭(주)
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-14

Abstract

본 발명은 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반에 대한 것으로서, 특히 아크 덕트에 히트싱크가 구비된 냉각 통로를 연결하여 내아크 상황 시 배출된 고온의 가스를 냉각시켜 배출하는 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반에 관한 것이다. 본 발명에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은 아크 덕트의 배출구에 구비되어 고온의 가스를 냉각시켜 배출하여 화재의 위험을 최소화한 가스 냉각 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은 히트싱크를 냉각시키는 냉각팬을 추가적으로 구비하여 냉각 효율을 극대화한 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반을 제공할 수 있다.

Description

가스 냉각 장치를 포함하는 배전반{GAS COOLING APPARATUS HAVING SWITCHGEAR}

본 발명은 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반에 대한 것으로서, 특히 아크 덕트에 히트싱크가 구비된 냉각 통로를 연결하여 내아크 상황 시 배출된 고온의 가스를 냉각시켜 배출하는 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 중전압 또는 고전압 가스 절연 배전반(switchgear)의 내부 고장으로 아크가 발생할 경우, 배전반 내부의 가스는 아크에 의해 가열되어 부피가 증가하려 하지만 공간이 한정되어 있기에 배전반 내부의 압력이 상승하게 된다. 별도의 장치가 없는 경우에는 배전반 탱크가 폭발하여 인적, 물적으로 큰 피해를 입힐 수 있기 때문에 일반적으로 방압변 등과 같은 압력 경감 장치로 내부의 고온 가스를 외부로 방출시킨다. 또한, 외부로 방출된 고온 가스가 변전소나 작업자에게 피해를 입히지 않도록 아크 덕트를 통해 외부로 방출시킨다.

도 7은 종래기술에 따른 아크 덕트를 통한 고온 가스의 외부 방출 구조를 도시한 개략 측면도이고, 도 8은 종래기술에 따른 아크 덕트를 통한 고온 가스의 외부 방출 구조를 도시한 개략 평면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 종래기술은 배전반(10)과, 배전반(10) 내부의 가스를 방출하는 압력 경감 장치(20), 및 방출된 가스를 외부로 배출하는 아크 덕트(30)를 포함한다.

배전반(10)이 운전 중일 때 내아크 상황이 발생하면 내부 압력이 상승한다. 이 경우, 압력 경감 장치(20)가 작동하여 배전반(10) 내부의 고온 가스를 외부로 방출시킨다. 이때, 방출되는 고온 가스는 아크 덕트(30)를 통과하여 변전소 벽(도 7의 우측)을 통과해 변전소 외부로 방출된다.

하지만, 이 경우, 변전소 외부에 고온 가스를 방출시킬 수 있는 공간이 부족하거나, 고온 가스가 배출되는 주변에 숲이나 기타 가연성 물질이 존재할 경우 화재 발생의 위험이 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2019-0048081호(2019.05.09. 공개)

본 발명의 목적은 고온 가스를 방출시킬 공간의 제약 및 화재 발생 위험이 없는 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 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.

본 발명에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은, 내아크 상황에서 배전반으로부터 방출된 가스를 배출하는 아크 덕트와, 아크 덕트로부터 가스를 이송받아 배출하는 냉각 통로, 및 냉각 통로에 구비된 히트싱크를 포함한다.

냉각 통로는 좌우가 개방되어 가스를 이송 및 배출하며, 상부가 개방된 중공의 냉각 통로와, 냉각 통로의 개방된 상부를 폐쇄하는 냉각판, 냉각판의 일측으로 돌출되어 냉각 통로 내부에 위치된 열 흡수핀, 및 냉각판의 타측으로 돌출되어 냉각 통로 외부에 위치된 열 방출핀을 포함한다.

열 흡수핀은 냉각 통로의 길이 방향으로 서로 이격된 적어도 하나 이상의 열 흡수핀을 포함할 수 있으며, 열 방출핀도 냉각 통로의 길이 방향으로 서로 이격된 적어도 하나 이상의 열 방출핀을 포함할 수 있다.

냉각 통로의 단면적은 아크 덕트의 단면적 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은 열 방출핀에 송풍하는 냉각팬을 더 포함하여 방열 성능을 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은 아크 덕트의 배출구에 구비되어 고온의 가스를 냉각시켜 배출하여 화재의 위험을 최소화한 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은 히트싱크를 냉각시키는 냉각팬을 추가적으로 구비하여 냉각 효율을 극대화한 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반을 제공할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 배전반 및 아크 덕트와 연결된 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반의 개략 측면도이다.
도 2는 배전반 및 아크 덕트와 연결된 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반의 개략 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치에서 히트싱크의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치에서 아크 덕트와 연결되어 히트싱크가 구비된 냉각 통로의 개략 투영 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배전반 및 아크 덕트와 연결된 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반의 개략 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 냉각 장치에서 아크 덕트와 연결되어 히트싱크와 냉각팬이 구비된 냉각 통로의 개략 투영 측면도이다.
도 7은 종래기술에 따른 아크 덕트를 통한 고온 가스의 외부 방출 구조를 도시한 개략 측면도이다.
도 8은 종래기술에 따른 아크 덕트를 통한 고온 가스의 외부 방출 구조를 도시한 개략 평면도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 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 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.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반을 설명하도록 한다.

도 1은 배전반 및 아크 덕트와 연결된 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반의 개략 측면도이고, 도 2는 배전반 및 아크 덕트와 연결된 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반의 개략 평면도이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 배전반(100)내아크 상황에서 내부에서 발생된 가스가 유입되는 아크 덕트(300)와, 아크 덕트(300)와 연결된 냉각 통로(410), 냉각 통로(410)에 구비된 히트싱크(420)를 포함한다.

아크 덕트(300)는 배전반배전반(100)이 운전 중일 때 내아크 상황이 발생하여 내부 압력이 상승하면, 배전반배전반(100) 내부에서 배출된 가스를 받아 냉각 통로(410)로 이송한다. 보다 상세하게, 배전반배전반(100)이 운전중일 때 내아크 상황이 발생하여 내부 압력이 상승하면 압력 경감 장치(200)가 동작하여 배전반(100) 내부의 가스를 외부로 방출시킨다. 아크 덕트(300)는 이때 방출된 가스를 냉각통로로 이송한다. 이를 위해서, 아크 덕트(300)의 내부에는 배전반(100) 내부에서 발생한 가스를 아크 덕트(300)로 배출하는 압력 경감 장치(200)가 위치되고, 아크 덕트(300)의 배출구는 후술될 냉각 통로(410)와 연결된다. 즉, 기존의 아크 덕트(300)는 배출구가 변전소 외부와 연결되었으나, 본 발명은 아크 덕트(300)의 배출구를 변전소 내부에 위치시킨다. 또한, 아크 덕트(300)의 배출구와 후술될 냉각 통로(410)를 연결시켜 아크 덕트(300)에서 배출되는 고온의 가스가 냉각 통로(410)에 유입되도록 한다. 본 실시예는 이러한 아크 덕트(300)가 중공의 사각기둥 형상인 것을 예시한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 아크 덕트(300)는 중공의 원기둥이나 타원기둥, 삼각기둥을 포함하는 다각기둥 형태일 수도 있다. 또한, 아크 덕트(300)는 배전반(100)의 측면에 구비되어 배전반(100) 내부의 가스를 배전반(100) 상부로 이송하며, 이를 위해서, 아크 덕트(300)는 가로로 연장된 끝단이 상부로 절곡되는 것을 예시한다.

냉각 통로(410)는 아크 덕트(300)의 배출구와 연결되어 아크 덕트(300)를 통해 이송되는 가스를 통과시켜 외부로 배출한다. 여기서, 냉각 통로(410)는 상부로 절곡된 아크 덕트(300)의 배출구와 연결되어 내부로 이송된 고온의 가스를 후술될 히트싱크(420)를 통해 냉각시켜 측면으로 배출한다. 또한, 고온의 가스를 냉각시키기 위해 히트싱크(420)가 냉각 통로(410) 상부에 위치되며, 이를 위해서 본 실시예는 냉각 통로(410)가 상부가 개방된 중공의 사각박스 형상인 것을 예시한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 냉각 통로(410)는

다만, 냉각 성능을 위해서 냉각 통로(410)의 길이 방향과 직교하는 방향의 단면 면적이 아크 덕트(300)의 단면 면적 이상인 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치에서 히트싱크의 정면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치에서 아크 덕트와 연결되어 히트싱크가 구비된 냉각 통로의 개략 투영 측면도이다.

히트싱크(420)는 냉각 통로(410)에 구비되어 냉각 통로(410)를 통해 이동하는 고온의 가스를 냉각시킨다. 히트싱크(420)는 고온의 가스를 냉각시키기 위해서 개방된 냉각 통로(410) 상부를 폐쇄하는 방열판과, 방열판의 일측에 돌출되도록 구비되어 냉각 통로(410) 내부에 위치된 열 흡수핀(422), 및 방열판의 타측에 돌출되도록 구비되어 냉각 통로(410) 외부에 위치된 열 방출핀(423)을 포함한다.

방열판은 개방된 냉각 통로(410) 상부를 폐쇄하도록 구비된다. 이에 따라 냉각 통로(410)를 통과하는 고온의 가스는 냉각 통로(410)의 배출구를 통해서만 외부로 배출될 수 있다. 또한, 이를 위해서, 본 실시예는 고온의 가스가 배출구 외에는 누출도지 않도록 냉각 통로(410)의 개방된 상부와 대응되는 직사각판 형상인 방열판을 예시한다.

열 흡수핀(422)은 냉각 통로(410) 내부에서 이동하는 고온의 가스로부터 열을 흡수한다. 이러한 열 흡수핀(422)은 고온의 가스가 이동하는 방향과 평행이 되도록 냉각 통로(410) 내부에서 다수개의 열 흡수핀(422)이 서로 이격되어 배열된다. 이에 따라, 고온의 가스는 서로 이격된 다수개의 열 흡수핀(422) 사이를 통해 이동하며 열 흡수핀(422)에 열을 전달한다.

한편, 본 실시예는 열 흡수핀(422)이 냉각 통로(410)의 길이 방향과 평행하는 방향, 즉, 고온의 가스가 이동하는 방향과 평행이 되도록 평판 형태로 구비되는 것을 예시하였다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 열 흡수핀(422)은 냉각 통로(410)의 길이 방향과 평행하는 방향으로 위치되되 그 형태가 평판 형태가 아닌 지그재그 형태로 구비될 수도 있다. 다만, 이 경우, 지그재그 형태로 서로 이격되어 배열된 다수개의 열 흡수핀(422) 사이의 간격은 동일한 것이 바람직하다.

열 방출핀(423)은 방열판의 타측에 구비되어 열 흡수핀(422)에서 흡수되어 방열판을 통해 전달된 열을 방출시킨다. 본 실시예는 열 흡수핀(422)과 동일한 형태로 구비된 열 방출핀(423)을 예시한다. 이에 따라 본 실시예는 냉각 통로(410)의 길이 방향과 평행하는 방향으로 위치되되 그 형태가 평판 형태인 열 방출핀(423)을 예시한다. 또한, 열 방출핀(423)도 전술된 바와 같이 지그재그 형태로 구비될 수도 있다.

이와 같은 구조에 의해서, 배전반(100) 운전 중 내아크 상황 발생 시 배전반(100) 내부에서 배출된 고온의 가스를 냉각시켜 배출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예는 아크 덕트(300)의 배출구에 구비되어 고온의 가스를 냉각시켜 내부에 배출하여 화재의 위험이 없는 가스 냉각 장치(400)를 제공할 수 있다.

다음은 히트싱크를 냉각시키는 냉각팬이 구비된 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 후술될 내용 중 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반의 설명과 중복되는 내용은 생략하거나 간략히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반의 개략 측면도이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반은 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에서 발생된 가스가 유입되는 아크 덕트(300)와, 아크 덕트(300)와 연결된 냉각 통로(410), 냉각 통로(410)에 구비된 히트싱크(420), 및 히트싱크(420)를 냉각시키는 냉각팬(500)을 포함한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 냉각 장치에서 아크 덕트와 연결되어 히트싱크와 냉각팬이 구비된 냉각 통로의 개략 투영 측면도이다.

본 실시예에 따른 냉각 통로(410)는 도 6에 도시된 바와 같이, 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각 통로(410)와 동일한 형상인 것을 예시한다. 또한, 냉각 통로(410)에 구비된 히트싱크(420) 역시 전술된 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트싱크(420)와 동일한 형태인 것을 예시한다. 이 경우, 아크 덕트(300)는 냉각 통로(410)와 방열판을 통해 형성된 공간으로 가스를 이송하므로, 열 방출핀(423)이 구비된 아크 덕트(300) 상부에는 빈공간이 형성된다. 따라서, 본 실시예는 해당 빈공간에 냉각팬(500)을 설치한다.

냉각팬(500)은 열 방출핀(423)의 측면에 구비되어 열 방출핀(423) 방향으로 공기를 송풍한다. 이에 따라, 냉각팬(500)은 열 방출핀(423)에서 열이 보다 빠르게 방출되도록 한다. 이러한 냉각팬(500)은 지속적 작동, 또는 내아크 상황에만 작동하거나, 내아크 상황에서 내아크 상황 종료 후 미리 설정된 소정시간 동안만 작동하도록 할 수 있다. 물론, 열 방출핀(423)이나 냉각판(421)에 온도 센서를 구비한 후 해당 온도 센서의 온도를 기반으로 미리 설정된 소정온도 이상의 온도에서만 냉각팬(500)을 작동시킬 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예는 히트싱크(420)를 냉각시키는 냉각팬(500)을 추가적으로 구비하여 냉각 효율을 극대화할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10, 100: 배전반 20, 200: 압력 경감 장치
30, 300: 아크 덕트 400: 가스 냉각 장치
410: 냉각 통로 420: 히트싱크
421: 냉각판 422: 열 흡수핀
423: 열 방출핀 500: 냉각팬

Claims

내아크 상황에서 배전반으로부터 방출된 가스를 배출하는 아크 덕트와,
상기 아크 덕트로부터 상기 가스를 이송받아 배출하는 냉각 통로, 및
상기 냉각 통로에 구비된 히트싱크를 가지는 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반.
제1항에 있어서,
상기 냉각 통로는 좌우가 개방되어 상기 가스를 이송 및 배출하며, 상부가 개방된 중공의 냉각 통로와,
상기 냉각 통로의 개방된 상부를 폐쇄하는 냉각판,
상기 냉각판의 일측으로 돌출되어 상기 냉각 통로 내부에 위치된 열 흡수핀, 및
상기 냉각판의 타측으로 돌출되어 상기 냉각 통로 외부에 위치된 열 방출핀을 가지는 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반.
제2항에 있어서,
상기 열 흡수핀과 상기 열 방출핀은 상기 냉각 통로의 길이 방향으로 서로 이격된 적어도 하나 이상의 열 흡수핀과 열 방출핀을 각각 포함하는 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반.
제3항에 있어서,
상기 냉각 통로의 단면적은 상기 아크 덕트의 단면적 이상인 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 열 방출핀에 송풍하는 냉각팬을 더 포함하는 가스 냉각 장치를 포함하는 배전반.