KR20220091431A - 변압기 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입 변압기 운전시 온도상승을 억제하기 위하여 열전소자로부터 발생된 별도의 전력전원으로 냉각팬을 구동시킬 수 있도록 구성한 변압기 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 변압기가 내설된 몸체의 하부에 결합된 베이스프레임에 일측면이 접면되며, 설정된 온도차에 따라 전력을 발생시키는 열전소자; 일단부가 방열기와 연결되고, 타단부가 상기 열전소자의 타측면에 연결되며, 상기 방열기에서 발생된 열을 상기 열전소자의 타측면으로 전달하는 열전달부재; 및 상기 열전소자와 전기적으로 연결되어 상기 열전소자로부터 발생된 전력을 전달받아 동작하며, 상기 방열기로 에어를 공급하는 적어도 하나의 냉각팬;을 포함하는 변압기 냉각장치에 관한 것이다.

Description

변압기 냉각장치{COOLING DEVICE FOR TRANSFORMER}

본 발명은 변압기 냉각장치에 관한 것으로서, 특히, 유입 변압기 운전시 온도상승을 억제하기 위하여 열전소자로부터 발생된 별도의 전력전원으로 냉각팬을 구동시킬 수 있도록 구성한 변압기 냉각장치에 관한 것이다.

최근 생활수준의 향상과 냉난방 부하 및 고조파가 발생되는 (직류)부하의 증가로 기 설치된 변압기의 용량 부족 및 과열 문제가 대두되고 있다. 이에 따라 변압기의 냉각, 일례로 유입 변압기의 경우 냉각팬을 구동시켜 변압기를 강제풍냉식으로 냉각시키고 있다.

그러나, 변압기의 냉각팬을 구동(ON/OFF) 시키기 위해서는 별도의 전원과 제어함이 필요하다. 이에 따라 냉각팬을 구동시키기 위한 별도의 전원을 도입해야 함은 물론, 냉각팬의 온/오프(ON/OFF)구동 제어를 위한 제어함을 추가로 설치해야 하나, 이는 설치 비용을 상승시키는 요인이 된다.

즉, 변압기 용량 증설을 위한 변압기 교체시 전술한 비용 발생과 함께 설치공간의 제약이 발생되며, 교체할 수 없을 경우 부하 사용을 조절해야하는 큰 문제점들이 발생된다.

(0001) 국내등록실용신안 제20-0481941호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 별도의 전원부와 제어함 없이 간략한 구성으로 전술한 문제점들을 해결함과 동시에 강제풍냉식(Oil Natural Air forced)으로 운전할 수 있도록 구성한 변압기 냉각장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 변압기 냉각장치는, 외측 둘레면에 방열기가 설치되는 변압기 냉각장치에 관한 것으로, 변압기가 내설된 몸체의 하부에 결합된 베이스프레임에 일측면이 접면되며, 설정된 온도차에 따라 전력을 발생시키는 열전소자; 일단부가 상기 방열기와 연결되고, 타단부가 상기 열전소자의 타측면에 연결되며, 상기 방열기에서 발생된 열을 상기 열전소자의 타측면으로 전달하는 열전달부재; 및 상기 열전소자와 전기적으로 연결되어 상기 열전소자로부터 발생된 전력을 전달받아 동작하며, 상기 방열기로 에어를 공급하는 적어도 하나의 냉각팬;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열전달부재는, 외측 둘레부에 단열재가 결합된 열전도성 히트파이프로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 본 발명에 따른 변압기 냉각장치를 사용하면 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 열전소자를 통해 변압기 운전시 발생되는 열을 전달받은 방열기 상부의 고온과 베이스프레임의 저온(유사 대기온도)과의 온도 차이에 의해 발생된 전력을 이용하여 냉각팬을 구동시킴으로써 별도의 전력원을 이용하지 않아도 되므로, 이에 따른 설치 비용을 크게 줄일 수 있다.

또한, 열전소자에 설정된 온도 차이가 발생할 경우 전력이 발생되어 냉각팬이 자동으로 구동되고, 열전소자에 설정된 온도 차이가 발생하지 않을 경우 발생되는 전력이 없으므로 냉각팬의 구동이 자동으로 정지되는 구조이므로, 냉각팬의 온오프 구동을 위한 별도의 제어반이 필요치 않아 이에 따른 설치 비용을 크게 줄일 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이 별도의 전력원 및 제어반을 설치할 필요가 없으므로, 별도의 설치 공간을 확보할 필요가 없어 이에 따른 제반 비용도 크게 줄일 수 있다.

또한, 열전소자의 온도차에 따라 발생되는 전력을 사용하므로, 지속 가능한 신재생에너지를 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명인 변압기 냉각장치의 일 실시례에 따른 개념도,
도 2는 도 1의 측면도.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명인 변압기 냉각장치의 일 실시례에 따른 개념도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명인 변압기 냉각장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 변압기 냉각장치는 크게 열전소자(10), 열전달부재(20) 및 냉각팬(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

열전소자(10)는 온도 차를 이용하여 전력을 발생시키는 소자로써, 후술할 냉각팬(30)과 전기적으로 연결된다. 상기 온도 차는 열전소자(10) 별로 설정된 온도차에 따라 달라질 수 있으며, 설정된 온도 차가 발생되면 발생된 전력이 냉각팬(30)으로 전달되어 냉각팬(30)이 구동된다. 따라서, 설정된 온도 차는 변압기(1)의 운전시 발생되는 온도를 고려하여 설정할 수 있다.

이를 위해 열전소자(10)의 일측면은 변압기(1) 몸체(2)의 하부에 설치되는 베이스프레임(4)에 결합되고, 열전소자(10)의 타측면은 열전달부재(20)를 통해 변압기(1) 몸체(2)에 결합된 방열기(3)에 결합될 수 있다.

베이스프레임(4)은, 일례로 유입식 변압기(1)의 경우 변압기 코어가 내설된 몸체(2)의 하부에 결합되어 바닥에 고정되는 것으로, 변압기(1)를 구성하는 구성품 중 가장 온도가 낮다.

방열기(3)는 변압기 코어가 내설된 몸체(2)의 외측 둘레부에 형성될 수 있으며, 방열기(3)의 형상 자체를 도면 상에 도시된 일 실시례에 따른 형태로만 한정하는 것은 바람직하지 않다. 방열기(3)는 변압기(1) 운전시 발생되는 몸체(2) 내부의 열을 외부로 방출시키는 역할을 수행한다. 따라서, 변압기(1)에서 발생된 고온의 열이 방열기(3)에 그대로 전달된다. 이때, 가장 높은 온도의 열은 방열기(3)의 상부로 전달되어 외부로 방출되므로 열전달부재(20)는 방열기(3)의 상부에 결합될 수 있다.

즉, 열전달부재(20)는 구리 또는 알루미늄 등과 같이 열전도 효율이 높은 재질로 구성될 수 있으며, 열전달부재(20)의 일단부는 방열기(3)의 상부에 연결되고, 열전달부재(20)의 타단부는 열전소자(10)의 타측면에 연결된다. 따라서, 변압기(1) 운전시 발생되는 열은 방열기로(3) 전달되며, 방열기(3)로 전달된 열은 열전달부재(20)의 일단부를 통해 타단부로 전도되어 열전소자(10)의 타측면으로 전달된다.

이를 위해 열전달부재(20)는 외측 둘레부에 단열재(22)가 결합된 열전도성 히트파이프(21)로 구성될 수 있다.

히트파이프(21)는 하나의 바디(body)로 구성하거나 여러 개의 바디로 구성하여 연결할 수 있으며, 구리 또는 알류미늄 등의 열전도율이 높은 재질로 만들어진 히트파이프(21)를 단열재(22)로 감싸 열 손실을 줄임으로써, 방열기(3) 상부의 열을 그대로 열전소자(10)로 전달하도록 구성할 수 있다.

따라서, 열전소자(10)는 베이스프레임(4)의 온도(일반적으로 대기 온도)와 변압기(1) 운전시 발생된 열을 전달받은 방열기(3)의 높은 온도 차에 의해 전력을 발생시키며, 발생된 열은 냉각팬(30)으로 전달된다.

냉각팬(30)은 방열기(3)로 에어를 공급하여 가열된 방열기(3)를 냉각시키는 역할을 수행하는 것으로, 적어도 하나의 냉각팬(30)으로 구성될 수 있으며, 방열기(3)로 에어를 공급할 수 있다면 냉각팬(30)의 설치 위치를 한정하는 것은 바람직하지 않다.

냉각팬(30)은 DC 모터를 사용하며, 적어도 하나로 구성될 수 있다. 냉각팬(30)은 열전소자(10)와 전기적으로 연결되어 열전소자(10)로부터 발생된 전력을 공급받아 동작하며, 열전소자(10)로부터 발생되는 전력이 없으면 동작하지 않는다.

따라서, 냉각팬(30)의 온오프(ON/OFF) 동작은 열전소자(10)에 설정되어 있는 온도 차의 발생 유무로 결정되므로, 별도의 제어반 없이도 온오프 동작이 가능하다.

이상에서 상술한 본 발명에 따른 변압기 냉각장치를 사용하면 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 열전소자(10)를 통해 변압기(1) 운전시 발생되는 열을 전달받은 방열기(3) 상부의 고온과 베이스프레임(4)의 저온(유사 대기온도)과의 온도 차이에 의해 발생된 전력을 이용하여 냉각팬(30)을 구동시킴으로써 별도의 전력원을 이용하지 않아도 되며, 열전소자(10)의 온도 차를 이용한 냉각팬(30)의 온오프 시스템을 적용함으로써 냉각팬(30)의 온오프 구동을 위한 별도의 제어반이 필요치 않아 관련 제반 비용을 크게 줄일 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 변압기 2 : 몸체
3 : 방열기 4 : 베이스프레임
10 : 열전소자 20 : 열전달부재
21 : 히트파이프 22 : 단열재
30 : 냉각팬

Claims (2)

1. 외측 둘레면에 방열기가 설치되는 변압기 냉각장치에 관한 것으로,
   변압기가 내설된 몸체의 하부에 결합된 베이스프레임에 일측면이 접면되며, 설정된 온도차에 따라 전력을 발생시키는 열전소자;
   일단부가 상기 방열기와 연결되고, 타단부가 상기 열전소자의 타측면에 연결되며, 상기 방열기에서 발생된 열을 상기 열전소자의 타측면으로 전달하는 열전달부재; 및
   상기 열전소자와 전기적으로 연결되어 상기 열전소자로부터 발생된 전력을 전달받아 동작하며, 상기 방열기로 에어를 공급하는 적어도 하나의 냉각팬;을 포함하는 변압기 냉각장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열전달부재는,
   외측 둘레부에 단열재가 결합된 열전도성 히트파이프로 구성되는 변압기 냉각장치.

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