KR20220140959A

KR20220140959A - 초고압 변압기용 방열기

Info

Publication number: KR20220140959A
Application number: KR1020210046888A
Authority: KR
Inventors: 김민규
Original assignee: 엘에스일렉트릭(주)
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2022-10-19
Also published as: WO2022220372A1; KR102657867B1

Abstract

본 발명은 초고압 변압기의 방열기에서 공통 배관을 적어도 하나 이상 더 설치하여, 다수의 방열 핀이 복수의 공통 배관들을 통하여 지지됨으로써 지진이 발생하더라도 수평 방향의 지진 가속도에 견딜 수 있도록 하는, 초고압 변압기용 방열기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초고압 변압기용 방열기는, 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 외함; 상기 외함의 상부로부터 돌출 형성된 상부 배관; 상기 외함의 하부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 하부 배관; 상기 외함의 하부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 하부 배관; 및 상기 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관으로 배출하는 복수의 방열핀을 포함할 수 있다.

Description

초고압 변압기용 방열기{RADIATOR FOR ULTRA HIGH VOLTAGE TRANSFORMER}

본 발명은 복수의 방열핀에 복수의 배관이 연통된 초고압 변압기용 방열기에 관한 것이다.

변압기는 발전소 등에서 송전된 초고압의 전압을 현장에서 사용할 수 있는 전압으로 전환하는 장치로, 전력 전송에 있어 핵심적인 역할을 하는 장치이다. 변압기는 내부 구조에 따라 내철형과 외철형, 권철심형으로 구분하며, 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 의해 구분하기도 한다.

유입식 변압기는 내부에 절연유가 충진된 타입으로, 절연유는 변압기 내의 권선이 습기나 먼지로 인하여 절연내력이 저하되는 것을 방지하고, 권선에서 발생되는 열을 오일의 대류나 복사에 의해 방열하는 역할을 한다.

그런데 절연유는 누설전류 또는 절연불량에 의한 과열, 아크 및 부분방전 등의 이상에 동반하여 발생하는 고열에 의해 과열될 수 있다. 절연유가 과열되면, 절연유의 온도가 상승과 함께 변압기 내부의 압력이 점차적으로 상승된다. 이와 같이, 변압기 내의 과열 및 압력증가 상태가 지속되면 결국 폭발사고의 위험이 커지며, 절연유의 열화로 인해 절연손상과 절연파괴 현상이 발생된다.

이러한 현상을 방지하기 위해, 변압기 외함의 일측에는 방열기를 부착함으로써 변압기 내부에서 발생된 열이 절연유에 의해 방열기로 전달되도록 한다.

도 1은 일반적인 변압기용 방열기를 도시한 사시도이고, 도 2는 변압기용 방열기의 측면도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 변압기용 방열기는 변압기 외함(1)의 외측에 형성되는 상부 배관(2)과 하부 배관(3) 및 상부 배관(2)과 하부 배관(3) 사이에 형성되는 방열핀(4)을 포함한다.

이러한 종래의 변압기용 방열기에 있어서, 변압기 외함(1)의 내부에서 과열된 절연유는 상부 배관(2)을 따라 방열핀(4)을 흐르면서 비교적 넓은 면적이 대기 중의 공기에 의하여 냉각되어 하부 배관(3)을 통하여 다시 변압기 외함(1) 측으로 유입된다. 이에 따라, 종래의 변압기용 방열기는 방열핀(4)의 면적과 개수에 따라 냉각 성능이 결정될 수 있다.

그런데, 전술한 바와 같이 통상적인 방열기는 상, 하부 공통 배관이 변압기 탱크에 연결되어 지지되는데, 이러한 구조적 특징으로 인해 지진이 발생할 경우에 수평방향의 지진 가속도에 의해 변압기에서 가장 취약한 지점이 되는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초고압 변압기의 방열기에서 공통 배관을 적어도 하나 이상 더 설치하여, 다수의 방열 핀이 복수의 공통 배관들을 통하여 지지됨으로써 지진이 발생하더라도 수평 방향의 지진 가속도에 견딜 수 있도록 하는, 초고압 변압기용 방열기를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 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.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기는, 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 외함; 상기 외함의 상부로부터 돌출 형성된 상부 배관; 상기 외함의 하부로부터 돌출 형성된 하부 배관; 및 상기 상부 배관 및 상기 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 하부 배관으로 배출하는 복수의 방열핀을 포함하고, 상기 상부 배관 및 상기 하부 배관 중 적어도 하나는 복수 개로 구비되고, 상기 복수의 방열핀 중 적어도 하나는 사선으로 배치될 수 있다.

상기 하부 배관은, 상기 외함의 하부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 하부 배관; 및 상기 외함의 하부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 하부 배관을 포함할 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 상기 상부 배관 및 상기 제1 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 형성되고, 상기 상부 배관 및 상기 제2 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 형성될 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 각각 동일한 형상의 제 1 부재와 제 2 부재가 서로 마주보도록 결합되어 내부에 상기 유로가 형성될 수 있다.

상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재는 각각의 외주면이 접촉된 상태로 용접되어 결합될 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 일측이 상기 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제1 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀; 및 일측이 상기 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀을 포함할 수 있다.

상기 제1 그룹 방열핀과 상기 제2 그룹 방열핀은 각각 상기 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

상기 상부 배관은, 상기 외함의 상부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 상부 배관; 및 상기 외함의 상부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 상부 배관을 포함하고, 상기 복수의 방열핀은 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관 및 상기 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 제1 상부 배관 및 상기 제2 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 하부 배관으로 배출할 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 상기 제1 상부 배관 및 상기 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 배치될 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 상기 제2 상부 배관 및 상기 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 배치될 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀; 및 일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀을 포함할 수 있다.

상기 제1 그룹 방열핀과 상기 제2 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관 및 상기 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

상기 상부 배관은, 상기 외함의 상부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 상부 배관; 및 상기 외함의 상부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 상부 배관을 포함하고, 상기 하부 배관은 상기 외함의 하부 일측로부터 돌출 형성된 제1 하부 배관; 및 상기 외함의 하부 다른측로부터 돌출 형성된 제2 하부 배관을 포함하고, 상기 복수의 방열핀은 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 제1 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관으로 배출하고, 상기 제2 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제2 하부 배관으로 배출할 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제1 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀; 일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀; 및 일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제3 그룹 방열핀을 포함할 수 있다.

상기 제1 그룹 방열핀과 상기 제2 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

상기 제2 그룹 방열핀과 상기 제3 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 하부 배관 및 상기 제2 상부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

상기 상부 배관은 상기 외함의 상부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 상부 배관; 및 상기 외함의 상부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 상부 배관을 포함하고, 상기 하부 배관은 상기 외함의 하부 일측로부터 돌출 형성된 제1 하부 배관; 및 상기 외함의 하부 중앙측로부터 돌출 형성된 제2 하부 배관을 포함하고, 상기 복수의 방열핀은 상기 외함의 하부 다른측로부터 돌출 형성된 제3 하부 배관; 및 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관, 상기 제1 하부 배관, 상기 제2 하부 배관 및 상기 제3 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 제1 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관으로 배출하고, 상기 제2 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제2 하부 배관 및 상기 제3 하부 배관으로 배출할 수 있다.

상기 복수의 방열핀은, 일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제1 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀; 일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀; 일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제3 그룹 방열핀; 및 일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제3 하부 배관과 연통되는 제4 그룹 방열핀을 포함할 수 있다.

상기 제3 그룹 방열핀과 상기 제4 그룹 방열핀은 각각 상기 제2 상부 배관, 상기 제2 하부 배관 및 상기 제3 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 초고압 변압기용 방열기는 방열핀을 “∧”자 형태, “∨자 형태, N자 형태, M자 형태 등으로 배치함으로써, 지진 발생시 내진 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 초고압 변압기용 방열기는 절연성능을 강화시키면서 기존 건식 및 에폭시 몰딩 절연 방법보다 절연 거리를 줄이는 모델을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 기존 몰딩형 고주파 변압기를 유입식으로 하면서 고주파 변압기를 좀 더 컨팩트하게 설계 및 제작 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 절연거리를 획기적으로 줄일 수 있어 고주파 변압기의 전체 크기를 더 작게 설계할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유입식 고주파 변압기는 유동 손실을 저감해 냉각 효율을 향상시키는 효과가 있다.

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

도 1은 일반적인 변압기용 방열기를 도시한 사시도이다.
도 2는 변압기용 방열기의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열핀의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기에서 복수의 방열핀에 연통된 각 배관의 스트레스를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기에서 복수의 방열핀에 연통된 복수의 배관에 대한 스트레스를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기에서 복수의 그룹 방열핀에 연통된 배관에 대한 스트레스를 나타낸 도면이다.

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.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(housing; 1), 상부 배관(2), 제1 하부 배관(3-1), 제2 하부 배관(3-2) 및 복수의 방열핀(4)을 포함한다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 상부 배관(2) 및 하부 배관(3) 중 적어도 하나가 복수 개로 구비될 수 있는데, 하부 배관(3)이 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)의 복수 개로 구비되는 것이다. 이때 복수의 방열핀(4) 중 적어도 하나는 사선으로 배치될 수 있다.

외함(1)은 변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된다.

상부 배관(2)은 외함(1)의 상부로부터 돌출 형성된다.

제1 하부 배관(3-1)은 외함(1)의 하부 일측으로부터 돌출 형성된다. 예컨대, 제1 하부 배관(3-1)은 외함(1)의 하부 좌측으로부터 돌출 방향인 밖으로 돌출 형성될 수 있다.

제2 하부 배관(3-2)은 외함(1)의 하부 다른측으로부터 돌출 형성된다. 예컨대, 제2 하부 배관(3-2)은 외함(1)의 하부 우측으로부터 돌출 방향인 밖으로 돌출 형성될 수 있다.

복수의 방열핀(4)은 상부 배관(2), 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)과 각각 연통되고, 내부에 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상부 배관(2)으로 유입된 절연유를 냉각하여 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)으로 배출한다.

복수의 방열핀(4)은, 상부 배관(2) 및 제1 하부 배관(3-1)의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 배치될 수 있다.

복수의 방열핀(4)은, 상부 배관(2) 및 제2 하부 배관(3-2)의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 배치될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(1)으로부터 각 배관(2, 3-1, 3-2)이 돌출된 방향에서 복수의 방열핀(4)을 보았을 때 “∧”자 형태로 배치된 형상을 갖는다.

복수의 방열핀(4)에서, 하나의 방열핀(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 각각 동일한 형상의 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)가 서로 마주보도록 결합되어 내부에 유로(23)가 형성될 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열핀의 내부 구조를 나타낸 단면도이다. 도 4에서, 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)는 각각의 외주면이 접촉된 상태로 용접되어 결합될 수 있다.

복수의 방열핀(4)에 연통된 상부 배관(2), 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)은 도 5에 도시된 바와 같이 최대 스트레스(Max Stress)가 80 MPa가 될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기에서 복수의 방열핀에 연통된 각 배관의 스트레스를 나타낸 도면이다. 도 5에서, 상부 배관(2), 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)에 대한 각 방향의 스트레스는 X축 방향(X-dir.)이 1 GPa이고, Y축 방향(Y-dir.)은 0.6 GPa이며, Z축 방향(Z-dir.)은 1 GPa일 수 있다. 즉, 복수의 방열핀에 연통된 복수의 배관은, 복수의 방열핀에 하나의 배관이 연통된 구조에 대한 최대 스트레스(Max Stress)인 109 MPa 보다 스트레스가 더 작아진 것을 알 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)에서 복수의 방열핀(4)은, 일측(상부측)이 상부 배관(2)과 연통되고 타측(하부측)이 제1 하부 배관(3-1)과 연통되는 제1 그룹 방열핀; 및 일측(상부측)이 상부 배관(2)과 연통되고 타측(하부측)이 제2 하부 배관(3-2)과 연통되는 제2 그룹 방열핀을 포함할 수 있다.

이때, 제1 그룹 방열핀과 제2 그룹 방열핀은 각각 상부 배관(2), 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(1), 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2), 하부 배관(3), 및 복수의 방열핀(4-1, 4-2)을 포함한다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 상부 배관(2) 및 하부 배관(3) 중 적어도 하나가 복수 개로 구비될 수 있는데, 상부 배관(2)이 제1 상부 배관(2-1) 및 제2 상부 배관(2-2)의 복수 개로 구비되는 것이다. 이때 복수의 방열핀(4) 중 적어도 하나는 사선으로 배치될 수 있다.

제1 상부 배관(1-1)은 외함(1)의 상부 일측으로부터 돌출 형성된다. 예를 들면, 제1 상부 배관(1-1)은 외함(1)의 상부 좌측으로부터 돌출 방향인 바깥으로 돌출 형성될 수 있다.

제2 상부 배관(2-2)은 외함(1)의 상부 다른측으로부터 돌출 형성된다. 예를 들면, 제2 상부 배관(2-2)은 외함(1)의 상부 우측으로부터 돌출 방향인 바깥으로 돌출 형성될 수 있다.

하부 배관(3)은 외함(1)의 하부로부터 돌출 방향인 바깥으로 돌출 형성된다.

복수의 방열핀(4-1, 4-2)은, 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2) 및 하부 배관(3)과 각각 연통되고, 내부에 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 제1 상부 배관(2-1) 및 제2 상부 배관(2-2)으로 유입된 절연유를 냉각하여 하부 배관(3)으로 배출할 수 있다.

복수의 방열핀(4-1)은, 제1 상부 배관(2-1) 및 하부 배관(3)의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 배치될 수 있다.

복수의 방열핀(4-2)은, 제2 상부 배관(2-2) 및 하부 배관3)의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 배치될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(1)으로부터 각 배관(2-1, 2-2, 3)이 돌출된 방향에서 복수의 방열핀(4-1, 4-2)을 보았을 때 “∨”자 형태로 배치된 형상을 갖는다.

복수의 방열핀(4-1, 4-2)은, 일측(상부측)이 제1 상부 배관(2-1)과 연통되고 타측(하부측)이 하부 배관(3)과 연통되는 제1 그룹 방열핀(4-1); 및 일측(상부측)이 제2 상부 배관(2-2)과 연통되고 타측(하부측)이 하부 배관(3)과 연통되는 제2 그룹 방열핀(4-2)을 포함할 수 있다.

제1 그룹 방열핀(4-1)과 제2 그룹 방열핀(4-2)은 각각 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2) 및 하부 배관(3)의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)의 복수의 방열핀(4-1, 4-2)에서, 하나의 방열핀(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 각각 동일한 형상의 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)가 서로 마주보도록 결합되어 내부에 유로(23)가 형성될 수 있다. 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)는 각각의 외주면이 접촉된 상태로 용접되어 결합될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(1), 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2), 제1 하부 배관(3-1), 제2 하부 배관(3-2) 및 복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3)을 포함한다.

즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 상부 배관(2) 및 하부 배관(3) 중 적어도 하나가 복수 개로 구비될 수 있는데, 상부 배관(2)이 제1 상부 배관(2-1) 및 제2 상부 배관(2-2)의 복수 개로 구비되고, 하부 배관(3)이 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)의 복수 개로 구비되는 것이다. 이때 복수의 방열핀(4)도 제1 그룹 방열핀(4-1), 제2 그룹 방열핀(4-2) 및 제3 그룹 방열핀(4-3)으로 구비되고, 복수의 그룹 방열핀(4-1, 4-2, 4-3)을 포함하는 복수의 방열핀(4) 중 적어도 하나는 사선으로 배치될 수 있다.

제1 상부 배관(2-1)은 외함(1)의 상부 일측으로부터 돌출 형성된다. 예를 들면, 제1 상부 배관(2-1)은 외함(1)의 상부 좌측으로부터 돌출 방향인 바깥으로 돌출 형성될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(1)으로부터 각 배관(2-1, 2-2, 3-1, 3-2)이 돌출된 방향에서 복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3)을 보았을 때 “N”자 형태로 배치된 형상을 갖는다.

복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3)은 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2), 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)과 각각 연통되고, 내부에 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 제1 상부 배관(2-1)으로 유입된 절연유를 냉각하여 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)으로 배출하고, 제2 상부 배관(2-2)으로 유입된 절연유를 냉각하여 제2 하부 배관(3-2)으로 배출할 수 있다.

복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3), 일측(상부측)이 제1 상부 배관(2-1)과 연통되고 타측(하부측)이 제1 하부 배관(3-1)과 연통되는 제1 그룹 방열핀(4-1); 일측(상부측)이 제1 상부 배관(2-1)과 연통되고 타측(하부측)이 제2 하부 배관(3-2)과 연통되는 제2 그룹 방열핀(4-2); 및 일측(상부측)이 제2 상부 배관(2-2)과 연통되고 타측(하부측)이 제2 하부 배관(3-2)과 연통되는 제3 그룹 방열핀(4-3)을 포함할 수 있다.

제1 그룹 방열핀(4-1)과 제2 그룹 방열핀(4-2)은 각각 제1 상부 배관(2-1), 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

제2 그룹 방열핀(4-2)과 제3 그룹 방열핀(4-3)은 각각 제1 상부 배관(2-1), 제2 하부 배관(3-2) 및 제2 상부 배관(2-2)의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

제1 그룹 방열핀(4-1), 제2 그룹 방열핀(4-2) 및 제3 그룹 방열핀(4-3)에 연통된 제1 상부 배관(2-1)은 도 8에 도시된 바와 같이 최대 스트레스(Max Stress)가 78 MPa가 될 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기에서 복수의 방열핀에 연통된 복수의 배관에 대한 스트레스를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2), 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2) 등 복수의 배관에 대한 스트레스는 하나의 배관에 대한 스트레스 보다 대폭 줄어들었음을 알 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)의 복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3)에서, 하나의 방열핀(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 각각 동일한 형상의 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)가 서로 마주보도록 결합되어 내부에 유로(23)가 형성될 수 있다. 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)는 각각의 외주면이 접촉된 상태로 용접되어 결합될 수 있다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(1), 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2), 제1 하부 배관(3-1), 제2 하부 배관(3-2), 제3 하부 배관(3-3) 및 복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3, 4-4)을 포함한다.

즉, 본 발명의 제4 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 상부 배관(2) 및 하부 배관(3) 중 적어도 하나가 복수 개로 구비될 수 있는데, 상부 배관(2)이 제1 상부 배관(2-1) 및 제2 상부 배관(2-2)의 복수 개로 구비되고, 하부 배관(3)이 제1 하부 배관(3-1), 제2 하부 배관(3-2) 및 제3 하부 배관(3-3)의 복수 개로 구비되는 것이다. 이때 복수의 방열핀(4)도 제1 그룹 방열핀(4-1), 제2 그룹 방열핀(4-2), 제3 그룹 방열핀(4-3) 및 제4 그룹 방열핀(4-4)으로 구비되고, 복수의 그룹 방열핀(4-1, 4-2, 4-3, 4-4)을 포함하는 복수의 방열핀(4) 중 적어도 하나는 사선으로 배치될 수 있다.

제2 하부 배관(3-2)은 외함(1)의 하부 중앙측으로부터 돌출 형성된다. 예컨대, 제2 하부 배관(3-2)은 외함(1)의 하부 중앙측으로부터 돌출 방향인 밖으로 돌출 형성될 수 있다.

제3 하부 배관(3-3)은 외함(1)의 하부 다른측으로부터 돌출 형성된다. 예컨대, 제3 하부 배관(3-3)은 외함(1)의 하부 우측으로부터 돌출 방향인 밖으로 돌출 형성될 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는, 외함(1)으로부터 각 배관(2-1, 2-2, 3-1, 3-2, 3-3)이 돌출된 방향에서 복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3, 4-4)을 보았을 때 “M”자 형태로 배치된 형상을 갖는다.

복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3)은 제1 상부 배관(2-1), 제2 상부 배관(2-2), 제1 하부 배관(3-1), 제2 하부 배관(3-2) 및 제3 하부 배관(3-3)과 각각 연통되고, 내부에 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 제1 상부 배관(2-1)으로 유입된 절연유를 냉각하여 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)으로 배출하고, 제2 상부 배관(2-2)으로 유입된 절연유를 냉각하여 제2 하부 배관(3-2) 및 제3 하부 배관(3-3)으로 배출할 수 있다.

복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3, 4-4), 일측(상부측)이 제1 상부 배관(2-1)과 연통되고 타측(하부측)이 제1 하부 배관(3-1)과 연통되는 제1 그룹 방열핀(4-1); 일측(상부측)이 제1 상부 배관(2-1)과 연통되고 타측(하부측)이 제2 하부 배관(3-2)과 연통되는 제2 그룹 방열핀(4-2); 일측(상부측)이 제2 상부 배관(2-2)과 연통되고 타측(하부측)이 제2 하부 배관(3-2)과 연통되는 제3 그룹 방열핀(4-3) 및 일측(상부측)이 제2 상부 배관(2-2)과 연통되고 타측(하부측)이 제3 하부 배관(3-3)과 연통되는 제4 그룹 방열핀(4-4)을 포함할 수 있다.

제3 그룹 방열핀(4-3)과 제4 그룹 방열핀(4-4)은 각각 제2 상부 배관(2-2), 제2 하부 배관(3-2) 및 제3 하부 배관(3-3)의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치될 수 있다.

복수의 그룹 방열핀(4-3, 4-4)에 연통된 제2 상부 배관(2-2)은 도 10에 도시된 바와 같이 최대 스트레스(Max Stress)가 85 MPa가 될 수 있다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기에서 복수의 그룹 방열핀에 연통된 배관에 대한 스트레스를 나타낸 도면이다. 도 10에서, 배관에 대한 각 방향의 스트레스는 X축 방향(X-dir.)이 1 GPa이고, Y축 방향(Y-dir.)은 0.6 GPa이며, Z축 방향(Z-dir.)은 1 GPa일 수 있다. 즉, 복수의 그룹 방열핀에 복수의 배관이 연통된 구조는 복수의 방열핀에 하나의 배관이 연통된 구조에 대한 최대 스트레스(Max Stress)인 109 MPa 보다 스트레스가 더 작아진 것을 알 수 있다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)의 복수의 방열핀(4-1, 4-2, 4-3, 4-4)에서, 하나의 방열핀(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 각각 동일한 형상의 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)가 서로 마주보도록 결합되어 내부에 유로(23)가 형성될 수 있다. 제 1 부재(21)와 제 2 부재(22)는 각각의 외주면이 접촉된 상태로 용접되어 결합될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)의 절연유의 흐름을 설명하면 하기와 같다. 하기에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)의 동작으로 설명한다.

외함(1)의 내부에 있는 변압기 본체에서 과열된 절연유는 외함(1)의 상부로돌출 형성되어 있는 상부 배관(2)을 통하여 외부로 배출된다.

이후, 고온의 절연유는 상부 배관(2)에 연통되어 있는 복수 개의 방열핀(4)의 내부에 각각 형성되는 유로(23)를 따라 하측으로 흐르면서 대기 중의 공기와 간접 접촉하여 냉각이 이루어진다.

즉, 고온의 절연유는 상부 배관(2)으로부터 복수 개의 방열핀(4)을 경유해 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)으로 흐르면서 냉각이 이루어진다.

상기한 바와 같이 냉각이 완료된 절연유는 제1 하부 배관(3-1) 및 제2 하부 배관(3-2)을 통하여 외함(1)의 변압기 본체 내부로 유입된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는 상부 배관(2)과 하부 배관(3-1, 3-2)의 간격을 늘리지 않더라도 방열핀(4)의 면적을 증가시킴으로써 대기 중의 공기와의 접촉 면적을 증가시켜 절연유의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 초고압 변압기용 방열기(100)는 모든 절연물이 내유성을 가져야 적용할 수 있어 조건은 어렵지만 다른 고주파 변압기보다 절연거리 및 부피를 줄이고 효율을 높일 수 있으므로 관련 기술 발전에도 크게 기여할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 초고압 변압기의 방열기에서 공통 배관을 적어도 하나 이상 더 설치하여, 다수의 방열 핀이 복수의 공통 배관들을 통하여 지지됨으로써 지진이 발생하더라도 수평 방향의 지진 가속도에 견딜 수 있도록 하는, 초고압 변압기용 방열기를 실현할 수 있다.

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.

100 : 초고압 변압기용 방열기
1 : 외함
2, 2-1, 2-2 : 상부 배관
3, 3-1, 3-2, 3-3 : 하부 배관
4, 4-1, 4-2, 4-3, 4-4 : 방열핀
20 : 방열핀
21 : 제1 부재
22 : 제2 부재
23 : 유로

Claims

변압기 본체를 수용하며, 내부에 절연유가 충진된 외함(housing);
상기 외함의 상부로부터 돌출 형성된 상부 배관;
상기 외함의 하부로부터 돌출 형성된 하부 배관; 및
상기 상부 배관 및 상기 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 하부 배관으로 배출하는 복수의 방열핀;
을 포함하고,
상기 상부 배관 및 상기 하부 배관 중 적어도 하나는 복수 개로 구비되고,
상기 복수의 방열핀 중 적어도 하나는 사선으로 배치되는 초고압 변압기용 방열기.
제 1 항에 있어서,
상기 하부 배관은, 상기 외함의 하부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 하부 배관; 및 상기 외함의 하부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 하부 배관을 포함하는 초고압 변압기용 방열기.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀은, 상기 상부 배관 및 상기 제1 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 형성되고, 상기 상부 배관 및 상기 제2 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 형성된 초고압 변압기용 방열기.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀은, 각각 동일한 형상의 제 1 부재와 제 2 부재가 서로 마주보도록 결합되어 내부에 상기 유로가 형성되고,
상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재는 각각의 외주면이 접촉된 상태로 용접되어 결합된 초고압 변압기용 방열기.
제 2 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀은,
일측이 상기 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제1 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀; 및
일측이 상기 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀;
을 포함하는 초고압 변압기용 방열기.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 그룹 방열핀과 상기 제2 그룹 방열핀은 각각 상기 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치된 초고압 변압기용 방열기.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 배관은, 상기 외함의 상부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 상부 배관; 및
상기 외함의 상부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 상부 배관을 포함하고,
상기 복수의 방열핀은 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관 및 상기 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 제1 상부 배관 및 상기 제2 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 하부 배관으로 배출하는 초고압 변압기용 방열기.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀은, 상기 제1 상부 배관 및 상기 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 형성되거나, 상기 제2 상부 배관 및 상기 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 적층되어 형성된 초고압 변압기용 방열기.
제 7 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀은,
일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀; 및
일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀;
을 포함하는 초고압 변압기용 방열기.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 그룹 방열핀과 상기 제2 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관 및 상기 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치된 초고압 변압기용 방열기.
제 2 항에 있어서,
상기 상부 배관은 상기 외함의 상부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 상부 배관; 및
상기 외함의 상부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 상부 배관을 포함하고,
상기 하부 배관은 상기 외함의 하부 일측로부터 돌출 형성된 제1 하부 배관; 및 상기 외함의 하부 다른측로부터 돌출 형성된 제2 하부 배관을 포함하고,
상기 복수의 방열핀은 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 제1 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관으로 배출하고, 상기 제2 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제2 하부 배관으로 배출하는 초고압 변압기용 방열기.
제 11 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀은,
일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제1 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀;
일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀; 및
일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제3 그룹 방열핀;
을 포함하는 초고압 변압기용 방열기.
제 12 항에 있어서,
상기 제1 그룹 방열핀과 상기 제2 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치되고,
상기 제2 그룹 방열핀과 상기 제3 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 하부 배관 및 상기 제2 상부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치된 초고압 변압기용 방열기.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 배관은 상기 외함의 상부 일측으로부터 돌출 형성된 제1 상부 배관; 및
상기 외함의 상부 다른측으로부터 돌출 형성된 제2 상부 배관을 포함하고,
상기 하부 배관은 상기 외함의 하부 일측로부터 돌출 형성된 제1 하부 배관; 및 상기 외함의 하부 중앙측로부터 돌출 형성된 제2 하부 배관; 및 상기 외함의 하부 다른측로부터 돌출 형성된 제3 하부 배관을 포함하고,
상기 복수의 방열판은 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 상부 배관, 상기 제1 하부 배관, 상기 제2 하부 배관 및 상기 제3 하부 배관과 각각 연통되고, 내부에 상기 절연유가 유동하는 유로가 형성되어 외부 공기와 열교환하여, 상기 제1 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관으로 배출하고, 상기 제2 상부 배관으로 유입된 상기 절연유를 냉각하여 상기 제2 하부 배관 및 상기 제3 하부 배관으로 배출하는 초고압 변압기용 방열기.
제 14 항에 있어서,
상기 복수의 방열핀은,
일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제1 하부 배관과 연통되는 제1 그룹 방열핀;
일측이 상기 제1 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제2 그룹 방열핀;
일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제2 하부 배관과 연통되는 제3 그룹 방열핀; 및
일측이 상기 제2 상부 배관과 연통되고 타측이 상기 제3 하부 배관과 연통되는 제4 그룹 방열핀;
을 포함하는 초고압 변압기용 방열기.
제 15 항에 있어서,
상기 제1 그룹 방열핀과 상기 제2 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제1 하부 배관 및 상기 제2 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치되고,
상기 제2 그룹 방열핀과 상기 제3 그룹 방열핀은 각각 상기 제1 상부 배관, 상기 제2 하부 배관 및 상기 제2 상부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치되며,
상기 제3 그룹 방열핀과 상기 제4 그룹 방열핀은 각각 상기 제2 상부 배관, 상기 제2 하부 배관 및 상기 제3 하부 배관의 길이 방향으로 복수 개가 번갈아 가며 적층되어 배치된 초고압 변압기용 방열기.