KR830000241B1

KR830000241B1 - Terminal box to be cooled with liquid

Info

Publication number: KR830000241B1
Application number: KR1019790003419A
Authority: KR
Inventors: 프란시스 아머 안소니; 부라운리아치볼드 제임스; 알바트 노엘 대빗드
Original assignee: 샘슨 헬프고트; 제너럴 이렉트릭 컴패니
Priority date: 1979-10-04
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1983-02-24

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Terminal box to be cooled with liquid

제1도는 본 발명에 의한 터미날 복스의 벽을 절단하여 터미날 복스의 구조를 편리하고 명백하게 표시한 사시도.1 is a perspective view showing the structure of a terminal box by cutting the wall of the terminal box according to the present invention conveniently and clearly.

제2도는 입구 및 출구 연결을 포함하는 벽 바로 근처에서 내부를 밖에서 본 터미날 복스의 입면도.2 is an elevation view of a terminal box viewed from the inside out near the wall containing the inlet and outlet connections.

제3도는 터미날 복스를 A-A선에서 본 평면도.3 is a plan view of the terminal box viewed from the A-A line.

제4도는 터미날 복스를 B-B선에서 본 평면도.4 is a plan view of the terminal box viewed from the B-B line.

제5도는 터미날 복스의 벽각 기저판의 구조를 표시한 절단도.5 is a cutaway view showing the structure of the wall base plate of the terminal box.

본 발명은 발전소에서 사용되는 대형발전기, 특히 발전기 구조의 일부로 포함되어 있는 터미날 복스에 관한 것이다.The present invention relates to a terminal box which is included as part of a large generator, in particular a generator structure used in a power plant.

대형 발전기의 터미날 복스는 발전기부터 전류를 보내는 고압 붓싱용 하우징을 갖는다. 상선(相線, phase leads) 및 중성선(neutral leads)으로 부터 나오는 산란한 자속(stray magnetic flux)은 고압붓싱에 의하여 터미날 복스를 통해서 전송되어 터미날 복스의 벽에 부딪쳐 순환 전류를 일으킨다. 이것은 붓싱의 위치에 관계되는 터미날 복스의 어느 벽에 가열을 일으킬 수 있다.The terminal box of a large generator has a housing for a high pressure bushing that sends current from the generator. Stray magnetic flux from the phase leads and the neutral leads is transmitted through the terminal box by high pressure bushings to strike the walls of the terminal box and create a circulating current. This can cause heating of any wall of the terminal box relative to the position of the bushing.

발전기의 여러 부분에서 자속류의 사용을 차폐하는 것이 알려져 있다. 이들은 일반적으로 산란한 자속원과 차폐하여야 할 부재 사이에 위치한 도체판을 구성한다. 순환전류는 자속차폐물 자체에 생겨서 차폐부재에 자속이 들어가는 것을 막는다. 대형 발전기는 전형적으로 수소 가스에 의해 냉각되고 더우기 이 가스냉각은 발전기에 물리적으로 연결된 터미날 복스로 연장된다. 더우기 터미날 붓싱은 직접 또는 간접적으로 수소가스에 의해 냉각된다(비안등의 미합중국 특허 제2,742,528호). 제이가 등의 미합중국 특허 제4,029,978호에서 터미날 붓싱의 액체냉각이 제시되어 있다.It is known to shield the use of magnetic flux in various parts of the generator. These generally constitute a conductor plate located between the scattered magnetic flux source and the member to be shielded. The circulating current is generated in the magnetic flux shield itself to prevent magnetic flux from entering the shielding member. Large generators are typically cooled by hydrogen gas and furthermore this gas cooling extends into terminal boxes physically connected to the generator. Furthermore, the terminal bushings are cooled by hydrogen gas directly or indirectly (US Pat. No. 2,742,528 to Bian et al.). Liquid cooling of terminal bushings is presented in US Pat. No. 4,029,978 to J. J. et al.

알부라이트등의 미합중국 특허 제3,808,489호에서, 발전기의 고압붓싱용 터미날 복스에는 고압붓싱으로 부터의 산란한 자속에 의한 순환전류로 인하여 터미날 복스벽이 가열되는 것을 감소하기 위하여 특수한 자속차폐가 제공되어 있다. 이 자속차폐와 터미날 복스벽은 그들 사이의 특별한 통로를 통하여 흐르는 가스에 의하여 냉각된다. 차폐는 벽으로부터 간격이 있고 벽과 자속차폐를 냉각시키기 위해 냉각가스의 흐름을 국발하는 수단이 제공되어 있다. 차폐는 가열이 가장 잘 발생할 만한 곳에서 최대의 냉각을 시키도록 배치되어 있다.In US Patent No. 3,808,489 to Alburite et al., A high pressure bushing terminal box of a generator is provided with a special magnetic shield to reduce the heating of the terminal box wall due to the circulating current caused by the scattered magnetic flux from the high pressure bushing. . This flux shield and terminal box wall are cooled by gas flowing through a special passage between them. The shielding is spaced from the wall and means are provided for confining the flow of cooling gas to cool the wall and flux shield. Shielding is arranged to provide maximum cooling where heating is most likely to occur.

마지막으로, 벤넷트 득의 미합중국 특허 제3,435,262호에서 발전기의 코아말단에 자속차폐가 사용되어 코아말단 자속차폐가 액체로 냉각되게 발표되어 있다.Finally, Bennett U. S. Patent No. 3,435, 262 discloses that magnetic flux shielding is used at the core end of a generator to cool the core end flux shield with liquid.

전술한 기구는 발전기의 적용범위에서 제한될 것이다. 터미날 복스의 냉각을 위한 수소가스의 이와 같은 사용은 6개 붓싱이 있는 복스의 정격(rating)에서 제한될 것이다. 이 정격은 더 높은 정격에서 만족하게 냉각을 하기 위해서 다수의 자속차폐와 복잡한 가스 냉각기구를 사용함으로써 높혀질 것이다. 그러므로 본 발명의 첫째 목적은 발전기용 터미날 복스가 대단히 높은 전기 부하에서 만족하게 조작을 할 수 있도록 구성하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 자속차폐의 수를 최소로 하는데 있다. 본 발명의 더 다른 목적은 터미날 복스를 밀폐 냉각 계통을 구비하는데 있다. 본 발명의 더 다른 목적은 높은 정격의 기계를 위하여 효과적인 가격의 터미날 복스를 제공하는데 있다.The aforementioned mechanism will be limited in the scope of application of the generator. This use of hydrogen gas for the cooling of the terminal box will be limited in the rating of the box with six bushings. This rating will be increased by using multiple flux shields and complex gas cooling mechanisms to ensure satisfactory cooling at higher ratings. Therefore, the first object of the present invention is to configure the terminal box for the generator to operate satisfactorily at a very high electrical load. Another object of the present invention is to minimize the number of magnetic flux shields. A further object of the present invention is to provide a terminal box with a closed cooling system. A further object of the present invention is to provide an effective price terminal box for a high rated machine.

마지막으로, 본 발명의 목적은 터미날 복스의 크기를 증가할 것 없이 터미날 복스의 냉각 기구를 높이는데 있다.Finally, it is an object of the present invention to raise the cooling mechanism of a terminal box without increasing the size of the terminal box.

본 발명은 액체로 냉각되는 터미날 복스인 것을 특징으로 한다. 이 복스의 주변은 장방형이고 4개의 수직스텐레스강 피복탄소강(stainlesssteel clad carbonsteel)벽으로 이루어진다. 스텐레스 강판 부재가 탄소강벽의 피복측에 인접하여 배치되어 스텐레스 훠링(furring) 편이 판과 벽사이에서 독자의 유체수로를 이루기 위해서 터미날 복스벽의 각 판에 부착되어 사용된다. 이 유체수로는 복수의 주변 주위에 이루어진다. 제일 위의 수로는 헤더(header)가 되어서, 액체 냉각제를 각 터미날붓싱에 공급하기 위하여 터미날 붓싱에 연결된다. 집수 파이프가 복스의 바닥에 배치되어 터미날 붓싱으로부터 액체냉각제를 받는다. 액체는 다기관(manifold)을 통하여 복스의 하부벽 수로에 다시 들어가, 복스로 부터 빠져나간다.The invention is characterized in that it is a terminal box which is cooled with liquid. The perimeter of the box is rectangular and consists of four vertical stainless steel clad carbonsteel walls. A stainless steel sheet member is disposed adjacent to the cover side of the carbon steel wall so that a stainless furring piece is attached to each plate of the terminal box wall to form its own fluid channel between the plate and the wall. This fluid channel is made around a plurality of perimeters. The top channel becomes a header and is connected to the terminal bushing to supply liquid coolant to each terminal bushing. A sump pipe is placed at the bottom of the vox to receive the liquid coolant from the terminal bushings. The liquid reenters the vox bottom wall channel through the manifold and exits the vox.

이와 같이 액체는 상부 수로, 붓싱 및 하부 수로의 서단에 의해 연속된 밀봉을 구성하는 복스를 통하여 순환한다.As such, the liquid circulates through the vox, which constitutes a continuous seal by the upper end of the upper channel, the bushing and the lower channel.

본 발명에 관한 주요 부분은 명세서의 부분을 포함하고 있는 청구범위에서 특별히 명확하게 지적되어 있다. 그러나 실제의 기구와 방법을 포함하여 본 발명의 목적과 이익이 첨부된 도면에 관련하여 설명이 다음과 같이 언급됨으로서 잘 이해될 것이다.The main part of the invention is particularly clearly pointed out in the claims, which include part of the specification. However, it will be well understood that the following description is made with reference to the accompanying drawings in which the objects and advantages of the present invention, including the actual instrument and method, are referred to as follows.

제1도는 대형 발전기(미표시)용 터미날 복스(11)의 같은 크기의 사시도이다. 발저기에 대한 터미날복스의 완성된 구조의 한 예가 비안등의 미합중국특허 제2,472 ,582호에 표시되어 있다. 터미날복스는 수직벽(13), 기저판(15) 및 수직벽의 상부에 있는 볼트 플랜지(17)를 가진다. 이 대신으로, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서, 터미날 복스는 6개 또는 3개의 붓싱장치를 위하여 알려져 있는 바와 같이 원통형벽을 가질 수가 있다. 구명(19)이 발전기의 하부측에 터미날복스를 부착시킬 목적으로 볼트플랜지에 만들어진다.1 is a perspective view of the same size of the terminal box 11 for a large generator (not shown). An example of the completed structure of the terminal box for the erection is shown in US Pat. No. 2,472,582 to Bian et al. The terminal box has a vertical wall 13, a base plate 15 and a bolt flange 17 on top of the vertical wall. Alternatively, without departing from the scope of the present invention, the terminal box may have a cylindrical wall as is known for six or three bushing devices. A life jacket 19 is made on the bolt flange for the purpose of attaching the terminal box to the lower side of the generator.

터미날 복스의 목적은 발전기부터의 전류를 전력계통(powergrid)에 공급하는 터미날 붓싱(21)을 지지 및 밀봉하는 것이다. 3상 발전기에 있어서는 비록 붓싱의 수가 기계의 전기회로에 의하여 변할지라도 통상적으로 6개의 터미날 붓싱이 사용될 것이다. 각 붓싱은 기계로부터의 출구도선을 전기적으로 연결하기 위하여 연결판(23)을 가진다. 각 붓싱은 기계로 부터의 전류를 전력계통에 공급하기 위하여 터미날 복스의 개구( 25)의 기저판(15)을 통하여 연장된다. 고압 붓싱에서 나오는 자속은 터미날 복스벽에 부딪쳐 와류 또는 순환류를 발생하므로서 복스벽을 가열시키는 원인이 된다.The purpose of the terminal box is to support and seal the terminal bushing 21 which supplies the current from the generator to the powergrid. For three-phase generators, six terminal bushings will typically be used, although the number of bushings will vary by the electrical circuit of the machine. Each bushing has a connecting plate 23 for electrically connecting the outlet leads from the machine. Each bushing extends through the base plate 15 of the opening 25 of the terminal box to supply current from the machine to the power system. The magnetic flux from the high pressure bushing hits the terminal vox wall, causing vortex or circulation to heat the vox wall.

전술한데서 아는 바와 같이, 본 발명의 한 목적은 벽을 냉각시키기 위한 것을 제공하는 것이다. 더우기 선행기술의 수소 냉각 터미날 복스의 성능을 초과한 벽냉각을 기도하는 데 있다. 물의 열흡수 및 열전도율은 부여된 유속에 대하여 수소가스를 훨씬 초월한다는 것이 잘 알려져 있다. 이것은 대단히 감소된 속도에서 소량의 물로 냉각능력을 크게하는 역할을 한다는 것을 의미한다. 그러나 이 관찰과 발명은 물냉각에 한정된 것이 아니고 터미날 복스의 액체 냉각의 어느 형에도 확장될 수 있다.As noted above, one object of the present invention is to provide for cooling the walls. Furthermore, it is to pray for wall cooling that exceeds the performance of the prior art hydrogen cooled terminal vox. It is well known that heat absorption and thermal conductivity of water far exceed hydrogen gas for a given flow rate. This means that the cooling capacity is increased with a small amount of water at a significantly reduced rate. However, this observation and invention is not limited to water cooling and can be extended to any type of liquid cooling of the terminal box.

제2도는 제1도와 관계되는 본 발명 냉각조직의 여러 양상을 평면적으로 표시한다. 예를들면 수직벽은 냉각액체에 대하여 수로(27) 또는 도관의 작용을 한다. 본 발명의 양호한 실시에 의하여 수로는 층(tiore)으로 나뉘어져서 상부 수로(27a)는 냉각제 액체를 복스벽에 넣기 위한 입구헤더로서, 냉각제 액체를 붓싱(21)에 넣기 위한 분배망으로서 마련된다. 이 상자 입구개구(29)는 수원(미표시)에 연결되어 고정자봉의 물냉각과 관련하여 발전기에 적용된다.2 shows in plan view various aspects of the cooling structure of the present invention in relation to FIG. For example, the vertical wall acts as a channel 27 or conduit to the cooling liquid. According to a preferred embodiment of the present invention, the waterway is divided into tiers so that the upper waterway 27a is provided as an inlet header for introducing the coolant liquid into the vox wall and as a distribution network for introducing the coolant liquid into the bushing 21. This box inlet opening 29 is connected to a water source (not shown) and applied to the generator in connection with water cooling of the stator rods.

본 발명의 양호한 실시예에서 액체 냉각제로서 탈이온수(deionized water)가 이용된다. 탈이온수는 낮은 전도성과, 스텐레스강 수로벽에 조합하여 나타나는 큰 내식성 때문에 선정된다. 만약 필요하다면 다른 액체가 본 발명의 기본범위를 벗어나지 않고 다른 벽표면과 조합하여 사용될 것이다. 제3도에 표시된 바와 같이, 액체냉각제가 벽을 냉각시킬 목적으로 주변벽(13) 주위를 순환한다. 더우기, 이 벽은 상부층 수로에 있는 벽출구(31)에서 붓싱에 냉각제 유체를 분배하기 위한 분배관으로서의 작용을 한다. 양호한 실시의 본 예에서 각 터미날 붓싱에 대하여 6개의 출구 개구가 있다.In a preferred embodiment of the present invention, deionized water is used as the liquid coolant. Deionized water is chosen because of its low conductivity and the large corrosion resistance that is seen in combination with stainless steel channel walls. If necessary, other liquids may be used in combination with other wall surfaces without departing from the basic scope of the present invention. As shown in FIG. 3, the liquid coolant circulates around the peripheral wall 13 for the purpose of cooling the wall. Moreover, this wall acts as a distribution tube for distributing the coolant fluid to the bushings at the wall outlet 31 in the upper layer channel. In this example of the preferred embodiment there are six outlet openings for each terminal bushing.

각 벽의 출구로부터 물냉각제는 연결호오스(33)를 통하여 각 터미날 붓싱에 들어간다. 물 냉각제는 가스 냉각붓싱에 대한 비안등의 미합중국 특허 번호 제2,742,582호에 표시된 바와 같이 또는 본 분아에서 실시된 어느 안려진 방법으로 터미날 붓싱을 통하여 순환할 것이며, 물냉각은 위한 수정이 본 분아에서 일반적인 기술의 하나로서 알려질 것이다. 물냉각제는 중앙 집수 파이프(37)를 가진 각 붓싱의 출구에 연결된 호오스(35)를 통하여 각 붓싱으로부터 되돌아 온다.From the outlet of each wall, the water coolant enters each terminal bushing through the connecting hose 33. The water coolant will circulate through the terminal bushings as indicated in U.S. Patent No. 2,742,582 to Bian et al. For gas cooled bushings, or in any nested method carried out in the present germ, and water cooling for It will be known as one of the techniques. The water coolant is returned from each bushing through a hose 35 connected to the outlet of each bushing with a central catchment pipe 37.

중앙집수 파이프(37)는 냉각제 액체를 붓싱으로부터 제4도에서 표시된 벽개구 또는 수로 입구(39)를 통해 벽안으로 다시 보낸다. 이상에 언급된 바와 같이 벽은 실제로 물냉각벽인 동시에 물을 전달하는 수로가 된다. 터미날 복스벽의 구조는 액체냉각제를 복스 주위에 한 방향으로 운반하기 위하여 수직흐름 구획체 또는 댐(41)이 설치되어 있다. 이와 같이 상부수로(27a)에 있는 물은 복스에 대해 시계방향으로 돌아서 다시 붓싱으로 들어간다. 이와 같이 하여 벽의 개구(37)에서 받은 시계 방향 물은 복스를 시계 방향으로 돌아서 하부층 수로(27b)에 보내진다. 양호한 실시예에서 3개의 하부층 수로가 있어 흐름구획체(41)와 결합된 수직 수로 분배 헤더(43)를 경유하여 각 수로에 물을 평행으로 분배한다. 다시, 냉각제액체는 복스벽을 냉각 시키기 위하여 시계방향으로 벽(27b)을 통하여 순환한다. 마지막으로, 물은 터미날 복스벽으로부터 수직수로 유체집수 헤더(45) 및 터미날 복스 출구(51)를 경유하여 모여진다.The central sump pipe 37 directs the coolant liquid from the bushing back into the wall through the opening or channel inlet 39 indicated in FIG. 4. As mentioned above, the wall is actually a water cooling wall and at the same time a channel for delivering water. The terminal vox structure is provided with a vertical flow partition or dam 41 to convey the liquid coolant in one direction around the vox. In this way, the water in the upper channel 27a turns clockwise with respect to the box and enters the bushing again. In this way, the clockwise water received at the opening 37 of the wall is sent to the lower layer channel 27b by turning the box clockwise. In a preferred embodiment there are three lower layer channels to distribute water in parallel to each channel via a vertical channel distribution header 43 associated with the flow compartment 41. Again, the coolant liquid circulates through the wall 27b clockwise to cool the vox wall. Finally, water is collected via the fluid collection header 45 and the terminal box outlet 51 from the terminal box wall to the vertical water.

제5도는 벽과 기저판의 단면도이다. 전 수로가 내식성의 비자성체 물질로 되었기 때문에 순환전류를 감소시키고 자속분자가 물계통(water system) 속에 방출되는 것을 방지할 수 있다. 비자성 스텐레스강이 용접을 할 수도 있고 언급된 특성을 충분히 갖고 있기 때문에 여기에 가장 알맞는 물질이다. 제5도의 양호한 구조도에서, 첫째벽 (55)은 탄소강 부분(55a)과 스텐레스강 피복부분(55b)을 포함한 스텐레스강 피복탄소강이다. 스텐레스 훠링편(57)은 첫째벽 피복측에 용접되고 스텐레스강판(59)은 스텐레스강의 내부표면을 갖는 물 밀집 수로를 형성하기 위해 훠링편에 용접된다. 터미날로부터의 산란한 자속을 흡수하기 위하여 탄소강 저부로 구조가 된 적어도 하나의 복스벽을 가지는 것이 더욱 좋다. 본 발명의 중요한 외관은 양호한 구조 부분으로서 스텐레스강 피복탄소강벽을 가지는 것이다.5 is a cross-sectional view of the wall and base plate. Since the entire channel is made of non-corrosive, non-magnetic material, it can reduce the circulating current and prevent the release of magnetic flux molecules into the water system. Non-magnetic stainless steels are the most suitable material for welding because they are capable of welding and have sufficient properties mentioned. In the preferred structural diagram of FIG. 5, the first wall 55 is a stainless steel coated carbon steel including a carbon steel portion 55a and a stainless steel coated portion 55b. The stainless steel ring piece 57 is welded to the first wall covering side, and the stainless steel plate 59 is welded to the water ring piece to form a water dense channel having an inner surface of the stainless steel. It is better to have at least one vox wall structured with a carbon steel bottom to absorb the scattered magnetic flux from the terminal. An important aspect of the present invention is to have stainless steel coated carbon steel walls as a good structural part.

본 발명의 조작은 다음과 같다. 본 발명은 발전기로부터 터미날 붓싱을 지지 및 밀봉하기 위한 것이다. 붓싱은 발전기로 부터의 전류를 전력계통에 공급하기 위한 고압터미날이다. 터미날 붓싱으로부터의 산란한 자속은 터미날복스의 벽을 가열시키는 원인이 된다. 본 발명은 한 벽부분과 터미날 및 둘째 벽부분을 통하여 순환되는 액체 냉각제를 가지고 터미날 복스벽과 터미날을 냉각시키는 것이 목적이다.The operation of the present invention is as follows. The present invention is for supporting and sealing terminal bushings from a generator. Bushing is a high voltage terminal for supplying current from the generator to the power system. Scattered magnetic flux from the terminal bushings causes the walls of the terminal box to heat up. It is an object of the present invention to cool a terminal box wall and a terminal with a liquid coolant circulated through one wall and a terminal and a second wall.

액체냉각제, 되도록이면 물은 벽입구(29)를 통하여 벽(13)내에 형성된 상부수로(27a)에 들어온다. 물은 상부 수로속을 시계 방향으로 순환하여 선로(33)를 경유해서 벽의 출구(31)로 부터 붓싱(21)안으로 들어간다. 액체 냉각제는 붓싱을 통하여 순환하고 벽개구(39)를 통하여 수직입구헤더(43)로 다시 들어온다. 이 헤더는 터미날 복스벽 주위를 시계방향으로 다시 돌아 하부층수로(27b)에 물을 분배한다. 이 물의 흐름은 복스내의 출구헤더(45) 및 장치의 출구(51)에서 끝난다.Liquid coolant, preferably water, enters the upper channel 27a formed in the wall 13 through the wall inlet 29. The water circulates clockwise through the upper channel and enters the bushing 21 from the outlet 31 of the wall via the track 33. The liquid coolant circulates through the bushing and back into the vertical inlet header 43 through the cleavage 39. This header turns clockwise around the terminal vox wall to distribute water to the lower stratum 27b. This water flow ends at the outlet header 45 in the box and the outlet 51 of the apparatus.

제5도에서 기저판(15)에 스텐레스 강판(59)을 부착하는 것은 기저판으로부터의 부가적인 열전달 이익이 냉각액체를 직접 접촉시키는 것에 의하여 성취된다는 것을 지적하고 있다. 더우기, 필요에 의해 터미날 복스벽의 스텐레스강 피복 부분이 수로의 내측을 형성하도록 사용된다면, 수로를 형성하기 위해 스텐레스 강판이 복스의 외측에 배치될 수도 있다는 것이 부가적으로 지적되었다.Attaching the stainless steel plate 59 to the base plate 15 in FIG. 5 indicates that additional heat transfer benefit from the base plate is achieved by direct contact of the cooling liquid. Moreover, it was additionally pointed out that if a stainless steel coated portion of the terminal vox wall was used to form the inside of the channel as needed, a stainless steel sheet may be disposed outside the box to form the channel.

Claims

A base plate for supporting terminal bushings, a first terminal box wall surrounding the high pressure bushings, a second terminal box wall adjacent to the first terminal box wall at intervals, and a box inlet opening connected to the terminal box And the box outlet opening, wherein the terminal box for the multi-phase generator having the high-pressure bushing penetrated, wherein the first and second box walls 59 and 55 are at least one sealed flow channel 27a around the terminal box 11. 27b) means that the liquid coolant can be circulated through the walls of the vox and means 31, 33, 35, 37, 39, 41, interconnecting the terminal bushing 21 and the vox channel 27, 43,45) and a terminal box to be cooled with liquid, characterized in that the box wall and terminal bushings can flow back and forth to cool the box wall and terminal bushings in which the liquid coolant is combined.