KR960014519B1

KR960014519B1 - 가스절연식 전기장치

Info

Publication number: KR960014519B1
Application number: KR1019920002714A
Authority: KR
Inventors: 나오야 오까와
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 아오이 죠이찌
Priority date: 1991-02-22
Filing date: 1992-02-22
Publication date: 1996-10-16
Also published as: US5252778A; KR920017141A; EP0500390A1; EP0500390B1; DE69216657T2; DE69216657D1

Abstract

내용 없음.

Description

가스 절연식 전기장치

제1도는 대표적 자기 냉각형 가스 절연식 트랜스포머(transformer)를 나타낸 정면도.

제2도는 제1도에 도시된 트랜스포머상에 설치된 라디에이터의 일예의 정면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 횡단면도.

제4도는 제1도의 트랜스포머상에 설치된 라디에이터의 다른예의 정면도.

제5도는 제4도의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 취한 횡단면도.

제6도는 본 발명의 제1실시예에 의한 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 정면도.

제7도는 제6도의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 종단면도.

제8도는 제6도의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 취한 부분사시도.

제9도는 헤더(header)의 통로 단면대 판넬의 통로단면 비율과 가스유량손실의 관계를 나타낸 특성 그래프.

제10도는 헤더의 덕트 형상의 일예를 나타낸 평면도.

제11도는 헤더의 덕트 형상의 다른예를 나타낸 평면도.

제12도는 헤더의 칫수 a와 그의 덕트에서의 압력손실간의 관계를 나타낸 특성 그래프.

제13도는 본 발명의 제2실시예에 의한 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제14도는 본 발명의 제3실시예에 의한 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제15도는 제14도의 XV-XV선을 따라 취한 부분사시도.

제16도는 본 발명의 제4실시예에 의한 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제17도는 본 발명의 제1실시예의 다양한 변형예로서, 헤더들의 통로의 횡단면이 불변/가변인 것, 판넬들의 통로의 횡단면이 동일/상이한 것, 판넬간의 간격이 동일/상이한 것, 변형예들의 개략도.

제18도는 본 발명의 제1실시예의 다양한 변형예로서, 헤더들의 통로의 횡단면이 불변/가변의 것, 판넬들의 통로의 횡단면이 동일/상이한 것, 판넬간이 간격은 동일/상이한 변형예들의 개략도.

제19도는 본 발명의 제5실시예에 의한 자기 냉각형 가스 절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제20도는 제19도의 XX-XX 라인을 따라 취한 횡단면도.

제21도는 제19도의 XXI-XXI선을 따라 취한 횡단면도.

제22도는 제19도의 제5실시에에 의한 라디에이터의 제조방법의 개략 사시도.

제23도는 헤더의 외경과 헤더의 벽두께간의 관계를 나타낸 그래프.

제24도는 자연순환가스의 유량과 라디에이터의 입구부의 가스온도간의 관계를 나타낸 특성 그래프.

제25도는 송풍기에 의해 순환되는 순환가스의 유량과 라디에이터의 입구부의 가스온도간의 관계를 나타낸 특성 그래프.

제26도는 본 발명의 제6실시예에 의한 자기 냉각형 가스 절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도

제27도는 제26도의 XXⅦ-XXⅦ선을 따라 취한 횡단면도.

제28도는 본 발명의 제7실시예에 의한 자기 냉각형 가스 절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제29도는 제28도의 XXⅨ-XXⅨ선을 따라 취한 횡단면도.

제30도는 본 발명의 제8실시예에 의한 자기 냉각형 가스 절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제31도는 제30도의 XXXI-XXXI선을 따라 취한 횡단면도.

제32도는 본 발명의 제9실시예에 의한 자기 냉각형 가스 절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제33도는 본 발명의 제10실시예에 의한 자기 냉각형 가스 절연식 트랜스포머의 주요소인 라디에이터의 정면도.

제34도는 제33도의 XXXⅣ-XXXⅣ선을 따라 취한 횡단면도.

제35도는 본 발명의 제5∼10실시예에 각종 변형예로서, 헤더의 직경, 판넬 횡단면, 판넬간 간격을 달리한 변형예들의 개략도.

제36도는 본 발명의 실시예에 의한 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 전체구성을 나타낸 도면.

제37도는 본 발명의 다른 실시예의 의한 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 전체구성을 나타낸 도면.

제38도는 제37도에 도시된 트랜스포머의 평면도.

제39∼41도는 상이한 판넬들을 나타낸 개략사시도.

본 발명은, 일반적으로 가스절연식 전기장치, 즉, SF6과 같은 고내압성 절연가스를 사용하는 가스절연식 트랜스포머(transformer), 더욱 구체적으로는, 고내압성 절연가스를 냉각시키는 라디에이터(radiator)를 구비한 가스절연식 전기장치에 관한 것이다.

최근, 사무실 건물 또는 지하실에 트랜스포머 스테이션(transfomer station)이 자주 설치된다. 상기 트랜스포머 스테이션에서는, 파워 트랜스포머와 같은 고압 전기장치가 설치돼 있다.

종래의 고압 전기장치에서는, 절연유를 냉매로 사용해왔다. 그러나, 상기 절연유의 절연파괴점이 낮아서, 안정성, 즉 화재의 문제가 있다. 이러한 상황에서, 최근, 고내압성 절연가스인 SF₆가스가 고전압 전기장치에 사용돼 왔다.

상기 SF₆는 고내압성 절연가스로서 뿐만 아니라 냉매로서도 사용된다. 이러한 가스절연식 전기장치는 전기장치 본체와 이 본체에 부착된 라디에이터를 구비하고 있다.

그러나, 주지돼 있는 바와같이, SF₆가스의 비열은 상기 절연유 비열보다 더 낮고, SF₆가스의 열전도도는 상기 절연유의 열전도도의 약 1/10이다.

상기 열전도도가 절연유보다 훨씬 열등하므로 대형 라디에이터를 사용해야 한다. 또한 상기 고압 전기장치가 설치되는 사무실 건물 또는 지하실의 공간이 제한되므로 ; 상기 고압 전지장치를 대형 라디에이터와 함께 설치하기가 곤란하다.

제1도는, 상기 가스절연식 전기장치의 대표예인, 종래의 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 일예를 나타낸다.

제1도에서, 상기 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머(10)는, 트랜스포머 본체(12)와 라디에이터(14)를 구비하고 있다.

상기 트랜스포머 본체(12)의 주요소들은 케이싱(casing)(12A), 코일(12B) 및 철심(12C)이다. 상기 코일(12B)과 철심(12C)은 상기 케이싱(12A)내에 절연상태로 배치돼 있다. 고내압성 절연가스는 또는 SF6(16)가 상기 트랜스포머 본체(12)와 라디에이터(14)내에 채워져 있다.

상기 라디에이터(14)를 제2도와 제3도를 참조하여 상세히 설명한다. 각각 실질상 동일 두께를 갖는, 복수의 상호 이격된 판넬들(14B)은, 타원형 횡단면을 갖는, 상부 헤드(header)(14A)와 하부 헤더(14A)간에, 커플러(coupler)(14C)를 통하여 결합돼 있다.

상기 커플러들(14C)은 각 판넬(14B)의 양단부에 설치돼 있다. 다른 한편, 커플러들(14C)은, 상기 상,하부 헤더(14A)의 상호 대향 표면에 부착돼 있다.

상기 커플러들(14C)은, 상기 판넬(panel)들(14B)을 통해 흐르는 절연가스(16)의 분기와 합류을 제어한다.

상기 상,하부 헤더(14A)의 개방단부는 플래지(flage)(14D1,14D2)를 구비하고 있다. 상기 플래지(14D1,14D2)는 트랜스포머 본체(도시안함)에 접속돼 있다. 그럼으로써, 상기 트랜스포머 본체의 내부공간은, 상기 상부 헤드(14A)이 내부공간 및 하부 헤더(14A)의 내부공간과 소통돼 있다.

상기 상,하부 헤더(14A)의 타단부는 폐쇄돼 이다. 각 판넬(14B)은 길이방향으로 뻗은 내부공간을 갖고 있다. 각 판넬(14B)의 내부공간은 상기 상,하부 헤더(14A)의 내부공간들과 소통돼 있다.

따라서, 상기 트랜스포머 본체와, 상,하부 헤더(14A) 및 판넬(14B)의 상호 소통하는 내부공간들에 의하여, 폐쇄 가스통로가 형성된다. 상기 폐쇄 가스통로에 채워진 SF₆가스(16)는 상기 트랜스포머 본체로부터 상기 상부 헤더(14A)의 통로(18A1)로 흐른다. 다음 상기 가스(16)는 판넬(14B)내로 분기되고, 판넬(14B)의 통로(18B)를 통하여 수직방향으로 흐른다.

상기 판넬(14B)의 통로(18B)를 통해 흐르는 SF₆가스(16)는 하부 헤더(14A)의 통로(18A2)에서 합류된다. 합류 SF6 가스(16)는 상기 트랜스포머 본체로 복귀된다.

상기에서, SF₆가스가 판넬(14B)의 통로(18B)를 통해 흐를때, 상기 판넬(14B)주위의 공기가 가열되어 대류가 발생한다. 상기 대류에 의하여, 방열이 주로 이루어진다. 상기 가스(16)가 판넬(14B)의 통로(18B)를 난류상태로 흐르면, 방열 효율이 증가된다.

이 경우, 열전도성이 더 낮은 SF₆가스가 냉매로서 절연코일을 대체하므로, SF₆가스의 순환량을 증가시켜서, 상기 라디에이터(14)의 냉각성능을 높여야 한다.

상기 상,하부 헤더(14A)가 각각의 통로(18A1,18A2)의 횡단면 대 각 판넬(14B)과 상,하부 헤더(14A)간, 즉 SF6 가스가 분기되거나 또는 합류되는 각 커플러(14C)의 횡단면의 비율이 크면, 분시손실 계수와 합류손실 계수가 높다. 이 경우, 하기 문제가 발생하며 라디에이터(14)의 크기를 감소시킬 수 없다.

첫째로, 상기 커플러(14C)에서의 분기손실/합류손실은, SF₆가스의 유동속도의 제곱과 SF6 가스의 밀도 및 분기손실 계수 또는 합류손실 계수의 적으로 표현되고 ; 따라서, 상기 분기손실 계수 또는 합류손실 계수가 증가되며, 상기 분기손실 또는 합류손실의 증가 또는 SF₆가스의 순환유량이 증가한다.

둘째로, 상기 분기손실 또는 합류손실이 증가하면, 상기 판넬(14B)을 통해 흐르는 SF₆의 유량이 불균일해지는 경향이 있고, 몇몇 판넬(14B)에서, 열전도가 낮은 SF₆가스층류가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 판넬(14B)의 수가 증가되면, 방사량이 실질상 증가되지 않는다.

종래 기술의 제2실시예를 제4도와 제5도를 참조하여 설명한다. 제4도와 제5도에 도시된 바와같이 라디에이터(20)가 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머(도시안함)의 트랜스포머의 본체에 접속돼 있다. 상기 라디에이터(20)는 파이프형 상부 헤더(20A)와, 파이프형 하부 헤더(20A)와, 이들 상,하부 헤더(20A)간의 배치된 복수이 상호 이격된 판넬들(20B)을 구비하고 있다. 각각의 판넬(20B)은 동일한 두께를 갖고 있다. 상기 상,하부 헤더(20A)는, 상기 판넬(20B)의 양단부에 형성된 통공들을 통해서 삽입된다.

상기 판넬들(20B)의 양단부의 상기 통공들의 위치는, 상기 상,하부 헤더(20A)의 덕트(duct)(20C)의 위치와 일치하며, 상기 판넬들(0B)은 용접에 의하여 상기 상,하부 헤더(20A)에 결합돼 있다.

상기 상,하부 헤더(20A)의 덕트(20C)는, 상기 판넬(20B)을 통해 흐르는 절연가스(16)의 분기 및 합류를 제어한다.

상기 상,하부 헤더(20A) 각각의 개방단부는 플랜지(20D1,20D2)를 구비하고 있다. 상기 플랜지(20D1,20D2)는 상기 트랜스포머 본체(도시안함)에 접속돼 있다. 그럼으로써, 상기 트랜스포머 본체의 내부공간이 상기 상,하부 헤더(20A)의 내부공간들과 소통돼 있다. 상기 상,하부 헤더(20A) 각각의 다른 단부는 폐쇄돼 있다. 각 판넬(20B)의 내부공간은 길이방향으로 뻗어있다.

상기 판넬(20B)의 내부공간들은 상기 상,하부 헤더(20A)의 내부공간들과 소통돼 있다. 따라서, 상기 트랜스포머 본체, 상,하부 헤더(20A) 및 (20B)의 상호 소통된 내부공간들에 의해서 폐쇄 가스통로가 형성된다.

상기 폐쇄 가스통로내에 채워진 SF₆가스는 상기 폐쇄 통로를 통해서 자연스럽게 순환하며, 주로 판넬(20B)에 열을 방열함으로써, 상기 트랜스포머 본체 및 라디에이터(20)의 내부공간들은 냉각한다. SF₆가스의 자연순환을 보다 구체적으로 설명한다.

상기 SF₆가스는, 상기 트랜스포머 본체로부터 상기 상부 헤더(20A)의 통로(22A1)로 흐른다. 그 다음, 상기 가스는 상기 판넬(20B)로 분기도입되어, 판넬(20B)의 통로(22B)를 통해서 수직하방으로 흐른다. 상기 판넬들(20B)의 통로(22B)를 통해서 흐르는 SF₆가스는 하부 헤더(20A)의 통로(22A2)에서 합류된다. 상기 합류 SF₆가스는 상기 트랜스포머의 본체로 복귀된다.

상기에서, 상기 SF₆가스가 상기 판넬(20B)의 통로(22B)를 통해서 흐를때, 판넬(20B) 주위의 공기가 가열되어 대류가 발생한다. 이 대류에 의하여, 주로 방열이 발생한다. 상기 가스(16)가 난류상태로 판넬(20B)의 통로(22B)내로 흐르면, 방열효율이 증가된다.

이 경우, 열전도성이 더 작은 SF6 ` 가스가 냉매로서 절연코일을 대체하므로, SF6 가스의 순환량을 증가시켜서, 상기 라디에이터(20)의 냉각성능을 높일 필요가 있다.

상기 판넬(20B)주위 공기대류를 원활히하고 판넬(20B)의 열교환성능을 높이기 위해서는, 대류를 저해하는, 상,하부 헤더(20A) 각각의 외경을 감소시켜야 하는것으로 고려되었다. 그러나, 상기 상, 하부 헤더(S0A)각각의 외경이 감소되면, 그 내경 또한 감소되어, 각 헤더 (20A)의 통로(22A)의 횡단면이 감소된다.

따라서, 상기 제1예에서와 같이, 상기 상,하부 헤더(20A) 가각의 외경을 감소시키는 것은 불리하며, 라디에이터(20)의 크기를 감소시키기가 곤란하다.

다른 한편, 절연유 또는 절열가스등의 냉매를 사용하는, 제2예의 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머가, 중용량 및 소용량 트랜스포머에 널리 사용된다. 그러나, 상기 자기 냉각형 트랜스포머의 경우에는, 상기 코일과 철심을 냉각시키기 위한 냉매의 순환력을 강제 순환형 장치의 순환력보다 약하며 ; 따라서, 가능한 한통로 저향을 감소시키고, 냉매 순환령을 가능한한 많이 증가시키고, 상기 냉매를 가능한 최고의 효율로, 상기통로를 통과시켜 상기 코일 및 철심을 냉각시키도록 해야한다. 냉매의 순환량이 적고, 상기 코일 및 철심을 냉각키 위한 통로를 통해 흐르도록 유도된 냉매의 순환료율이 낮으며, 트랜스포머의 크기, 비용 및 설치 공간을 증가시켜야 한다.

제 1도에 도시된 바와같이 상기 트랜스포머 본체내의 SF₆는,파선 화살표로 나타낸 바와 같이 상기 코일(12) 및 철심(12C)내에 설치된 통로 뿐만 아니라 코일(12B)과 철심(12C)간의 공간을 통해 흘러서,상기 코일(12B)와 철심(12C)을 냉각하게 된다. 그러나, 상기 코일(12B)와 케이싱(12A)간의 공간을 통한 SF6 가스(16)의 흐름은 코일(12B)을 냉각하는데 거의 기여하지 못한다.

다음은, SF₆가스(16)가, 상기 코일(12B)과 철심(12C)간의 공간을 통해 흐를때 생기는 문제점을 설명한다. 상기 코일(12B)과 철심(12C)을 냉각시키기 위한 통로를 통해 흐르는 SF₆가스의 유량을 W1, 상기 코일(12B)과 케이싱(12A)간의 공간을 통해 흐르는 SF₆가스의 유량을 W2라고 가정하며, 이 경우, W1+W2의 SF₆가스가 상기 라디에이터(14)의 코기를 증가시펴야 하며, 이 라디에이커가 더 큰 설치공간내에 배치되게 됨으로써 순환유량 감소를 방지한다. 또한, W1을 증가시키기 위해서는 상기 코일(12B)과 철심(12C)을 냉각시키기 위한 통로의 횡단면을 증가시켜야 한다.

상기 설명한 바와같이, 종래의 트랜스포머(10)에서는 , SF6(16)가 상기 코일(12B)과 케이싱(12A)간의 공간을 통해 흐르며 ; 결과적으로, 상기 라디에이터(14)의 설치공간과 코일(12B)과 철심(12C)간의 공간이 증가하여, 트랜스포머(10)의 크기와 비용이 증가된다.

본 발명의 목적은, 냉각성능의 저하없이 소형화된 가스절연식 전기장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 냉각 성능저하 없이 소형화된 자기 냉각형 가스절연식 전기장치를 제공하는데 있다. 저장공간을 포함하는 전기장치 본체와 상기 저장공간내에 하우징되어 절연되는 전기소자 및 상기 저장공간내에 충전되는 고내전압성 절연가스와 ; 상기 고내전압성 절연가스를 냉각시키기 위한 것으로서, 상기 전기장치 본체로부터의 고내전압성 절연가스를 도입하기 위해 상기 전기장치 본체에 접속되며, 또한 세로축을 따라 배치된 복수의 덕트를 구비하고 있는 1 이상의 가스도입 헤더와, 상기 전기장치 본체에 접속되어 상기 고내전압성 절연가스를 방출하며, 또한 세로축을 따라서 배치된 복수의 덕트를 구비하고 있는 하나 이상의 가스방출 헤더와 한 개방단부가 상기 가스도입 헤더에 상기 복수의 덕트 각각을 통해 직접 또는 간접으로 접속돼 있고, 다른 개방 단부가 상기 가스방출 헤더에 상기 복수의 덕트 각각을 통해 직접 또는 간접으로 접속돼 있고, 세로축을 따라서 소정의통로 횡단면을 가지며, 또한 상기 가스방열 부재는 상기 가스도입 헤더로부터 고내전압성 절연가스를 수용하여 그 수용된 고내전압성 절연가스를 방열에 의해 냉가가하고, 이 냉각된 고내전압성 절연가슬를 상기 가스방출 헤더에 방출하는 1 이상의 판넬 형상의 가스방열 부재를 포함하는 라디에이터를 포함하는 가스절연식 전기장치에 있어서, 상기 가스도입 헤더간의 가스방출 헤더간의 가스방출 헤더중 적어도 하나의 상기 통로 횡단면을 변화시키기 위해 상기 가스도입 헤더와 가스방출 헤더중 적어도 하나의 간변수단을 구비한 것을 특징으로 가스절연식 전기장치에 의해 달성된다.

또한, 상기 목적은, 저장공간과, 상기 저장공간내에 하우징된, 절연된 전기소자 및 상기 저장공간내에 채워진 고내전압성 절연가스를 포함한 전기장치 본체와 ; 상기 고내전압성 절연가스를 냉각시키기 위한 것으로서, 그의 양단부가 폐쇄돼 있고, 그의 세로축을 따라서 소정의 통로 횡단면을 갖는 가스통로를 갖는 가스방열 부재와, 상기 전기장치 본체로부터 고내전압성 절연가스를 도입하기 위한 가스도입 헤더와, 여기서 이 헤더는 그의 한 개방단부가 상기 전기장치 본체에 접속돼 있고, 다른 개방단부는 폐쇄돼 있으며, 소정의 통로 횡단면을 갖고 있으며, 상기 가스방열 부재의 세로방향 일단부 근방에 삽입돼 있고, 상기 가스방열 부재를 교차하는 부분에 덕트를 갖고 있고, 상기 고내전압성 절연가스를 상기 전기장치 본체에 방출하는 가스방출 헤더를 구비하며, 상기 가스방출 헤더는, 그의 한개방단부가 상기 전기장치 본체에 접속돼 있고 그의 다른 개방단부는 폐쇄돼 있으며, 소정의 통로 횡단면을 갖고 있으며, 상기 가스방열 실린더의 세로방향 일단부 근방에 삽입돼 있고 상기 가스방열 부재와 교차하는 부분에 덕트를 갖고 있는 라디에이터를 구비한 가스절연식 전기장치에 있어서, 상기 가스방열 부재의 횡단치수가 400mm 이상인 경우에, 상기 가스도입 헤더와 가스방출 헤더중 적어도 하나의, 가스방열부재 횡단반향 덕트의 폭과 상기 가스방열 부재의 폭의 비율이 0.36 이하이고, 상기 덕트의 통로 횡단면이, 상기 가스방열 부재의 횡단치수에 0.25를 곱하여 얻어진 값과 동등한 직경의 원의 면적 이상인 것을 특징으로 하는 가스절연식 전기장치에 의해서 달성된다.

상기 목적들은 또한, 저장공간과, 상기 저장공간내에 하우징된, 절연된 전기소자 및 상기 저장공간내에 채워진 고내전압성 절연가스를 포함한 전기장치 본체와 ; 상기 고내전압성 절연가스를 냉각시키기 위한 것으로서, 그의 양단부가 폐쇄돼 있고, 그의 세로축을 따라서 소정의 통로 횡단면을 갖는 가스통로를 갖는 가스 가스방열 부재와, 상기 전기장치 본체로부터 고내전압성 절연가스를 도입하기 위한 가스도입 헤더와, 여기서 이 헤더는 그의 한 개방단부가 상기 전자장치의 본체에 접속돼 있고, 다른 개방단부는 폐쇄돼 있으며, 소정의 통로 횡단면을 갖고 있으며, 상기 가스방열 부재의 세로방향 일단부 근방에 삽입돼 있고, 상기 가스방열 부재를 교차하는 부분에 덕트를 갖고 있다.

상기 고내전압성 절연가스를 상기 전기장치 본체에 방출하는 가스방출 헤더를 구비하며, 상기 가스방출 헤더는, 그의 한개 방단부가 상기 전기장치 본체에 접속돼 있고 그의 다른 개방단부는 폐쇄돼 있으며, 소정의 통로 횡단면을 갖고 있으며, 상기 가스방열 부재의 세로방향 일단부 근방에 삽입돼 있고상기 가스방열 부재와 교차하는 부분에 덕트를 갖고 있는 라디에이터를 구비한 가스절연식 전기장치에 있어서, 상기 가스도입 헤더와 가스방출 헤더중 하나가 상기 가스방열 부재의 횡단면부 근방에 배치된 것을 특징으로 하는 가스절연식 전기장치에 의해서 달성된다.

또한, 본 발명의 목적들은, 저장공간과, 상기 저장공간내에 하우징된, 절연된 전기소자 및 상기 저장공간내에 채워진 고내전압성 절연가스를 포함한 전기장치 본체와 ; 상기 고내전압성 절연가스를 냉각시키기 위한 것으로서, 그의 양단부가 폐쇄돼 있고, 그의 세로축을 따라서 소정의 통로 횡단면을 갖는 가스통로를 갖는 가스방열 부재와, 상기 전기장치 본체로부터 고내전압성 절연가스를 도입하기 위한 가스도입 헤더와, 여기서 이 헤더는 그의 한 개방단부가 상기 전기장치 본체에 접속돼 있고, 다른 개방단부는 폐쇄돼 있으며, 소정의 통로 횡단면을 갖고 있으며, 상기 가스방열 부재의 세로방향 일단부 근방에 삽입돼 있고, 상기 가스방열 부재를 교차하는 부분에 덕트를 갖고 있고, 상기 고내전압성 절연가스를 상기 전기장치 본체에 방출하는 가스방출 헤더를 구비하며, 상기 가스도입 헤더는, 그의 한개 방단부가 상기 전기장치 본체에 접속돼 있고 그의 다른 개방단부는 폐쇄돼 있으며, 소정의 통로 횡단면을 갖고 있으며, 상기 가스방열부 부재의 세로방향 일단부 근방에 삽입돼 있고 상기 가스방열 부재와 교차하는 부분에 덕트를 갖고 있는 라디에이터를 구비한 가스 절연식 전기장치에 있어서, 상기 가스도입 헤더와 가스방출 헤더중 적어도 하나가, 상기 가스방열 부재의 외측상에서 상승하는 공기에 대한 통로 저항을 감소시키도록 된 횡단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 가스절연식 전기장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 제1실시예에 의한 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머를 제6∼12도를 참조하여 설명한다. 제6도에 도시된 바와 같이, 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머(100)는 트랜스포머 본체(122) 및 라디에이터(114)를 구비하고 있다.

상기 트랜스포머 본체(112)의 주요소들은, 케이싱(112A), 코일(112B) 및 철심(112C)이다.

상기 코일(112B)과 철심(112C)은, 절연상태내의 케이싱(112A)내에 설치돼 있다. 고내전압성 절연가스 또는 SF₆가스(16)가 상기 트랜스포머 본체(112)와 라디에이터(114)를 구비하고 있다. 상기 트랜스포머 본체(112)의 주요소들은 케이싱(112A), 코일(112B) 및 철심(112C)등이다.

상기 코일(112B)와 철심(112C)은 상기 케이싱(112A)내에 절연된 상태로 배치돼 있다. 고내전압성 절연가스 또는 SF₆가스(16)가 상기 트랜스포머 본체(112)와 라디에이터(114)내에 채워져 있다.

상기 라디에이터(114)를 제6∼8도를 참조 설명한다. 복수의 상호 이격된 판넬들(114B) 또는 가스방열 부재들은, 각각 실질상 동일 두께를 갖으며, 가스도입 헤더 부재로서 기능하는 상부 헤드(114A)와 가스방출 헤더 부재로서 기능하는 하부 헤더(114A)간에, 상기 판넬(114B)의 양측상에 설치된 커플러들(114C)에 의해 설치돼 있다.

상기 상부 헤더(114A)와 하부 헤더(114A)는 동일 형상을 갖고 있다. 상기 헤더(114A)는, 실질상 타원 횡단면을 갖는 통로 형성부(114A1)와 상기 통로 형성부(114A1)에 고정된 판넬 커플러(114A2)를 구비하고 있다.

상기 헤더(114A)는, 전체적으로는, 더욱 짧은 치수 또는 약 170mm의 폭치수를 갖는 실린더 부재이다. 상기 판넬 커플러((114A2)는, 그의 길이방향을 따라 복수의 통공을 갖고 있으며, 상기 통공들은 하기의 덕트들(114C1)과 대응한다. 각 판넬(114B)은 더욱 짧거나 또는 약 140mm의 폭 치수를 갖는 얇은 박스이다.

상기 커플러들(114C)은 상기 상,하부 헤더(114A)의 상호 대향 표면들에 부착돼 있다.

상기 커플러들(114C)은, 상기 판넬(114B)내의 절연가스의 분기 및 합류를 제어한다. 각 커플러(114C)는 SF₆가스(16)용 판넬(funnel)로서 기능한다. 상기 커플러들(114C)은 상기 판넬들(114B)에 대응하도록 상기 상부 헤더(114A)에 부착되어 있고, 이와 유사하게 커플러들(114C)은, 상기 판넬들(114B)에 대응하도록 하부 헤더(114A)에 부착돼 있다.

상기 커플러들(114C)은 동일 형상을 갖고 있다.

제8도에 도시된 바와같이, 각 커플러9114C)는, 장방향 헤더 부착 평판(114C2)과, 2개의 대형 사다리꼴 평판(114C3-1,114C3-2)과, 2개의 소형 사다리꼴 평판(114C4-1,114C4-2)을 구비한 상자형 부재이다.

상기 장방형 헤더-부착 평판(114C2)은, 통로 횡단면에 대응하는 a×b의 면적을 갖는 덕트(114C1)를 갖고 있다.(a는 상기 판넬(114B)의 짧은쪽 지수(두께)이고, b는 판넬(114B)의 긴쪽 치수(폭)이다).

상기 두개의 대형 사다리꼴 평판(114C3-1)과 (114C3-2)은 서로 대향돼 있고, 상기 2개의 소형 사다리꼴(114C4-1)과 (114C-2)가 서로 대향하고 있다. 상기 대형 사다리꼴 평판(114C3-1)과 (114C3-2)의 짧은쪽 측면부들은 상기 헤더 부착 평판(114C2)의 긴쪽 측면부들에 고정돼 있고, 상기 대형 사다리꼴 평판(114C3-1)과 (114C3-2)의 긴쪽 측면부들은 상기 판넬(114B)의 긴쪽 측면부에 고정돼 있다.

상기 대형 사다리꼴 평판(114C3-1,114C3-2)의 단변부들은 상기 헤더 부착 평판(114C2)의 장변부에 고정되어 있고, 상기 대형 사다리꼴 평판(114C3-1,114C3-2)의 장변부들은 상기 판넬(114B)의 장변부에 고정돼 있다. 상기 소형 사다리꼴 평판(114C4-1,114C4-2)의 장변부들은 상기 헤더 부착 평판 (114C2)의 단변부들에 고정돼 있고, 소형 사다리꼴 평판(114C4-1,114C4-2)))의 단변부들은 상기 판넬(114B)의 단변부들에 고정돼 있다. 상기 커플러(114C)는 역전된 판넬로서 고려할 수도 있다. 상기 커플러(114C)의 두께는 판넬(114B)쪽을 향하여 점감하며, 상기 커플러(114C)의 폭은 상기 판넬(114B)쪽을 향하여 점증하고, 판넬(114B)의 입구부와 출구부의 통로 횡단면들이 크게돼 있다. 이것은 상기 커플러(114C)의 통로 횡단면이 수직 방향으로 변함을 의미한다. 특히, 상기 커플러(114C)의, 상기 헤더(114A)에 밀접한 부분의 통로 횡단면은 큰 한편, 상기 커플러(114C)의 통로 횡단면은 판넬(114B)측을 향하여 점감한다.

상기 커플러(114C)의 덕트(114C1)면적이 크므로, 상기 헤더(114A)로부터 나오는 SF6가스(16)가 큰면적(통로 횡단면)을 갖는 덕트(114C1)를 통해서 상기 판넬(114B)내로 안내될 수 있고, 상기 판넬(114B)에서 유출되는 가스(16)는 큰 면적(통로 횡단면)을 갖는 덕트(114C1)를 통해서 상기 헤더(114A)내로 안내될 수 있다.

상기 상,하부 헤더(114A) 각각의 개방단부는 플랜지(114D1,114D2)를 구비하고 있다.

상기 플랜지(114D1,114D2)는 접속파이프(114E)를 통해서 트랜스포머 본체(112)에 접속돼 있다. 그럼으로써, 상기 트랜스포머 본체(112)의 내부공간이 상기 상,하부 헤더(114A)의 내부공간들과 소통된다. 각 헤더(114A)의 타단부는 폐쇄돼 있다. 각 판넬(114B)은 길이방향으로 형성된 내부공간을 갖고 있다. 상기 판넬(114B)의 내부공간들은 상기 상,하부 헤더(114A)의 내부공간들과 소통돼 있다. 따라서, 상기 트랜스포머 본체(112)와 상,하부 헤더(114A) 및 판넬들(114B)의 상호 소통하는 내부공간들에 의하여, 폐쇄된 가스통로가 형성된다.

상기 폐쇄된 가스통로내에 채워진 SF₆가스는 상기 폐쇄 통로를 통해 자연순환하여, 주로 판넬(114B)내에 열을 방열함으로써 상기 트랜스포머 본체와 라디에이터(114)의 내부공간들을 냉각시킨다. SF₆가스의 자연순환을 보다 구체적으로 설명한다.

상기 SF₆가스는 상기 트랜스포머 본체로부터 상기 상부 헤더(114A)의 통로(118A1)로 흐른다. 다음은, 상기 가스가 판넬(114B)내로 분기되어 상기 판넬(114B)의 통로(118B)를 통해서 수직하방으로 흐른다. 상기 판넬(114B)의 통로(118B)를 통해 흐르는 SF₆가스는 하부 헤더(114A)의 통로(118A2)내에서 합류된다. 합류 SF6 가스는 상기 트랜스포머 본체(112)로 복귀된다, 이 경우, SF₆가스가 상기 판넬(114B)의 통로(118B)를 통해서 흐를때, 상기 판넬(114B)의 주위공기가 가열되어 대류가 발생한다.

상기 대류에 의하여, 주로 방열이 야기된다. 다른한편, 판넬들(114B)이 상,하부 헤더(114A)간에 설치돼 있는 상기 라디에이터(114)와 트랜스포머 본체(112)의 내부공간들을 통하여 SF₆가스가 일정 유속으로 흐르는 것으로 가정하면, 제 9도에서, 횡축은, 상기 상,하부 헤더(114A)의 통로 횡단면 대 상기 판넬(114B)의 입구 및 출구부의 횡단면의 비율을 나타내며, 종좌표는, SF₆가스(16)가 판넬(114B)내로 분기되고, 하부헤더(114A)에서 합류됐을때 분기손실과 합류손실의 합계를 나타낸다.

제 9도에 명시된 바와 같이, 상기 헤더(114A)의 통로 횡단면 대 상기 판넬(114B)의 입구 및 출구부의 통로 횡단면의 비율이 감소하면, 즉, 판넬(114B)의입구 및 출구부의 통로 횡단면이 증가하면, 상기 손실이 급감한다.

상기 실시예에서, 상기 커플러(114C)의 두께는 상기 판넬(114B)측을 향하여 점감하며 상기 커플러(114C)의 폭은 상기 판넬(114B)측을 향하여 점증하며, 상기 판넬(114B)의 입구부와 출구부의 통로 횡단면이 크게 된다.

따라서, 상기 분기 및 합류영역에서는 상기 헤더(114A)의 통로 횡단면 대 판넬(114B)의 입구 및 출구부의 통로 횡단면의 배율이 낮고, 상기 분기/합류손실이 감소하며, 자연순환하는 SF6 가스의 유량이 증가한다.

상기 분기손실과 합류손실이 감소되므로, 각 판넬(114B)의 통로(118B)에서의 유량은 균일해지고, 상기 가스가 층류가 아니고, 난류로서 흐른다.

또한, SF₆의 순환유량이 증가하고, 따라서 열전달계수가 증가하고 판넬(114B)당 방사성능이 현저히 증가된다. 그럼으로써, 가스절연식 트랜스포머를 소형화하여, 제한 공간내에 설치할 수 있고; 또한, 상기 트랜스포머의 비용을 절감할 수 있다.

상기 덕트의 바람직한 형상을 제10∼12도를 참조하여 설명한다.

상기 실시예에서, 제10도에 도시된 바와같이 상기 덕트(114C1)는 판넬(114B)의 짧은 치수(두께)에 따른 친수 a와, 판넬(114B)의 긴치수(폭)에 따른 치수 b에 의해 정의되는 장방형 형상을 갖고 있으며, 통로횡단면에 대응하는 면적 a×b을 갖는다.

또한, 횡단(두께)방향의 대각선 치수 a'와 길이(폭)방향 대각선 치수 b'에 의해 정의되는 정사방형 덕트(114C')를 재용할 수 있다.

제 10도의 장방형 덕트(114C1)의 경우에, 상기 치수 a가 감소되고, 상기 덕트(114C1)의 개구면적(통로 횡단면)이 증가되면, 상기 덕터(114C1)의 원주치수도 증가된다. 그 결과 손실이 증가된다. 대조적으로, 상기 치수 a가 과도하게 증가되면, 상기 덕트(114C1) 근방의 와류로 인한 손실이, 작은 치수 a의 경우보다 손실이 더 커진다.

본 발명자는 치수 a와 a'간의 관계를 분석하여, 제 12도의 특성 데이타를 얻는다. 제12도로부터, 장방형 덕트(114C1)의 경우, 최적치수 a는 16mm a 45mm, 상기 장사방형 덕트(114C1')의 경우, 최적치수 a'는 18mm a' 40mm이다.

본 발명의 제 2실시예를 제13도를 참조하여 설명한다. 제2실시예에서, 제1실시예에서의 경우와 동일한 구성부재는 동일 참조번호로 표시돼 있으므로, 그 설명은 생략한다. 특히 상기 제2실시예는, 상기 커플러(114C')만 상기 제 1실시예와 다르다.

상기 제 2실시예에서는, 각 커플러(114C')가 경사부를 갖고 있고, 이 경사부는상기 판넬(114B)의 두께방향으로, 트랜스포머 본체에 대향하는 측만 경사져 있다.

또한, 본 제2실시예에서, SF₆가스가 상기 트랜스포머 본체와 라디에이터(114-1)의 내부공간들을 통해서 자연순환하며, 주로 판넬(114B)내에 열이 방열된다. 따라서, 상기 트랜스포머가 냉각된다. 이 경우, 상기 커플러(114C')의 통로 횡단면이 상기 트랜스포머 본체와 대향하는 측상에서만 변하나, 제 1실시예와 동일한 작용, 효과가 달성된다.

또한, 상기 상,하부 헤더(114A)의 근방에서, 상기 판넬(114B)의 두께가 그의 일측에서만 증가하며; 따라서, 상기 판넬(114B)의 외측에 제한된 공기측로가 확대되고, 공기유량이 증가된다. 따라서, 공기측로 열전달 계수가 증가된다.

상기 제1과 제2실시예에서, 모든 판넬(114B)의 입구부와 출구부가, 통로 횡단면을 변경키 위한 커플러(114C 또는 114C')를 구비하고 있으나 ; 상기 트랜스포머 본체로부터 이격되고, 유량이 비교적 낮은 판넬들(114B)상에 커플러(114C 또는 114C')를 설치할 필요가 없다. 또한, 제 1과 제2실시예에서 모든 커플러(114C 또는 114C')가 동일 형상을 갖고 있으나; 상기 유량이 비교적 낮은 트랜스포머 분체로부터 이격된 측에서, 상기 판넬의두께 변화가, 상기 트랜스포머 분체부근상의 판넬 두께 변화보다 작을 수 있다.

본 발명의 제 3실시예를 제14 및 제15도를 참조하여 설명한다. 제3실시예에서는 상기 제1실시예와 동일한 구성부재는 동일 참조번호로 표시돼 있고, 그의 설명은 생략한다. 특히, 상기 제3실시예는, 헤더(114A')에 상기 제1실시예와 다르다.

상기 제3실시예의 헤더(114A')는, 상기 트랜스포머 본체부근에서 두껍고, 트랜스포머 본체로부터 이격된 측에서는 얇아서, 통로 횡단면이 변한다. 특히, 상기 헤더(114A')는 상기 트랜스포머 본체부근에 대직경부(114A'a)와, 상기 트랜스포머 본체로부터 이격된 측상의 소직경부(114a'b)와, 상기 대직경부(114A'a)와 소직경부(114A'b)를 접속시키기 위한 접속부(114A'c)를 포함하고 있다.

본 제3실시예에서도, SF₆가스가 상기 트랜스포머 본체와 라디에이터(114-2)의 내부공간들을 자연순환하고, 주로 판넬(114B)내에 열이 방열된다. 따라서, 트랜스포머가 냉각된다.

상기 제3실시예에 의하면, 제1실시예에서와 동일한 작용, 효과를 달성할 수 있다. 또한 통로 횡단면이 변하는 헤더(114A')에 의하여, 하기와 같은 이점을 얻을 수 있다.

즉, 상기 헤더(114A')가 상기 트랜스포머 본체부근에 대직경부(114A'a)를 갖으며, 여기서는 가스량이 크고 유량이 높으므로, 가스량과 유량이 증가되어도 문제가 생기지 않는다. 그 결과, 상기 분기손실과 합류손실을 감소시킬 수 있고, 자연순환하는 SF₆의 유량을 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 판넬(114B)을 통해 흐르는 SF₆유량을 균일하게할 수 있고, 열전달계수가 증가되고, 판넬(114B)당 방열 성능이 높아짐으로써 상기 라디에이터(114-2)의 크기를 감소시킬 수 있다.

상기 제1~3실시예에서, 상기 헤더들은 불변의 통로 횡단면을 갖으나, 가변적인 통로 횡단면을 갖을 수 있다.

상기 통로 횡단면을 변화시키기 위한 커플러들을, 상기 판넬(114B)의 입구부 또는 출구부만에 설치할 수 있다. 또한, 상기 통로 횡단면을 변화시키기 위한 헤더들(114A')중 하나만을 설치할 수 있다. 이 경우, 상기 분기손실은 일반적으로상기 합류손실보다 더 크며; 따라서, 상기 분기손실을 감소시키기 위해서는, 상기 통로 횡단면을 변화시키기 위한 헤더(114A')를 상부측에만 설치할 수 있다.

본 발명의 제4실시예를 제16도를 참조하여 설명한다. 제 4실시예에서, 제3실시예의 경우와 동일한 구성부재들은 동일 참조번호로 나타냈으며, 그의 세부 설명은 생략한다. 특히, 제4실시예에서는, 작은 통로 횡단면을 갖는 판넬(114B)과 큰 통로 횡단면을 갖는 판넬(114B')을 채용한다.

제4실시예에서는, 큰 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B')이 트랜스포머 본체부근에 배치돼 있고, 작은 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B)상기 트랜스포머 본체로부터 이격된 측부상에 설치돼 있다.

제 4실시예에서도, SF₆가스가 상기 트랜스포머 본체와 라디에이터(114-2)의 내부공간들을 통해서 자연순환하며, 주로 상기 판넬들(114B)에 열이 방열된다. 따라서, 상기 트랜스포머 본체가 냉각된다. 제2실시예와 동일한 작용, 효과를 달성할 수 있고, 더욱 많은 량의 SF₆가스를 상기 트랜스포머 본체부근의 판넬들(114B)을 통해 흐르게 할 수 있는 한편, 더욱 소량이 SF₆가스를 상기 트랜스포머 본체에서 이격된 판넬들(114B)을 통해 흐르게 할 수 있다.

다음은, 본 발명의제1실시예의 다양한 변형예를 제17도를 참조하여 설명하며, 상기 헤더의 통로 횡단면이 불변/가변인 것, 상기 판넬들의 통로의 횡단면이 동일/상이한것, 판넬들간의 간격이 동일/상이한 것이있다.

A형은, 통로 횡단면이 가변적인 헤더들(114A')과 , 동일한 통로 횡단면을갖는 판넬들(114B) 및, 트랜스포머 본체부근과 트랜스포머 분체에서 이격된 측의 양측상의 가변적 통로 횡단면을 갖는 커플러(114C)로 구성된 라디에이터이다. A형은 제3실시예와 대응한다. B형은, 가변적인 통로 횡단면을 갖는 헤더들(114A')과, 상이한 통로 횡단면들을 갖는 판넬(114B,114B')과 상기 트랜스로머 본체부근과 트랜스포머 본체에서 이경된 측의 양측상의 통로 횡단면이 가변작인 커플러(114C)로 구성된 라디에이터이다.

C형은, 가변적인 통로 횡단면을 갖는 헤더(114A')와 상이한 통로 횡단면을 갖는 판넬(114B,114B')과 상기 트랜스포머 본체부근과 그로부터 이격된 측 양측의 가변적인 통로 횡단면을 갖는 커플러(114C)들로 구성된 라디에이터이다. 또한, 상기 판넬들(114B)간의 간격 H1은, 상기 판넬들(114B')간의 간격 H2와 다르다. C형은 제4실시예와 대응된다.

D형은, 통로 횡단면이 불변인 헤더들(114A)과 , 동일한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B)과 상기 트랜스포머 본체의 부근과 그로부터 이격된 측 양측의 가변적인 통로 횡단면이 가변적인 커플러들(114C)로 구성된 라디에이터이다. D형은 제1실시예와 대응한다.

E형은, 통로 횡단면이 불변인 헤더들(114A')과, 통로 횡단면이 가변적인 판넬들(114B,114B')과 상기 트랜스포머 본체 부근과 그로부터 이격된 측 양측의 통로 횡단면이 가변적인 커플러들(114C)로 구성돼 있다.

F형은, 통로 횡단면이 불변인 헤더들(114A')과, 상이한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B,114B')과, 상기 트랜스포머 본체 부근과 그로부터 이격된 측 양측의 통로 횡단면이 가변적인 커플러들(114C)로 구성된 라디에이터이다. 또한, 판넬들(114B)간의 간격 H1은, 상기 판넬들(114B')간의 간격 H2와 다르다.

다음은, 본 발명의 제2실시예의 여러 변형예를 제18도를 참조해서 설명하며, 상기 헤더들의 통로의 횡단면들은 불변/가변인 것, 상기 판넬들이 통로 횡단면이 동일/상이한 것, 판넬들간의 간격이 동일/상이한 것이 있다.

G형은, 가변적 통로 횡단면을 갖는 헤더들(114A')과 동일한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B) 및, 상기 트랜스포머 본체 부근만의 가변적 통로 횡단면을 갖는 커플러들(114C')로 구성된 라디에이터이다.

H형은, 가변적 통로 횡단면을 갖는 헤더들(114A')과 상이한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B') 및 상기 트랜스포머 본체 부근만의 가변적 통로 횡단면을 갖는 커플러들(114C')로 구성된 라디에디터이다.

I형은, 가변적 통로 횡단면을 갖는 에더들(114A')과, 상이한 통로 횡단면을 갖는 판네들(114B') 및, 상기트랜스포머 본체 부근만의 가변적 통로 횡단면을 갖는 커플러들(114C')로 구성된 라디에이터이다.

또한, 상기 판넬들(114B)간의간격 H1은 상기 판넬들(114B')간의 간격 H2와 다르다. I형은 제4실시예에 대응한다.

J형은, 불변의 통로 횡단면을 갖는 헤더들(114A')과 상이한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B,114B')과 트랜스포머 본체 부근만의 가변적 통로 횡단면을 갖는 커플러들(114C')로 구성된 라디에이너이다. 또한, 판넬들(114B)간의 간격 H1은 상기 판넬들(114B')간의 간격 H2와 다르다.

K형은, 불변의 통로 횡단면을 갖는 헤더들(114A')과, 상이한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B,114B') 및, 상기 트랜스포머 본체 부근만의 가변적 통로 횡단면을 갖는 커플러들(114C')로 구성된 라디에이터다.

L형은, 불변의 통로 횡단면을 갖는 헤더들(114A')과, 상이한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(114B,114B')과, 트랜스포머 본체 부근만의 가변적 통로 횡단면을 갖는 커플러들(114C')로 구성된 라디에이터다. 또한, 판넬들(114B)간의 간격 H1은 상기 판넬들(114B')간의 간격 H2와 다르다.

본 발명의 제5실시예를 제19~25도를 참조하여 설명한다. 제19도에 도시된 제5실시예에 의한 라디에이터(120)는 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머(도시안함)의 트랜스포머 본체에 접속돼 있다. 상기 라디에이터(120)는 상부 실린더형 GPO더(120A), 하부 실린더형 헤더(120A) 및, 실질상 동일 두께의 상호 이격된 복수의 판넬들(120B)을 구비하고 있고, 상기 판넬들은 상기 헤더들(120A)의 세로축을 따라서 배치돼 있다.

이것은 제22도에서 쉽게 이해할 수 있다.

상기 상,하부 헤더(120A)는, 이들의 세로축을 따라서 복수의 덕트(120C)를 구비하고 있다. 상기 판넬(120b)과 덕트(120c)의 구성은 제21도에 명시돼 있다.

상기 헤더(120A)이 외경 x, y는 하기와 같이 구해진다 :

x(또는 y) ＜0.36z

상기 헤더(120A)의 통로 횡단면q는 하기와 같이 구해진다 :

q＞ (0.25z)²

상기 식에서, Z는 상기 판넬(120B)의 폭이다.

상기 치수를 고려하여, 양단부에 통공들을 갖는 판넬들(120B)을 제조한다.

상기 상,하부 헤더들(120A)은 상기 판넬들(120B)의 통공들 내부로 삽입된다.

상기 판넬들(120B)의 양단부의 홀의 위치는, 상,하부 헤더들(120A)의 덕트(120C)의 위치들과 일치하고, 상기 판넬들(120B)은, 용접 등에 의하여 상,하부 헤더(120A)에 고정돼 있다.

상기 상부 헤더(120A)의 덕트들(120C)은, 하부 헤더(120A)의 덕트들(120C)과 대향하고 있다.

상기 상,하부 헤더(120A)의 덕트들(120C)은 상기 판넬(120B)내의 절연가스(16)의 분기 및 합류를 제어한다. 상기 헤더(120A)와 판넬들(120B)의 조립방법은 제22도를 참조하여 명백히 알 수 있다.

상기 상,하부 헤더(120A) 각각의 개방단부를 플랜지(120D1,120D2)를 구비하고 있다.

상기 플랜지(120D1,120D2)는 트랜스포머 본체(도시안함)에 접속돼 있다. 그럼으로써 상기 트랜스포머 본체의 내부공간이, 상기 상,하부 헤더(120A)의 내부공간들과 소통된다. 상기 상,하부 헤더들(120A) 각각의 다른 단부는 폐쇄돼 있다. 각각의 판넬(120B)은 길이방향으로 형성된 내부공간을 갖고 있다.

상기 판넬들(120B)의 내부공간들은 상기 상,하부 헤더들(120A)의 내부공간과 소통돼 있다. 따라서, 상기 트랜스포머 본체, 상,하부 헤더(120A), 판넬들(120B)의 내부공간들을 상호 소통케 함으로써 폐쇄가스 통로가 형성된다.

상기 폐쇄가스 통로내에 채워진 SF₆가스는 상기 폐쇄통로를 통해서 자연순환하며, 주로 상기 판넬들(120B)에 열을 방열함으로써, 상기 트랜스포머 본체와 라디에이터(120)의 내부공간들을 냉각시킨다. SF₆가스의 자연순환을 보다 구체적으로 설명한다. SF6 가스는 트랜스포머 본체로부터 상부 헤더(120A)의 통로(122A1)로 흐른다.

다음은, 상기 가스가 판넬(120B)의 통로(122B)를 통해서 수직 하방으로 흐른다. 판넬(120B)의 통로(122B)를 통해 흐르는 SF₆가스가 상기 하부 헤더(120A)의 통로(122a2)내로 합류된다.

상기 합류 SF₆가스는 상기 트랜스포머 본체로 복귀된다.

상기에서, SF₆가스가 상기 판넬(120B)의 통로(122B)를 통해 흐르면, 판넬(120b)의 주위 공기가 가열되어 대류가 발생한다.

상기 대류에 의하여, 주로 방열이 야기된다. 상기 가스가 판넬(120B)의 통로(122B)를 난류상태로 흐르면, 방열효율이 증가된다.

본 발명의 제 5실시예는, 각 헤더(120A)의 치수 x, y 및 q를 특징으로 한다.

상기 치수 x, y 및 q는, 하기 실험 및 확인에 의하여 구해진다. 구체적으로는, 상기 헤더(120A)의 외경 x(x=y)은 제23도의 해칭선으로 표시된 약 40mm∼200mm의 범위내에서 변한다.

상기 헤더(120A)의 벽두께는, 실용적 강도를 고려하여 2mm∼8mm로 결정된다.

상기 판넬(120B)의 폭 Z는 400mm이다.

상기 치수를 갖는 라디에이터(120)에서, SF6 가스가 순환되어 냉각 동작을 실행했다.

먼저, 상기 냉각조작은 자연 순환에 의해서 실행했다.

상기 냉각조작의 결과들이 제24도에 도시돼 있고, 이 도면에서, 횡좌표는 상기 헤더(120A)의 외경 x, y대 판넬(120)의 폭 Z의 비율을 나타내고, 종좌표는, SF₆가스의 순환유량과 플랜지(120D1) 근방의 SF₆가스 온도를 나타낸다. 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 벽두께가 2mm인 경우에, 상기 SF₆가스 순환유량 A₁은, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경이 증가됨에 따라서, 증가된다. 그 이유는, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경이 증가하면, 그 통로 횡단면이 따라 증가하고, 가스속도가 감소하고, 분기손실 및 합류손실이 감소되기 때문이다. 또한, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 벽두께가 8mm인 경우, 상기 SF₆가스 순환유량 A2가 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외겨이 증감함에 따라서 증가한다.

그 이유는, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경이 증가되면, 이 통로 횡단면이 따라서 증가하고 가스속도가 감소하고, 분기손실 및 합류손실이 감소되기 때문이다.

다른 한편, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경이 증가하면, 가스순환량이 증가하고, 그 결과, 열전달계수가 증가된다. 그러나, 상기 헤더(120A)의 외경이 과도하게 증가하면 상기 판넬(120B)주위의 가열공기의 대류가 방해되고 공기측 열전달계수가 감소되고 ; 결과적으로 방열성능이 저하된다. 상기 판넬(120B)의 방열성능이, 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 x(y)대 판넬(120B)의 폭 Z의 비율이 약 0.3∼0.33일때 최소치를 갖는다.

제24도에서, 상기 방사성능은, 상기 판넬(120B)의 벽두께가 2mm인 경우에 플랜지(120D1) 근방의 SF₆가스온도 B₁를 나타내는 곡선과, 상기 판넬(120B)의 벽두께가 8mm인 경우에 상기 플랜지(120D1) 근방의 SF₆가스온도 B₂를 나타내는 곡선에 의하여 나타나 있다.

400mm 이외의 폭을 갖는 판넬(120B)에 대하여 상기와 동일한 확인을 실행했다.

방사성능은, 상기와 유사하게, 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 판넬(120B)이 폭 Z의 비율이 약 0.3∼0.36일때 최소치를 갖는다.

상기 실험에서, 자연순환하는 SF₆가스에 의하여 냉각조작을 실행했다. 또한, SF₆가스를 순환시키기 위한 송풍기를 상기 가스통로내에 삽입했고, 송풍기의 고정출력으로 상기 SF₆가스를 강제 순환시킴으로써, 냉각조작을 행하였다.

상기와 유사하게, 제25도에 도시된 바와같이, 각각의 값들을 플로트(plot)했다.

자연순환의 경우, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 벽두께가 2mm와 8mm이면, SF₆가스 순환유량 A₃와 A₄가, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경이 증가함에 따라서 증가함을 알 수 있었다.

그 이유는, 상부(하부) 헤더(120A)의 외경이 증가하면, 통로 횡단면이 따라서 증가하고, 분기손실 및 합류손실이 감소하기 때문이다.

상기 통로단면이 증가하므로, 가스 순환유량이 증가하고, 열전달계수가 증가하나 ; 상기 헤더(120A)의 외경이 과도하게 증가하면 상기 판넬(120B) 주위의 가열공기의 대류가 방해되어 공기측 열전달계수가 감소되어 ; 결과적으로 방열성능이 저하된다. 이것은 제25도로부터 이해할 수 있다.

제25도에서, 상기 판넬(120B)의 벽두께가 2mm인 경우에 상기 플랜지(120D1) 근방의 SF₆가스온도는 B₃를 나타내는 고선과 판넬(120B)의 벽두께가 8mm인 경우에 상기 플랜지(120D1) 근방의 SF₆가스온도 B₄를 나타내는 곡선을 참조한다. 그러면, 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 x(y)대 상기 판넬(120B)의 폭 Z의 비율이 약 0.3∼0.36일때 상기 판넬9120B)의 방열성능이 최소치를 갖음을 알 수 있다.

상기 결과로부터 알 수 있듯이, 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.36을 초과하더라도 SF₆가스 순환유량이 현저하게 증가되지 않는다.

이와 반대로, 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.36을 초과하면, 상기 라디에이터(120) 입구부의 플랜지(120D1) 근방의 SF₆가스온도가 상당히 증가한다.

상기 2가지 사실로부터, 상부(하부) 헤더의 외경 대 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.36 이상이면, 냉각성능이 저하된다. 그러나, 제24도에서, 상기 헤더(120A)의 외경 대 상기 판넬(120B)의 폭의 비율이 예를 들어 0.2이면, SF₆가스유량은, 상기 비율이 0.36인 경우보다 작다. 또한, 라디에이터의 입구부에서의 SF₆가스온도는 증가하고, 냉각성능은 저하된다.

상기 냉각성능을 검사하는 다른 방법으로서 상기 트랜스포머 본체내에 위치한 코일의 상부 표면온도를 검출했다. 물론, 상기 코일의 상부 표면온도가 낮을수록, 냉각성능은 높았다. 상기 헤더의 내경 대 상기 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.25 이상이면, 상기 코일 상부의 표면온도가, 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.36인 경우보다 낮다.

상기 판넬(120B)의 내경 대 폭의 비율은 0.25는, 상기 판넬(120B)의 폭이 400mm, 벽두께가 2mm일때 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 판넬(120B)이 폭의 비율이 0.26임을 나타내고, 상기 판넬(120B)의 폭이 400mm, 벽두께가 8mm일때 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.29임을 나타낸다.

다른 한편, 상기 판넬(120B)의 내경 대 폭의 비율 0.25는, 상기 판넬(120B)의 폭 400mm, 벽두께가 2mm일때 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 상기 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.26임을 나타낸다. 또한, 상기 판넬(120B)의 내경 대 폭의 비율 0.25는, 상기 판넬(120B)의 폭이 400mm, 벽두께 8MM일때 상기 상부(하부) 헤더(120A)의 외경 대 상기 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.29임을 나타낸다.

따라서, 상기 헤더(120A)의 외경 대 상기 판넬(120B)의 폭의 비율이 0.36 이하로 결정되고, 상기 헤더(120A)의 내경 대 상기 판넬(120B)의 폭의 배율이 0.25 이상이면, 외부 공기의 대류를 방해하지 않는 상태에서 큰 가스통로를 얻을 수 있다. 또한, SF6 가스 순환유령과 상기 라디에이터 입구부의 SF6 가스온도를, 실제 냉각성능을 높이도록 결정할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 가스통로의 유체저항을 방지할 수 있고, 상기 판넬(120B) 주의의 가열공기의 대류가 방해되지 않으며, 절연가스 순환유량을 증가시킬 수 있는 한편 공기측 열전달성능이 높아진다.

절연유보다 열전달성능이 낮은 절연가스를 냉매로서 채용하더라도, 높은 냉각성능을 달성할 수 있다. 그 결과, 상기 트랜스포머를 제한 공간내에 설치할 수 있고, 그 크기 및 비용을 감소시킬 수 있다.

상기 제4실시예에서는, 상기 상,하부 헤더(120A)가 동일한 실린더 형상이나; 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

상기 헤더는 원형상, 타원형, 다각형상을 갖을 수 있다. 상기 예들을 조합ㅋ할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 제6실시예를 제26도와 제27도룰 참조하여 설명한다.

제26도에 도시된 제6실시예에 의한 라디에이터(124)는, 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 트랜스포머 본체(도시안함)에 접속돼 있다.

상기 라디에이터(124)는, 2개의 상부실린더 헤더(124A)와 2개의 하부 실린더형 헤더(124A)와 실질상 동일 두께를 갖으며, 상기 헤더(124A)의 세로축을 따라 배치된 복수의 상호 이격된 판넬들(124B)을 구비하고 있다.

따라서, 상기 2개의 상부 헤더(124A)와 2개의 하부 헤더들(124A)은 각 판넬(124B)의 양쪽 종단부들에 배치돼 있고, 각 판넬(124B)의 양쪽 횡단붕 배치돼 있다.

다시 말해서, 상기 2개의 상부 헤더(124A)와 2개의 하부 헤더들(124A)은 각 판넬(124B)의 4모서리에 배치되 있다. 이것은, 상기 헤더들(124A)이 각 판넬(124B)이 폭방향으로 중간부에 배치돼 있다.

상기 2개의 상부 헤더(124A)와 2개의 하부 헤더(124A) 각각은, 그의 세로축을 따라서 복수의 덕트들(124C)을 갖고 있다.

상기 2개의 상부 헤더(12A)와 2개의 하부 헤더(124A) 각각의 개방단부는 플랜지(124C1,124C2)를 구비하고 있다. 상기 플랜지(124C1)과 (124C2)는 트랜스포머 본체(도시않음)에 접속돼 있다. 그럼으로써, 상기 트랜스포머 본체의 내부공간은, 상,하부 헤더(124A)의 내부공간들과 통하게 된다.

상기, 상,하부 헤더(124A) 각각의 다른 단부는 폐쇄돼 있다. 각 판넬(124B)은 세로방향으로 형성된 내부공간을 갖고 있다.

상기 판넬들(124B)의 내부공간들은, 상,하부 헤더(124A)의 내부공간들과 통하고 있다.

따라서, 상기 트랜스포머 본체, 상,하부 헤더(124A) 및 판넬들(124B)의 내부공간들은 상호 통하게 함으로써 폐쇄가스 통로가 형성된다.

상기 2개의 상부 헤더득(124A)의 덕트(124C)는 상기 2개의 하부 헤더(124A)의 덕트(124C)와 대향하고 있다. 상기 상, 하부 헤더(124A)의 덕트(124C)는, 상기 판넬(124B)의 절연가스(16)의 분기 및 합류를 제어한다.

잘 알려진 바와같이, 상기 판넬(124B) 주위공기(126)의 공기속도가 속도영역에서 더 높으며, 동일 높이의 공기속도 분포가 상기 판넬(124B)의 세로방향 중간영역에서 더 높다. 따라서, 공기속도가 가장 높은, 상기 판넬(124B)의 상부 중간부를 배제함으로써, 공기저항이 감소되어 유동이 원활해진다.

다른 한편, 상기 판넬(124B)의 외기온도는 상기 판넬(124B)의 중앙영역을 향하여 증가한다. 상기 헤더들(124A)은 상기 판넬들(124B)의 중앙부(폭방향)에 결합돼 있지 않으므로, 상기 판넬들(124B)이 하부로부터 냉기(126)가 용이하게 공급된다.

구체적으로, 상기 헤더들(124A)이 상기 판넬들(124B)의 모서리부에 결합되면, 판넬들(124B) 주위공기(126)의 대류가 원활하고, 냉기가 판넬(124B)의 하부에 공급될 수 있다.

상기 절연가스의 순환유량을 감소시킴이 없이 공기측 열전달 성능을 높일 수 있다.

따라서, 판넬당 방열성능을 현저히 높일 수 있고, 트랜스포머를 제한 공간내에 설치할 수 있고, 트랜스포머의 크기와 비용을 감소시킬 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 헤더(124A)의 횡단면 형상은 원형, 타원형, 장방형등일 수 있다. 상기 헤더들(124A)이 상기 판넬(124B)의 주위공기의 흐름을 방지하는 영역의 길이 V1, V2, U1 및 U2(제27도 참조)를 자유 선택할 수 있다.

본 발명의 제7실시예를 제28도와 29도를 참조하여 설명한다. 제28도에 도시된 제7실시예에 의한 리디에이터(128)는, 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 트랜스포머 본체(도시안함)에 접속돼 있다.

상기 라디에이터(128)는, 2개의 상부 실린더형 헤더(128A)와 2개의 하부 실린더형 헤더(128A)와, 실질상 동일 두께를 갖으며, 상기 헤더들(128A)의 세로축을 따라서 배치된 복수의 상호 이격된 판넬들(128B)을 구비하고 있다.

본 실시예에서, 상기 헤더들(128A)은, 상기 판넬(128B)의 폭방향으로 중간부에 배치돼 있지 않다. 상기 헤더들(128A)의 부재들은 상기 판넬(128B)의 폭방향의 양단부에서 노출돼 있다.

따라서, 상기 상,하부 헤더들(128A)은, 각 판넬(128B)이, 그들의 부재들이 노출된 상태로 각 판넬(128B)의 4모서리에 배치돼 있다.

상기 제7실시예의 구성에 의하면, 각 헤더(128A)이 크기 및/또는 헤더(128A)수가 증가될지라도, 파선 화살표로 표시된 바와같이 상기 판넬(128B) 주위공기의 흐름이 상기 헤더(128A)에 의해서 거의 방해되지 않는다.

따라서, 상기 공기측 열전달기능과 절연가스 순환유량을 제6실시예에서 보다 더욱 증가시킬 수 있다. 판넬당 방사성능을 현저하게 높일 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 헤더의 횡단면 형상은 원형, 반원형, 타원형, 장방형, 다각형등일 수 있다. 상기 헤더들(128A)이 상기 판넬(128B) 주위공기의 흐름을 방해하는 영역의 길이 W1,W2,Z1 및 Z2를 자유 선택할 수 있다.

상기 제6과 제7실시예에서는 2개의 헤더가 상기 입구(상부)측과 출구(상부)측상에 설치돼 있다.

상기 판넬이 충분한 길이를 갖으면 종래 기술의 경우처럼, 출구용의 단 하나의 헤더를 상기 판넬의 하부중간부에 설치할 수 있다.

이러한 구성을 채용하여도, 상기 판넬 주위공기의 하류에 대한 영향이 작다.

이와 반대로, 상기 판넬이 짧으면, 입구용의 단 하나의 헤더를 상기 판넬의 상부 중간부에 설치할 수 있다. 이러한 구성을 채용하여도, 판넬 주위공기의 흐름에 대한 영향이 작다. 따라서, 경우에 따라서는, 상기 2개의 상,하부 헤더중 하나를 생략할 수 있고 그 결과 용접단계와, 상기 헤더의 일다부를 트랜스포머 본체에 부착하는 단계를 생략할 수 있고, 따라서 비용이 절감된다.

본 발명의 제8실시예를, 제30도와 제31도를 참조하여 설명한다. 제30도에 도시된 제8실시예에 의한 라디에이터(130)는 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 트랜스포머 본체(도시안함)에 접속돼 있다.

상기 라디에이터(130)는, 상부 실린더형 헤더(130A)와 하부 실린더형 헤더(130A)와, 실질상 동일 두께를 갖고 상기 헤더(130A)의 세로축을 따라 배치된 복수의 상호 이격된 판넬(130B)을 구비하고 있다.

각 판넬(130B)은, 2개의 평행 장변과 2개의 편행 단변을 갖는 평행사변형이다. 각 판넬(130B)의 장변들은 수직으로 배치돼 있다.

각 헤더(130A)는 상기 판넬(130B)의 횡단 중간부에 설치돼 있지 않다. 상기 헤더들(130A)은, 그의 부재들이 노출된 상태로, 상기 판넬(130B)의 예각 모서리들에 배치돼 있다.

상기 상,하부 헤더들(130A) 각각은, 그들의 세로축을 따라서 복수의 덕트(130C)를 갖고 있다.

상기 제8실시예의 구성에 의하면, 제7실시예의 경우와 같이 상기 입구/출구 헤더(130A)의 크기가 증가되더라도, 상기 판넬(130B) 주위공기의 대류가 상기 헤더들(130A)에 의해 거의 방해되지 않는다. 따라서, 공기측 열전달 성능과 절연가스 순환유량을 증가시킬 수 있고, 판넬당 방열성능을 현저히 높일 수 있다. 또한, 상기 헤더들의 수가 상기 제6실시예의 경우보다 더 적을므로 상기 용접단계와 상기 헤더의 일단부를 트랜스포머 본체에 부착하는 단계를 생략하여, 비용을 절감할 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 헤더의 횡단면 형상이 원형, 타원형, 장방형, 다각형성등일 수 있다.

상기 입구/출구 헤더(130A)가 상기 판넬(130B) 주위공기의 흐름을 방해하는 영역들의 길이 W3와 Z3를 자유 선택할 수 있다.

본 발명의 제9실시예를 제32도를 참조하여 설명한다. 제32도에 도시된 제9실시예에 의한 라디에이터(132)는, 제8실시예의 라디에이터와는 판넬들(132B)에 상이하다.

제9실시예에서는, 상기 판넬(132B)이 장방형이면, 입구와 출구 헤더(132A)가 접속되지 않는 판넬(132B)의 둔각 모서리부들에서 SF₆가스가 원활히 흐르지 않는다.

따라서, 상기 판넬(132B)는 평행사변형이고, 제32도에 도시된 바와같이, 상기 판넬(132B)내의 통로들에는 가이드들(guide)(132C)이 설치돼 있다. 이 가이드들(132C)은 판넬(132B)내의 통로들에서의 가스 흐름을 원활하게 한다. 그럼으로써, 상기 판넬(132B)은 장방형, 정방형등일 수 있고, 상기 입구와 출구 헤더(132A)는 상기 판넬(132B)의 동일한 수직 측면상의 모서리들에 접속될 수 있다.

본 발명의 제10실시예를 제33도와 제34도를 참조하여 설명한다. 제33도에 도시된 제10실시예에 의한 라디에이터(134)는 자기 냉각형 가스절연식 트랜스포머의 트랜스포머 본체(도시안함)에 접속돼 있다.

상기 라디에이터(134)는, 타원형 횡단면을 갖는 상부 헤더(134A)와, 타원형 횡단면을 갖는 하부 헤더(134A)와, 실질상 동일 두께를 갖으며 상기 헤더들(134A)의 세로축을 따라 배치된 복수의 상호 이격된 판넬들(134B)을 구비하고 있다. 상기 헤더(134A)의 타원형 횡단면의 장축은 상기 판넬(134B)의 세로축과 일치한다. 상기 헤더들(134A)은 상기 판넬(134B)내에 배치돼 있다. 각 헤더(134A)는, 상기 판넬(134B)의 횡단 중간부에 배치돼 있다.

상기 상, 하부 헤더(134A) 각각은, 그의 세로축을 따라서 복수의 덕트(134C)를 갖고 있다.

제10실시예의 구성에 의하면, 종래의 기술의 경우와 같이, 입구와 출구 헤더(132A) 각각이 상기 판넬(134B)의 거의 중간부에 접속된다.

상기 입구와 출구 헤더(134A) 각각이 상기 판넬(134B)의 거의 중간부에 접속되어도, 각 헤더(134A)의 타원형 횡단면으로 인해서 상기 판넬(134B) 주위공기 흐름이 거의 방해되지 않는다. 파선 화살표(136)로 표시된 바와같이, 상기 헤더들(134A)에 의해서 상기 흐름이 거의 방해되지 않고, 냉각성능이 높아진다.

상기 실시예에서, SF₆가스는 상기 트랜스포머 본체의 상기 라디에이터간을 자연순환하나 ; 본 발명의 라디에이터가, SF₆가스를 강제 순환시키는 유형의 트랜스포머상에 설치되더라도, 판넬 주위에서 공기 대류가 원활히 될 수 있고, 상기 트랜스포머의 크기 및 비용을 감소시킬 수 있다.

상기 실시에에서, 상기 라디에이터는 상기 트랜스포머 본체사에 직접 설치하였으나 ; 상기 라디에이터는, 파이프등을 통하여 트래스포머 본체에 접속시킬 수 있다.

다음은, 본 발명의 제5∼10실시예들의 다양한 변형예를 제35도를 참조해서 설명하며 여기서, 상기 헤더들의 통로의 횡단면들은 불변/가변적이며, 상기 판넬들의 통로 횡단면들은 동일/상이하며, 판넬들간의 간격들은 동일/상이하다.

M형은, 통로 횡단면이 가변적인 헤더들(138A')과 통로 횡단면이 동일한 판넬들(138B)로 구성된 라디에이터이다.

N형은, 통로 횡단면이 가변적인 헤더들(138A')과, 통로 횡단면들이 상이한 판넬들(138)로 구성된 라디에이터이다.

O형은, 가변적 통로 횡단면을 갖는 헤더들(138A')과, 통로 횡단면이 상이한 판넬들(138B,138B')로 구성돼 있다. 또한, 상기 판넬들(138B')간의 간격 H1은, 상기 판넬들(138B)간의 간격 H2와는 다르다.

P형은 통로 횡단면이 불변인 헤더들(138A)과 동일 통로 횡단면을 갖는 판넬들(138B)로 구성된 라디에이터이다.

Q형은, 통로 횡단면이 불변인 헤더들(138A)과 상이한 통로 횡단면을 갖는 판넬들(138B,138B')로 구성된 라디에이터이다.

R형은, 통로 횡단면이 불변인 헤더들(138A)과 통로 횡단이 상이한 판넬들(138B,138B')로 구성된 라디에이터이다. 또한, 상기 판넬들(138B')간의 간격 H1은, 상기 판넬들(138B)간의 간격 H2와는 다르다.

제35도에 도시된 바와같이, 제5∼10실시예에서는 각종 헤더들과 판넬들을 채용할 수 있다.

상기 실시예들은 전부 라디에이터에 대한 것들이다.

다음은, 제7도에 도시된 것과 상이한 본 발명의 가스절연식 트랜스포머의 일실시예를 제36도를 참조하여 설명한다.제36도에서 본 발명의 가스절연식 트랜스포머(140)는 트랜스포머 본체(140)와 리디에이터(144)를 구비하고 있다. 코일(142B), 철심(142C) 및 냉가실린더들(142D)이, 상기 트랜스포머의 본체(142)의 케이싱(142A)내에 절연상태로 하우징돼 있다. 상기 냉각 실린더들(142D)은 상기 케이싱(142A)의 내벽에 배치돼 있다. 상기 라디에이터(144)는 헤더(144A)와 판넬(144B)을 구비하고 있다.

SF₆가스(16)는, 상기 트랜스포머 본체(142)와 라디에이터(144)내에 채워져 있다.

상기 SF₆가스(16)는, 상기 트랜스포머(140)의 절연성을 유지하기 위한 절연가스 및 냉매로서 사용된다. 상기 가스(16)는, 파선 화살표(146)와 쇄선 화살표(148)로 표시된 바와같이 상기 트랜스포머 본체(142)와 라디에이터(144)의 내부공간들을 자연순환한다. 구체적으로는 상기 트랜스포머 본체(142)내의 코일(142B)및 철심(142C)에 의해 발생된 열을 제거하는중에 가열된 SF6 가스(16)가 상기 트랜스포머 본체(142)의 상부에서 제1과 제2흐름으로 분기된다. 제1흐름은 라디에이터(144)로 유입되어, 라디에이터(144)중에서 냉각되면서 하방으로 진행하여, 트랜스포머 본체(142)의 내부로 복귀된다. 상기 제2흐름은, 상기 코일(142B)과 케이싱(142A)간의 공간을 통해서 하강하면서, 상기 냉각실린더(142D)에 의해 냉각되고, 상기 트랜스포머의 본체(12)의 하부에 합류된다.

상기 실싱에서는, 트랜스포머 본체(142)의 케이싱(142A)과 코일(142B)간에 냉각실린더(144D)가 설치된다. 따라서, SF6 가스는, 상기 케이싱(142A)과 코일(412B)간에서 상승하지 않고 하강하며, 라디에이터의 냉매통로 횡단면과 상기 코일(142B)의 통로 횡단면들을 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서,상기 케이싱(142A)와 코일(142B)간의 공간내의 SF₆가스를 냉각시키기 위해서는 냉각실린더(142D)를 사용하나, 상기 케이싱(142A)과 코일(142B)간의 공간내의 SF₆가스를 냉각시킬 수 있는것이면, 기타 냉각수단으로 상기 냉각실린더들(142D)을 대체할 수 있다. 또한, 상기 케이싱(142A)이, 케이싱(142A)와 코일(142B)간의 공간내의 SF₆가스를 냉각키 위한 핀등을 구비한다. 상기 냉각실린더들(142D)은, 상기 케이싱(142A)의 내벽 전체 또는 일부상에 설치할 수 있다.

상기 실시예에서는 복수의 판넬이 입구 헤더(들)와 출구 헤더(들)간에 설치돼 있으나, 상기 판넬수는 적어도 하나일 수 있다.

본 발명에 의한 가스절연식 트랜스포머의 다른 실시예를 제37도와 제38도를 참조하여 설명한다. 본 실시예의 가스절연식 트랜스포머(150)는, 트랜스포머 본체(152)는, 트랜스포머 본체(152)와 라디에이터(154)를 구비하고 있다.

상기 라디에이터(154)는, 상기 매니폴드(manifold)(154A)와, 하부 매니폴드(154A) 및, 4개의 냉각부(154-1, 154-2, 154-3, 154-4)를 구비하고 있다. 4개의 냉각부(154-1∼154-4)는 상기 상부와 하부 매니폴드(154A)에 접속돼 있다. 상기 4개의 냉각부(154-1∼154-4)는 동일 구성을 갖고 있다.

상기 냉각부(154-1)는, 상부 실린더형 헤더(154A1)와, 동일 구조를 갖으며 상기 헤더들(154A1)의 세로축을 따라 설치된 복수의 상호 이격된 판넬들(154B)을 구비하고 있다. 다른 냉각부들(154-2, 154-3, 154-4)은 상기 냉각부(154-1)와 동일한 구성을 갖조 있다.

본 발명에서 채용되는 라디에이터수와 판넬수는, 트랜스포머의 용량에 따라서 자유 선택할 수 있다.

상기 실시예에서, 상기 냉매 또는 SF6 가스는 중력 방향으로 흘러내리나 ; 송풍기를 사용하여 상기 냉매를 상방으로 흐르게 할 수도 있다. 물론, 상기 SF6 가스를 수평으로 흐르게 할 수도 있고 ; 이 경우, 상기 판넬들은 수평으로 설치한다.

상기 실시예에서, SF6 가스를 냉매로 사용하며 ; SF6 가스 대신 다른 절연가스 또는 절연유를 사용하더라도 동일한 효과를 달성할 수 있다.

또한, 상기 판넬은, 제39도에 도시된 바와같이 복수의 마름모형 부분(156A)을 갖는 판넬(156)과, 제40도에 도시된 바와같이, 복수의 장방형 부분(158A)을 갖는 판넬(158) 또는, 단일 장방형부(160A)를 갖는 제41도에 도시된 판넬등으로 대체할 수도 있다.

Claims

저장공간을 포함하는 전기장치 본체(112)와, 상기 저장공간내에 하우징되어 절연되는 전기소자 및, 상기 저장공간내에 충전되는 고내전압성 절연가스(16)와 ; 상기 고내전압성 절연가스(16)를 냉각시키기 위한 것으로서, 상기 전기장치 본체(112)로부터의 고내전압성 절연가스(16)를 도입하기 위해 상기 전기장치 본체(112)에 접속되며, 또한 세로축을 따라 배치된 복수의 덕트 복수의 덕트(114C1)를 구비하고 있는 1 이상의 가스도입 헤더(114A',120A,124A,130A)와, 상기 전기장치 본체(112)에 접속되어 상기 고내전압성 절연가스(16)를 방출하며, 또한 세로축을 따라서 배치된 복수의 덕트를 구비하고 있는 하나 이상의 가스방출 헤더(114A',120A,124B,130B)와, 한 개방단부가 상기 가스도입 헤더(114A)에 상기 복수의 덕트(114C1) 각가을 통해 직접 또는 간접적으로 접속돼 있고, 세로축을 따라서 소정의 통로 횡단면을 가지며, 또한 상기 가스도입 헤더(114A)로부터 고내전압성 절연가스(16)를 수용하여 그 수용된 고내전압성 절연가스를 방열에 의해 냉각하고, 이 냉각된 고내전압성 절연가스를 상기 가스방출 헤더(114A')에 방출하는 1 이상의 판넬형상의 가스방열부재(114B,114B',120B)를 포함하는 라디에이터(114, 114-2, 114-3)를 포함하는 가스절연식 전기장치에 있어서, 상기 가스도입 헤더(114A')의 가스방출 헤더(114A')중 적어도 하나의 상기 통로 횡단면을 변화시키기 위해 상기 가스도입 헤더(114A')의 가스방출 헤더(114A')중 적어도 하나의 가변수단(114C')을 구비한 것을 특징으로 하는 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 가변수단은 상기 가스방열부재(114B,114B')의 단부와 가스도입 헤더간(114A')간의 접속부와, 상기 가스방열부재(114B,114B')의 단부와 가스방출 헤더(114A')간의 접소부중 적어도 하나에 개재된 적어도 하나의 커플러(114C,114C')를 구비하며, 상기 커플러(114C,114C')는 상기 고내전압성 절연가스(16)를 통과시키며, 상기 가스방열부재(114B,114B')의 단부로부터 상기 접속부측을 향하여 점차 증가하는 통로 횡단부를 갖는 통로를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가스절연식 전기장치.
제2항에 있어서, 상기 커플러(114C)의 통로가 상기 전기장치 본체(112) 부근과 전기장치 본체(112)로부터 이격된 측에 경사부를 구비함으로써, 그 통로 횡단면이 상기 가스방열부재(114B,114B')의 단부로부터 상기 접속부쪽을 향하여 증가하는 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제2항에 있어서, 상기 커플러(114C')의 통로가 상기 전지장치 본체(112) 부근에만 경사부를 구비함으로써, 상기 통로 횡단면이 상기 가스방열부재(114B,114B')의 단부로부터 상기 접속부쪽을 점증하는 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 덕트(114C1)가 장방형, 마름모형, 타원형 및/또는 상기 장방형, 마름모형 및 타원형간의 중간형태이고, 상기 덕트(114C1)의 횡단면을 이 덕트의 장변으로 나누어 얻어진 값이 16mm∼45mm인 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 가스방열부재가 통로 횡단면이 상이한 복수의 가스방열부재(114B,114B')로 구성된 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 가스방열부재가 통로 횡단면이 상이한 복수의 가스방열부재(114B,114B')로 구성돼 있고, 상기 가스방열부재간의 거리가 일정치 않은 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 가스방열부재가 그의 횡단면에 복수의 마름모부(156A) 및/또는 복수의 장방형부(158B)를 구비하고 있는 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 전자장치 본체(112,142)가 그의 저장공간내에 상기 고내전압성 절연가스를 냉각시키기 위한 냉각수단(142D)를 갖고 있는 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 가스도입 헤더(120A)와 가스방출 헤더(120A)의세로 칫수는 상기 가스방열부재(120B)의 세로 칫수를 0.36배하여 얻은 값 이하이며, 상기 가스도입 헤더(120A)와 상기 가스방출헤더(120A)중 적어도 하나의 통로 횡단면적이 방열부재(120B)와 세초 칫수를 0.25배하여 얻은 값과 동일한 직경을 갖는 원면적 이상의 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 가스도입 헤더(124A,130A)와 가스방출 헤더(124A,130A)중 적어도 하나가 상기 가스방열부재(124B,130B)의 세로단부 부근에 위치되어 있는 것이 특징인 가스절연식 전기장치.
제1항에 있어서, 상기 가스도입 헤더(130A)와 가스방출헤더(130A)중 적어도 하나의 일부가 상기 가스방열부재(130B)로부터 노출된 것이 특징인 가스절연식 전기장치.