KR101845050B1

KR101845050B1 - 변압기

Info

Publication number: KR101845050B1
Application number: KR1020110137478A
Authority: KR
Inventors: 김완수; 박현준; 이세원
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2031-12-19
Also published as: KR20130070246A

Abstract

변압기가 제공된다. 변압기는 권선 절연 및 외부 인출 기능을 수행하는 부싱, 금속 재질로 이루어진 코어, 코어의 일부에 감기는 1차측 코일, 1차측 코일에 상응하여 코어의 일부에 감기는 2차측 코일 및 발수성 에폭시 수지를 포함하고, 코어, 1차측 코일 및 2차측 코일을 내부에 수납하여 부싱을 지지하는 외함을 포함한다.

Description

변압기{Potential Transformer}

본 발명은 변압기에 관한 것이다.

3상 배전 선로에 설치된 자동화개폐기는 원격 또는 현장의 통합 단말장치에서 개폐 조작을 하기 위하여 외부 전원공급장치(변압기)로부터 전원을 공급받는다. 여기서 공급된 전원은 제어함 내 제어전원용 축전지를 충전시켜 제어케이블을 통하여 개폐에 필요한 전원을 상시 공급되어야 한다.

자동화개폐기는 통합 단말장치를 취부할 수 있도록 제작되어야 한다. 그리고 자동화개폐기는 신호 인터페이스 규정과 전원용 변압기, 배터리가 구비되어야 하고 개폐조작을 위해 제어함내 제어전원용 축전지로부터 제어케이블을 통하여 개폐에 필요한 전원을 공급받아야 한다.

제어전원용 축전지는 DC 24V로써 재충전이 가능하며 1회 만충전으로 50회 이상의 개폐동작이 가능하여야 한다. 그리고 제어전원용 축전지는 교류전원 상실시에도 24시간 이상 제어가 가능한 충분한 용량을 가져야 한다. 이러한 제어전원용 축전지는 상시 충전하기 위해 전원용 변압기가 필요하다.

이전의 전원용 변압기는 제작 공정이 복잡하고 설치에 어려움이 많을 뿐 아니라 자동화개폐기 전원 공급의 목적에 비해 용량이 과다하여 배전선로 이용율 저하, 손실 증가 등의 문제점을 갖는다.

한국등록특허 제10-0795572호

상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 전원 공급 방식을 간단히 하여 손실 발생을 감소시키는 변압기를 제공한다.

또한, 본 발명은 절연유를 대체하여 환경 오염 문제와 폐기물 처리 및 2차 오염 물질 생성을 예방하는 변압기를 제공한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 변압기는 권선 절연 및 외부 인출 기능을 수행하는 부싱, 금속 재질로 이루어진 코어, 코어의 일부에 감기는 1차측 코일, 1차측 코일에 상응하여 코어의 일부에 감기는 2차측 코일 및 발수성 에폭시 수지를 포함하고, 코어, 1차측 코일 및 2차측 코일을 내부에 수납하여 부싱을 지지하는 외함을 포함한다.

본 발명의 일 측면에서, 부싱은 일방향으로 연장되어 일측 단부가 외함에 결합되고 측방으로 돌출된 복수의 갓과 내측에 수납 공간을 포함하는 몸체, 몸체의 수납 공간에 배치되어 고장시 배전 선로의 파급 정전을 예방하는 한류 휴즈, 몸체의 타측 단부에 결합되어 몸체의 수납 공간을 개폐하는 부싱 터미널 및 몸체와 외함을 연결하고 한류 휴즈의 부분 방전을 예방하는 쉴드를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 1차측 코일 및 2차측 코일 각각은 복수의 층을 이뤄 코어에 감기며 시작층과 마지막층이 카본 쉴드 처리될 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 1차측 코일 및 2차측 코일 각각은 폴리에스테르로 코팅될 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 흑연 재질로 이루어져 1차측 코일을 감싸며 1차측 코일을 2차측 코일로부터 단절시켜 외부 서지에 의한 교란을 방지하는 코일 쉴드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 1차측 코일 및 2차측 코일 각각의 층간 절연을 위해 배치되는 절연지를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 1차측 코일 및 2차측 코일 각각은 사다리꼴 형태로 권선하여 층별로 전극 간격을 감소시키고 설정된 비율로 증가하는 축전 면적의 값을 상계시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면에서, 외함은 금속으로 이루어진 몸체 및 몸체 내에 충진되는 절연물을 포함하여 코어, 1차측 코일 및 2차측 코일을 보호할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기는 자동화개폐기 전원공급 방식을 새로운 방향으로 전환하여 기존 전원용변압기에서 절연유로 사용하던 오일을 에폭시 수지로 대체함에 따라 환경 오염 물질로 인한 환경 오염 문제와 폐기물 처리 및 2차 오염 물질 생성을 예방할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기는 자동화개폐기 설치 및 유지를 위한 비용을 절감하면서 규격 또한 소형 및 경량화하여 현장에 즉시 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 구성을 나타내는 정면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 A 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 B 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어 및 1차측 코일을 나타내는 정면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 1차측 코일의 와인딩 상태를 나타내는 측면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 구성을 나타내는 정면 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 구성을 나타내는 측면 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기는 부싱(110), 코어(120), 1차측 코일(130), 2차측 코일(140) 및 외함(150)을 포함한다.

부싱(110)은 권선 절연 및 권선의 외부 인출 기능을 수행한다. 여기서 부싱(110)은 부싱 몸체(111), 한류 휴즈(113), 부싱 터미널(112) 및 휴즈 쉴드(114)를 포함할 수 있다.

부싱 몸체(111)는 일방향으로 연장되어 부싱(110)의 기초 골격을 이룬다. 그리고 부싱 몸체(111)는 일측 단부가 외함(150)에 결합될 수 있다. 또한, 부싱 몸체(111)는 측방으로 돌출된 복수의 갓과 내측에 수납 공간을 포함할 수 있다.

한류 휴즈(113)는 고장시 배전 선로의 파급 정전을 예방한다. 여기서 한류 휴즈(113)는 부싱 몸체(111)의 수납 공간에 배치될 수 있다. 그리고 한류 휴즈(113)는 1차측 코일(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 한류 휴즈(113)는 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다.

부싱 터미널(112)은 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 3은 도 1에 도시된 A 부분을 확대 도시한 도면이다.

부싱 몸체(111)의 수납 공간을 개폐한다. 여기서 부싱 터미널(112)은 부싱 몸체(111)의 타측 단부에 결합될 수 있다. 그리고 부싱 터미널(112)은 부싱 몸체(111)의 수납 공간의 방수를 위해 방수용 패킹(117)을 더 구비할 수 있다.

방수용 패킹(117)은 부싱 터미널(112)과 부싱 몸체(111) 사이에 배치되어 수납 공간으로 수분이 침투하는 것을 방지한다.

휴즈 쉴드(114)는 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 4는 도 2에 도시된 B 부분을 확대 도시한 도면이다.

휴즈 쉴드(114)는 한류 휴즈(113)의 부분 방전을 예방한다. 여기서 휴즈 쉴드(114)는 부싱 몸체(111)와 외함(150)을 연결하여 설치될 수 있다. 그리고 휴즈 쉴드(114)는 유기화합물 계열에서 필수적으로 발생될 수 밖에 없는 한류 휴즈(113)의 부분 방전을 예방할 수 있다. 이를 위해 휴즈 쉴드(114)는 한류 휴즈(113)가 연결된 1차측 코일(130)의 단자부를 중심으로 하여 단자부의 양측에 배치될 수 있다. 이때, 휴즈 쉴드(114)는 미리 설정된 높이를 가질 수 있다. 예를 들면 휴즈 쉴드(114)는 단자부의 높이에 상응하는 높이로 형성될 수 있다.

이로 인해 한류 휴즈(113)는 부싱 몸체(111)의 상부로 향할수록 단자부와의 거리가 멀어지므로 절연 거리를 확보하여 부분 방전이 예방될 수 있다.

코어(120)는 전자 유도를 발생시킨다. 이를 위해 코어(120)는 금속으로 이루어질 수 있다. 또한, 코어(120)는 사각테 형상으로 형성될 수 있다.

1차측 코일(130)은 코어(120)의 일측에 감긴다. 여기서 1차측 코일(130)은 고압에 상응하는 코일로 이루어질 수 있다. 그리고 1차측 코일(130)은 뇌 서어지(lightning surge) 및 개폐 서어지에 의한 여자 전류의 포화로 인해 변압기가 파괴되는 것을 방지하도록 설정된 턴 수로 코어(120)에 감길 수 있다.

2차측 코일(140)은 코어(120)의 타측에 감긴다. 여기서 2차측 코일(140)은 저압에 상응하는 코일로 이루어질 수 있다. 그리고 2차측 코일(140)은 1차측 코일(130)에 상응하는 턴 수로 코어(120)에 감길 수 있다.

여기서 도 5 및 도 6을 더 참조하여 1차측 코일(130)과 2차측 코일(140)의 와인딩에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 코어 및 1차측 코일을 나타내는 정면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 1차측 코일의 와인딩 상태를 나타내는 측면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 1차측 코일(130)과 2차측 코일(140) 각각의 턴 수는 유기 전압의 약 1.9배의 안전율을 갖도록 하여 과전압에 대한 안정성을 확보하도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 1차측 코일(130)과 2차측 코일(140) 각각은 약 25,104회/418회로 권선할 수 있다.

그리고 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140) 각각은 층간 절연을 위해 뇌 서어지 또는 개폐 서어지 유입시 층간 전압 분포를 최대한 등가로 유지하기 위한 방법으로 도 6에 도시된 바와 같이 코일의 시작층과 마지막층이 카본 쉴드(137)로 코팅 처리될 수 있다.

또한, 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140) 각각은 층간 전압 분포를 등가로 유지하기 위해 아래의 수학식 1에 의거하여 층간 커패시턴스 값이 동일하도록 권선할 수 있다.

[수학식 1]

C=ε*S/d

수학식 1에서 C는 커패시턴스 값이고, S는 축전 면적이며, d는 전극 간격이다.

예를 들면, 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140) 각각은 권선시 층별 일정한 비율로 증가하는 축전 면적 S의 값을 상계시키기 위해 전극 간격 d를 작게함으로써 사다리꼴 형태의 모양을 권선할 수 있다.

여기서 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140) 각각은 폴리에스테르로 코팅될 수 있다. 그리고 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140) 각각은 일반적인 구리(Cu)의 통전 능력의 약 10배인 0.0746A에 견딜 수 있도록 직경을 약 1mm로 하여 폭을 감소시켜 층간 커패시턴스값을 갖도록 권선할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 코일 쉴드(135)는 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140) 사이의 정전 유도에 의한 안정성을 향상시키기 위해 1차측 코일(130)을 쉴드 처리한다. 여기서 코일 쉴드(135)는 흑연 재질로 이루어질 수 있다. 이러한 코일 쉴드(135)는 1차측 코일(130)을 발수성 에폭시 수지로 감싸 1차측 코일(130)을 절연시킬 수 있다. 이러한 코일 쉴드(135)는 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140) 사이의 단절을 통하여 외부 서지에 의한 2차 회로 교란을 근원적으로 방지할 수 있다.

외함(150)은 부싱(110)과 결합되어 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140)을 보호한다. 여기서 외함(150)은 외함 몸체(153) 및 절연물(155)을 포함할 수 있다.

외함 몸체(153)는 부분 방전으로 인해 발생되는 안전 사고를 예방한다. 여기서 외함 몸체(153)는 금속으로 이루어져 외함(150)을 구성할 수 있다. 이러한 외함 몸체(153)는 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140)의 부분 방전으로 인한 절연 파괴에 의해 발생되는 사고를 예방할 수 있다.

절연물(155)은 외함 몸체(153) 내에 충진되어 1차측 코일(130) 및 2차측 코일(140)을 절연시킨다. 여기서 절연물(155)은 내후성, 자외선 내성, 내트랙킹성 또는 발수성 등의 특성을 만족하는 발수성 옥외용 에폭시인 하이드로포빅 싸이클로알리파틱 에폭시(Hydrophobic Cycloaliphatic Epoxy: HCEP)로 이루어질 수 있다. 또한, 절연물(155)은 기준 충격 절연 강도(BIL)가 약 150kV 이상의 충분한 절연 내역을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 절연물(155)은 진공 상태에서 주입하고 표면을 완전 절연체로 제작할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 변압기는 자동화개폐기 전원공급 방식을 새로운 방향으로 전환하여 기존 전원용변압기에서 절연유로 사용하던 오일을 에폭시 수지로 대체함에 따라 환경 오염 물질인 폴리염소화비페닐(Polychlorinated Biphenyl: PCBs)로 인한 환경 오염 문제와 폐기물 처리 및 2차 오염 물질 생성을 근본적으로 예방할 수 있다.

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 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

110: 부싱
120: 코어
130: 1차측 코일
140: 2차측 코일
150: 외함

Claims

삭제
변압기에 있어서,
상기 변압기는,
권선 절연 및 외부 인출 기능을 수행하는 부싱;
금속 재질로 이루어진 코어;
상기 코어의 일부에 감기는 1차측 코일;
상기 1차측 코일에 상응하여 상기 코어의 일부에 감기는 2차측 코일; 및
발수성 에폭시 수지를 포함하고, 상기 코어, 상기 1차측 코일 및 상기 2차측 코일을 내부에 수납하여 상기 부싱을 지지하는 외함을 포함하되
상기 부싱은
일방향으로 연장되어 일측 단부가 상기 외함에 결합되고 측방으로 돌출된 복수의 갓과 내측에 수납 공간을 포함하는 몸체;
상기 몸체의 수납 공간에 배치되어 고장시 배전 선로의 파급 정전을 예방하는 한류 휴즈;
상기 몸체의 타측 단부에 결합되어 상기 몸체의 수납 공간을 개폐하는 부싱 터미널; 및
상기 몸체와 상기 외함을 연결하고 상기 한류 휴즈의 부분 방전을 예방하는 쉴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
제2 항에 있어서,
상기 1차측 코일 및 상기 2차측 코일 각각은 복수의 층을 이뤄 상기 코어에 감기며 시작층과 마지막층이 카본 쉴드 처리되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제2 항에 있어서,
상기 1차측 코일 및 상기 2차측 코일 각각은 폴리에스테르로 코팅되는 것을 특징으로 하는 변압기.
제2 항에 있어서,
흑연 재질로 이루어져 상기 1차측 코일을 감싸며 상기 1차측 코일을 상기 2차측 코일로부터 단절시켜 외부 서지에 의한 교란을 방지하는 코일 쉴드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
제2 항에 있어서,
상기 1차측 코일 및 상기 2차측 코일 각각의 층간 절연을 위해 배치되는 절연지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.
제2 항에 있어서,
상기 1차측 코일 및 상기 2차측 코일 각각은 사다리꼴 형태로 권선하여 층별로 전극 간격을 감소시키고 설정된 비율로 증가하는 축전 면적의 값을 상계시키는 것을 특징으로 하는 변압기.
제2 항에 있어서,
상기 외함은 금속으로 이루어진 몸체 및 상기 몸체 내에 충진되는 절연물을 포함하여 상기 코어, 상기 1차측 코일 및 상기 2차측 코일을 보호하는 것을 특징으로 하는 변압기.