KR200474549Y1 - 유도 장치 - Google Patents

Abstract

적층 방식으로 배치된 복수의 코어 부재 (2), 및 인접한 코어 부재 (2) 들 사이의 간극에 배치된 복수의 스페이서 (17) 를 포함하는, 분로 리액터를 위한 간극구비 코어 레그 (1). 인접한 코어 부재들 사이의 간극에 배치되는 상기 스페이서는 치밀하게 패킹된다.

Description

유도 장치{AN INDUCTION DEVICE}

본 고안은, 대략 수십 MVA 의 전력을 제공하기 위한 분로 리액터 (shunt reactor) 와 같이, 1 kV 초과의 고전압 전기 수송 또는 분배 시스템과 관련하여 사용되는 유도 장치에 관한 것이다. 본 고안은, 예컨대 기다란 전력 운송 라인 (일반적으로 고전압 전력선 또는 연장된 케이블 시스템임) 의 용량성 리액턴스를 보정하기 위해, 전력 시스템에 사용되는 분로 리액터에 특히 적용될 수 있다.

분로 리액터의 기능은 일반적으로 전력선 전압 제어에 필요한 유도 보정 (inductive compensation) 및 고전압 수송 라인 및 케이블 시스템에서의 안정성을 제공하는 것이다. 분로 리액터의 주된 필요조건은 고전압을 견디고 다루는 것과 작동 유도의 범위에 걸쳐 일정한 인덕턴스를 제공하는 것이다. 이와 동시에, 분로 리액터는 크기 및 중량에서의 낮은 프로파일, 적은 손실 및 충분한 구조적 강도를 가져야 한다.

일반적으로 분로 리액터는 각 상 (phase) 을 위해 요크 (yoke) 에 의해 연결된 1 이상의 코어 레그 (코어 림이라고도 표시됨) (이들은 함께 1 이상의 코어 프레임을 형성함) 로 구성된 자기 코어를 포함한다. 또한, 분로 리액터는 코일이 각 코어 레그를 둘러싸도록 구성된다. 양자 모두 코어의 요크 구역에 고투자율 (high permeability) 저손실 그레인 배향 전기 강 (electrical steel) 을 이용한다는 점에서 코어타입 전력 변압기와 유사한 방식으로 분로 리액터가 구성된다는 것도 또한 잘 알려져 있다. 그러나, 이들은, 분로 리액터가 작동 유도의 범위에 걸쳐 일정한 인덕턴스를 제공하도록 설계된다는 점에서 현저히 상이하다. 종래의 고전압 분로 리액터에서, 이는 리액터 코어의 코어 레그 (코어 림이라고도 표시됨) 구역에 다수의 넓은 공기 간극을 이용함으로써 달성되었다. 상기 코어 레그는 전기 강 스트립과 같은 자성 재료의 패킷 (코어 세그먼트라고도 표시됨) 으로부터 제조된다. 코어 레그는 코어 세그먼트를, 요구되는 공기 간극을 제공하도록 세라믹 스페이서와 번갈아 배치함 (alternating) 으로써 구성된다. 상기 코어 세그먼트는 상기 코어 간극 중 적어도 하나에 의해 서로 분리되고, 상기 스페이서는 상기 코어 세그먼트상에 에폭시로 접합되어, 원통형 코어 부재를 형성한다. 또한, 상기 스페이서는 일반적으로 스테아타이트와 같은 세라믹 재료 또는 산화알루미늄과 같은 다른 적절한 재료로 이루어진다. 상기 코어 세그먼트는, 괴상의 (massive) 코어 부재를 형성하도록 적층 및 접합된 고품질 방사상 적층 강판으로 이루어진다. 또한, 상기 코어 세그먼트는 적층되고 에폭시와 같은 중합체에 의해 접합되어, 높은 탄성률을 갖는 코어 레그를 형성한다.

상기 코어는, 탱크를 지지하는 파운데이션 (foundation) 과 함께 탱크 바닥판 및 탱크 벽을 포함하는 탱크에 수납된다. 분로 리액터와 같은 유도 장치가 오일과 같은 냉각 매체에 침지되는 것도 또한 잘 알려져 있다.

오늘날, 세라믹 스페이서는 원통 형상이며, 일반적으로 코어 간극을 대략 50 ∼ 60 % 까지 충전한다. 50 ∼ 60 % 충전에 따른 문제는 코어 레그의 강성 (stiffness) 이 모든 용도를 위해 충분하지 않을 수 있다는 것이다. 코어 레그의 강성은, 리액터가 지진과 같은 지진 활동에 노출될 수 있는 지역에서 사용되는 때 최대화되어야 한다. 큰 리액터의 운송이 강성 요건에 추가될 수 있고, 또한 증가하는 전압 및 전류가 강성이 더 큰 코어 레그를 요구할 수 있다.

원통형 스페이서의 이론적 최대 패킹 (packing) 은 78 % 이며, 이는 몇몇의 용도의 경우 충분하지 않을 수 있다.

JP58128709 에는, 직경이 코어 부재의 직경에 상당하는 디스크 형태의 코어 레그 스페이서가 개시되어 있다. 이 스페이서 디스크는 수지함침 섬유로 구성되고, 이러한 종류의 스페이서를 사용하는 목적은 분로 리액터 코어 레그의 조립을 용이하게 하는 것이다. 스페이서로서 큰 디스크를 이용할 때의 문제는, 디스크와 코어 부재의 맞닿음 표면 (mating surface) 을 완벽히 어울리게 하기 어렵다는 것이다. 제조 동안 디스크 전체의 핸들링도 또한 어렵다.

변압기나 리액터와 같은 유도 장치를 냉각시키기 위한 공지된 방법으로는, 오일 자연 냉각 (Oil Natural Cooling) 또는 오일 강제 냉각 (Oil Force Cooling) 이 있다.

본 고안의 목적은, 장기 (long term) 기계적 강도 및 안정성이 향상된 유도 장치 및 조립이 용이한 코어 간극을 제공하는 것이다.

본 고안의 목적은 청구항 1 에 기재된 바와 같은 유도 장치에 의해 달성된다. 상기 장치는, 코어 간극 중 적어도 하나의 간극에서 스페이서가 치밀하게 패킹되도록 배치되어, 간극 내에 콤팩트한 디스크 충전을 형성한다.

상기 배치의 이점은, 치밀하게 패킹된 스페이서를 배치함으로써, 코어 레그의 강성이 증가된다는 것이다. 코어 레그의 강성이 증가하면, 장기 기계적 강도 및 안정성이 향상되고, 더 엄격한 지진 요건이 충족되며, 운송이 더 안전해지고, 더 높은 전력 부하를 다룰 수 있다.

스페이서는 코어 부재 (2) 와 접촉하는 상측- 및 하측-단부 표면과 측면이 배치된다. 스페이서가 치밀하게 패킹되어 배치된다는 것은, 이웃한 스페이서의 측면들이 서로 바람직하게는 접촉하도록 또는 매우 가까운 거리에 있도록 스페이서가 배치되는 것으로 이해해야 한다. 스페이서의 치밀한 패킹은, 코어 부재 사이의 스페이서가 차지하는 체적이 코어 부재 (2) 사이의 체적의 100 % 내지 80 % 임을 의미한다.

큰 솔리드 (solid) 디스크에 비해, 복수의 더 작은 스페이서를 이용하면, 스페이서의 제조 및 핸들링이 더 간단해진다.

다른 일 실시형태에 따르면, 유도 장치는 분로 리액터이다.

일 실시형태에 따르면, 치밀하게 패킹된 스페이서는 임의의 형태를 가질 수 있다: 육각형 스페이서, 정육면체 스페이서, 삼각형 스페이서, 장사방형 스페이서, 또는 심지어 2 이상의 다른 형태를 갖는 스페이서, 예컨대 치밀한 패킹을 형성하는 팔각형 스페이서와 정육면체 스페이서.

본 고안에 따른 유도 장치의 바람직한 실시형태에 대한 이하의 상세한 설명에서 본 고안의 다른 특징 및 이점이 드러날 것이다.

첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명에 의해, 본 고안의 다른 특징 및 이점이 본 기술분야의 당업자에게 더욱 명백해질 것이다.

도 1 은, 본 기술분야에서 공지되어 있는 것처럼 2 개의 요크와 2 개의 측 레그 사이에 간극구비 (gapped) 코어 레그가 설치되어 있는 종래 기술의 일반적인 분로 리액터 코어 프레임을 보여준다.
도 2 는, 종래 기술에 공지되어 있는 것처럼 패킹을 갖는 코어 부재의 일 표면에 세라믹 스페이서가 접착되어 있는 종래 기술의 분로 리액터의 원통형 코어 부재를 보여준다.
도 3 은, 육각형 스페이서로 치밀하게 충전된 코어 간극을 보여준다.
도 4 의 a ∼ e 는, 치밀하게 패킹된 스페이서의 대안적인 형태를 보여준다.

도 1 에 나타낸 종래 기술의 분로 리액터 코어 프레임 (14) 에서, 2 개의 요크 (15) 와 2 개의 측 레그 (16) 사이에 간극구비 코어 레그 (1) 가 위치된다. 코어 레그 (1) 는 적층 방식으로 배치된 복수의 코어 부재 (2) 를 포함한다. 코어 부재 (2) 는 인접한 코어 부재 (2) 들 사이의 각 간극에 제공된 다수의 원통형 세라믹 스페이서 (17) 에 의해 서로 떨어져 있다. 이른바 크로스 플럭스 플레이트 (cross flux plate) (19) 를 통해, 요크 (15) 와 코어 레그 (1) 사이에 자기 연결이 이루어진다. 코어 부재 (2) 는 도 2 에 따른 방사상 적층 코어 강판 (19) 을 포함하며, 적층 블록은 에폭시 수지에서 몰딩되어, 솔리드 피이스 (solid piece) 를 형성한다.

코어 부재 (2) 를 적층하기 전에, 코어 부재 (2) 의 한 표면에 세라믹 스페이서 (17) 가 접착된다.

도 3 은, 본 고안의 실시형태에 따른 코어 레그 (1) 에서 치밀하게 충전된 코어 간극을 보여준다. 이 실시형태에서, 스페이서의 형태는 육각형이다.

상기 유도 장치 (1) 에서 상기 스페이서 (17) 를 치밀하게 패킹한 배치에 의해, 코어 레그 (1) 의 강성이 증가된다.

도 4 는, 치밀하게 패킹된 코어 스페이서의 몇몇의 다른 형태의 실시형태를 보여준다:

a) 정육면체 스페이서,

b) 삼각형 스페이서,

c) 장사방형 스페이서,

d), e) 2 이상의 다른 형태를 갖는 스페이서, 예컨대

d) 치밀한 패킹을 형성하는 팔각형 스페이서 (40) 와 정육면체 스페이서 (41), 또는

e) 코어 부재 (2) 의 에지까지의 공간을 채우기 위한 엔드 피이스 (31) 와 함께, 육각형 스페이서 (30).

도 5 는 치밀하게 패킹된 구역의 에지에서 다른 형상의 스페이서를 이용하는 실시형태를 보여준다. 상기 구역 내에서의 스페이서 (50) 는 육각형이고, 상기 구역의 에지에서는, 치밀하게 패킹된 구역들 사이에 리액터를 냉각시키기 위한 매끄러운 오일 채널 (52) 을 형성하기 위해 스페이서가 다른 형상 (51) (육각형의 절반) 을 갖는다.

당업자는 스페이서가 코어 간극에 치밀하게 패킹될 수 있게 하는 많은 다른 단면 형상(들)을 용이하게 생각할 수 있다.

본 고안의 범위는 설명한 실시형태에 의해 제한되어서는 안 되며, 본 기술분야의 당업자에게 명백한 실시형태를 또한 포함한다.

Claims (9)

1. - 적층 방식으로 배치된 복수의 코어 부재 (2), 및
   - 인접한 코어 부재 (2) 들 사이의 간극에 배치된 복수의 스페이서 (17)
   를 포함하는, 분로 리액터를 위한 간극구비 코어 레그 (1) 에 있어서,
   상기 스페이서 (17) 는 치밀하게 패킹되고,
   스페이서의 치밀한 패킹은 코어 부재 사이의 스페이서가 차지하는 체적이 코어 부재 (2) 사이의 체적의 100% 내지 80% 인 것을 특징으로 하는 간극구비 코어 레그 (1).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 육각형 단면을 갖는 간극구비 코어 레그 (1).
3. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 정방형 단면을 갖는 간극구비 코어 레그 (1).
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 직사각형 단면을 갖는 간극구비 코어 레그 (1).
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 장사방형 단면을 갖는 간극구비 코어 레그 (1).
6. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 삼각형 단면을 갖는 간극구비 코어 레그 (1).
7. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 적어도 2 개의 다른 형상의 단면을 갖는 스페이서를 포함하는 간극구비 코어 레그 (1).
8. 제 7 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 팔각형 단면 및 정방형 단면을 갖는 스페이서를 포함하는 간극구비 코어 레그 (1).
9. 제 7 항에 있어서, 상기 스페이서 (17) 는 육각형 단면의 스페이서 (30), 및 코어 부재 (2) 의 에지까지 간극의 잔부를 충전하는 형상의 스페이서 (31) 를 포함하는 간극구비 코어 레그 (1).

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