KR101018814B1 - 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 게거하기 위한 장치(1)는 각각 내부 오일 호스와 외부 호스로 구성되고, 끝단에 솔레노이드 밸브(4)를 구비하고 변압기(2)의 일측에 착탈 가능하게 연결되는 입구측 이중호스(3) 및 끝단에 솔레노이드 밸브와 체크밸브(21)를 구비하고 상기 변압기(2)의 타측에 착탈 가능하게 연결되는 출구측 이중호스(3'); 상기 입,출구측 이중호스(3,3')에 각각 착탈 가능하게 연결되어, 절연유를 순환시키는 절연유 순환배관(7); 상기 절연유 순환배관(7)의 중도에 설치되어, 순환되는 절연유에서 수분을 제거할 수 있는 1개 이상의 필터(10)가 내장된 필터용기(9); 상기 필터용기(9) 안쪽의 하부에 설치되어, 수분이 제거된 절연유에 함유된 철분을 제거할 수 있는 영구자석(23); 상기 필터용기(9)의 내부에 진공상태를 형성하고, 절연유가 상기 필터(10)와 영구자석(23)에 의해 수분 및 철분이 제거되는 과정에서 포집된 상기 필터용기 내부의 가스를 상기 필터용기(9)의 외부로 강제 배출시키기 위해 상기 필터용기의 바깥쪽 상부에 설치된 진공펌프(11)와 에어 벤트라인(12); 일측이 상기 입구측 절연유 순환배관(5)에 연결되고, 타측이 상기 출구측 절연유 순환배관(6)에 연결되어, 상기 변압기(2)로부터 상기 필터용기(9) 내부로 절연유를 강제로 인입하기 위해 상기 필터용기(9)의 하부에 설치된 오일펌프(8); 상기 오일펌프(8)를 빠져나온 절연유의 유량을 측정하기 위해, 상기 오일펌프(8)의 배출구측과 상기 필터용기(9)의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된 유량계(13); 상기 오일펌프(8)를 빠져나온 절연유의 온도를 측정하기 위해, 상기 오일펌프(8)의 배출구측과 상기 필터용기(9)의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된 온도계(14); 상기 오일펌프(8)를 빠져나온 절연유의 압력을 측정하기 위해, 상기 오일펌프(8)의 배출구측과 상기 필터용기(9)의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된 압력계(15); 상기 필터용기(9)를 빠져나온 절연유의 온도를 감소시키기 위해, 상기 필터용기(9)의 배출구측과 상기 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된 냉각기(16); 입,출구측 밸브(19, 19')의 조작을 통해 상기 입구측 절연유 순환배관(5)으로 들어갈 때, 절연유에 포함된 수분 및 상기 출구측 절연유 순환배관(6)을 빠져나올 때, 절연유에 포함된 수분을 측정하기 위해, 상기 냉각기(16)와 상기 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된 수분측정기(18); 및 운전표시등, 역상 방지 장치, 모터 정역 표시등, 운전시간 적산계, 상기 수분측정기에서 측정된 값을 표시하는 모니터, 오일펌프와 진공펌프의 작동스위치, 제어용 릴레이 및 경고장치를 포함하는 제어함(22)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법은 전력용 변압기에 입,출구측 이중호스를 착탈 가능하게 연결하는 단계(31); 상기 전력용 변압기의 내부에 부하가 걸리는 단계(32); 상기 내부부하가 걸리는 단계에 의해 절연물의 온도가 40도 이상이 되어 절연유에 대류현상이 발생되는 단계(33); 상기 전력용 변압기에 설치된 솔레노이드 밸브를 개방시키는 단계(34); 상기 솔레노이드 밸브의 개방단계에 의해 절연유가 입구측 절연유 순환배관으로 유입되는 단계(36); 상기 입구측 절연유 순환배관으로의 유입단계를 거친 절연유의 수분을 입구측 밸브의 조작을 통해 수분측정기로 측정하는 단계(37); 상기 수분측정 단계에서 수분이 측정된 절연유를 필터용기 내부로 강제로 공급하기 위해 오일펌프를 작동시키는 단계(38); 상기 오일펌프의 배출구측과 연결된 상기 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 유량계, 온도계, 압력계를 이용하여 상기 오일펌프 작동단계를 거친 절연유의 유량, 온도, 압력을 측정하는 단계(39); 상기 측정단계를 거친 후, 상기 필터용기 내로 유입된 상기 절연유의 수분을 상기 필터용기 내부에 설치된 수분 제거필터를 이용하여 수분을 제거하는 단계(40); 상기 수분 제거단계를 거친 절연유를 상기 필터용기 안쪽의 하부에 설치된 영구자석을 이용하여 절연유에 함유된 철분을 제거하는 단계(41); 상기 수분제거 및 철분제거 단계(40, 41)에서 포집된 가스를 상기 필터용기의 바깥쪽 상부에 설치된 진공펌프와 에어 벤트라인을 이용하여 외부로 배출시키는 단계(42); 상기 가스 배출단계를 거친 절연유를 냉각기를 이용하여 냉각시키는 단계(43); 출구측 밸브의 조작을 통해, 상기 수분측정기로 상기 냉각단계를 거친 절연유에 포함된 수분을 측정하는 단계(45); 및 상기 수분측정단계를 거친 절연유가 상기 출구측 이중호스로 유입되어 솔레노이드 밸브와 체크밸브를 통해 변압기로 회수되는 단계(46)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for eliminating moisture in the insulation of transformer on a live wire.}
본 발명은 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 활선 상태의 변압기의 권선에서 발생하는 열에 의한 절연유의 대류현상을 이용하여 절연물에 존재하는 수분을 제거하여 전력용 변압기의 수명을 연장하고, 용량을 증가시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일반적으로, 변압기는 전기설비에서 전자유도를 이용하여 교류의 전압을 높이거나 낮추는 장치로서, 송배전선로에 접속되는 전력용 변압기는 전원에 연결된 1차 권선과 부하에 연결된 2차 권선을 통해 전력은 그대로 둔 채 어떤 전압을 그보다 높거나 또는 낮은 전압으로 변화시키는 기능을 한다. 또한, 절연물이란 일반적으로 권선을 감싸고 있는 절연지와 층간 지지물인 프레스보드를 지칭한다.
전력용 변압기의 절연물에 포함된 수분을 제거하지 않으면, 절연물의 산화 진행속도가 증가하게 되고, 이에 따라 코로나의 발생 빈도가 증가하게 되며, 종국적으로 절연파괴로 인한 층간 단락이나 선간 단락이 발생하여 전력용 변압기의 고장을 일으킨다. 이러한 변압기의 고장은 변압기의 안정성 및 경제성에 막대한 영향을 미치는바 이를 해결하기 위한 다양한 기술이 제안되어 왔다.
종래 기술에서 변압기의 절연유에 포함된 수분이나 불순물을 제거하는 장치 등이 제안되어 왔지만, 이러한 종래 기술은 활선 상태가 아닌 사선(휴전)상태에서 절연유에 포함된 수분만을 제거한다. 휴전상태에서는 변압기에 설치된 권선의 온도가 낮아서 절연물에 포함되어 있는 수분을 효과적으로 제거할 수 없다. 더욱이, 절연유에 포함된 수분을 제거하였다고 하더라도, 절연물이 절연유에 비해 상대적으로 수분흡수력이 뛰어나고 시간이 경과 하면서 절연유의 온도가 하강하기 때문에, 절연유에 존재하는 수분이 절연물에 재흡수되는 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술에 의한 수분제거 장치는 사선에서만 작동되어 전력을 필요로 하는 산업설비 등에 전력공급을 중단해야 하는 문제점이 있었다.
게다가, 종래 기술은 철심 및 외함 등에서 형성되어 절연유에 함유되는 철분 등을 완벽하게 제거하지 못하여 유중 방전 및 절연지 손상으로 유지비용을 증가시키는 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술은 수분제거 장치는 입,출구측 밸브에 연결된 호스가 이중호스로 구성되지 않고, 플로트 스위치등의 안정장치를 구비하지 않아 수분제거 장치에서의 절연유 유출에 대처할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술은 수분제거 장치에 별도의 냉각기를 구비하지 않아, 활선 상태에서 전력용 변압기의 온도가 상승할 경우, 안정적인 수분 제거를 할 수 없었으며, 온도 상승에 의한 계전기 동작에 대한 우려로 안정성을 저해하고, 냉각팬의 빈번한 작동에 따른 소음과 전력의 낭비를 초래하는 문제점이 있었다.
또한, 장치가 복잡하여 장치를 가동시키고 감시할 수 있는 전문지식을 보유한 인력이 상주하여야 함에 따라 인력손실을 초래하는 문제점이 있었다. 또한, 종래 기술에 의한 절연유의 수분제거장치는 절연유에 함유된 수분 함량을 실시간으로 측정할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 활선 상태의 변압기의 권선에서 발생하는 열에 의한 절연유의 대류현상을 이용하여 절연물에 존재하는 수분을 제거하여 전력용 변압기의 수명을 연장하고, 용량을 증가시킬 수 있는 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치는 각각 내부 오일 호스와 외부 호스로 구성되고, 끝단에 솔레노이드 밸브를 구비하고 변압기의 일측에 착탈 가능하게 연결되는 입구측 이중호스 및 끝단에 솔레노이드 밸브와 체크밸브를 구비하고 변압기의 타측에 착탈 가능하게 연결되는 출구측 이중호스; 입,출구측 이중호스에 각각 착탈 가능하게 연결되어, 절연유를 순환시키는 절연유 순환배관; 절연유 순환배관의 중도에 설치되어, 순환되는 절연유에서 수분을 제거할 수 있는 1개 이상의 필터가 내장된 필터용기; 필터용기 안쪽의 하부에 설치되어, 수분이 제거된 절연유에 함유된 철분을 제거할 수 있는 영구자석; 필터용기의 내부에 진공상태를 형성하고, 절연유가 필터와 영구자석에 의해 수분 및 철분이 제거되는 과정에서 포집된 필터용기 내부의 가스를 필터용기의 외부로 강제 배출시키기 위해 필터용기의 바깥쪽 상부에 설치된 진공펌프와 에어 벤트라인; 일측이 입구측 절연유 순환배관에 연결되고, 타측이 출구측 절연유 순환배관에 연결되어, 변압기로부터 필터용기 내부로 절연유를 강제로 인입하기 위해 필터용기의 하부에 설치된 오일펌프; 오일펌프를 빠져나온 절연유의 유량을 측정하기 위해, 오일펌프의 배출구측과 필터용기의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 유량계; 오일펌프를 빠져나온 절연유의 온도를 측정하기 위해, 오일펌프의 배출구측과 필터용기의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 온도계; 오일펌프를 빠져나온 절연유의 압력을 측정하기 위해, 오일펌프의 배출구측과 필터용기의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 압력계; 필터용기를 빠져나온 절연유의 온도를 감소시키기 위해, 필터용기의 배출구측과 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 냉각기; 입,출구측 밸브의 조작을 통해 입구측 절연유 순환배관으로 들어갈 때, 절연유에 포함된 수분 및 출구측 절연유 순환배관을 빠져나올 때, 절연유에 포함된 수분을 측정하기 위해, 냉각기와 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 수분측정기; 및 운전표시등, 역상 방지 장치, 모터 정역 표시등, 운전시간 적산계, 수분측정기에서 측정된 값을 표시하는 모니터, 오일펌프와 진공펌프의 작동스위치, 제어용 릴레이 및 경고장치를 포함하는 제어함을 구비한다.
또한, 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 수분제거장치는 입,출구측 이중호스에서 절연유가 유출될 경우 제어함에 구비된 제어용 릴레이를 통해 상기 수분제거 장치를 정지시킬 수 있도록, 상기 수분제거 장치의 하단부에 설치된 플로트 스위치를 추가로 구비한다.
또한, 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치의 바람직한 다른 실시예에서, 수분제거장치는 절연유의 유동이 비정상일 경우에 수분제거 장치를 차단할 수 있도록, 냉각기와 수분측정기 사이의 절연유 순환배관에 설치되는 플로우 스위치를 추가로 구비한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법은 전력용 변압기에 입,출구측 이중호스를 착탈 가능하게 연결하는 단계; 전력용 변압기의 내부에 부하가 걸리는 단계; 내부부하가 걸리는 단계에 의해 절연물의 온도가 40도 이상이 되어 절연유에 대류현상이 발생되는 단계; 전력용 변압기에 설치된 솔레노이드 밸브를 개방시키는 단계; 솔레노이드 밸브의 개방단계에 의해 절연유가 입구측 절연유 순환배관으로 유입되는 단계; 입구측 절연유 순환배관으로의 유입단계를 거친 절연유의 수분을 입구측 밸브의 조작을 통해 수분측정기로 측정하는 단계; 수분측정 단계에서 수분이 측정된 절연유를 필터용기 내부로 강제로 공급하기 위해 오일펌프를 작동시키는 단계; 오일펌프의 배출구측과 연결된 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 유량계, 온도계, 압력계를 이용하여 오일펌프 작동단계를 거친 절연유의 유량, 온도, 압력을 측정하는 단계; 측정단계를 거친 후, 필터용기 내로 유입된 상기 절연유의 수분을 필터용기 내부에 설치된 수분 제거필터를 이용하여 수분을 제거하는 단계; 수분 제거단계를 거친 절연유를 필터용기 안쪽의 하부에 설치된 영구자석을 이용하여 절연유에 함유된 철분을 제거하는 단계; 수분제거 및 철분제거 단계에서 포집된 가스를 필터용기의 바깥쪽 상부에 설치된 진공펌프와 에어 벤트라인을 이용하여 외부로 배출시키는 단계; 가스 배출단계를 거친 절연유를 냉각기를 이용하여 냉각시키는 단계; 출구측 밸브의 조작을 통해, 수분측정기로 냉각단계를 거친 절연유에 포함된 수분을 측정하는 단계; 및 수분측정단계를 거친 절연유가 출구측 이중호스로 유입되어 솔레노이드 밸브와 체크밸브를 통해 변압기로 회수되는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법의 바람직한 다른 실시예에서, 수분제거방법은 솔레노이드 밸브의 개방단계 이후에 이중호스에서 절연유가 유출될 경우, 수분제거 장치의 작동을 정지시키기 위해 수분제거 장치의 하단부에 설치된 플로트 스위치를 통해 절연유의 유출 여부를 검사하는 단계를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법의 바람직한 다른 실시예에서, 수분제거방법은 절연유의 유동이 비정상적일 경우 수분제거 장치의 작동을 정지시키기 위해, 냉각단계를 거친 절연유의 유동을 플로우 스위치로 체크하는 단계를 추가로 포함한다.
본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치 및 방법을 통해 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하고, 이러한 장치 내에 별도로 설치된 냉각기로 절연유를 냉각하여 변압기의 수명을 연장하고 용량을 증가시키며, 변압기의 유지비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치 및 방법을 사용함으로써 전력용 변압기의 안전성을 향상시키고, 전력을 공급받는 산업설비나 장소에 지속적인 전력을 공급하여 생산성 저하를 방지하며, 장치의 자동화, 경량화, 소형화를 통해 수분제거 장치의 생산, 유지비를 절감 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치의 정면사진을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치의 계통도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법의 절차도를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 부호를 가지도록 하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치(1)의 정면사진을 나타낸다. 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기(2)의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치(1)는 이중호스(3,3'), 절연유 순환배관(7), 필터(10)와 영구자석(23)을 포함하는 필터용기(9), 진공펌프(11)와 에어 벤트라인(12), 오일펌프(8), 유량계(13), 온도계(14), 압력계(15), 냉각기(16), 수분측정기(18), 및 제어함(22)으로 구성된다. 이중호스(3, 3')는 바람직하게는 내부의 오일 호스와 외부 호스로 구성되고, 자외선 차단기능을 갖는다. 입구측 이중호스(3)는 변압기(2)의 일측과 착탈 가능하게 연결되고, 변압기(2)와 연결되는 입구측 이중호스(3)의 끝단에 솔레노이드 밸브(4)가 설치되어 있다. 출구측 이중호스(3')는 변압기(2)의 타측과 착탈 가능하게 연결되고, 변압기(2)와 연결되는 출구측 이중호스(3')의 끝단에 솔레노이드 밸브와 체크밸브(21)가 설치되어 있다. 절연유 순환배관(7)은 입,출구측 이중호스(3, 3')에 각각 착탈 가능하게 연결되어, 절연유를 수분제거 장치(1)에서 순환시킬 수 있도록 폐회로를 구성한다. 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 절연유 순환배관(7)은 304 스테인레스강로 만들어진다. 필터용기(9)는 절연유 순환배관(7)의 중도에 설치되고, 절연유 순환배관(7)을 순환하는 절연유에서 수분을 제거할 수 있는 1개 이상의 필터가 내장되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 4개의 필터(10)가 필터용기(9)에 장착되나, 그 이상이나 그 이하의 필터가 필터용기에 장착될 수도 있다. 바람직하게는, 필터(10)는 분당 20리터의 절연유를 여과시키고, 필터 1개당 약 5.3리터의 수분을 흡수할 수 있는 필터를 사용한다. 절연유가 용해식 수분제거 필터(dissolved water removal catridge filter)에서 여과됨에 따라, 1회의 여과만으로도 절연유에 함유된 수분을 10ppm 이하로 유지하고, 다량의 불순물이 걸러지게 된다. 따라서, 활선 상태에서 절연물에 함유된 수분이 절연유로 대류현상을 통해 자연스럽게 빠져나가게 되고, 필터용기(9)에 내장된 필터에 의해 절연유에 포함된 수분을 기준치(10ppm) 이하로 유지하게 된다. 결국, 절연물의 산화진행속도를 늦추어서, 층간단락에 의한 변압기의 고장을 방지하여 전력용 변압기의 수명을 연장할 수 있고, 지속적인 전력을 공급할 수 있다. 영구자석(23)이 필터용기(9) 안쪽의 하부에 설치되어, 수분이 제거된 절연유에 함유된 철분을 제거한다. 절연유는 변압기의 부하변동 및 시간경과에 따라 철심 및 외함에서 발생된 철분을 포함하게 되고, 이러한 철분이나 불순물 등은 절연지 손상 및 변압기의 수명을 단축시키는 원인이 된다. 따라서, 영구자석에 의해 철분을 제거함에 따라, 변압기의 수명을 증대시키고, 절연유의 교체시기를 늦춤에 따라 변압기의 유지비용을 감소시킬 수 있게 된다. 필터용기(9)의 내부에 진공상태를 형성하고, 절연유가 필터(10)와 영구자석(23)에 의해 수분 및 철분이 제거되는 과정에서 포집된 필터용기 내부의 가스를 필터용기(9)의 외부로 강제 배출시키기 위해 필터용기(9)의 바깥쪽 상부에 진공펌프(11)와 에어 벤트라인(12)이 설치되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 진공펌프(11)는 필터용기(9)의 내부에 10- 2토르(Torr)의 진공도를 형성한다. 오일펌프(8)는 일측이 입구측 절연유 순환배관(5)에 연결되고, 타측이 출구측 절연유 순환배관(6)에 연결된다. 변압기(2)로부터 필터용기(9) 내부로 절연유를 강제로 인입하기 위해서, 오일펌프(8)가 필터용기(9)의 하부에 설치된다. 오일펌프(8)를 빠져나온 절연유의 유량을 측정하기 위해, 유량계(13)가 오일펌프(8)의 배출구측과 필터용기(9)의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된다. 바람직하게는, 유량계(13)는 수분제거 장치(1)가 작동을 시작하면 자동으로 측정을 시작하고, 작동이 종료되면 종료시점부터 10분 이내에 자동으로 전원이 꺼지게 되며, 분당유량과 누적유량등을 측정하여 모니터에 표시한다. 또한, 오일펌프(8)를 빠져나온 절연유의 온도를 측정하기 위해, 온도계(14)가 오일펌프(8)의 배출구측과 필터용기(9)의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된다. 또한, 오일펌프(8)를 빠져나온 절연유의 압력을 측정하기 위해, 압력계(15)가 오일펌프(8)의 배출구측과 필터용기(9)의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된다. 필터용기(9)를 빠져나온 절연유의 온도를 감소시키기 위해서, 필터용기(9)의 배출구측과 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 냉각기(16)가 설치된다. 냉각기(16)에 의해서 필터용기(9)를 빠져나온 절연유의 온도가 감소된다. 일반적으로, 변압기의 온도상승을 억제하기 위해 변압기의 외부에 설치된 냉각팬에 의해서 변압기를 냉각하지만, 본 발명에 따른 수분제거 장치(1)에 설치된 냉각기(16)가 절연물의 수분 제거시 냉각 역할을 보조할 수 있으므로, 본 발명에 따른 수분제거 장치(1)는 종래 기술과 비교하여 변압기(2)의 냉각 비용을 감소시키고 활선 여과의 안전성을 증대시키는 효과가 있다. 변압기(2)를 지나서 입구측 이중호스(3)를 따라 절연유가 입구측 절연유 순환배관(5)으로 들어갈 때, 입구측 밸브(19)의 조작을 통해 절연유에 함유된 수분을 측정하고, 필터용기(9)에서 수분이 제거되고 냉각기에 냉각된 후에 출구측 절연유 순환배관(6)을 빠져나올 때의 절연유에 포함된 수분을 측정하기 위해서, 수분측정기(18)기가 냉각기(16)와 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된다. 제어함(22)이 수분제거 장치(1)의 외부캐비넷에 설치되고, 이러한 제어함(22)은 수분제거 장치(1)의 운전여부를 나타내는 운전표시등, 역상을 방지하기 위한 역상 방지 장치, 모터의 정역을 표시하기 위한 정역 표시등, 수분제거 장치(1)의 운전시간 적산계, 수분측정기(18)에서 측정된 값을 표시하는 모니터, 오일펌프(8)와 진공펌프(11)의 작동스위치, 제어용 릴레이 및 수분 제거장치의 이상을 나타내는 경고장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치(1)는 입,출구측 이중호스(3, 3')에서 절연유가 유출될 경우 제어함(22)에 구비된 제어용 릴레이를 통해 수분제거 장치(1)를 정지시킬 수 있도록, 수분제거 장치(1)의 하단부에 설치된 플로트 스위치(20)를 추가로 구비할 수 있다. 이중호스(3,3')의 내부 호스에서 절연유가 누유되면, 절연유가 이중호스의 외부 호스에 고이게 되고, 이렇게 고인 절연유가 수분 제거장치(1)로 되돌아 오게 된다. 게다가, 절연유 순환배관(7)이나 수분 제거장치(1)의 어느 곳에서 절연유가 유출되어, 수분 제거장치의 하단부에 설치된 저장용기에 일정 높이 이상으로 고이게 되면 플로트 스위치(20)가 작동되어 수분 제거장치의 작동을 멈추게 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치(1)는 절연유의 유동이 비정상일 경우에 수분제거 장치(1)를 차단할 수 있도록, 냉각기(16)와 수분측정기(18) 사이의 절연유 순환배관(7)에 설치되는 플로우 스위치(17)를 추가로 구비할 수 있다. 바람직하게는, 플로우 스위치(17)는 절연유 순환배관(7)에 공기 등이 유입되어, 절연유의 흐름이 감지되지 않을 때 1분 후에 수분제거 장치(1)를 정지시켜 수분제거 장치의 안정성을 보장하는 기능을 한다.
도 3은 본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법의 절차도를 나타낸다. 본 발명에 의한 활선 상태에서 전력용 변압기(2)의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법은 이중호스를 연결하는 단계(31), 변압기에 내부부하를 가하는 단계(32), 절연물의 온도증가 및 절연유의 대류현상 발생단계(33), 솔레노이드 밸브의 개방단계(34), 입구측 절연유 순환배관으로 유입단계(36), 입구측 절연유의 수분측정단계(37), 오일펌프의 작동단계(38), 유량,온도,압력 측정단계(39), 필터에 의한 수분제거 단계(40), 영구자석에 의한 철분제거 단계(41), 필터용기 내의 가스 배출단계(42), 절연유 냉각단계(43), 출구측 절연유의 수분측정단계(45), 및 변압기로 절연유를 회수하는 단계(46)를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 따른 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법이 시작(30)되면, 입,출구측 이중호스(3, 3')가 전력용 변압기(2)에 착탈 가능하게 연결된다. 이중호스가 연결되면, 전력용 변압기(2)의 내부에 부하가 걸리게 되고, 이에 따라 활선 상태에서 절연물의 수분을 제거할 수 있게 된다. 이처럼 활선 상태에서는 변압기(2)의 권선에서 열이 발생하게 되고, 권선에서 발생하는 열에 의해 절연물의 온도가 상승하게 된다. 절연물의 온도가 40도 이상이 되면, 절연유에 자연스럽게 대류현상이 발생하게 된다. 절연유에 대류현상이 발생하게 되면, 입구측 이중호수(3)의 끝단에 설치된 솔레노이드 밸브(4)를 개방시킨다. 솔레노이드 밸브(4)의 개방에 의해 절연유가 입구측 절연유 순환배관(5)으로 유입되게 된다. 다음으로, 입구측 절연유 순환배관(5)으로 유입된 절연유의 수분을 입구측 밸브(19)의 조작을 통해 수분측정기(18)로 측정하게 된다. 수분이 측정된 후에, 절연유를 필터용기(9) 내부로 강제로 공급하기 위해 오일펌프(8)를 작동시킨다. 오일펌프(8)의 인입작용에 의해 절연유가 절연유 순환배관(7)으로 일정유량으로 유입되게 된다. 이러한 오일펌프 작동단계(38) 거친 절연유는 오일펌프(8)의 배출구측과 연결된 출구측 절연유 순환배관(6) 사이에 설치된 유량계(13), 온도계(14), 압력계(15)를 이용하여 절연유의 유량, 온도, 압력이 측정된다. 이러한 측정단계(39)를 통해, 수분제거장치(1)가 안정적으로 가동되는 지를 지속적으로 감시할 수 있다. 측정단계(39)를 필터용기(9) 내로 유입된 절연유의 수분을 필터용기(9) 내부에 설치된 수분제거 필터(10)를 이용하여 수분을 제거하게 된다. 상기에서 언급된 바와 같이, 용해식 수분제거 필터(10)에 의해 1회의 여과만으로 절연유의 수분이 10ppm이하로 유지되게 된다. 이러한 수분제거단계(40)를 거친 절연유를 필터용기(9) 안쪽의 하부에 설치된 영구자석(23)을 이용하여 절연유에 함유된 철분을 제거한다. 수분제거 및 철분제거 단계(40, 41)에서 포집된 가스를 필터용기(9)의 바깥쪽 상부에 설치된 진공펌프(11)와 에어 벤트라인(12)을 이용하여 외부로 배출시킨다. 또한, 바람직하게는 진공펌프(11)는 본 발명에 따른 수분제거 장치(1)의 작동 초기에 작동되어 필터용기(9)의 내부에 존재하는 공기를 외부로 배출하여 필터용기(9)의 내부를 일정한 진공상태(10-1 torr)로 유지한다. 이러한 가스 배출단계(42)를 거친 절연유를 냉각기(16)를 이용하여 냉각시킨다. 일반적으로 외부에 설치된 변압기(2)의 냉각팬에 의한 냉각과 비교하여, 수분제거장치(1)의 내부에 설치된 냉각기(16)에 의해 우선적으로 절연유를 냉각함에 따라, 냉각시간이 단축되고, 변압기 냉각팬의 작동비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 이러한 냉각단계(43)를 거친 절연유는 출구측 밸브(19')의 조작을 통해 수분측정기(18)를 이용하여 수분을 측정하게 된다. 이러한 출구측 절연유의 수분측정단계(45)를 거친 절연유가 출구측 이중호스(3')로 유입되어 체크밸브(21)를 통해 변압기(2)로 회수된다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법은 솔레노이드 밸브의 개방단계(34) 이후에 이중호스에서 절연유가 유출되는 경우 수분제거 장치(1)의 작동을 정지시키기 위해, 수분제거 장치(1)의 하단부에 설치된 플로트 스위치(20)를 통해 절연유의 유출 여부를 검사하는 단계(35)를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 이중호스나, 절연유 순환배관(7)에서 누유가 발생할 경우, 수분제거 장치(1)의 하부에 설치된 저장용기에 절연유가 모이게 되고, 이렇게 모인 절연유의 높이가 일정 높이 이상이 되게 되면, 플로우 스위치가 작동되어 수분제거 장치(1)를 정지시키게 된다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법은 절연유의 유동이 비정상적일 경우 수분제거 장치(1)의 작동을 정지시키기 위해, 냉각단계(43)를 거친 절연유의 유동을 플로우 스위치(17)로 체크하는 단계(44)를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 냉각단계(43) 이후에 절연유가 플로우 스위치를 통과할 때, 공기 등의 유입으로 인하여 플로우 스위치에 절연유의 유동이 감지되지 않을 경우, 유동이 감지되지 않은 시점으로부터 1분 이내에 수분제거 장치(1)의 작동이 정지되고, 이에 따라 수분제거 장치(1)의 안정성이 향상된다.
본 발명은 도면에 도시된 변형예와 상기에서 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 첨부된 청구항의 범주내에 속하는 다른 실시예로 확장될 수 있다.
1 : 수분제거 장치, 2: 변압기,
3 : 입구측 이중호스, 3' : 출구측 이중호스,
4 : 솔레노이드 밸브, 5 : 입구측 절연유 순환배관,
6 : 출구측 절연유 순환배관, 7 : 절연유 순환배관,
8 : 오일펌프, 9 : 필터용기,
10 : 필터, 11 : 진공펌프,
12 : 에어 벤트라인, 13 : 유량계,
14 : 온도계, 15 : 압력계,
16 : 냉각기, 17 : 플로우 스위치,
18 : 수분측정기, 19 : 입구측 밸브,
19' : 출구측 밸브, 20 : 플로트 스위치,
21 : 체크밸브, 22 : 제어함,
23 : 영구자석, 30 : 시작,
31 : 이중호스 연결단계, 32: 변압기 내부부하 단계;
33 : 온도증가 및 대류현상 발생단계, 34 : 솔레노이드 밸브 개방단계,
35 : 절연유 유출 여부 검사단계,
36 : 입구측 절연유 순환배관으로 유입단계,
37 : 입구측 절연유의 수분측정 단계, 38: 오일펌프 작동단계,
39 : 유량,온도,압력 측정단계, 40 : 수분제거 단계,
41 : 철분제거 단계, 42 : 가스 배출단계,
43 : 냉각단계, 44 : 절연유의 유동 체크단계,
45 : 출구측 절연유 수분측정단계, 46 : 절연유의 회수단계.

Claims (6)

  1. 각각 내부 오일 호스와 외부 호스로 구성되고, 끝단에 솔레노이드 밸브를 구비하고 변압기의 일측에 착탈 가능하게 연결되는 입구측 이중호스 및 끝단에 솔레노이드 밸브와 체크밸브를 구비하고 상기 변압기의 타측에 착탈 가능하게 연결되는 출구측 이중호스;
    상기 입,출구측 이중호스에 각각 착탈 가능하게 연결되어, 절연유를 순환시키는 절연유 순환배관;
    상기 절연유 순환배관의 중도에 설치되어, 순환되는 절연유에서 수분을 제거할 수 있는 1개 이상의 필터가 내장된 필터용기;
    상기 필터용기 안쪽의 하부에 설치되어, 수분이 제거된 절연유에 함유된 철분을 제거할 수 있는 영구자석;
    상기 필터용기의 내부에 진공상태를 형성하고, 절연유가 상기 필터와 영구자석에 의해 수분 및 철분이 제거되는 과정에서 포집된 상기 필터용기 내부의 가스를 상기 필터용기의 외부로 강제 배출시키기 위해 상기 필터용기의 바깥쪽 상부에 설치된 진공펌프와 에어 벤트라인;
    일측이 상기 입구측 절연유 순환배관에 연결되고, 타측이 상기 출구측 절연유 순환배관에 연결되어, 상기 변압기로부터 상기 필터용기 내부로 절연유를 강제로 인입하기 위해 상기 필터용기의 하부에 설치된 오일펌프;
    상기 오일펌프를 빠져나온 절연유의 유량을 측정하기 위해, 상기 오일펌프의 배출구측과 상기 필터용기의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 유량계;
    상기 오일펌프를 빠져나온 절연유의 온도를 측정하기 위해, 상기 오일펌프의 배출구측과 상기 필터용기의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 온도계;
    상기 오일펌프를 빠져나온 절연유의 압력을 측정하기 위해, 상기 오일펌프의 배출구측과 상기 필터용기의 입구측을 연결하는 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 압력계;
    상기 필터용기를 빠져나온 절연유의 온도를 감소시키기 위해, 상기 필터용기의 배출구측과 상기 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 냉각기;
    입,출구측 밸브의 조작을 통해 상기 입구측 절연유 순환배관으로 들어갈 때, 절연유에 포함된 수분 및 상기 출구측 절연유 순환배관을 빠져나올 때, 절연유에 포함된 수분을 측정하기 위해, 상기 냉각기와 상기 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 수분측정기; 및
    운전표시등, 역상 방지 장치, 모터 정역 표시등, 운전시간 적산계, 상기 수분측정기에서 측정된 값을 표시하는 모니터, 오일펌프와 진공펌프의 작동스위치, 제어용 릴레이 및 경고장치를 포함하는 제어함을 구비하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입,출구측 이중호스에서 절연유가 유출될 경우 상기 제어함에 구비된 제어용 릴레이를 통해 상기 수분제거 장치를 정지시킬 수 있도록, 상기 수분제거 장치의 하단부에 설치된 플로트 스위치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절연유의 유동이 비정상일 경우에 상기 수분제거 장치를 차단할 수 있도록, 상기 냉각기와 상기 수분측정기 사이의 절연유 순환배관에 설치되는 플로우 스위치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치.
  4. 전력용 변압기에 입,출구측 이중호스를 착탈 가능하게 연결하는 단계;
    상기 전력용 변압기의 내부에 부하가 걸리는 단계;
    상기 내부부하가 걸리는 단계에 의해 절연물의 온도가 40도 이상이 되어 절연유에 대류현상이 발생되는 단계;
    상기 전력용 변압기에 설치된 솔레노이드 밸브를 개방시키는 단계;
    상기 솔레노이드 밸브의 개방단계에 의해 절연유가 입구측 절연유 순환배관으로 유입되는 단계;
    상기 입구측 절연유 순환배관으로의 유입단계를 거친 절연유의 수분을 입구측 밸브의 조작을 통해 수분측정기로 측정하는 단계;
    상기 수분측정 단계에서 수분이 측정된 절연유를 필터용기 내부로 강제로 공급하기 위해 오일펌프를 작동시키는 단계;
    상기 오일펌프의 배출구측과 연결된 상기 출구측 절연유 순환배관 사이에 설치된 유량계, 온도계, 압력계를 이용하여 상기 오일펌프 작동단계를 거친 절연유의 유량, 온도, 압력을 측정하는 단계;
    상기 측정단계를 거친 후, 상기 필터용기 내로 유입된 상기 절연유의 수분을 상기 필터용기 내부에 설치된 수분 제거필터를 이용하여 수분을 제거하는 단계;
    상기 수분 제거단계를 거친 절연유를 상기 필터용기 안쪽의 하부에 설치된 영구자석을 이용하여 절연유에 함유된 철분을 제거하는 단계;
    상기 수분제거 및 철분제거 단계에서 포집된 가스를 상기 필터용기의 바깥쪽 상부에 설치된 진공펌프와 에어 벤트라인을 이용하여 외부로 배출시키는 단계;
    상기 가스 배출단계를 거친 절연유를 냉각기를 이용하여 냉각시키는 단계;
    출구측 밸브의 조작을 통해, 상기 수분측정기로 상기 냉각단계를 거친 절연유에 포함된 수분을 측정하는 단계; 및
    상기 수분측정단계를 거친 절연유가 상기 출구측 이중호스로 유입되어 솔레노이드 밸브와 체크밸브를 통해 변압기로 회수되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브의 개방단계 이후에 상기 이중호스에서 절연유가 유출될 경우, 상기 수분제거 장치의 작동을 정지시키기 위해 수분제거 장치의 하단부에 설치된 플로트 스위치를 통해 절연유의 유출 여부를 검사하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 절연유의 유동이 비정상적일 경우 상기 수분제거 장치의 작동을 정지시키기 위해, 상기 냉각단계를 거친 절연유의 유동을 플로우 스위치로 체크하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 방법.

KR1020110002637A 2011-01-11 2011-01-11 활선 상태에서 전력용 변압기의 절연물에 있는 수분을 제거하기 위한 장치 및 방법 KR101018814B1 (ko)

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