KR101221881B1 - 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운전 중인 변압기의 절연유 이상을 감지하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기에 총전된 절연유 중의 수소 가스의 농도를 외부 환경의 영향이 없는 상태에서 정확하게 가스 센서를 이용하여 검출할 수 있는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템에 관한 것이다.

Description

변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템{apparatus sensing dissolved gases in insulating oil for a transformer}
본 발명은 운전 중인 변압기의 절연유 이상을 감지하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기에 총전된 절연유 중의 수소 가스의 농도를 외부 환경의 영향이 없는 상태에서 정확하게 가스 센서를 이용하여 검출할 수 있는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템에 관한 것이다.
종래 변압기용 절연유의 열화 상태를 감지할 목적으로 변압기에 충전된 절연유의 가스 농도를 측정하는 장치로는 대한민국에 특허 출원된 '변압기 이상 장치(출원번호:KR10-1999-0047831)'가 있다.
종래 기술은 변압기 내부에 충전된 절연유에 내포되거나 그 절연유에서 발생되는 가스를 검출하여 변압기의 이상유무를 감시하기 위한 장치에 있어서, 변압기 내부의 절연유가 모아지는 절연유 수집부; 및 상기 절연유 수집부와 연통되어 상기 절연유가 유입되는 유입포트와, 상기 유입포트의 후방에 설치되고 일측이 절연유와 접촉하는 가스투과막과, 상기 유입포트에 연통설치되고 상기 가스투과막을 통과하는 가스의 농도를 검출하는 가스센서가 내장된 가스검출부와, 상기 가스검출부의 후방에 설치되는 공기포트를 구비한 가스검출장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러나, 종래 기술은 가스 센서 및 가스 검출부를 세정할 수 있는 별도의 수단이 구비되지 않으므로, 가스 센서 및 가스 검출부에 흡착되어 있는 오염 물질에 의하여 절연유의 열화 측정이 부정확한 단점이 있다.
또한, 종래 기술은 절연유 수집부에 수집된 절연유를 변압기 내부로 되돌리기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 절연유 수용 하우징에 수용되는 절연유가 외부 상황에 영향을 받지 않으므로 검출시의 절연유의 열화 상태를 정확히 측정할 수 있는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 변압기 내의 절연유를 실시간으로 추출하여 열화 상태를 점검할 수 있으며, 수소 가스 농도를 측정한 절연유를 다시 변압기 내로 순환시킴으로써 절연유의 열화 상태 점검으로 인한 절연유의 손실을 방지할 수 있는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 기액 분리막층이 고압에도 변형됨이 없이 안정적으로 유지될 수 있고 절연유내 수소 가스의 추출을 용이하게 하도록 센서부에 감압을 수행하는 동시에 센서부를 청정한 공기로 세척하는 기능을 갖는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 변압기(10) 내의 절연유가 유출되도록 일측단이 변압기에 연결되는 제1 순환관(110); 기액 분리막층(230)에 의하여 절연유 수용 하우징(210)과 가스 수용 하우징(220)으로 구획되고, 상기 절연유 수용 하우징(210)이 상기 제1 순환관(110)의 타측단에 연결되며, 상기 기액 분리막층(230)을 통하여 분리된 수소 가스의 농도를 측정하기 위한 가스 센서(320)가 상기 가스 수용 하우징(220)에 설치되는 기액 분리기(200); 수소 가스가 분리된 절연유가 변압기(10)에 유입되도록 일측단이 상기 절연유 수용 하우징(210)에 연결되고 타측단이 변압기(10)에 연결되는 제2 순환관(120); 상기 가스 수용 하우징(220) 내의 수소 가스를 배출하도록 상기 가스 수용 하우징(220)에 연결되는 수소 가스 배출관(140); 상기 가스 수용 하우징(220) 및 상기 가스 센서(320)의 세정을 위한 무취 공기를 주입하기 위하여 무취 공기 공급관(150)을 통하여 상기 가스 수용 하우징(220)에 연결되는 무취 공기 공급기(300); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 절연유 수용 하우징(210) 내의 초기 기체를 배출하기 위하여 상기 절연유 수용 하우징(210)에 연결되는 초기 기체 배출관(130)을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 절연유 수용 하우징(210) 내에는 절연유 내의 수분 농도를 측정하기 위한 수분 센서가 설치될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기액 분리막층(230)은 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231) 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인, 상기 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231) 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인의 양측면에 접촉하도록 각각 설치되는 부직포(232) 및 상기 각각의 부직포(232) 외측면에 각각 접촉하도록 설치되는 메쉬 형태의 금속망(233)을 포함할 수 있다.
본 발명은 펌프를 작동시키기 전 초기 기체 배출관을 통하여 절연유 하우징 내의 초기 기체를 배출시키고, 또한 무취 공기 공급기를 이용하여 가스 수용 하우징 및 가스 센서를 세정하므로, 절연유 수용 하우징에 수용되는 절연유, 가스 수용 하우징에 수용되는 수소 가스가 외부 상황에 영향을 받지 않으므로 점검시의 절연유의 열화 상태를 정확히 측정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 변압기에 연결된 제1 순환관, 기액 분리기, 수분 센서 및 가스 센서를 이용하여 변압기 내의 절연유를 실시간으로 추출하여 열화 상태를 점검할 수 있으며, 수소 가스가 제거된 절연유를 제2 순환관을 통하여 다시 변압기 내에 유입시킴으로써 절연유의 열화 상태 점검으로 인한 절연유의 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 기액 분리막층을 구성하는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인이 부직포 및 금속망에 의하여 지지됨으로써 기액 분리막층이 고압에도 변형됨이 없이 안정적으로 유지되는 장점이 있다.
도1은 본 발명의 일실시예의 구성도.
도2는 도1의 가스 농도 측정 하우징의 확대도.
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시예의 구성도를, 도2는 도1의 가스 농도 측정 하우징의 확대도를 나타낸다.
도1을 참조하면 본 발명의 일실시예는 제1 순환관(110)을 포함한다. 제1 순환관(110)은 일측단이 변압기(10)에 연결된다. 본 발명의 일실시예의 경우 변압기(10)는 열화 상태를 측정하고자 하는 절연유가 저장된 대표적인 구성요소를 나타내는 것이므로, 본 발명의 일실시예의 경우 변압기(10)는 열화 상태를 측정하고자 하는 절연유가 저장된 통상의 절연유 저장 탱크로 대체될 수 있다. 제1 순환관(110)은 변압기 내의 절연유를 외부로 유출시키기 위한 것이다. 제1 순환관(110)에는 밸브(111)가 구비된다.
도1을 참조하면 본 발명의 일실시예는 기액 분리기(200)를 포함한다. 기액 분리기(200)는 통 형상으로 형성되며, 내부에 설치되는 기액 분리막층(230)에 의하여 절연유 수용 하우징(210)과 가스 수용 하우징(220)으로 구획된다.
도1을 참조하면 절연유 수용 하우징(210)은 절연유가 제1 순환관(110)을 통하여 내부에 유입되도록 제1 순환관(110)의 타측단에 연결된다.
도1을 참조하면 가스 수용 하우징(220)에는 기액 분리막층(230)을 통하여 분리된 수소 가스의 농도를 측정하기 위한 가스 센서(320)가 설치된다.
도2를 참조하면 기액 분리막층(230)은 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231) 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인, 부직포(232) 및 메쉬 형태의 금속망(233)을 포함한다. 부직포(232)는 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231) 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인의 양측면에 접촉하도록 각각 설치된다. 금속망(233)은 각각의 부직포(232) 외측면에 각각 접촉하도록 설치된다. PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231) 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인이 부직포(232) 및 금속망(233)에 의하여 지지됨으로써 기액 분리막층(230)이 고압에도 변형됨이 없이 안정적으로 유지될 수 있다.
도1을 참조하면 절연유 수용 하우징(210)에는 제2 순환관(120)의 일측단이 연결되고, 변압기(10)에는 제2 순환관(120)의 타측단이 연결된다. 이에 따라 수소 가스가 분리된 절연유가 절연유 수용 하우징(210)으로부터 변압기에 유입된다. 제2 순환관(120)에는 절연유를 순환시키기 위한 펌프(123)가 구비된다. 또한, 제2 순환관(120)에는 위한 밸브(121)가 구비된다.
도1을 참조하면 절연유 수용 하우징(210)에는 초기 기체 배출관(130)이 연결된다. 초기 기체 배출관(130)은 절연유 수용 하우징(210) 내의 초기 기체를 배출하기 위한 것이다. 초기 기체 배출관(130)에는 밸브(131)가 구비된다.
도면에 도시되지 않았지만 절연유 수용 하우징(210) 내에는 절연유 내의 수분 농도를 측정하기 위한 수분 센서(도면 미도시)가 설치된다.
도1을 참조하면 가스 수용 하우징(220)에는 가스 수용 하우징(220) 내의 수소 가스를 배출하기 위한 수소 가스 배출관(140)이 연결된다. 수소 가스 배출관(140)에는 펌프(143)가 구비된다.
도1을 참조하면 가스 수용 하우징(220)에는 무취 공기 공급관(150)이 연결되고, 무취 공기 공급관(150)에는 무취 공기 공급기(300)가 연결된다. 무취 공기 공급기(300) 내부에는 활성탄이 총전되고, 이에 따라 무취 공기 공급기(300)를 통과한 대기 중의 공기가 필터링됨으로써 무취 공기가 생성된다. 무취 공기 공급기(300)에 의하여 생성된 무취 공기가 무취 공기 공급관(150)을 통하여 가스 수용 하우징(220)에 유입됨으로써 가스 수용 하우징(220) 및 가스 센서(320)가 세정된다. 즉, 펌프(143)가 가동됨에 따라 무취 공기가 가스 수용 하우징(220) 내부로 유입되면서 가스 수용 하우징(220) 및 가스 센서(320)에 흡착된 오염물질이 세정된다. 무취 공기 공급관(150)에는 밸브(151)가 구비된다.
본 발명은 펌프(123)를 작동시키기 전 초기 기체 배출관(130)을 통하여 절연유 하우징(210) 내의 초기 기체를 배출시키고, 또한 무취 공기 공급기(300)를 이용하여 가스 수용 하우징(220) 및 가스 센서(320)를 세정하므로, 절연유 수용 하우징(210)에 수용되는 절연유 및 가스 수용 하우징(220) 내의 수소 가스가 외부 상황에 영향을 받지 않으므로 현재 절연유의 열화 상태를 정확히 측정할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 변압기(10)에 연결된 제1 순환관(110), 기액 분리기(200), 수분 센서(도면 미도시) 및 가스 센서(320)를 이용하여 변압기(10) 내의 절연유를 실시간으로 추출하여 열화 상태를 점검할 수 있으며, 수소 가스가 제거된 절연유를 제2 순환관(120)을 통하여 다시 변압기(10) 내에 유입시킴으로써 절연유의 열화 상태 점검으로 인한 절연유의 손실을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231)이 부직포(232) 및 금속망(233)에 의하여 지지됨으로써 기액 분리막층(230)이 고압에도 변형됨이 없이 안정적으로 유지되는 장점이 있다.
10:변압기
110:제1 순환관 120:제2 순환관
130:초기 기체 배출관 140:수소 가스 배출관
150:무취 공기 공급관
200:기액 분리기 210:절연유 수용 하우징
220:가스 수용 하우징 230:기액 분리막층
231:PTFE 멤브레인 232:부직포
233:금속망
300:무취 공기 공급기 320:가스 센서

Claims (4)

  1. 변압기(10) 내의 절연유가 유출되도록 일측단이 변압기에 연결되는 제1 순환관(110);
    기액 분리막층(230)에 의하여 절연유 수용 하우징(210)과 가스 수용 하우징(220)으로 구획되고, 상기 절연유 수용 하우징(210)이 상기 제1 순환관(110)의 타측단에 연결되며, 상기 기액 분리막층(230)을 통하여 분리된 수소 가스의 농도를 측정하기 위한 가스 센서(320)가 상기 가스 수용 하우징(220)에 설치되는 기액 분리기(200);
    수소 가스가 분리된 절연유가 변압기(10)에 유입되도록 일측단이 상기 절연유 수용 하우징(210)에 연결되고 타측단이 변압기(10)에 연결되는 제2 순환관(120);
    상기 가스 수용 하우징(220) 내의 수소 가스를 배출하도록 상기 가스 수용 하우징(220)에 연결되는 수소 가스 배출관(140);
    상기 가스 수용 하우징(220) 및 상기 가스 센서(320)의 세정을 위한 무취 공기를 주입하기 위하여 무취 공기 공급관(150)을 통하여 상기 가스 수용 하우징(220)에 연결되는 무취 공기 공급기(300);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연유 수용 하우징(210) 내의 초기 기체를 배출하기 위하여 상기 절연유 수용 하우징(210)에 연결되는 초기 기체 배출관(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연유 수용 하우징(210) 내에는 절연유 내의 수분 농도를 측정하기 위한 수분 센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기액 분리막층(230)은 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231) 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인, 상기 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 멤브레인(231) 또는 PDMS (Polydimethylsiloxane) 멤브레인의 양측면에 접촉하도록 각각 설치되는 부직포(232) 및 상기 각각의 부직포(232) 외측면에 각각 접촉하도록 설치되는 메쉬 형태의 금속망(233)을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 절연유 내 용존 가스 측정 시스템.
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