KR101623875B1 - 변압기 질소 충전 장치 및 질소 충전 방법 - Google Patents

변압기 질소 충전 장치 및 질소 충전 방법 Download PDF

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Abstract

보다 간편하고 용이하게 변압기에 질소를 보충하거나 방출할 수 있도록, 변압기로 질소를 공급하는 질소공급부와, 상기 변압기에서 질소를 외부로 방출하기 위한 질소방출부, 상기 변압기 일측에 설치되는 온도계, 상기 변압기 내부의 압력을 검출하는 압력계, 상기 온도계와 압력계로부터 검출된 값을 인가받아 내부에 기 설정된 기준범위와 비교 연산하여 상기 질소공급부와 질소방출부를 제어작동하는 제어부를 포함하는 변압기 질소 충전 장치를 제공한다.

Description

변압기 질소 충전 장치 및 질소 충전 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CHARGING NITROGEN FOR TRANSFORMER}
본 발명은 질소 봉입형 변압기에 질소를 충전하기 위한 질소 충전 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 질소 봉입형 변압기는 질소 충전 설비를 통해 내부에 질소를 충전하게 된다.
동절기나 하절기와 같이 온도 변화가 심한 경우에는 변압기의 질소 압력이 떨어지게 된다. 변압기의 질소 압력이 떨어지게 되면 변압기의 오일 수위가 저하되고 결국 전 공장의 가동을 정지시켜야 하는 문제가 발생될 수 있다.
특히, 온도 변화량이 심한 겨울철 온도가 급격히 영하로 떨어졌을 때는 변압기 내부에 질소를 보충해주어야 한다.
종래 변압기에 질소를 충전하기 위해서는, 변압기에 설치된 온도계와 압력계를 정비근무자가 변압기의 설치 개소마다 매일 점검하고 이를 확인 및 기록하여 질소를 충전함에 따라 작업이 힘들고 번거로운 문제가 있다.
또한, 질소 보충을 위한 작업시 통전중인 변압기 상부에 올라가서 작업자가 직접 질소 충전 작업을 진행해야 하므로 감전 등 안전사고의 위험이 컸다.
또한, 질소 보충 작업시 질소용기를 현장의 각 변전실로 이동시키면서 보충 작업을 수행해야 하므로 작업이 힘들고, 질소용기 이동시 안전사고가 발생하는 문제가 있다.
또한, 작업자가 변압기의 질소압력계를 계속 확인해가면서 충전 작업을 수행해야 하므로 작업이 까다롭고 인력이 낭비되는 문제가 있다.
이에, 보다 간편하고 용이하게 변압기에 질소를 보충하거나 방출할 수 있도록 된 변압기 질소 충전 장치 및 질소 충전 방법을 제공한다.
또한, 변압기의 질소 충전상태를 확인과 더불어 작업 과정에서 변압기 오일 상태도 같이 확인할 수 있도록 된 변압기 질소 충전 장치 및 질소 충전 방법을 제공한다.
본 실시예의 질소 충전 장치는, 변압기로 질소를 공급하는 질소공급부와, 상기 변압기에서 질소를 외부로 방출하기 위한 질소방출부, 상기 변압기 일측에 설치되는 온도계, 상기 변압기 내부의 압력을 검출하는 압력계, 상기 온도계와 압력계로부터 검출된 값을 인가받아 내부에 기 설정된 기준범위와 비교 연산하여 상기 질소공급부와 질소방출부를 제어작동하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 변압기에 설치되는 전도도계와 밀도 측정계를 포함하여 변압기 내부 오일의 농도를 검출하는 농도검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 농도검출부로부터 검출된 값을 연산하여 오일의 이상 여부를 출력하는 구조일 수 있다.
상기 질소공급부는 변압기의 질소주입구에 연결되어 질소를 공급하기 위한 질소공급라인, 상기 질소공급라인에 연결되는 질소용기, 상기 질소공급라인 상에 설치되어 질소공급라인을 개폐하는 공급밸브, 상기 질소공급라인에 설치되고 제어부에 연결되어 공급밸브를 통한 질소 공급량을 검출하여 제어부로 인가하는 공급유량계, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 공급밸브 개폐량을 조절하는 공급유량조절부를 포함할 수 있다.
상기 질소공급부는 상기 질소공급라인에서 분기되어 질소주입구와 질소용기 사이를 연결하는 분기라인과, 상기 분기라인에 설치되는 수동밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 질소방출부는 변압기에 연결되어 질소를 방출하는 질소방출관, 상기 질소방출관 상에 설치되어 질소방출관을 개폐하는 배출밸브, 상기 질소방출관에 설치되고 제어부에 연결되어 배출밸브를 통한 질소 배출량을 검출여 제어부로 인가하는 배출유량계, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 배출밸브의 개폐량을 조절하는 배출유량조절부를 포함할 수 있다.
본 실시예의 충전 방법은 변압기의 온도와 내부 압력을 검출하는 단계와, 검출된 온도와 압력값을 연산하여 질소 압력이 온도 대비 기준범위 이하인지 여부를 비교하는 단계, 질소압력이 온도 대비 기준범위 이하인 경우 변압기로 질소를 공급하는 단계, 질소 압력이 온도 대비 기준범위 이상인지 여부를 비교하는 단계, 질소 압력이 온도 대비 기준범위 이상인 경우 변압기에서 질소를 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 충전 방법은 변압기 오일의 농도를 검출하는 단계와, 검출된 오일의 농도 이상 시 이를 외부에 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 질소 보충 및 방출 작업이 기계적으로 이루어져 보다 간편하고 용이하게 질소 충전 작업을 수행할 수 있게 된다.
또한, 종래와 비교하여 안전사고의 위험을 줄일 수 있고, 정비 인력 및 시간의 소모를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 질소 충전 작업을 보다 정밀하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 질소 충방전시 오일의 농도도 같이 검출함으로써, 오일의 이상 유무를 보다 용이하게 확인할 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 변압기 질소 충전 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 변압기 질소 충전 과정을 나타낸 개략적인 순서도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 변압기 질소압력의 온도 별 기준범위를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
도 1은 본 실시예에 따른 변압기 질소 충전 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 질소 충전 장치는 변압기(100)로 질소를 공급하는 질소공급부(10)와, 상기 변압기(100)에서 질소를 외부로 방출하기 위한 질소방출부(20), 상기 변압기(100) 일측에 설치되는 온도계(30), 상기 변압기(100) 내부의 압력을 검출하는 압력계(40), 상기 온도계(30)와 압력계(40)로부터 검출된 값을 인가받아 내부에 기 설정된 기준범위와 비교 연산하여 상기 질소공급부(10)와 질소방출부(20)를 제어작동하는 제어부(50)를 포함한다.
이에, 변압기(100)의 내부 압력 및 온도를 실시간으로 검출하여 질소 충전상태를 확인하고, 이에 따라 질소를 충방전하여 변압기(100)의 질소 충전 상태를 항상 최적 상태로 유지할 수 있게 된다.
상기 제어부(50)는 내부에 질소의 적정 충전을 위한 온도 별 기준범위를 데이터로 저장하고 있다. 도 3은 본 실시예에 따라 온도별 질소압력 기준범위가 나타난 그래프를 예시하고 있다. 도 3의 그래프에 표시된 기준범위는 변압기(100)에 대한 온도 별 질소 충전 압력의 산업 표준 규격일 수 있다.
도 3에서 온도에 따른 변압기(100) 내부 질소압력의 상한값과 하한값이 각각 대기 온도 별 질소충방전을 위한 기준범위의 상한값과 하한값에 해당한다.
상기 제어부(50)는 검출된 변압기(100)의 온도와 내부 질소 압력을 데이터로 저장하고 있는 상기 온도별 기준범위와 비교하여, 질소공급부(10) 또는 질소방출부(20)를 제어 작동하게 된다.
상기 온도계(30)는 변압기(100)의 일측에 설치되어 변압기(100)의 내부 온도 또는 외부 온도를 검출할 수 있다. 상기 온도계(30)의 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다. 상기 압력계(40)는 변압기(100) 내부에 설치되어 변압기(100) 내부에 채워진 질소의 충전 압력을 검출한다. 상기 온도계(30)와 압력계(40)는 제어부(50)에 전기적으로 연결되어 검출된 온도값과 압력값을 제어부(50)로 인가한다.
상기 질소공급부(10)는 변압기(100)의 질소주입구(101)에 연결되어 질소를 공급하기 위한 질소공급라인(11), 상기 질소공급라인(11)에 연결되는 질소용기(12), 상기 질소공급라인(11) 상에 설치되어 질소공급라인(11)을 개폐하는 공급밸브(13), 상기 질소공급라인(11)에 설치되고 제어부(50)에 연결되어 공급밸브(13)를 통한 질소 공급량을 검출하여 제어부(50)로 인가하는 공급유량계(14), 상기 제어부(50)의 신호에 따라 상기 공급밸브(13) 개폐량을 조절하는 공급유량조절부(15)를 포함한다.
제어부(50)는 공급유량계(14)를 통해 변압기(100) 내부로 공급된 질소의 총 유량을 정확히 확인할 수 있게 된다. 상기 공급유량조절부(15)는 제어부(50)의 출력신호에 따라 공급밸브(13)를 제어작동하여, 질소공급라인(11)을 통해 공급되는 질소의 공급량을 조절하게 된다.
본 실시예에서 상기 질소공급부(10)는 필요시 질소를 수작업으로 공급할 수 있도록, 상기 질소공급라인(11)에서 분기되어 질소주입구(101)와 질소용기(12) 사이를 연결하는 분기라인(16)과, 상기 분기라인에 설치되는 수동밸브(17)를 더 포함할 수 있다.
이에, 질소를 공급하는 과정에서 공급유량계(14)나 공급유량조절부(15)에 이상이 발생하여 정상적으로 작동하지 않을 경우, 상기 분기라인(16)에 설치된 수동밸브(17)를 작업자가 수작업으로 개방작동하여, 질소를 변압기(100)에 공급할 수 있다. 수동밸브가 개방작동되면 질소용기(12)로부터 질소가 분기라인을 통해 변압기(100)로 공급된다. 따라서, 비상상황에서도 질소를 변압기(100)에 공급할 수 있게 된다.
상기 질소방출부(20)는 변압기(100)에 연결되어 질소를 방출하는 질소방출관(21), 상기 질소방출관(21) 상에 설치되어 질소방출관(21)을 개폐하는 배출밸브(22), 상기 질소방출관(21)에 설치되고 제어부(50)에 연결되어 배출밸브(22)를 통한 질소 배출량을 검출하여 제어부(50)로 인가하는 배출유량계(23), 상기 제어부(50)의 신호에 따라 상기 배출밸브(22)의 개폐량을 조절하는 배출유량조절부(24)를 포함한다.
제어부(50)는 배출유량계(23)를 통해 변압기(100) 내부에서 외부로 배출되는 질소의 총 유량을 정확히 확인할 수 있게 된다. 상기 배출유량조절부(24)는 제어부(50)의 출력신호에 따라 배출밸브(22)를 제어작동하여, 질소방출관(21)을 통해 외부로 방출되는 질소의 방출량을 조절하게 된다.
또한, 본 실시예의 충전 장치는 변압기(100)에 질소를 충방전함과 더불어 변압기(100) 내부에 채워진 오일의 농도 상태를 점검할 수 있도록 되어 있다.
이를 위해, 본 실시예의 장치는 오일의 농도를 확인하기 위한 농도 검출부를 더 포함하며, 상기 농도검출부는 상기 변압기(100)에 설치되어 오일의 전도도를 검출하는 전도도계(26)와 오일의 밀도를 측정하는 밀도측정계(27)를 포함하고, 상기 전도도계(26)와 밀도측정계(27)는 제어부(50)에 전기적으로 연결되어 제어부(50)에 검출된 오일의 전도도값과 밀도값을 인가하는 구조로 되어 있다. 그리고 상기 제어부(50)는 전도도계(26)와 밀도측정계(27)로부터 인가된 출력신호를 연산하여, 오일의 농도를 확인하고, 오일의 농도 이상시 외부에 경고 신호를 출력하는 구조로 되어 있다.
이와 같이, 전도도계(26)와 밀도측정계(27)를 통해 변압기(100) 오일의 농도를 검출하고, 검출된 오일의 농도 이상시 이를 외부에 출력함으로써, 오일농도 이상 여부를 보다 용이하게 확인할 수 있게 된다. 상기 외부에 출력하는 것은 예를 들어, 경광등을 이용한 시각적 경고수단이나 사이렌과 같은 청각적 경고수단을 이용할 수 있으며, 다양한 구조가 적용가능하다.
이에, 본 장치는 변압기(100)의 질소 충전 상태를 확인하면서 오일의 이상 여부도 확인할 수 있어 빠르고 신속한 대처가 가능하게 된다.
이하, 본 실시예의 오일 충전 과정에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 변압기의 온도와 내부 압력을 검출하는 과정과, 검출된 온도와 압력값을 연산하여 질소 압력이 온도 대비 기준범위의 하한값 이하인지 여부를 비교하는 과정, 질소압력이 온도 대비 기준범위의 하한값 이하인 경우 변압기로 질소를 공급하는 과정, 질소 압력이 온도 대비 기준범위의 상한값 이상인지 여부를 비교하는 과정, 질소 압력이 온도 대비 기준범위의 상한값 이상인 경우 변압기에서 질소를 방출하는 과정을 거쳐, 변압기 내부에 질소를 충방전하게 된다.
변압기(100)에 설치된 온도계(30)와 압력계(40)로부터 변압기(100)의 온도와 내부 압력이 실시간으로 검출된다.
온도계(30)와 압력계(40)에서 검출된 실제 변압기(100)의 온도와 압력은 제어부(50)로 인가되고, 제어부(50)는 온도별 변압기(100) 압력 기준값과 실제 변압기(100) 압력값을 비교 연산한다.
예를 들어, 온도계(30)를 통해 검출된 변압기(100) 내부 온도가 18℃인 경우, 압력 기준값은 도 2의 그래프에서 확인할 수 있듯이 상한값이 0.3kgf/㎠ 이고, 하한값은 0.2kgf/㎠ 이다. 즉, 18℃의 온도에서 기준값의 상한 하한 범위는 0.3 ~ 0.2(kgf/㎠) 인 것이다.
이에, 제어부(50)는 실제 압력값과 기준값을 비교하여 온도 대비 실제 압력값이 상기 기준범위의 하한값 이하인 경우 변압기(100) 내부로 질소를 공급하여 충전하게 된다.
제어부(50)의 출력신호에 따라 공급유량조절부(15)가 작동하여 공급밸브(13)의 개폐량을 조절하고, 이에, 질소공급라인(11)을 통해 질소가 변압기(100)로 공급된다. 질소의 공급량은 질소공급라인(11)에 설치된 공급유량계(14)를 통해 정확히 검출된다. 제어부(50)는 공급유량계(14)를 통해 검출된 공급량과 상기 압력계(40)를 통한 변압기(100)의 압력을 확인하여 공급유량조절부(15)를 제어하여 변압기(100) 내부 질소 압력이 기준범위 이내가 되도록 조절한다.
또한, 압력계(40)를 통해 검출된 변압기(100)의 실제 압력값이 온도 대비 기준범위의 상한값 이상인 경우에는 변압기(100) 내부에서 질소를 외부로 방출한다.
제어부(50)의 출력신호에 따라 배출유량조절부(24)가 작동하여 배출밸브(22)의 개폐량을 조절하고, 이에, 질소방출관(21)을 통해 질소가 외부로 방출된다. 질소의 방출량은 질소방출관(21)에 설치된 배출유량계(23)를 통해 검출된다. 제어부(50)는 배출유량계(23)를 통해 검출된 배출량과 상기 압력계를 통한 변압기(100)의 압력을 확인하여 배출유량조절부(24)를 제어하여 질소 배출 후 변압기(100) 내부 질소 압력이 기준범위 이내가 되도록 조절한다.
이와 같이, 질소의 충방전이 변압기(100)의 실제 온도와 압력에 따라 실시간으로 조절되어 변압기(100) 내부 질소 압력을 항상 적정하게 유지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 질소공급부 11 : 질소공급라인
12 : 질소용기 13 : 공급밸브
14 : 공급유량계 15 : 공급유량조절부
16 : 분기라인 17 : 수동밸브
20 : 질소방출부 21 : 질소방출관
22 : 배출밸브 23 : 배출유량계
24 : 배출유량조절부 26 : 전도도계
27 : 밀도측정계 30 : 온도계
40 : 압력계 50 : 제어부

Claims (7)

  1. 변압기로 질소를 공급하는 질소공급부와, 상기 변압기에서 질소를 외부로 방출하기 위한 질소방출부, 상기 변압기 일측에 설치되는 온도계, 상기 변압기 내부의 압력을 검출하는 압력계, 상기 온도계와 압력계로부터 검출된 값을 인가받아 내부에 기 설정된 기준범위와 비교 연산하여 상기 질소공급부와 질소방출부를 제어작동하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 온도별 적정 질소 충전 상한값과 하한값의 범위에 대한 데이터를 기준범위로써 저장하고, 상기 압력계에서 검출된 압력값이 상기 온도계에서 검출된 온도값에 따른 기준범위의 상한값과 하한값 범위 내에 오도록 질소공급부와 질소방출부를 제어작동하는 구조의 변압기 질소 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변압기에 설치되는 전도도계와 밀도 측정계를 포함하여 변압기 내부 오일의 농도를 검출하는 농도검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 농도검출부로부터 검출된 값을 연산하여 오일의 이상 여부를 출력하는 구조의 변압기 질소 충전 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 질소방출부는 변압기에 연결되어 질소를 방출하는 질소방출관, 상기 질소방출관 상에 설치되어 질소방출관을 개폐하는 배출밸브, 상기 질소방출관에 설치되고 제어부에 연결되어 배출밸브를 통한 질소 배출량을 검출하여 제어부로 인가하는 배출유량계, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 배출밸브의 개폐량을 조절하는 배출유량조절부를 포함하는 변압기 질소 충전 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 질소공급부는 변압기의 질소주입구에 연결되어 질소를 공급하기 위한 질소공급라인, 상기 질소공급라인에 연결되는 질소용기, 상기 질소공급라인 상에 설치되어 질소공급라인을 개폐하는 공급밸브, 상기 질소공급라인에 설치되고 제어부에 연결되어 공급밸브를 통한 질소 공급량을 검출하여 제어부로 인가하는 공급유량계, 상기 제어부의 신호에 따라 상기 공급밸브의 개폐량을 조절하는 공급유량조절부를 포함하는 변압기 질소 충전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 질소공급부는 상기 질소공급라인에서 분기되어 질소주입구와 질소용기 사이를 연결하는 분기라인과, 상기 분기라인에 설치되는 수동밸브를 더 포함하는 변압기 질소 충전 장치.
  6. 변압기의 온도와 내부 압력을 검출하는 단계와, 검출된 온도와 압력값을 연산하여 질소 압력이 온도 대비 적정 질소 충전 기준범위의 하한값 이하인지 여부를 비교하는 단계, 질소압력이 온도 대비 적정 질소 충전 기준범위의 하한값 이하인 경우 변압기로 질소를 공급하는 단계, 질소 압력이 온도 대비 적정 질소 충전 기준범위의 상한값 이상인지 여부를 비교하는 단계, 질소 압력이 온도 대비 적정 질소 충전 기준범위의 상한값 이상인 경우 변압기에서 질소를 방출하는 단계를 포함하는 변압기 질소 충전 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 변압기의 오일의 농도를 검출하는 단계와, 검출된 오일의 농도 이상 시 이를 외부에 출력하는 단계를 더 포함하는 변압기 질소 충전 방법.
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