KR102434039B1 - 절연 오일로 채워져 있는 하우징을 갖는 전기 장치와, 이러한 전기 장치를 모니터링하기 위한 측정 장치 및 방법 - Google Patents

절연 오일로 채워져 있는 하우징을 갖는 전기 장치와, 이러한 전기 장치를 모니터링하기 위한 측정 장치 및 방법 Download PDF

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해랄드 호흐무트
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마쉬넨파브릭 레인하우센 게엠베하
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Abstract

전기 장치(10, 13), 특히 전력 변압기(13), 분로(shunt) 반응기, 또는 부하시(on-load) 탭(tap) 절환기(10)는,
절연 오일(11, 11')로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징(101, 131); 및
측정 장치(12)를 포함하고, 측정 장치는,
절연 오일(11, 11')의 최소 충전 레벨(19, 19')과 같은 레벨에서 하우징(101, 131) 안에 배치되는 피에조 요소(16); 및
피에조 요소(16)에 연결되는 평가 장치(18)를 포함하고,
평가 장치(18)는, 피에조 요소(16)의 진동을 유발시킬 수 있고 또한 진동의 측정량의 측정값, 특히 진동의 진폭의 반감기를 결정할 수 있도록 형성되어 있고,
측정량은 충전 레벨에 달려 있다.

Description

절연 오일로 채워져 있는 하우징을 갖는 전기 장치와, 이러한 전기 장치를 모니터링하기 위한 측정 장치 및 방법{ELECTRICAL DEVICE COMPRISING A HOUSING FILLED WITH INSULATION OIL AND A MEASURING DEVICE, AND A METHOD FOR MONITORING SUCH AN ELECTRICAL DEVICE}
본 발명은 절연 오일로 채워져 있는 하우징을 갖는 전기 장치에 관한 것으로, 특히, 전력 변압기, 분로(shunt) 반응기, 또는 부하시(on-load) 탭 절환기, 및 그러한 전기 장치를 모니터링하기 위한 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
RU 2 205 372 C1에는, 용기 내 액체의 충전 레벨을 결정하기 위한 장치가 기재되어 있다. 이 장치는 압전 트랜스듀서(1)(용기의 벽에 음향적으로 연결되어 있음), 제 2 검출기(2), 정합(matching) 변압기(3), 제 1 캐패시터(C1), RF 케이블(4), 제 2 캐패시터(C2), 스윕(sweep) 발생기(5), 제 2 검출기(6), 제 3 캐패시터(C3), 증폭기(7), 2개의 비교기(8, 9), 및 디스플레이 유닛(10)을 포함한다. 벽 두께가 음향 진동의 반파장의 정수배이면, 스윕 발생기의 중심 주파수는 공진에 대응한다. 이러한 조건에서, 회로(정합 변압기의 이차 권선과 압전 요소의 캐패시턴스로 이루어짐)의 진동의 최대 진폭은 벽 뒤에 액체가 존재하는지의 여부에 달려 있다. 이 공지된 장치는 매우 정교한 구성으로 되어 있으며, 부정확하고 온도 의존적이다.
본 발명의 목적은, 모니터링의 온도 의존성을 줄이고 또한 절연 오일로 채워져 있는 하우징을 갖는 전기 장치, 및 이러한 전기 장치를 모니터링하기 위한 측정 장치 및 방법에서 모니터링의 정확성을 증가시키는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항의 내용으로 달성된다. 본 발명의 유리한 개량예와 실시 형태는 종속 청구항에 기재되어 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 전기 장치가 제공되는 바, 이 전기 장치는,
절연 오일로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징; 및
측정 장치를 포함하고, 상기 측정 장치는,
상기 절연 오일의 최소 충전 레벨과 같은 레벨에서 하우징 안에 배치되는 피에조 요소; 및
상기 피에조 요소에 연결되는 평가 장치를 포함하고,
상기 평가 장치는, 상기 피에조 요소의 진동을 유발시킬 수 있고 또한 진동의 측정량의 측정값, 특히 진동의 진폭의 반감기를 결정할 수 있도록 형성되어 있고,
상기 측정량은 상기 충전 레벨에 달려 있다.
이 양태에 따라 제안된 전기 장치는 매우 간단한 구성을 가지며, 높은 정확성을 가지고 작은 온도 의존성으로 모니터링을 할 수 있다.
제안된 전기 장치는 필요에 따라 어떤 방식으로도 형성될 수 있는데, 예컨대
전력 변압기, 분로(shunt) 반응기, 또는 부하시(on-load) 탭(tap) 절환기로서 형성될 수 있고, 그리고/또는
적어도 하나의 추가적인 측정 장치를 포함하거나 추가적인 측정 장치를 포함하지 않도록 형성될 수 있다.
상기 최소 충전 레벨을 모니터링하기 위해, 상기 평가 장치는,측정값을 미리 정해진 문턱값을 비교하고 측정값이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호를 발생시키도록 형성될 수 있다.
상기 평가 장치는 하우징의 외부에 또는 하우징의 옆에 배치될 수 있다.
상기 전기 장치를 음향적으로 모니터링하기 위해, 상기 평가 장치는, 적어도 평가 장치가 피에조 요소의 진동을 유발시키지 않는 시간 간격의 일 부분 동안에 피에조 요소의 진동을 검출하도록 형성될 수 있다.
상기 피에조 요소는 상기 하우징의 덮개의 저면에 배치될 수 있다.
상기 측정 장치는 안테나를 포함하고, 이 안테나는 상기 하우징 안에 배치되고 상기 평가 장치에 연결될 수 있다.
방전 모니터링을 위해, 상기 평가 장치는, 상기 안테나에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호를 발생시키도록 형성될 수 있다.
방전의 위치 파악을 위해, 상기 평가 장치는, 안테나에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고 특히 안테나 신호를 검출하며, 또한
안테나 신호의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 피에조 요소의 진동을 검출하고 특히 평가하며, 또한 특히 안테나 신호를 평가한다.
상기 평가 장치는, 진동의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고, 또한
진동의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면, 진동의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간과 안테나 신호의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간 사이의 차로서 진행 시간을 결정하고 이 진행 시간으로부터 위치 파악 신호를 발생시키도록 형성될 수 있다.
상기 피에조 요소의 진동의 유발은 피에조 요소의 공진 진동수에서 수행될 수 있다.
상기 측정 장치는 적어도 하나의 온도 센서를 포함하고, 이 온도 센서는 하우징 안에 배치되고 평가 장치에 연결될 수 있다.
각각의 전기 장치는 필요시 어떤 방식으로도 형성될 수 있고, 예컨대 적어도 하나의 추가적인 하우징을 포함하거나 포함하지 않을 수 있고 그리고/또는 적어도 하나의 추가적인 측정 장치를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 절연 오일로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징을 포함하고 특히 제 1 양태에 따라 형성되는 전기 장치를 모니터링하기 위한 측정 장치가 제공되는 바, 이 측정 장치는,
절연 오일의 최소 충전 레벨과 같은 레벨에서 하우징 안에 배치될 수 있는 피에조 요소; 및
상기 피에조 요소에 연결되는 평가 장치를 포함하고,
상기 평가 장치는,
상기 피에조 요소의 진동을 유발시킬 수 있고, 또한
진동의 측정량의 측정값, 특히 진동의 진폭의 반감기를 결정할 수 있도록 형성되어 있고,
상기 측정량은 상기 충전 레벨에 달려 있다.
이 양태에 따라 제안된 측정 장치는 매우 간단한 구성을 가지며, 높은 정확성을 가지고 작은 온도 의존성으로 모니터링을 할 수 있다.
각각의 피에조 요소는 필요에 따라 어떤 방식으로도 형성될 수 있는데, 예컨대
디스크 또는 포일 또는 중공 원통 또는 얇은 필름으로 형성될 수 있고, 그리고/또는
예컨대 질화알루미늄 또는 티탄산바륨 또는 티탄산지르콘납(PZT)과 같은 적어도 하나의 압전 세라믹, 및/또는 예컨대, 석영 또는 리튬 니오베이트 또는 갈륨 오소포스페이트와 같은 적어도 하나의 압전 결정, 및/또는 예컨대 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 같은 압전 플라스틱, 및/또는 산화아연으로 어떤 속도로도 제조되도록 형성될 수 있다.
상기 최소 충전 레벨을 모니터링하기 위해, 상기 평가 장치는, 측정값을 미리 정해진 제 1 문턱값을 비교하고 측정값이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호를 발생시키도록 형성될 수 있다.
평가 장치는 하우징의 외부 또는 하우징의 옆에 배치될 수 있다.
측정 장치는 케이블을 포함하고, 이 케이블에 의해 평가 장치가 피에조 요소에 연결될 수 있다.
상기 전기 장치를 음향적으로 모니터링하기 위해, 상기 평가 장치는, 적어도 평가 장치가 피에조 요소의 진동을 유발시키지 않는 시간 간격의 일 부분 동안에 피에조 요소의 진동을 검출하고 특히 평가하도록 형성될 수 있다.
상기 피에조 요소는 상기 하우징의 덮개의 저면에 배치될 수 있다.
상기 측정 장치는 안테나를 포함하고, 이 안테나는 상기 하우징 안에 배치되고 상기 평가 장치에 연결될 수 있다.
방전 모니터링을 위해, 상기 평가 장치는, 상기 안테나에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호를 발생시키도록 형성될 수 있다.
방전의 위치 파악을 위해, 상기 평가 장치는, 안테나에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고 특히 안테나 신호를 검출하며, 또한
안테나 신호의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 피에조 요소의 진동을 검출하고 특히 평가하며, 또한 안테나 신호도 평가할 수 있다.
상기 평가 장치는, 진동의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고, 또한
진동의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면, 진동의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간과 안테나 신호의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간 사이의 차로서 진행 시간을 결정하고 이 진행 시간으로부터 위치 파악 신호를 발생시키도록 형성될 수 있다.
상기 피에조 요소의 진동의 유발은 피에조 요소의 공진 진동수에서 수행될 수 있다.
상기 측정 장치는 온도 센서를 포함하고, 이 온도 센서는 하우징 안에 배치되고 평가 장치에 연결될 수 있다.
상기 피에조 요소는 안테나 및/또는 온도 센서와 함께 공통의 측정 하우징 안에 배치되거나 수용될 수 있다.
상기 피에조 요소는 상측면을 가질 수 있으며, 이 상측면은 적어도 부분적으로 볼록하고 그리고/또는 적어도 부분적으로 평평하고 수평이 아니며 그리고/또는 적어도 부분적으로 평평하고 수평이며 그리고/또는 적어도 부분적으로 오목하고 그리고/또는 절연 오일을 위한 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 출구를 가질 수 있다.
최소 충전 레벨이 도달되거나 그 밑으로 떨어지면, 피에조 요소의 상측면에 여전히 남아 있을 수 있는 절연 오일이 상기 출구를 통해 나갈 수 있다. 출구는 필요에 따라 어떤 방식으로도 형성될 수 있고, 예컨대 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 출구 개구 및/또는 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 출구 구멍 및/또는 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 출구 홈 및/또는 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 출구 슬롯을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 안테나 중의 적어도 하나 및/또는 온도 센서 중의 적어도 하나는 피에조 요소의 적어도 하나의 바로 근처에 배치되거나 또는 피에조 요소의 적어도 하나에 배치된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법이 제공되는 바, 이 전기 장치는 제 1 양태에 따라 형성되고 그리고/또는
절연 오일로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징; 및
측정 장치를 포함하고,
상기 측정 장치는,
제 2 양태에 따라 형성되고, 그리고/또는
절연 오일의 최소 충전 레벨과 같은 레벨에서 하우징 안에 배치되는 피에조 요소를 포함하며,
상기 방법은,
상기 피에조 요소의 진동을 유발시키는 단계; 및
진동의 측정량의 측정값, 특히 진동의 진폭의 반감기를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 측정량은 상기 충전 레벨에 달려 있다.
이 양태에 따라 제안된 방법은, 높은 정확성을 가지고 작은 온도 의존성으로 모니터링을 할 수 있다.
상기 최소 충전 레벨을 모니터링하기 위해, 상기 측정값은 미리 정해진 문턱값과 비교되고 측정값이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호가 발생된다.
상기 전기 장치를 음향적으로 모니터링하기 위해, 피에조 요소의 진동이 유발되지 않는 시간 간격의 일 부분 동안에 피에조 요소의 진동이 검출되고 또한 특히 평가된다.
상기 측정 장치는 안테나를 포함할 수 있고, 이 안테나는 상기 하우징 안에 배치되며,
방전 모니터링을 위해, 상기 안테나에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭이 미리 정해진 문턱값과 비교되고,
진폭이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호가 발생된다.
방전의 위치 파악을 위해, 안테나에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭이 미리 정해진 문턱값과 비교되고 특히 안테나 신호가 검출되며, 또한
안테나 신호의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 피에조 요소의 진동이 검출되고 특히 평가되며, 또한 안테나 신호도 평가된다.
진동의 진폭이 미리 정해진 문턱값과 비교되고,
진동의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면, 진동의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간과 안테나 신호의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간 사이의 차로서 진행 시간이 결정되고 이 진행 시간으로부터 위치 파악 신호가 발생된다.
피에조 요소의 진동 유발은 피에조 요소의 공진 진동수에서 수행될 수 있다.
제안된 전기 장치 및 측정 장치 각각은 예컨대 제안된 방법 중의 하나를 실시하기 위해 사용될 수 있다.
바람직하게는, 제안된 전기 장치 및 측정 장치 각각은 제안된 방법 중의 하나를 실시하도록 형성되고 그리고/또는 실시하는 역할을 하고 그리고/또는 실시하기에 적합하게 되어 있고 그리고/또는 실시할 수 있다.
각각의 측정 장치는 필요에 따라 어떤 방식으로도 형성될 수 있고, 또한 예컨대 적어도 하나의 추가적인 피에조 요소를 포함하거나 포함하지 않으며 그리고/또는 적어도 하나의 추가적인 평가 장치를 포함하거나 포함하지 않으며 그리고/또는 적어도 하나의 추가적인 케이블을 포함하거나 포함하지 않으며 그리고/또는 적어도 하나의 추가적인 안테나를 포함하거나 포함하지 않으며 그리고/또는 적어도 하나의 추가적인 온도 센서를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
각각의 피에조 요소는 필요시 어떤 방식으로도 형성될 수 있는데, 예컨대, 100　kHz 내지 10　MHz 또는 200　kHz 내지 5　MHz 또는 500　kHz 내지 2　MHz 또는 700　kHz 내지 1.5　MHz 또는 500　kHz 또는 750　kHz 또는 1　MHz 또는 1.5　MHz 또는 2　MHz 또는 3　MHz 또는 5　MHz로부터의 공진 진동수를 갖도록 형성될 수 있다.
피에조 요소의 진동 유발은 필요시 어떤 방식으로도 수행될 수 있는데, 예컨대, 메인 주파수가 피에조 요소의 공진 진동수에 대응하는 적어도 하나의 버스트(burst) 신호 및/또는 메인 주파수가 피에조 요소의 공진 진동수에 대응하지 않는 적어도 하나의 버스트 신호 및/또는 적어도 하나의 디랙(Dirac) 펄스 및/또는 적어도 하나의 직사각형 펄스 및/또는 적어도 하나의 광대역 신호로 수행될 수 있고, 이 신호는 공진 진동수 및/또는 적어도 하나의 다른 주파수를 포함한다.
버스트 신호의 메인 주파수는 필요에 따라 선택될 수 있고 예컨대 미리 정해진 차 만큼 또는 미리 정해진 비 만큼 공진 진동수로부터 위 또는 아래로 벗어날 수 있다. 바람직하게는, 미리 정해진 차는 예컨대 10　kHz 또는 20　kHz 또는 50　kHz 또는 100　kHz 또는 200　kHz 또는 500　kHz인 값 보다 크거나 같다. 바람직하게는, 미리 정해진 비는 제 1 값 보다 크거나 같고 그리고/또는 제 2 값 보다 작거나 같으며, 제 1 값은 예컨대 5　% 또는 7　% 또는 10　% 또는 15　% 또는 20　% 또는 35　%이고, 제 2 값은 예컨대 5　% 또는 7　% 또는 10　% 또는 15　% 또는 20　% 또는 35　%이다.
각각의 케이블은 필요시 어떤 방식으로도 형성될 수 있는데, 예컨대 비틀림 페어 케이블로 형성될 수 있으며, 그리고/또는 케이블은 적어도 2개의 또는 정확히 2개의 코어를 포함할 수 있고, 그리고/또는 케이블의 길이는 적어도 3 m 또는 적어도 4　m 또는 적어도 5　m 또는 적어도 6　m 또는 적어도 8　m 또는 적어도 10　m 이고 또는 적어도 15　m 또는 적어도 20　m 또는 적어도 30　m 일 수 있다.
각각의 안테나는 필요시 어떤 방식으로도 형성될 수 있는데, 예컨대, 전기 안테나 또는 자기 안테나 또는 페라이트 로드 안테나 또는 쌍극자 안테나로서 형성될 수 있고, 그리고/또는 안테나는 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 코일 및/또는 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 캐패시터를 포함할 수 있다.
각각의 진폭 비교는 필요시 어떤 방식으로도 수행될 수 있는데, 예컨대, 진폭은 적어도 하나의 추가적인 미리 정해진 문턱값과 비교될 수 있다.
본 발명의 양태 중의 하나에 대한, 특히 이 양태의 개별적인 특징에 대한 설명 및 예시는 본 발명의 다른 양태에도 대응적으로 적용된다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 가지고 상세히 설명한다. 하지만, 그의 개별적인 특징은 개별 실시 형태에 한정되지 않고, 전술한 개별 특징 및/또는 다른 실시 형태의 개별 특징과 연결되고 그리고/또는 결합될 수 있다. 각 예시예는 설명을 위해 제공된 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 청구 범위에 포함되어 있는 참조 번호는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 결코 아니고, 단순히 도면에 나타나 있는 실시 형태에 대한 참조일 뿐이다.
도 1은 절연 오일로 채워져 있는 하우징 및 측정 장치의 제 1 실시 형태를 갖는 전기 장치의 제 1 실시 형태를 나타낸다.
도 2는 측정 장치의 제 2 실시 형태를 갖는 전기 장치의 제 2 실시 형태를 나타낸다.
도 3은 측정 장치의 제 3 실시 형태의 일 부분을 측면도로 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 분해도를 나타낸다.
도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따른 단면을 나타낸다.
도 6은 도 5의 Ⅵ 부분의 확대도를 나타낸다
도 1에 전기 장치(10)의 제 1 실시 형태가 개략적으로 도시되어 있는데, 이 전기 장치(10)는 절연 오일(11)로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징(101), 및 측정 장치(12)를 포함하고, 전력 변압기(13)를 위한 부하시 탭 절환기(10)를 예시적으로 형성한다.
이 실시 형태에서, 전기 장치 또는 부하시 탭 절환기(10)는 경우에 따라서는, 하우징(101)(이하, 스위치 하우징(101)이라고함) 내부의 하측 영역에 배치되는 선택기(14), 및 스위치 하우징(101) 내부의 상측 영역에 배치되는 부하 전환 스위치(15)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 부하시 탭 절환기(10)는, 선택기(14)와 부하 전환 스위치(15)가 하나의 부하 선택기 요소에 통합되어 있는 부하 선택기로서 형성된다.
측정 장치(12)는 제 1 실시 형태에 따라 형성된다.
이 실시 형태에서, 측정 장치(12)는 측정 하우징(121), 피에조 요소(16), 케이블(17), 및 평가 장치(18)를 포함하고, 이 평가 장치는 케이블(17)에 의해 피에조 요소(16)에 연결되어 있다. 피에조 요소(16)는 절연 오일(11)의 최소 충전 레벨(19)과 같은 레벨에서 스위치 하우징(101) 안에 배치되며, 예컨대 1 MHz의 공진 진동수를 가지고 잇다. 측정 하우징(121)은 그의 정상 단부와 함께 스위치 하우징(101)의 덮개의 저면에 배치되며, 바닥 단부에서 피에조 요소(16)를 수용하고 오일 투과성을 가지며, 그래서, 충전 레벨이 충분하면 절연 오일(11)은 피에조 요소(16)를 적어도 부분적으로, 바람직하게는 가능한 한 완전하게 둘러쌀 수 있다. 측정 하우징(121)은 예컨대 절연 오일(11)을 위한 여러 개의 개구를 가지며, 그리고/또는 서로 연결된 로드(rod)의 프레임 및/또는 적어도 하나의 격자 및/또는 적어도 하나의 메쉬를 포함한다.
케이블(17)은 예시적으로 차폐 비틀림 페어 케이블(STP 케이블)이며, 적어도 2개의, 특히 정확히 2개의 코어를 가지고 있으며, 평가 장치(18)는 예컨대 변압기 하우징(131) 옆에 그래서 스위치 하우징(101) 옆에 배치된다.
평가 장치(18)는 피에조 요소(16)의 진동을 유발시키고 진동 진폭의 반감기를 결정할 수 있도록 형성되어 있다. 그 반감기는 진동의 감쇠에 달려 있다. 감쇠는 피에조 요소(16)에 인접해 있는 매체에 달려 있고, 제 1 경우에, 스위치 하우징(101) 안에 있는 절연 오일(11)의 표면이 상기 최소 충전 레벨(19)과 같거나 그 보다 높은 레벨에 있는 경우 매체는 절연 요일(11)이고, 제 2 경우에, 절연 오일(11)의 표면이 상기 최소 충전 레벨(19) 보다 낮은 경우에 상기 매체는 적어도 부분적으로 공기이다. 절연 오일(11)이 공기에 비해 더 큰 밀도를 가지기 때문에, 감쇠는 제 2 경우에서 보다 제 1 경우에서 더 크다. 그러므로, 반감기는 제 2 경우에서 보다 제 1 경우에 더 작고, 따라서 충전 레벨에 달려 있다. 그래서 반감기는 진동 측정량의 측정값을 나타내고, 측정량은 충전 레벨에 달려 있다.
최소 충전 레벨(19)을 모니터링하기 위해, 평가 장치(18)는 예컨대 측정값을 정확히 하나의 미리 정해진 제 1 문턱값과 비교하고 측정값이 상기 문턱값 보다 크면 대응하는 제 1 경보 신호를 발생시키도록 형성된다. 이는 예컨대, 평가 장치(18)가 반감기를 미리 정해진 제 1 문턱값과 비교하고 반감기가 상기 문턱값 보다 크면 제 1 경보 신호를 발생시킴으로써 수행된다. 여기서 제 1 문턱값은 피에조 요소(16)의 진동의 반감기에 대응하고, 그 피에조 요소의 표면은 적어도 부분적으로, 특히 완전히 절연 오일(11)에 인접하지 않고 공기에 인접한다.
진동 유발은 예컨대 버스트(burst) 신호에 의해 수행되며, 이 신호의 주파수는 피에조 요소(16)의 공진 진동수에 대응한다.
도 2에는 전기 장치(13)의 제 2 실시 형태가 개략적으로 도시되어 있는데, 이 전기 장치는, 절연 요일(11')로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징(131), 측정 장치(12), 및 코어(미도시)와 권선을 갖는 작용부(20)를 포함하며, 전기 장치(13)는 예컨대 전력 변압기(13)를 형성한다. 이 실시 형태는 제 1 실시 형태와 유사하기 때문에, 이하에서는 주로 차이점을 보다 상세히 설명할 것이다.
이 실시 형태에서, 전기 장치 또는 전력 변압기(13)는 경우에 따라서는 하우징(이하, 변압기 하우징(131)이라고도 함) 내부의 제 1 영역에 배치되는 부하시 탭 절환기(10)를 포함한다. 작용부(20)는 변압기 하우징(131) 내부의 제 2 영역에 배치된다. 제 1 영역은 변압기 하우징(131)의 제 1 측벽(도 2에서 우측에 있는)에 인접하고, 제 2 영역은 변압기 하우징(131)의 제 2 측벽(제 1 측벽과 대향하며, 도 2에서 좌측에 있음)에 인접한다.
부하시 탭 절환기(10)는, 서로 별개의 유닛을 형성하는 선택기(14)와 부하 전환 스위치(15)를 갖는 부하 스위치로서 형성되어 있고, 그 선택기와 부하 전환 스위치는 기계적으로 절환 축에 의해 그리고 전기적으로는 연결 케이블(미도시)에 의해 서로 연결되어 있다. 선택기(14)는 제 1 실시 형태에서 처럼 스위치 하우징(101) 안에 배치되지 않고, 스위치 하우징(101)의 외부에서 변압기 하우징(131) 내부에 배치되며, 절환 축은 및 연결 케이블(미도시)은 스위치 하우징(101)을 통해 안내되어 변압기 하우징(131) 안으로 들어간다.
측정 장치(12)는 제 2 실시 형태에 따라 형성된다. 이 실시 형태는 제 1 실시 형태와 유사하기 때문에, 이하에서는 주로 차이점을 보다 상세히 설명할 것이다.
이 실시 형태에서, 변압기 하우징(131) 안에서 피에조 요소(16)는 부하시 탭 절환기(10)와 제 2 측벽 사이의 제 2 영역에서 절연 오일(11')의 최소 충전 레벨과 같은 레벨에 배치된다. 측정 하우징(121)은 그의 정상 단부와 함께 변압기 하우징(131)의 덮개의 저면에 배치되며, 오일 투성성을 가지며, 그래서 충전 레벨이 충분하면 절연 오일(11')은 피에조 요소(16)를 적어도 부분적으로, 바람직하게는 가능한 한 완전하게 둘러쌀 수 있다.
측정 장치(12)는 안테나(21)를 포함하는데, 이 안테나는 예컨대 측정 하우징(121) 안에서 피에조 요소(16) 아래에 배치되고 케이블(17)에 의해 평가 장치(18)에 연결되어 있다. 따라서, 케이블(17)은 안테나(21)를 위한 예컨대 적어도 2개의, 특히 정확히 2개의 추가적인 코어를 가지고 있다.
전력 변압기(13)를 음향적으로 모니터링하기 위해, 평가 장치(18)는, 적어도 평가 장치(18)가 피에조 요소(16)의 진동을 유발시키지 않는 시간 간격의 일 부분 동안에 피에조 요소(16)의 진동이 검출되고 평가되도록 형성되어 있다. 그래서 피에조 요소(16)는 음파를 위한 마이크로서 역할하며, 그 음파는 전력 변압기(13)에서 발생되고 절연 오일(11')에 의해 전달되고 상기 진동을 일으키게 된다.
방전 모니터링을 위해, 평가 장치(18)는, 안테나(21)에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 제 2 문턱값과 비교하고 그 진폭이 제 2 문턱값 보다 크면 대응하는 제 2 경보 신호를 발생시키도록 형성되어 있고, 그 제 2 경보 신호는 전력 변압기(13)에서 방전의 가능성이 낮음을 나타낸다.
더욱이 평가 장치(18)는 진폭이 제 2 문턱값 보다 크면 피에조 요소의 진동을 검출하도록 형성되어 있다. 그 진동의 검출은 피에조 요소(16)의 사전 진동 유발 없이 수행되며, 그래서 피에조 요소(16)는 음파를 위한 마이크로서 역할하고, 음파는 전력 변압기(13)에서 발생되고 절연 오일(11')에 의해 전달되고 상기 진동을 일으키게 된다. 상기 진동의 진폭이 제 3 문턱값 보다 크면, 평가 장치(18)는, 진동의 진폭이 제 3 문턱값 보다 큰 순간과 안테나 신호의 진폭이 제 2 문턱값 보다 큰 순간 사이의 차로서 음파의 진행 시간을 결정할 것이다. 상기 진행 시간이 미리 정해진 간격(피에조 요소(16)의 위치 및 전력 변압기(13)의 치수에 달려 있음) 내에 있으면, 평가 장치(18)는 제 3 경보 신호를 발생시킬 것이며, 이 제 3 경보 신호는 전력 변압기(13)에서 방전의 가능성이 높음을 나타낸다.
방전의 위치 파악을 위해, 평가 장치(18)는 안테나(21)에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 제 4 문턱값과 비교하고 진폭이 그 문턱값 보다 크면 피에조 요소의 진동을 검출하도록 형성되어 있다. 진동의 검출은 피에조 요소(16)의 사전 진동 유발 없이 수행된다. 상기 진동의 진폭이 제 5 문턱값 보다 크면, 평가 장치(18)는, 진동의 진폭이 제 5 문턱값 보다 큰 순간과 안테나 신호의 진폭이 제 4 문턱값 보다 큰 순간과 사이의 차로서 음파의 진행 시간을 결정할 것이다. 상기 진행 시간이 미리 정해진 제 1 간격(피에조 요소(16)와 전력 변압기(13) 내의 잠재적인 제 1 방전원 사이의 거리에 달려 있음) 내에 있으면, 평가 장치(18)는 제 1 위치 파악 신호를 발생시킬 것이며, 이 신호는 제 1 방전원에서 방전이 있음을 나타낸다. 상기 진행 시간이 미리 정해진 제 2 간격(피에조 요소(16)와 전력 변압기(13) 내의 잠재적인 제 2 방전원 사이의 거리에 달려 있음) 내에 있으면, 평가 장치(18)는 제 2 위치 파악 신호를 발생시킬 것이며, 이 신호는 제 2 방전원에서 방전이 있음을 나타낸다. 예컨대, 제 1 방전원은 선택기(14)이고, 제 2 방전원은 작용부(20)이다. 이 실시 형태에서 작용부(20)는 선택기(14)로부터 보다 피에조 요소(16)로부터 더 멀리 떨어져 있기 때문에, 제 2 간격의 하한은 제 1 간격의 상한 보다 크거나 같도록 선택된다.
측정 장치(12)의 제 3 실시 형태의 일 부분이 도 3, 4, 5 및 6에 개략적으로 도시되어 있다. 이 실시 형태는 제 2 실시 형태와 유사하기 때문에, 이하에서는 주로 차이점을 보다 상세히 설명할 것이다.
이 실시 형태에서 안테나(21)는 예컨대 코일을 포함하고, 측정 장치(12)는 온도 센서(22)를 포함하며, 이 온도 센서는 예컨대 피에조 요소(16)의 위쪽에서 측정 하우징(121)에 배치되어 있고 케이블(17)(미도시)에 의해 평가 장치(18)에 연결되어 있다. 따라서, 케이블(17)은 예컨대 온도 센서(22)를 위한 적어도 2개의, 특히 정확히 2개의 추가적인 코어를 포함한다.
측정 하우징(121)은 예컨대 3개의 부분으로 형성되어 있고, 정상 단부에서 하우징 헤드(231)를 갖는 상측 하우징부(23)(도 4의 위쪽에 나타나 있음), 본질적으로 관형인 중간 하우징부(24)(도 4의 중앙에 나타나 있음), 및 본질적으로 관형인 하측 하우징부(25)(도 4의 하측에 나타나 있음)를 포함하며, 하측 하우징부는 원형 칼라(251), 적어도 하나의 치형 스탑(252), 및 안테나 홀더(253)를 가지고 있다. 상기 하우징부(23 ∼ 25)는 전기 절연적이다.
상측 하우징부(23)는 변압기 하우징(131)의 덮개(미도시)를 통과하여 그에 체결되며, 그래서 상측 하우징부(23)의 본질적으로 관형인 하측 단부는 변압기 하우징(131) 내부에 있고 하우징 헤드(231)는 그 변압기 하우징(131)의 외부에 있게 된다. 하우징 헤드(231)는 케이블(17)을 위한 케이블 부싱(26)을 포함한다. 온도 센서(22)는 상측 하우징부(23)의 하측 단부를 통과한다.
측정 장치(12)는 외부 차폐 부재(27), 2개의 내부 차폐 부재(28), 2개의 쐐기형 유지 링(29), 2개의 O-링(30), 및 지지 링(31)을 포함한다. 외부 차폐 부재(27)는 예컨대 전기 전도성 격자 또는 메쉬로 된 관 또는 호스를 포함하고 그래서 오일 투과성을 갖는다. 외부 차폐 부재는 그의 상단부에서 상측 하우징부(23)의 하단부의 상단에 체결되고, 그의 상단부로 상기 단부를 수용하고, 그의 하단부로 중간 하우징부(24)를 수용한다. 중간 하우징부(24)는 이 순서로 제 1 내부 차폐 부재(28), 제 1 유지 링(29), 제 1 O-링(30), 피에조 요소(16), 제 2 O-링(30), 제 2 유지 링(29), 제 2 내부 차폐 부재(28), 및 지지 링(31)을 수용한다(도 4 및 5에서 위에서 아래로 가는 방향으로). 예컨대, 하측 하우징부(25)는 원통형 주변 벽을 가지며, 그의 바닥 가장자리에서는 반경 방향 내향 돌출 칼라(251)를 갖는다. 스탑(252)은 상기 칼라(251)의 내측 가장자리로부터 반경 방향으로 돌출해 있다. 안테나 홀더(253)(안테나(21)의 코일이 체결됨)는 주변 벽의 하단부로부터 축방향 아래쪽으로 돌출되어 있다. 하측 하우징부(25)는 외부 차폐 부재(27)의 하단부를 수용한다.
예컨대, 피에조 요소(16)는 원형 디스크이고 그래서 평평한 상측면과 평평한 하측면을 가지고 있다. 제 1 O-링(30)은 상측면에 접하고 제 2 O-링(30)은 하측면에 접한다. 각 유지 링(29)은 예컨대 원통형 외부 주변 표면, 원형의 제 1 끝면, 및 타원형의 제 2 끝면을 가지고 있으며, 그래서 상기 유지 링은 옆에서 보면 쐐기형으로 보인다(도 4 ∼ 6). 각 유지 링은(29)은 그의 제 2 끝면으로 각각의 O-링(30)에 접한다. 각각의 내부 차폐 부재(28)는 예컨대 전기 전도성 격자 또는 메쉬로 된 원형 디스크 또는 원평 판을 포함하고, 그래서 오일 투과성을 갖는다. 내부 차폐 부재는 일 측면에서 각 유지 링(29)의 제 1 끝면에 접한다. 다른 측면(즉, 상측면)에서 제 1 내부 차폐 부재(28)는 상측 하우징부(23)의 하단부의 하측 끝면에 접한다. 지지 링(31)은 예컨대 원통형의 외부 주변 표면 및 2개의 원형 끝면을 가지고 있다. 다른 측면(즉, 하측면)에서 제 2 내부 차폐 부재(28)는 지지 링(31)의 상측 끝면에 접한다. 하측 끝면에서 지지 링(31)은 스탑(252)에 접한다. 하측 끝면에서 중간 하우징부(24)는 칼라(251)에 접한다.
피에조 요소(16)가 적절히 측정 하우징(121) 안으로 결합되고 측정 하우징(121)이 전력 변압기(13) 안으로 적절히 결합되면, 피에조 요소(16)는 경사 위치에서 유지 링(29)의 타원형의 제 2 끝면 사이에 쐐기 박음되므로, 그의 상측면은 수평이 아니다. 최하측 지점에서 제 1 O-링(30)은 바람직하게는 슬롯(미도시)을 갖는데, 이 슬롯은 절연 오일(11')을 위한 출구를 형성하고, 최소 충전 레벨(19')이 도달되거나 그 밑으로 떨어지면, 피에조 요소(16)의 상측면에 남아 있는 절연 오일(11')이 그 슬롯을 통해 나갈 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 피에조 요소(16) 자체는 절연 오일(11')을 위한 출구를 가질 수 있고, 이 출구는 예컨대 출구 개구, 출구 구멍, 출구 홈 또는 출구 슬롯일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 피에조 요소(16)에 대해 축방향으로 돌출되어 있는 치부를 갖는 치형 디스크가 피에조 요소(16)와 제 1 O-링(30) 사이에 배치될 수 있어, 절연 오일(11')이 치형 디스크의 치부 사이에서 나갈 수 있다.
10 부하시 탭 절환기, 전기 장치
101 스위치 하우징, 10의 하우징
11, 11' 101, 131 내의 절연 오일
12 측정 장치
121 12의 측정 하우징
13 전력 변압기, 전기 장치
131 변압기 하우징, 13의 하우징
14 선택기
15 부하 전환 스위치
16 피에조 요소
17 케이블
18 평가 장치
19, 19' 11, 11'의 최소 충전 레벨
20 작용부
21 안테나
22 온도 센서
23 121의 상측 하우징부
231 23의 하우징 헤드
24 121의 중간 하우징부
25 121의 하측 하우징부
251/252/253 25의 칼라/스탑/안테나 홀더
26 케이블 부싱
27 외부 차폐 부재
28 내부 차폐 부재
29 유지 링
30 O-링
31 지지 링

Claims (21)

  1. 전기 장치(10, 13)로서,
    절연 오일(11, 11')로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징(101, 131); 및
    측정 장치(12)를 포함하고,
    상기 측정 장치는,
    상기 절연 오일(11, 11')의 최소 충전 레벨(19, 19')과 같은 레벨에서 하우징(101, 131) 안에 배치되는 피에조 요소(16); 및
    상기 피에조 요소(16)에 연결되는 평가 장치(18)를 포함하고,
    상기 평가 장치(18)는, 상기 피에조 요소(16)의 진동을 유발시킬 수 있고, 또한 진동의 측정량의 측정값 또는 진동의 진폭의 반감기를 결정할 수 있도록 형성되어 있고, 상기 측정량은 상기 충전 레벨에 달려 있으며,
    상기 전기 장치(10, 13)를 음향적으로 모니터링하기 위해, 상기 평가 장치(18)는, 적어도 평가 장치(18)가 피에조 요소(16)의 진동을 유발시키지 않는 시간 간격의 일 부분 동안에 피에조 요소(16)의 진동을 검출하도록 형성되어 있는, 전기 장치(10, 13).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 최소 충전 레벨(19, 19')을 모니터링하기 위해, 상기 평가 장치(18)는,측정값을 미리 정해진 문턱값을 비교하고 측정값이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호를 발생시키도록 형성되어 있는, 전기 장치(10, 13).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 평가 장치(18)는 하우징(101, 131)의 외부에 또는 하우징(101, 131)의 옆에 배치되는, 전기 장치(10, 13).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피에조 요소(16)는 상기 하우징(101, 131)의 덮개의 저면에 배치되는, 전기 장치(10, 13).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 장치(12)는 안테나(21)를 포함하고, 이 안테나는 상기 하우징(101, 131) 안에 배치되고 상기 평가 장치(18)에 연결되어 있는, 전기 장치(10, 13).
  6. 제 5 항에 있어서,
    방전 모니터링을 위해, 상기 평가 장치(18)는, 상기 안테나(21)에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호를 발생시키도록 형성되어 있는, 전기 장치(10, 13).
  7. 제 5 항에 있어서,
    방전의 위치 파악을 위해, 상기 평가 장치(18)는, 안테나(21)에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고, 안테나 신호의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 피에조 요소(16)의 진동을 검출하도록 형성되어 있는, 전기 장치(10, 13).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평가 장치(18)는, 진동의 진폭을 미리 정해진 문턱값과 비교하고, 또한 진동의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면, 진동의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간과 안테나 신호의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간 사이의 차로서 진행 시간을 결정하고, 이 진행 시간으로부터 위치 파악 신호를 발생시키도록 형성되어 있는, 전기 장치(10, 13).
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피에조 요소(16)의 진동의 유발은 피에조 요소의 공진 진동수에서 수행되는, 전기 장치(10, 13).
  10. 절연 오일(11, 11')로 채워져 있거나 채워질 수 있는 하우징(101, 131)을 포함하고 제1항 또는 제2항에 따라 형성된 전기 장치(10, 13)를 모니터링하기 위한 측정 장치(12)로서,
    절연 오일(11, 11')의 최소 충전 레벨(19, 19')과 같은 레벨에서 하우징(101, 131) 안에 배치될 수 있는 피에조 요소(16); 및
    상기 피에조 요소(16)에 연결되는 평가 장치(18)를 포함하고,
    상기 평가 장치(18)는, 상기 피에조 요소(16)의 진동을 유발시킬 수 있고, 또한 진동의 측정량의 측정값 또는 진동의 진폭의 반감기를 결정할 수 있도록 형성되어 있고,
    상기 측정량은 상기 충전 레벨에 달려 있는, 측정 장치(12).
  11. 제 10 항에 있어서,
    온도 센서(22)를 포함하고, 이 온도 센서는 상기 하우징(101, 131) 안에 배치될 수 있고 또한 상기 평가 장치(18)에 연결되어 있는, 측정 장치(12).
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 피에조 요소(16)는 안테나(21) 및 온도 센서(22) 중 적어도 하나와 함께 공통의 측정 하우징(121) 안에 배치되어 있는, 측정 장치(12).
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 피에조 요소(16)는 상측면을 가지며, 이 상측면은
    적어도 부분적으로 볼록한 것,
    적어도 부분적으로 평평하고 수평이 아닌 것,
    적어도 부분적으로 평평하고 수평인 것,
    적어도 부분적으로 오목한 것, 및
    절연 오일(11, 11')을 위한 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 출구를 갖는 것
    중 적어도 하나를 특징으로 하는, 측정 장치(12).
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 따라 형성되어 있는 전기 장치(10, 13)를 모니터링하기 위한 방법으로서,
    상기 피에조 요소(16)의 진동을 유발시키는 단계; 및
    진동의 측정량의 측정값, 또는 진동의 진폭의 반감기를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 측정량은 상기 충전 레벨에 달려 있는, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 최소 충전 레벨(19, 19')을 모니터링하기 위해, 측정값이 미리 정해진 문턱값과 비교되고, 측정값이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호가 발생되는, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기 장치(10, 13)를 음향적으로 모니터링하기 위해, 적어도 피에조 요소(16)의 진동이 유발되지 않는 시간 간격의 일 부분 동안에 피에조 요소(16)의 진동이 검출되는, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 측정 장치(12)는 안테나(21)를 포함하고, 이 안테나는 상기 하우징(101, 131) 안에 배치되고,
    방전 모니터링을 위해, 상기 안테나(21)에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭이 미리 정해진 문턱값과 비교되고,
    상기 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 경보 신호가 발생되는, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    방전의 위치 파악을 위해, 안테나(21)에 의해 발생된 안테나 신호의 진폭이 미리 정해진 문턱값과 비교되고,
    상기 안테나 신호의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면 피에조 요소(16)의 진동이 검출되는, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    진동의 진폭이 미리 정해진 문턱값과 비교되고,
    진동의 진폭이 상기 문턱값 보다 크면, 진동의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간과 안테나 신호의 진폭이 관련 문턱값 보다 큰 순간 사이의 차로서 진행 시간이 결정되고 이 진행 시간으로부터 위치 파악 신호가 발생되는, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 피에조 요소(16)의 진동의 유발은 피에조 요소의 공진 진동수에서 수행되는, 전기 장치를 모니터링하기 위한 방법.
  21. 삭제
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