KR102519785B1

KR102519785B1 - 건식 트랜스포머에 대한 온도 측정을 위한 장치, 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102519785B1
Application number: KR1020207020786A
Authority: KR
Inventors: 이보 장; 더룬 멍; 지안성 천; 춘 리
Original assignee: 히타치 에너지 스위처랜드 아게
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-01-19
Publication date: 2023-04-10
Also published as: CN111684501A; EP3740944A1; US20210131876A1; ES2932840T3; EP3740944B1; JP7078730B2; JP2021510821A; CA3089157A1; US11835392B2; WO2019140643A1; KR20200096836A; EP3740944A4

Abstract

장치 (210, 410) 는 건식 트랜스포머 (100) 의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서 (220, 420) 를 포함하고, 그 온도 센서 (220, 420) 는 건식 트랜스포머 (100) 의 도체 (240) 상에 또는 그 도체 (240) 에 근접하여 배치되고, 그 도체 (240) 의 절연 층 (250) 에 의해 커버된다. 장치 (210, 410) 는 추가로, 측정된 온도를 판독기 (610) 에 송신하도록 구성된 수동 무선 통신 모듈 (230, 430) 을 포함한다. 건식 트랜스포머 (100) 의 온도는 정확하게 측정될 수 있고, 그에 의해, 건식 트랜스포머 (100) 의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 건식 트랜스포머 (100) 에 대한 온도 측정은 비용-효과적이고 효율적인 방식으로 적절하게 작용할 수 있다.

Description

건식 트랜스포머에 대한 온도 측정을 위한 장치, 시스템 및 방법

기술 분야

본원에 개시된 예시적인 실시형태들은 일반적으로, 온도 측정에 관련되고, 보다 상세하게는, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 측정 장치 및 시스템에 관련된다.

배경

트랜스포머 (transformer) 는 전자기 유도를 통해 2 개 이상의 회로들 사이에 전기 에너지를 전달하는 전기 디바이스이고, 트랜스포머는 일반적으로 오일형 트랜스포머 (oil-type transformer) 와 건식 트랜스포머 (dry-type transformer) (드라이 트랜스포머로서도 지칭됨) 로 나뉘어진다. 오일형 트랜스포머는 절연 재료로서 절연 오일을 사용하는 한편, 건식 트랜스포머는 트랜스포머 코어 및 코일들이 액체에 침지되지 않는 것이다. 즉, 건식 트랜스포머에서, 냉각 매체로서 오일 대신에 공기가 사용된다.

일반적으로 말해서, 건식 트랜스포머는 오일형 트랜스포머보다 더 높은 온도에서 동작하도록 설계될 수 있다. 건식 트랜스포머의 동작 동안, 건식 트랜스포머의 온도는 예를 들어 180 °C 만큼 높게 상승할 수도 있다. 따라서, 안전성 및 전력 품질을 보장하기 위해서 건식 트랜스포머의 동작 상태를 모니터링할 필요가 있다.

전통적으로, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해서 와이어링된 열 전대가 사용되고, 이는 매우 불편하다. 더욱이, 전통적인 방식들은 건식 트랜스포머의 정확한 온도를 획득할 수 없고, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 매우 비용이 많이 든다. 이에 따라, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 전통적인 방식들은 부정확하고 비효율적이다.

요약

본원에 개시된 예시적인 실시형태들은 수동 무선 통신 장치를 이용하여 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 솔루션 (solution) 을 제안한다.

제 1 양태에서, 본원에 개시된 예시적인 실시형태들은 측정 장치를 제공한다. 그 측정 장치는 건식 트랜스포머의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서를 포함하고, 그 온도 센서는 건식 트랜스포머의 도체 상에 또는 그 도체에 근접하여 배치되고, 그 도체의 절연 층 (insulating layer) 에 의해 커버된다. 측정 장치는 추가로, 측정된 온도를 판독기에 송신하도록 구성된 수동 무선 통신 모듈 (passive wireless communication module) 을 포함한다.

일부 실시형태들에서, 절연 층은 도체 및 온도 센서 상에 절연 재료, 바람직하게는 에폭시 수지를 랩핑 (wrapping) 함으로써 형성되고, 그 도체는 다음의 것들 중 하나이다: 건식 트랜스포머의 고 전압 (high voltage; HV) 권선 (winding), 건식 트랜스포머의 저 전압 (low voltage; LV) 권선, 건식 트랜스포머의 코어, 및 건식 트랜스포머의 탭 단자 (tap terminal).

일부 실시형태들에서, 수동 무선 통신 모듈은 와이어 (wire) 를 통해 온도 센서에 접속되고, 그 와이어의 일단은 절연 층으로부터 돌출된다.

일부 실시형태들에서, 온도 센서는 코어를 따라 HV 권선 또는 LV 권선의 상부 부분에 배치된다.

일부 실시형태들에서, 수동 무선 통신 모듈은 HV 권선의 돔 영역 (dome area) 상에 또는 내부에, 그리고 바람직하게는, 그 돔 영역 상에 탭 체인저 (tap changer) 또는 와이어 접속 단자 부근에 배치된다.

일부 실시형태들에서, 수동 무선 통신 모듈은 돔 영역의 절연 층에 의해 커버되거나, 또는, 돔 영역의 홈 (groove) 내부에 배치되며, 와이어의 일부는 수동 무선 통신 모듈 및 온도 센서를 연결하기 위해 그 홈 내에 배치된다.

일부 실시형태들에서, 온도 센서는 절연 층 내의 열 전도 층 (thermally conductive layer) 을 통해 도체에 연결된다.

일부 실시형태들에서, 온도 센서는 수동 무선 통신 모듈 내부에 패키징되고, 그 온도 센서의 단자는 수동 무선 통신 모듈 외부에 노출된다. 더욱이, 절연 층은 도체 및 수동 무선 통신 모듈 상에 절연 재료, 바람직하게는 에폭시 수지를 랩핑함으로써 형성된다.

일부 실시형태들에서, 측정 장치는 연성 재료 (soft material) 로 만들어지고 건식 트랜스포머의 곡면 상에 배치되며, 바람직하게는 그 곡면의 절연 층에 의해 커버된다.

일부 실시형태들에서, 수동 무선 통신 모듈은 수동 라디오 주파수 식별 (radio frequency identification; RFID) 태그 또는 표면 탄성 파 (surface acoustic wave; SAW) 태그를 포함한다.

제 2 양태에서, 본원에 개시된 예시적인 실시형태들은 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 시스템을 제공한다. 그 시스템은 제 1 양태의 측정 장치, 판독기, 및 건식 트랜스포머를 포함한다.

일부 실시형태들에서, 판독기는 건식 트랜스포머 내부에, 바람직하게는 건식 트랜스포머의 저 전압 (LV) 구획 (compartment) 내에 배치된다.

일부 실시형태들에서, 판독기는 하나 이상의 안테나들을 통해 측정 장치에 전력을 공급하기 위해 무선 라디오 주파수 에너지를 제공하도록 구성된다.

일부 실시형태들에서, 시스템은 수동 무선 통신 모듈로부터 측정된 온도를 수신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 더 포함하고, 그 하나 이상의 안테나들 중 적어도 하나는 그 적어도 하나의 안테나와 수동 무선 통신 모듈 사이의 무선 통신을 가능하게 하기 위해 건식 트랜스포머의 중간에 배치된다.

일부 실시형태들에서, 시스템은, 그 측정 장치와는 상이한 위치에 배치된, 제 1 양태의 추가적인 측정 장치를 더 포함한다.

일부 실시형태들에서, 시스템은 추가로, 측정된 온도가 미리정의된 임계치 이상인 것에 응답하여, 건식 트랜스포머의 온도를 저하시키기 위해 냉각 디바이스를 턴온 (turn on) 하도록 구성된 제어기를 포함한다.

제 3 양태에서, 본원에 개시된 예시적인 실시형태들은 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한, 제 1 양태의 측정 장치의 사용을 제공한다.

제 4 양태에서, 본원에 개시된 예시적인 실시형태들은 측정 장치를 설치하기 위한 방법을 제공한다. 그 방법은, 건식 트랜스포머의 도체의 표면에 제 1 양태의 측정 장치의 온도 센서를 어셈블링 (assembling) 하는 단계, 및, 온도 센서가 분리 불가능 (non-detachable) 하도록, 도체 및 온도 센서 상에 절연 재료를 랩핑하는 단계를 포함한다.

제 5 양태에서, 본원에 개시된 예시적인 실시형태들은 측정 장치를 분리 (detaching) 하기 위한 방법을 제공한다. 방법은, 돔 영역의 홈으로부터 제 1 양태의 측정 장치의 수동 무선 통신 모듈을 분리하는 단계를 포함한다. 방법은 추가로, 돔 영역의 홈 내에 새로운 수동 무선 통신 모듈을 어셈블링하는 단계 및 홈 내에 배치되는 와이어에 그 새로운 수동 무선 통신 모듈을 접속하는 단계를 포함한다.

본 개시의 실시형태들에 따르면, 건식 트랜스포머의 온도가 정확하게 측정될 수 있고, 그에 의해, 건식 트랜스포머의 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 건식 트랜스포머에 대한 온도 측정은 비용-효과적이고 효율적인 방식으로 적절하게 작용할 수 있다.

도면들의 간단한 설명
첨부 도면들을 참조하는 이하의 상세한 설명들을 통해서, 본원에 개시된 예시적인 실시형태들의 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들이 보다 이해가능하게 될 것이다. 도면들에서, 본원에 개시된 수개의 예시적인 실시형태들이 예로서 그리고 비제한적 방식으로 예시될 것이다.
도 1 은 건식 트랜스포머의 일례의 개략도를 나타낸다.
도 2 는 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 측정 장치가 사용되는 환경의 개략도를 나타낸다.
도 3 은 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 측정 장치가 사용되는 다른 환경의 개략도를 나타낸다.
도 4 는 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 측정 장치가 사용되는 추가적인 환경의 개략도를 나타낸다.
도 5 는 측정 장치가 장착된 건식 트랜스포머의 개략도를 나타낸다.
도 6 은 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 시스템의 블록도를 나타낸다.
도면들 전체에 걸쳐, 동일하거나 유사한 참조 부호들은 동일하거나 유사한 엘리먼트들을 가리킨다.

상세한 설명

본원에 기술된 주제가 이제 몇몇 예시적인 실시형태들을 참조하여 논의될 것이다. 이들 실시형태들은, 청구물의 범위에 대한 임의의 제한을 제안하기 보다는, 당업자가 더 잘 이해하고 따라서 본원에 기술된 주제를 구현할 수 있게 할 목적을 위해서만 논의딘다.

용어 "구비하다" 또는 “포함하다” 및 그것의 변형들은 “포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌”을 의미하도록 개방 용어로 읽혀진다. 용어 "또는" 은 문맥상 달리 명백하게 나타내지 않는 한 "및/또는" 으로서 읽혀진다. 용어 "기초하여" 는 "적어도 부분적으로 기초하여" 로서 읽혀진다. 용어 "~ 하도록 구성되는" 은 사용자 또는 외부 메커니즘에 의해 유발되는 동작에 의해 기능, 작용, 모션 또는 상태가 달성될 수 있는 것을 의미한다. 용어“하나의 실시형태” 및 “일 실시형태”는 “적어도 하나의 실시형태”로서 읽혀진다. 용어 “다른 실시형태”는 “적어도 하나의 다른 실시형태”로서 읽혀진다.

달리 명시 또는 제한되지 않으면, 용어들 "장착된", "접속된", "지지된", 및 "커플링된" 및 이들의 변형들은 넓게 사용되고 직접 및 간접 양자 모두의 장착들, 접속들, 지지들, 및 커플링들을 포괄한다. 또한, "접속된" 및 "커플링된" 은 물리적 또는 기계적 연결들 또는 커플링들에 제한되지 않는다. 명시적 및 묵시적 다른 정의들이 이하에서 포함될 수도 있다.

전통적으로, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해서 와이어링된 열 전대 (wired thermal couple) 가 사용되고, 측정 프로브가 일반적으로 공기 덕트에 위치된다. 하지만, 그러한 와이어링된 측정 장치는 매우 불편하고, 이는 라인 배치를 매우 복잡하게 할 것이고, 와이어링된 측정 장치에 전력을 공급하기 위해서 배터리가 종종 필요하다. 또한, 전통적인 측정 장치는 건식 트랜스포머의 정확한 온도 및 건식 트랜스포머의 핫 포트 온도를 획득할 수 없고, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 일반적으로 비용이 많이 든다. 이에 따라, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 전통적인 방식들은 부정확하고 비효율적이다.

일반적으로, 본 개시의 실시형태들에 따르면, 건식 트랜스포머의 온도를 정확하게 측정할 수 있는, 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 측정 장치 및 시스템이 제공된다. 더욱이, 제안된 측정 장치는 수동이고 무선이다; 따라서, 그 측정 장치는 건식 트랜스포머에서 유연하게 배치될 수 있고, 건식 트랜스포머의 신뢰성 및 안전성이 또한 향상될 수 있다. 이에 따라, 본 개시의 실시형태들에 따르면, 건식 트랜스포머의 온도 측정은 비용-효과적이고 효율적인 방식으로 작업할 수 있다. 본 개시의 일부 예시적인 실시형태들이 도 1 내지 도 6 을 참조하여 이하에서 설명된다.

도 1 은 건식 트랜스포머 (100) 의 일례의 개략도를 나타낸다. 도 1 에서 도시된 바와 같이, 건식 트랜스포머 (100) 는 3-상 건식 트랜스포머이고 캐비넷은 제거된 상태이며, 이는 3-상 교류를 발생시키기 위해서 3 그룹들의 도체들을 사용한다. 3 개 그룹들의 각각은 코어, 저 전압 (LV) 권선 또는 코일 (미도시), 및 고 전압 (HV) 권선 또는 코일을 포함한다. 예를 들어, 제 1 그룹은 코어 (110) 및 HV 권선 (111) 을 포함하고, 제 2 그룹은 코어 (120) 및 HV 권선 (121) 을 포함하며, 그리고 제 3 그룹은 코어 (130) 및 HV 권선 (131) 을 포함한다.

일반적으로, 건식 트랜스포머 (100) 는 냉각 매체로서 오일 대신에 공기를 사용하기 때문에, 건식 트랜스포머 (100) 의 도체들 사이에 절연이 필요하고, 따라서, 각 도체는 절연 층으로 캐스팅될 수도 있다. LV 권선 및 HV 권선에 대해, 하나의 권선에서의 변화하는 전류는 변화하는 자기 필드를 생성하고, 이는 다시 다른 권선에서 전압을 유도한다. 이에 따라, 권선들 사이에 금속적 연결 없이 자기 필드를 통해 권선들 사이에 전력이 전달될 수 있다.

여전히 도 1 을 참조하면, 건식 트랜스포머 (100) 는 추가로, 상부 클램프 (140) 및 하부 클램프 (150) 를 포함한다. 상부 클램프 (140) 에서, HV 단자들 (141, 142 및 143) 과 같은 복수의 HV 단자들이 배치된다. 하나 이상의 냉각 디바이스들이 건식 트랜스포머 (100) 를 함께 또는 별도로 냉각시키도록 하부 클램프 (150) 부근에 배치된다. 냉각 디바이스들의 예들은, 비제한적으로, 팬들 (151, 152 및 153) 을 포함한다.

건식 트랜스포머 (100) 는 도 1 에서 도시된 것들 이외에 하나 이상의 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 도 1 에서 예시적인 건식 트랜스포머 (100) 가 도시되지만, 본 개시의 보호 범위는 그 예시적인 건식 트랜스포머 (100) 에 제한되지 아니함을 또한 이해하여야 한다. 추가적으로, 비록 3-상 건식 트랜스포머가 일례로서 도시되지만, 기타 상 (예컨대, 단상) 의 건식 트랜스포머가 또한 가능할 수도 있다.

도 2 는 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 측정 장치가 사용되는 환경 (200) 의 개략도를 나타낸다. 도 2 에서 도시된 바와 같이, 측정 장치 (210) 는 도체 (240) 의 온도를 측정하기 위해 사용되고, 도체 (240) 는, 비제한적으로, 건식 트랜스포머 (100) 의 HV 권선들 (111, 121, 131), 건식 트랜스포머 (100) 의 LV 권선들, 건식 트랜스포머 (100) 의 코어들 (110, 120, 130), 탭 단자들, HV 아웃렛들, LV 아웃렛들 등을 포함하는, 도 1 을 참조한 건식 트랜스포머 (100) 에서의 임의의 도체일 수도 있다.

도 2 에서 도시된 바와 같이, 측정 장치 (210) 는 온도 센서 (220) 및 수동 무선 통신 모듈 (230) 을 포함한다. 온도 센서 (220) 는 그 온도 센서 (220) 가 위치되는 건식 트랜스포머 (100) 의 장소의 온도를 측정하도록 구성된다. 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 측정된 온도를 판독기에 송신하도록 구성된다. 본 개시의 실시형태들에 따르면, 측정 장치 (210) 는 어떠한 전원 회로도 갖지 않지만, 대신에, 그자체에 전력을 공급하기 위해 수신된 무선 라디오 주파수 에너지를 사용한다. 따라서, 본원에 기술된 실시형태들은 파워업 및 통신 메커니즘들의 면에서 전통적인 솔루션들과는 현저하게 상이하다.

일부 실시형태들에서, 온도 센서 (220) 는 열 전대 또는 서미스터일 수도 있고, 그것은 도체 (240) 의 온도를 직접 획득하도록 도체 (240) 상에 또는 그 도체 (240) 에 근접하여 (approximate) 배치된다. 온도 센서 (220) 가 도체 (240) 에 근접하는 그들 실시형태들에서, 열 전도 층이 온도 센서 (220) 와 도체 (240) 사이에 배치될 수도 있다. 이러한 방식으로, 온도 센서 (220) 및 도체 (240) 는 도체 (240) 의 정확한 온도를 획득하도록 잘 접속될 수 있다. 온도 센서 (220) 가 도체 상에 바로 위치되기 때문에, 그것은 실시간으로 온도 상승에 반응하고 온도를 정확하게 모니터링할 수 있다.

도 2 에서 도시된 바와 같이, 도체 (240) 는 절연을 위해 절연 층 (250) 을 가지고, 온도 센서 (220) 는 도체 (240) 의 절연 층 (250) 에 의해 커버되도록 배열된다. 일부 실시형태들에서, 절연 층 (250) 은 도체 (240) 및 온도 센서 (220) 상에 절연 재료를 랩핑함으로써 형성된다. 예를 들어, 절연 층 (250) 은 도체 (240) 및 온도 센서 (220) 상에 에폭시 수지를 캐스팅함으로써 형성될 수도 있다. 다른 예에 있어서, 절연 층 (250) 은 도체 (240) 및 온도 센서 (220) 상에 절연 테이프를 감음으로써 형성될 수도 있다. 이러한 방식으로, 온도 센서 (220) 는 건식 트랜스포머 (100) 의 제조 동안 측정을 위해 배치될 수 있고, 이는 건식 트랜스포머 (100) 의 외관을 변경하지 않을 것이다. 또한, 에폭시 수지는 고 전압 절연체로서 사용될 수 있는 폴리머 재료이고, 그것은 높은 체적 저항률, 보다 가벼운, 높은 절연 강도 및 양호한 기계적 강도를 가지므로, 그것은 절연 층 (250) 으로서 기능하기에 적합하다.

일부 실시형태들에서, 온도 센서 (220) 는 와이어 (225) 를 통해 수동 무선 통신 모듈 (230) 에 접속될 수도 있다. 와이어 (225) 의 일단은 도 2 에서 도시된 바와 같이 절연 층 (250) 으로부터 돌출할 수도 있다. 이러한 방식으로, 수동 무선 통신 모듈 (230) 이 내열성이지 않은 경우에, 그것은 도체 (240) 상에 직접 위치되고 매우 높은 온도를 가질 수도 있는 온도 센서 (220) 로부터 떨어지도록 배치될 수 있다. 더욱이, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 동작 동안 고장날 가능성이 있으므로, 이러한 모듈을 건식 트랜스포머 (100) 외부에 배치하는 것은 그것의 수리에 유익할 것이다. 수동 무선 통신 모듈 (230) 이 내열성 재료로 만들어지는 경우에, 온도 센서 (220) 로부터 떨어질 필요는 없음이 이해될 것이다. 수동 무선 통신 모듈과 온도 센서가 함께 배치되는 일 실시형태가 도 4 를 참조하여 이하에서 설명된다.

수동 무선 통신 모듈 (230) 은 온도 센서 (220) 로부터 획득된 측정된 온도를 무선 통신을 통해 판독기에 송신할 수 있다. 더욱이, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 수동이기 때문에, 그것은 작동하기 위해 어떠한 배터리나 전력 배선을 필요로 하지 않는다. 대신에, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 측정 장치 (210) 에 전력을 공급하도록 판독기로부터 무선 라디오 주파수 에너지를 획득할 수 있다.

수동 무선 통신 모듈 (230) 은 무선 통신을 위한 안테나를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 수동 라디오 주파수 식별 (RFID) 태그 또는 표면 탄성 파 (SAW) 태그를 포함할 수도 있다. RFID 는 물체들에 부착된 태그들을 자동적으로 식별 및 추적하기 위해 전자기 필드들을 사용하고, 수동 무선 통신 모듈로서 기능하기에 적합하다. RFID 태그는, 그것이 안전하고 유연하며, 배터리가 없고 교체가 필요없기 때문에 유지보수가 필요 없고 그것은 비용-효과적이기 때문에 유익할 것이다. 또한, RFID 태그는 사이즈가 작고, 따라서, 측정 장치는 건식 트랜스포머에서 많은 다른 장소들에 포지셔닝될 수 있다. SAW 는 (온도와 같은) 물리적 현상을 감지하기 위해 표면 탄성파들 (surface acoustic waves) 의 변조에 의존하는 MEMS (microelectromechanical systems) 의 부류이다.

본 개시의 실시형태들에 따르면, 건식 트랜스포머의 온도가 정확하게 측정될 수 있고, 그에 의해, 건식 트랜스포머의 신뢰성 및 안전성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 건식 트랜스포머에 대한 온도 측정은 비용-효과적이고 효율적인 방식으로 적절하게 작동할 수 있다.

도 3 은 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 측정 장치가 사용되는 다른 환경 (300) 의 개략도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 (HV 권선 (111) 과 같은) HV 권선의 돔 영역 (112) 상에 또는 내부에 배치될 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 돔 영역은 와이어 접속 단자들이 돌출하는 HV 권선의 영역을 나타낸다. 돔 영역 (112) 은 도체 (240) 로부터 멀기 때문에, 그것은 더 낮은 온도를 가질 수도 있다. 이것은 수동 무선 통신 모듈 (230) 이 타는 것으로부터 보호한다.

선택적으로, 일부 실시형태들에서, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 수동 무선 통신 모듈 (230) 을 보호하고 건식 트랜스포머 (110) 에 대해 미적 효과를 제공하도록 돔 영역 (112) 의 절연 층 (260) 에 의해 커버될 수도 있다. 대안적으로, 다른 실시형태들에서, 돔 영역 (112) 은 홈으로 파일 수 있고, 그 홈 내에 와이어 (225) 의 일단이 배치되고, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 와이어 (225) 를 통해 온도 센서 (220) 를 연결하기 위한 홈 내부에 배치될 수도 있으며, 이는 또한 수동 무선 통신 모듈 (230) 을 보호하고 건식 트랜스포머 (110) 에 대해 미적 효과를 제공할 수 있다.

도 4 는 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 측정 장치가 사용되는 추가적인 환경 (400) 의 개략도를 나타낸다. 도 4 에서 도시된 바와 같이, 측정 장치 (410) 는 건식 트랜스포머의 온도를 측정하도록 도체 (240) 상에 또는 도체 (240) 에 근접하게 배치된다. 온도 센서 (420) 는 수동 무선 통신 모듈 (430) 내부에 패키징되어 하드 태그 측정 장치 (410) 를 형성하고, 이는 보다 안정적이다.

예를 들어, 수동 무선 통신 모듈 (430) 은 SAW 태그 (SAW 는 칩이 없고 고온을 견딜 수 있다), 또는 내열성인 특정 타입의 RFID 태그일 수도 있다. SAW 태그들은 주파수 대역에 의해 식별되기 때문에, 측정 시스템에서의 SAW 태그들의 최대 수는 12 개로 제한된다. SAW 태그들에 비해, 측정 시스템에서의 RFID 태그들의 수에는 제한이 없다. 온도를 측정하기 위해서, 온도 센서 (420) 의 단자는 도체 (240) 와 접촉하도록 수동 무선 통신 모듈 (430) 외부에 노출되도록 배치될 수도 있다. 더욱이, 무선 통신의 품질을 향상시키기 위해서, 수동 무선 통신 모듈 (430) 에서의 안테나는 외부에 면하도록 배치될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 절연 층 (250) 은 도체 (250) 및 수동 무선 통신 모듈 (430) 상에 절연 재료를 랩핑함으로써 형성되고, 절연 재료는 에폭시 수지일 수도 있다. 이러한 방식으로, 측정 장치 (410) 의 모든 컴포넌트들은 건식 트랜스포머의 제조 동안 절연 층 내로 캐스팅될 수도 있고, 이는 측정 장치를 보호하고 건식 트랜스포머에 대해 미적 효과를 제공할 수 있다.

도 5 는 측정 장치가 장착된 건식 트랜스포머 (100) 의 개략도를 나타낸다. 도 5 에서 도시된 바와 같이, 건식 트랜스포머 (100) 에는 복수 (이 경우에, 3 개) 의 돔 영역들 (112, 122, 132) 이 존재한다. 돔 영역 (112) 은 HV 탭 단자들 (116) 및 HV 접속부 (117) 를 포함하는 탭 체인저 (115) 및 와이어 접속 단자들 (113, 114) 을 포함하고, 돔 영역 (122) 은 HV 탭 단자들 (126) 및 HV 접속부 (127) 를 포함하는 탭 체인저 (125) 및 와이어 접속 단자들 (123, 124) 을 포함하며, 그리고 돔 영역 (132) 은 HV 탭 단자들 (136) 및 HV 접속부 (137) 를 포함하는 탭 체인저 (135) 및 와이어 접속 단자들 (133, 134) 을 포함한다. 단자들 (141, 142, 143, 113, 114, 123, 124, 133 및 134) 은 도 5 에서 도시된 바와 같이 HV 접속 바들을 통해서 연결될 수도 있다.

도 5 에서 도시된 바와 같이, 도 2 및 도 3 을 참조하여 설명된 바와 같은 측정 장치 (210) 및 도 4 를 참조하여 설명된 바와 같은 측정 장치 (410) 가 건식 트랜스포머 (100) 상에 장착된다. 예를 들어, 측정 장치 (210) 의 온도 센서 (220) 는 HV 권선 (111) 의 절연 층 내로 캐스팅될 수도 있고, 측정 장치 (210) 의 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 돔 영역 (112) 상에 배치될 수도 있으며, 여기서, 온도 센서 (220) 및 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 와이어 (225) 를 통해서 접속된다.

수동 무선 통신 모듈 (230) 을 낮은 온도를 갖는 돔 영역 (112) 상에 또는 내부에 배치함으로써, 도 5 에서 도시된 바와 같은 실시형태는 수동 무선 통신 모듈 (230) 이 180 °C 와 같이 높은 온도를 견딜 수 없는 경우에 (이 경우에, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 RFID 태그일 수도 있다) 특히 유익하다. 이것은 수동 무선 통신 모듈 (230) 이 타는 것으로부터 보호한다. 예를 들어, 온도 센서 (220) 에서의 온도는 180 °C 만큼 높을 수도 있는 한편, 수동 무선 통신 모듈 (230) 에서의 온도는 120 °C 보다 더 낮을 수도 있다.

다른 예에서, 측정 장치 (410) 의 수동 무선 통신 모듈 (430) 이 내열성인 경우에, 그것은 HV 권선 (131) 에 직접 부착될 수 있고, 그것은 타지 않을 것이다. 일부 실시형태들에서, 몇몇 다른 측정 장치들이 도체의 표면 상에 직접 붙여지거나 묶여질 수도 있거나, HV 권선 및 LV 권선의 디스크들 사이에 위치될 수도 있거나, 건식 트랜스포머 (100) 의 스크루 또는 버스 바 상에 위치될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 돔 영역 (112) 상에 무선 접속 단자 (113) 또는 탭 체인저 (115) 부근에 배치될 수도 있다. 이러한 방식으로, 절연 위험이 감소될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 건식 트랜스포머의 상부 부분은 하부 부분보다 더 높은 온도를 가지므로, 온도 센서들 (220, 420) 은 코어들 (110, 120, 130) 을 따라서 LV 권선들 또는 HV 권선들 (111, 121, 131) 의 상부 부분에 배치될 수도 있다. 이러한 방식으로, 건식 트랜스포머 (100) 의 높은 온도가 건식 트랜스포머의 신뢰성 및 안전성을 보장하도록 획득될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 일부 온도 센서들은 온도 동정 (temperature compassion) 을 위해 LV 권선들 또는 HV 권선들의 하부 부분에 또한 배치될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 측정 장치는 연성 재료 (soft material) 로 만들어져 연성 태그 측정 장치를 형성할 수도 있으며, 이는 건식 트랜스포머 (100) 의 곡면 (curved surface) 에 대해 적합하다. 이 경우에, 측정 장치는 곡면의 절연 층에 의해 커버될 수도 있다. 연성 태그 측정 장치는 평평한 면 상에 또한 배치될 수도 있음이 이해되어야 한다.

도 6 은 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위한 시스템 (600) 의 블록도를 나타낸다. 도 6 에서 도시된 바와 같이, 시스템 (600) 은 판독기 (610), 안테나 (620), 본 개시의 실시형태들에 따른 측정 장치들 (210 및 410), 및 건식 트랜스포머 (100) 를 포함한다. 판독기 (610) 는 측정 장치들 (210 및 410) 에 전력을 공급하기 위해 무선 라디오 주파수 에너지를 제공하도록 구성되고, 측정 장치들 (210 및 410) 은 건식 트랜스포머 (100) 의 온도들을 획득하도록 작동하기 위해 수신된 무선 라디오 주파수 에너지를 사용한다. 안테나 (620) 는 RF 케이블 또는 동축 케이블을 통해 판독기에 접속되고, 측정 장치들 (210 및 410) 로부터 측정된 온도를 수신하도록 구성된다.

예를 들어, 판독기 (610) 는 모든 측정 장치들 (210 및 410) 에게 전자 제품 코드들 (EPCs) 을 요청할 수도 있고, 측정 장치들 (210 및 410) 은 판독기 (610) 에 EPC 들을 리턴하고 작동을 시작한다. 다음으로, 판독기 (610) 는 측정 장치들 (210 및 410) 로부터 온도들을 획득하기 시작하고, 각각의 측정 장치는 실시간으로 판독기 (610) 에 그 온도를 리턴한다.

일부 실시형태들에서, 판독기 (610) 는 건식 트랜스포머 내부에 배치되고, 예를 들어, 그것은 건식 트랜스포머의 LV 구획 내에 배치될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 안테나 (620) 는, 안테나 (620) 와 수동 무선 통신 모듈들 (230, 430) 사이의 무선 통신을 가능하게 하기 위해 건식 트랜스포머 (100) 의 중간에 또는 중간 벽 상에 배치된다. 예를 들어, 무선 통신을 방해하지 않도록, 안테나 (620) 와 수동 무선 통신 모듈들 (230, 430) 사이에 아무런 금속 엘리먼트도 놓이지 않도록 보장된다.

일부 실시형태들에서, 시스템 (600) 은 판독기가 획득된 온도를 전송하는 제어기 (630) 를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어기 (630) 는 판독기 (610) 의 동작 시간 및 동작 상태를 제어할 수도 있다. 제어기 (630) 는, 측정된 온도가 미리정의된 임계치 이상인 것에 응답하여, 건식 트랜스포머 (100) 의 온도를 저하시키기 위해서 냉각 디바이스 (예를 들어, 팬 (151, 152 또는 153) 를 턴온하도록 구성된다. 예를 들어, 온도 센서 (220) 에 의해 감지된 온도가 너무 높은 경우에, 제어기 (630) 는 팬 (151) 을 턴온할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 제어기 (630) 는 로컬에서의 또는 클라우드에서의 컴퓨팅 디바이스일 수도 있다.

2 개의 측정 장치들이 도 6 에서 도시되지만, 시스템 (600) 은 더 적거나 더 많은 측정 장치들을 포함할 수도 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 대량의 측정 장치들의 경우에 통신 품질을 향상시키기 위해서, 건식 트랜스포머의 상이한 장소들에서 위치되는 다수의 안테나들이 시스템 (600) 에 제공될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 본 개시의 측정 장치는 건식 트랜스포머의 온도를 측정하기 위해 사용될 수도 있다. 본 개시의 실시형태들에 따른 측정 장치는 건식 트랜스포머의 온도를 지능형으로 (intelligently) 모니터링하기 위해 사용될 수 있고, 상이한 장소들에서의 온도 변화들이 또한 빨리 그리고 정확하게 모니터링될 수 있다.

비록 본 청구물이 구조적 특징들 및/또는 방법론적 작용들에 대해 언어 특정적으로 설명되었지만, 첨부된 청구항들에서 정의된 청구물은 위에서 설명된 특정 특징들 또는 작용들로 반드시 제한되는 것은 아님이 이해되어야 한다. 그 보다는, 상기 설명된 특정 특징들 및 동작들은 청구항을 구현하는 예시의 형태들로서 개시된다.

Claims

측정 장치 (210, 410) 로서,
건식 트랜스포머 (100) 의 온도를 측정하도록 구성된 온도 센서 (220, 420) 로서, 상기 온도 센서 (220, 420) 는 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 도체 (240) 상에 또는 그 도체 (240) 에 근접하여 배치되고, 상기 도체 (240) 의 절연 층 (250) 에 의해 커버되는, 상기 온도 센서 (220, 420); 및
측정된 온도를 판독기 (610) 에 송신하도록 구성된 수동 무선 통신 모듈 (230, 430) 을 포함하고,
상기 절연 층 (250) 은 상기 도체 (240) 및 상기 온도 센서 (220, 420) 상에 절연 재료를 랩핑함으로써 형성되고,
상기 도체 (240) 는, 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 고 전압 (HV) 권선 (111, 121, 131), 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 저 전압 (LV) 권선, 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 코어 (110, 120, 130), 및 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 탭 단자 (116, 126, 136) 의 일부이며,
상기 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 와이어 (225) 를 통해 상기 온도 센서 (220) 에 접속되고, 상기 와이어 (225) 의 일단은 상기 절연 층 (250) 으로부터 돌출되는, 측정 장치 (210, 410).
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 절연 층은 에폭시 수지인, 측정 장치 (210, 410).
제 1 항에 있어서,
상기 온도 센서 (220, 420) 는 상기 코어 (110, 120, 130) 를 따라 상기 HV 권선 (111, 121, 131) 또는 상기 LV 권선의 상부 부분에 배치되는, 측정 장치 (210, 410).
제 1 항에 있어서,
상기 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 상기 HV 권선 (111, 121, 131) 의 돔 영역 (112, 122, 132) 상에 또는 내부에 배치되는, 측정 장치 (210, 410).
제 5 항에 있어서,
상기 수동 무선 통신 모듈 (230) 은 상기 돔 영역 (112, 122, 132) 의 절연 층 (260) 에 의해 커버되거나, 또는, 상기 돔 영역 (112, 122, 132) 의 홈 내부에 배치되며, 상기 와이어 (225) 의 일부는 상기 수동 무선 통신 모듈 (230) 및 상기 온도 센서 (220) 를 연결하기 위해 상기 홈 내에 배치되는, 측정 장치 (210, 410).
제 1 항에 있어서,
상기 온도 센서 (220, 420) 는 상기 절연 층 (250) 내의 열 전도 층을 통해 상기 도체 (240) 에 연결되는, 측정 장치 (210, 410).
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 측정 장치 (210, 410) 는 연성 재료로 만들어지고 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 곡면 상에 배치되는, 측정 장치 (210, 410).
제 1 항에 있어서,
상기 수동 무선 통신 모듈 (230, 430) 은 수동 라디오 주파수 식별 (RFID) 태그 또는 표면 탄성 파 (SAW) 태그를 포함하는, 측정 장치 (210, 410).
시스템 (600) 으로서,
청구항 제 1 항에 따른 측정 장치 (210, 410);
상기 판독기 (610); 및
상기 건식 트랜스포머 (100) 를 포함하는, 시스템 (600).
제 11 항에 있어서,
상기 판독기 (610) 는 상기 건식 트랜스포머 (100) 내부에 배치되는, 시스템 (600).
제 11 항에 있어서,
상기 판독기 (610) 는 하나 이상의 안테나들 (620) 을 통해 상기 측정 장치 (210, 410) 에 전력을 공급하기 위해 무선 라디오 주파수 에너지를 제공하도록 구성되는, 시스템 (600).
제 11 항에 있어서,
상기 수동 무선 통신 모듈 (230, 430) 로부터 상기 측정된 온도를 수신하도록 구성된 하나 이상의 안테나들 (620) 을 더 포함하고,
상기 하나 이상의 안테나들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 안테나 (620) 와 상기 수동 무선 통신 모듈 (230, 430) 사이의 무선 통신을 가능하게 하기 위해 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 중간에 배치되는, 시스템 (600).
제 11 항에 있어서,
상기 측정 장치 (210) 와는 상이한 위치에 배치된, 청구항 제 1 항에 따른 추가적인 측정 장치 (410) 를 더 포함하는, 시스템 (600).
제 11 항에 있어서,
상기 측정된 온도가 미리정의된 임계치 이상인 것에 응답하여, 상기 건식 트랜스포머 (100) 의 온도를 저하시키기 위해 냉각 디바이스 (151, 152, 153) 를 턴온하도록 구성된 제어기 (630) 를 더 포함하는, 시스템 (600).
청구항 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 측정 장치 (210, 410) 로서, 상기 측정 장치 (210, 410) 는 건식 트랜스포머 (100) 의 온도를 측정하기 위한 것인, 측정 장치 (210, 410).
측정 장치를 설치하기 위한 방법으로서,
건식 트랜스포머 (100) 의 도체 (240) 의 표면에 청구항 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 및 제 9 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 상기 측정 장치 (210, 410) 의 상기 온도 센서 (220, 420) 를 어셈블링하는 단계; 및
상기 온도 센서 (220, 420) 가 분리 불가능하도록, 상기 도체 (240) 및 상기 온도 센서 (220, 420) 상에 절연 재료를 랩핑하는 단계를 포함하는, 측정 장치를 설치하기 위한 방법.
측정 장치를 분리하기 위한 방법으로서,
돔 영역 (112, 122, 132) 의 홈으로부터 청구항 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 상기 측정 장치 (210) 의 상기 수동 무선 통신 모듈 (230) 을 분리하는 단계;
상기 돔 영역 (112, 122, 132) 의 상기 홈 내에 새로운 수동 무선 통신 모듈을 어셈블링하는 단계; 및
상기 홈 내에 배치되는 와이어 (225) 에 상기 새로운 수동 무선 통신 모듈을 접속하는 단계를 포함하는, 측정 장치를 분리하기 위한 방법.