KR102566712B1 - 변압기 모사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 순수 절연유를 저장하는 탈기후 탱크, 탈기후 탱크로부터 공급되는 순수 절연유에 주입 대상 가스들을 용해시켜 표준유를 생성하는 믹서 탱크 및 믹서 탱크로부터 공급되는 표준유와, 탈기후 탱크로부터 공급되는 순수 절연유를 혼합하고, 혼합된 표준유 중 일부를 추출하여 가스크로마토그래피 및 반도체식 가스센서로 공급하는 시험 탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변압기 모사 장치{APPARATUS FOR SIMULATING OF TRANSFORMER}
본 발명은 변압기 모사 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기 내부 이상에 따라 변압기의 내부에서 발생한 가스가 절연유에 용해되는 현상을 모사할 수 있는 변압기 모사 장치 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
변압기의 장기 운전 시 주요 부품이 열화되어 부분 방전 또는 아크(Arc) 등과 같은 이상 현상이 발생할 수 있다. 이와 같은 이상 현상으로 인해 고열원이 절연유나 절연지 등과 같은 액상 또는 고상 절연재와 접촉할 경우, 화학반응에 의해 특정 가스가 발생할 수 있다. 변압기 내부에서 발생하는 가스는 대부분 절연유 내에 그대로 용해되는 특성을 가지므로, 변압기의 절연유에 용존되어 있는 가스의 조성과 농도를 검지함으로써 변압기 내 이상 부위, 이상 내용 및 수준 등을 간접적으로 추정할 수 있는데, 이러한 분석 방법을 용존가스 분석(DGA: Dissolved Gas Analysis)라고 한다.
한편, 용존가스를 분석하기 위한 방법으로 GC(Chromatography), PAS(Photo Acoustic Spectroscopy), IR(Infrared Spectroscopy) 등의 분석기를 이용하는 방법과, 반도체식 가스센서를 이용하는 방법 등이 있다. 여기서, 반도체식 가스센서의 경우, 사용되는 환경에 따라 전기특성과 감도가 크게 변화하므로 사용되는 환경이 변화할 때마다 해당 환경에서의 센서 성능평가 및 반도체식 가스센서를 통해 획득된 물성치를 가스농도로 환산하기 위한 알고리즘 도출이 전제되어야만 광범위한 사용화가 가능하다.
현재까지 개발된 반도체식 가스센서의 활용분야는 대부분 대기 중 특정 가스(가연성/유해가스 등) 검지용으로 한정되고 있으며, 이를 위해 산소분압이 20% 내외인 대기 중에서 가스센서의 성능을 비교, 평가할 수 있는 기중 시험장치들이 일부 개발 및 활용되고 있다. 그러나, 이러한 기존의 시험장치만으로는 변압기의 절연유 속에 용존된 가스의 분석을 위한 정확한 데이터의 확보가 불가하다는 문제점이 존재한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1874983호(2018.06.29.)의 '절연유 상태 진단 장치'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 변압기 내부 이상에 따라 변압기의 내부에서 발생한 가스가 절연유에 용해되는 현상을 모사할 수 있는 변압기 모사 장치 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치는 순수 절연유를 저장하는 탈기후 탱크; 상기 탈기후 탱크로부터 공급되는 순수 절연유에 주입 대상 가스들을 용해시켜 표준유를 생성하는 믹서 탱크; 및 상기 믹서 탱크로부터 공급되는 표준유와, 상기 탈기후 탱크로부터 공급되는 순수 절연유를 혼합하고, 상기 혼합된 표준유 중 일부를 추출하여 가스크로마토그래피 및 반도체식 가스센서로 공급하는 시험 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치의 작동 방법은 탈기후 탱크에 저장된 순수 절연유를 믹서 탱크로 공급하는 (a) 단계; 주입 대상 가스를 상기 믹서 탱크에 저장된 순수 절연유에 용해시켜 표준유를 생성하는 (b) 단계; 상기 믹서 탱크에 저장된 표준유, 및 상기 탈기후 탱크에 저장된 순수 절연유를 시험 탱크로 공급하는 (c) 단계; 상기 표준유와 상기 순수 절연유를 혼합하는 (d) 단계; 및 상기 혼합된 표준유 중 일부를 추출하여 가스크로마토그래피 및 반도체식 가스센서로 공급하는 (e) 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 변압기 내부 이상에 따라 변압기의 내부에서 발생한 가스가 절연유에 용해되는 현상을 모사하여, 변압기의 내부 이상으로 인하여 발생된 가스가 용존된 절연유를 효과적이고 재현성 있게 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 가스크로마토그래피를 통해 절연유에 용존된 가스의 농도를 측정하고, 반도체식 가스센서를 통해 절연유에 용존된 가스에 따른 전기저항값을 측정하고, 측정된 가스의 농도와 전기저항값을 매칭시켜 저장함으로써 전기저항값-가스 농도에 대한 데이터베이스를 구축할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 정제기를 통해 시험에 이용된 절연유에 용존된 가스 및 수분을 제거함으로써 한번 주입된 절연유를 반복하여 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치의 탈기후 탱크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치의 믹서 탱크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치의 시험 탱크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치의 탈기전 탱크를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6 및 8과 도 10 내지 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치의 작동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 절연유 및 불활성기체를 공급하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치의 시험 탱크에 구비된 교반기의 작동 시간에 따라 표준유에 용존된 가스의 농도가 변화하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 모사 시스템 및 그 동작 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치는 탈기후 탱크(101), 믹서 탱크(102), 시험 탱크(103), 탈기전 탱크(104), 탈기 장치(105), 제1 내지 제5 펌프(201~205), 제1 내지 제4 배출 밸브(301~304), 제1 내지 제4 기체 밸브(311~314), 제1 내지 제3 측정 밸브(321~323), 불활성기체 봄베(401), 질량유량 제어기기(402), 가스크로마토그래피(403), 반도체식 가스센서(404) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
탈기후 탱크(101)는 순수 절연유를 저장할 수 있다. 순수 절연유는 혼합 가스가 용존되어 있지 않은 절연유를 의미할 수 있다. 즉, 탈기후 탱크(101)에는 고장이 발생하지 않은 상태의 변압기에 충진된 절연유에 대응하는 절연유가 저장되어 있을 수 있다. 탈기후 탱크(101)의 용량은 믹서 탱크(102) 및 시험 탱크(103)의 용량의 합보다 10%정도 여유있게 설정하는 것이 바람직하다.
도 2를 참고하면, 탈기후 탱크(101)의 일측에는 제1 펌프(201)가 연결될 수 있다. 제1 펌프(201)는 제어부(500)에 의해 제어되어 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 믹서 탱크(102)로 공급할 수 있다. 탈기후 탱크(101)의 일측에는 제2 펌프(202)가 연결될 수 있다. 제2 펌프(202)는 제어부(500)에 의해 제어되어 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 탈기후 탱크(101)의 일측에는 제1 배출 밸브(301)가 연결될 수 있다. 제1 배출 밸브(301)는 제어부(500)에 의해 제어되어 탈기후 탱크(101)에 충진된 불활성화기체를 외부로 배출시킬 수 있다. 탈기후 탱크(101)의 일측에는 제1 기체 밸브(311)가 연결될 수 있다. 제1 기체 밸브(311)는 제어부(500)에 의해 제어되어 불활성기체 봄베(401)에 저장된 불활성기체를 탈기후 탱크(101)로 공급할 수 있다.
믹서 탱크(102)는 탈기후 탱크(101)로부터 공급되는 순수 절연유에 적어도 한 종류 이상의 가스를 용해시켜 가스가 용존된 절연유인 표준유를 생성할 수 있다. 믹서 탱크(102)는 고농도로 가스가 용존된 절연유를 제조하는 탱크일 수 있다.
도 3을 참고하면, 믹서 탱크(102)의 일측에는 제1 펌프(201)가 연결될 수 있다. 믹서 탱크(102)는 제1 펌프(201)를 통해 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 공급받을 수 있다. 믹서 탱크(102)의 일측에는 제3 펌프(203)가 연결될 수 있다. 제3 펌프(203)는 제어부(500)에 의해 제어되어 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)의 일측에는 제4 펌프(204)가 연결될 수 있다. 제4 펌프(204)는 제어부(500)에 의해 제어되어 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 탈기전 탱크(104)로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)의 일측에는 복수의 질량유량 제어기기(402)가 연결될 수 있다. 질량유량 제어기기(402)는 제어부(500)에 의해 제어되어 내부에 저장된 가스를 믹서 탱크(102)로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)의 일측에는 제2 배출 밸브(302)가 연결될 수 있다. 제2 배출 밸브(302)는 제어부(500)에 의해 제어되어 믹서 탱크(102)에 충진된 불활성기체를 외부로 배출할 수 있다. 믹서 탱크(102)의 일측에는 제2 기체 밸브(312)가 연결될 수 있다. 제2 기체 밸브(312)는 제어부(500)에 의해 제어되어 불활성기체 봄베(401)에 저장된 불활성기체를 믹서 탱크(102)로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)는 내부 압력을 측정하기 위한 압력계(405)를 포함할 수 있다. 믹서 탱크(102)의 일측에는 제1 측정 밸브(321)가 연결되어 있을 수 있다. 제1 측정 밸브(321)는 제어부(500)에 의해 제어되어 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 가스크로마토그래피(403)로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)는 교반기(406)를 포함할 수 있다. 교반기(406)는 제어부(500)에 의해 제어되어 질량유량 제어기기(402)로부터 공급된 가스와 탈기후 탱크(101)로부터 공급된 순수 절연유를 함께 휘저어 섞을 수 있다.
복수의 질량유량 제어기기(402)(MFC: Mass Flow Controller)에는 서로 다른 종류의 가스가 저장되어 있을 수 있다. 질량유량 제어기기(402)에는 변압기의 내부 이상 발생 시 발생하는 가스에 대응하는 가스가 저장되어 있을 수 있다. 질량유량 제어기기(402)는 가스가 저장된 가스 봄베와, 가스를 공급하기 위한 압력을 제공하는 레귤레이터를 포함할 수 있다. 레귤레이터는 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
시험 탱크(103)는 믹서 탱크(102)로부터 공급되는 표준유와, 탈기후 탱크(101)로부터 공급되는 순수 절연유를 혼합하여 표준유에 용존된 가스의 농도를 조절하고, 표준유 중 일부를 추출하여 가스크로마토그래피(403) 및 반도체식 가스센서(404)로 공급할 수 있다. 표준유에 용존된 가스의 농도는 사용자의 설정에 따라 변경될 수 있다. 시험 탱크(103)는 플랜지 방식으로 각 펌프(202, 204, 205), 각 밸브(303, 313, 322, 323), 가스크로마토그래피(403) 및 반도체식 가스센서(404)와 연결될 수 있다. 시험 탱크(103)는 실제의 노후 변압기를 모사한 것일 수 있다.
도 4를 참고하면, 시험 탱크(103)의 일측에는 제3 펌프(203)가 연결될 수 있다. 시험 탱크(103)는 제3 펌프(203)를 통해 믹서 탱크(102)로부터 표준유를 공급받을 수 있다. 시험 탱크(103)의 일측에는 제2 펌프(202)가 연결될 수 있다. 시험 탱크(103)는 제2 펌프(202)를 통해 탈기후 탱크(101)로부터 순수 절연유를 공급받을 수 있다. 시험 탱크(103)의 일측에는 제5 펌프(205)가 연결될 수 있다. 제5 펌프(205)는 제어부(500)의 제어에 따라 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 탈기전 탱크(104)로 공급할 수 있다. 시험 탱크(103)의 일측에는 제3 배출 밸브(303)가 연결될 수 있다. 제3 배출 밸브(303)는 제어부(500)에 의해 제어되어 시험 탱크(103)에 충진된 불활성기체를 외부로 배출할 수 있다. 시험 탱크(103)의 일측에는 제3 기체 밸브(313)가 연결될 수 있다. 제3 기체 밸브(313)는 제어부(500)에 의해 제어되어 불활성기체 봄베(401)에 저장된 불활성기체를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 시험 탱크(103)의 일측에는 제2 측정 밸브(322)가 연결되어 있을 수 있다. 제2 측정 밸브(322)는 제어부(500)에 의해 제어되어 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 가스크로마토그래피(403)로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)의 일측에는 제3 측정 밸브(323)가 연결되어 있을 수 있다. 제3 측정 밸브(323)는 제어부(500)에 의해 제어되어 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 반도체식 가스센서(404)로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)는 교반기를 포함할 수 있다. 교반기(407)는 제어부(500)에 의해 제어되어 믹서 탱크(102)로부터 공급된 표준유와 탈기후 탱크(101)로부터 공급된 순수 절연유를 함께 휘저어 섞을 수 있다. 믹서 탱크(102)는 내부의 상부 압력을 측정하기 위한 상부 압력계(408) 및 내부의 하부 압력을 측정하기 위한 하부 압력계(409)를 포함할 수 있다. 시험 탱크(103)는 실제 변압기 가동 시 절연유가 가열되는 것을 모사하기 위한 항온조(미도시)를 포함할 수 있다. 항온조는 제어부(500)에 의해 제어되어 시험 탱크(103)를 가열할 수 있다.
가스크로마토그래피(403)는 표준유에 용존된 가스의 성분별 농도를 측정할 수 있다. 가스크로마토그래피(403)는 제1 측정 밸브(321)를 통해 믹서 탱크(102)로부터 표준유를 공급받을 수 있다. 가스크로마토그래피(403)는 제2 측정 밸브(322)를 통해 시험 탱크(103)로부터 표준유를 공급받을 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 표준유 중 일부를 추출한 후 바이알(Vial)을 이용하여 가스크로마토그래피(403)에 투입할 수도 있다. 전술한 실시예에서는 가스크로마토그래피(403)를 이용하여 표준유에 용존된 가스의 성분별 농도를 측정하는 것으로 기술하였으나, 주지된 다른 가스농도 분석장비를 이용하여도 무방하다.
반도체식 가스센서(404)는 표준유에 용존된 가스의 성분별 전기저항값을 측정할 수 있다. 반도체식 가스센서(404)는 제3 측정 밸브(323)를 통해 시험 탱크(103)로부터 표준유를 공급받을 수 있다. 반도체식 가스센서(404)는 표면에 접촉된 표준유에 의한 전기저항값을 제어부(500)로 출력할 수 있다. 반도체식 가스센서(404)가 표준유와 직접 접촉하는 방식을 이용하지 않는 경우, 반도체식 가스센서(404)는 추출된 표준유에서 가스만을 분리하기 하기 위해 기체와 액체를 상호 분리하는 역할을 수행하는 기유 분리막 또는 용존가스 포집장치 등을 포함할 수 있다. 한편, 전술한 실시예에서는 가스센서가 표준유에 용존된 가스의 성분별 전기저항값을 측정하는 것으로 기술하였으나, 전기저항값 대신 다른 물성치(예를 들어, 전류값)를 측정하여도 무방하다.
탈기전 탱크(104)는 시험 탱크(103)로부터 배출되는 표준유를 저장할 수 있다. 시험 종료 시 또는 다른 조건에서 시험을 수행하기 위해 시험 탱크(103)에 저장된 표준유가 배출될 수 있으며, 탈기전 탱크(104)는 탈기 장치(105)를 통해 시험 탱크(103)로부터 배출되는 표준유에 용존된 가스를 제거하기 전에 표준유를 임시 저장할 수 있다.
도 5를 참고하면, 탈기전 탱크(104)의 일측에는 제4 펌프(204)가 연결될 수 있다. 탈기전 탱크(104)는 제4 펌프(204)를 통해 믹서 탱크(102)로부터 배출되는 표준유를 공급받아 저장할 수 있다. 탈기전 탱크(104)의 일측에는 제5 펌프(205)가 연결될 수 있다. 탈기전 탱크(104)는 제5 펌프(205)를 통해 시험 탱크(103)로부터 배출되는 표준유를 공급받아 저장할 수 있다. 탈기전 탱크(104)의 일측에는 탈기 장치(105)가 연결될 수 있다. 탈기전 탱크(104)의 일측에는 제4 배출 밸브(304)가 연결될 수 있다. 제4 배출 밸브(304)는 제어부(500)에 의해 제어되어 탈기전 탱크(104)에 충진된 불활성기체를 외부로 배출할 수 있다. 탈기전 탱크(104)의 일측에는 제4 기체 밸브(314)가 연결될 수 있다. 제4 기체 밸브(314)는 제어부(500)에 의해 제어되어 불활성기체 봄베(401)에 저장된 불활성기체를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다.
탈기 장치(105)는 탈기전 탱크(104)로부터 배출되는 표준유에 용존된 가스 및 수분을 제거하여 순수 절연유를 생성하고, 생성된 순수 절연유를 탈기후 탱크(101)로 배출할 수 있다. 탈기 장치는 표준유에 용존된 가스 및 수분을 제거하기 위한 정제기일 수 있다.
불활성기체 봄베(401)는 탈기후 탱크(101), 믹서 탱크(102), 시험 탱크(103), 탈기전 탱크(104)와 각각 연결될 수 있으며, 각 탱크로부터 절연유가 배출되는 경우, 배출된 절연유의 부피만큼 해당 탱크로 불활성기체를 공급할 수 있다. 즉, 불활성기체 봄베(401)는 특정 탱크로부터 절연유가 배출되는 경우 해당 탱크로부터 배출되는 절연유의 부피만큼 해당 탱크로 불활성기체를 공급함으로써 해당 탱크로부터 절연유 배출 시 해당 탱크에 음압이 발생하는 것을 방지하고, 절연유와 외부 대기 간의 직접 접촉을 방지할 수 있다. 한편, 불활성기체 대신 건조 공기를 이용할 수도 있다.
제어부(500)는 변압기 모사 장치에 구비된 각 펌프(201~205)의 구동을 제어할 수 있다. 제어부(500)는 변압기 모사 장치에 구비된 각 밸브(301~304, 311~314, 321~323)의 개폐를 제어할 수 있다. 제어부(500)는 가스크로마토그래피(403), 반도체식 가스센서(404), 불활성기체 봄베(401), 질량유량 제어기기(402), 교반기(406~407), 항온조 및 탈기 장치(105)의 구동을 제어할 수 있다. 제어부(500)는 변압기 모사 장치의 작동을 제어하는 일종의 서버일 수 있다.
제어부(500)는 가스크로마토그래피(403)를 통해 측정된 표준유에 용존된 가스의 성분별 농도와, 반도체식 가스센서(404)를 통해 측정된 표준유에 용존된 가스의 성분별 전기저항값을 매칭하여 데이터베이스에 저장할 수 있다.
제어부(500)는 PLC(Programmable Logic Controller) 제어를 통해 각 밸브 및 펌프를 수동 및 자동으로 제어할 수 있다.
전술한 실시예에서는 변압기 모사 장치가 절연유에 가스를 용존시키고, 그 일부를 추출하여 분석할 수 있는 것으로 기술하였으나, 본 발명은 절연유 대신 다른 오일 및 액체 시료에 가스를 용존시키고, 그 일부를 추출하여 분석할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유를 생성하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 6을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유를 생성하는 과정을 설명하도록 한다.
먼저, 제어부(500)는 제1 펌프(201)를 구동시킬 수 있다(S601). 즉, 제어부(500)는 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 믹서 탱크(102)로 공급할 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 연결된 제2 배출 밸브(302)를 개방시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 충진되어 있는 불활성기체를 외부로 배출시킬 수 있다. 믹서 탱크(102)에 절연유가 채워져 있지 않을 경우, 믹서 탱크(102)의 내부는 아르곤 또는 질소와 같은 불활성기체로 충진되어 있으므로, 순수 절연유를 믹서 탱크(120)로 공급하기 위해서는 믹서 탱크(102)에 충진되어 있는 불활성기체를 외부로 배출할 필요가 있다.
이어서, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 기 설정된 제1 기준 압력 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S603). 제어부(500)는 압력계를 통해 믹서 탱크(102)의 내부 압력을 측정할 수 있다. 제1 기준 압력은 믹서 탱크(102)로 충분한 순수 절연유가 공급되었는지 여부를 판단하기 위한 임계값으로서, 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다.
믹서 탱크(102)의 내부 압력이 제1 기준 압력 이상인 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제1 펌프(201)의 구동을 중단시킬 수 있다(S605). 동시에, 제어부(500)는 제2 배출 밸브(302)를 폐쇄시킬 수 있다. 즉, 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 제1 설정 압력 이상인 경우, 제어부(500)는 순수 절연유 공급과 불활성기체의 배출을 중단시킬 수 있다.
한편, 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 믹서 탱크(102)로 공급하는 경우, 제어부(500)는 제1 기체 밸브(311)를 개방시킬 수 있다. 제어부(500)는 탈기후 탱크(101)로부터 배출되는 순수 절연유의 부피만큼의 불활성기체를 탈기후 탱크(101)로 공급함으로써, 탈기후 탱크(101)에서 믹서 탱크(102)로 순수 절연유가 이동함에 따라 발생하는 탈기후 탱크(101)의 음압을 해소할 수 있다. 도 7은 절연유 및 불활성기체를 공급하는 과정을 도시하고 있다.
이어서, 제어부(500)는 사용자에 의해 설정된 주입 대상 가스들 중 하나를 대상 가스로 선택하고(S607), 선택된 대상 가스에 대응하는 질량유량 제어기기(402)를 통해 대상 가스를 믹서 탱크(102)로 주입할 수 있다(S609). 믹서 탱크(102)로 공급할 가스의 종류 및 주입량은 미리 설정될 수 있으며, 제어부(500)는 설정된 종류 및 주입량에 따라 가스를 믹서 탱크(102)로 공급할 수 있다. 한편, 질량유량 제어기기(402)를 통해 믹서 탱크(102)로 가스를 주입하는 경우 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 상승하므로, 제어부(500)는 연속적인 가스 주입을 위해 탱크 내부 압력보다 높은 압력을 레귤레이터의 압력으로 설정할 수 있다. 가스 주입량은 질량유량 제어기기(402)의 설정 유량과 레귤레이터 구동 시간의 곱연산으로 계산될 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제1 펌프(201)를 구동시킬 수 있다(S611). 즉, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)로 순수 절연유를 추가적으로 공급할 수 있다. 믹서 탱크(102)로 공급된 가스를 절연유에 용존시키기 위해서는 높은 압력이 요구된다. 제어부(500)는 믹서 탱크(102)로 순수 절연유를 추가 공급함으로써 믹서 탱크(102)의 내부 압력을 증가시킬 수 있다. 이 과정에서 추가적으로 공급되는 순수 절연유의 양은 무시할 수 있을 정도의 미량에 해당할 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 기 설정된 제2 기준 압력 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S613).
믹서 탱크(102)의 내부 압력이 제2 기준 압력 이상인 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제1 펌프(201)의 구동을 중단시킬 수 있다(S615). 즉, 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 제2 기준 압력 이상인 경우, 제어부(500)는 순수 절연유의 추가 공급을 중단시킬 수 있다. 제2 기준 압력은 믹서 탱크(102)의 내압 한계치보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.
이어서, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 구비된 교반기(406)를 구동시킬 수 있다(S617). 즉, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 저장된 순수 절연유와 가스 간의 혼합이 원활하고 신속하게 이루어지도록 교반기(406)를 구동시킬 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 교반기(406)의 구동 시간이 기 설정된 제1 설정 시간을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다.(S619)
교반기의 구동 시간이 제1 설정 시간을 경과한 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 교반기의 구동을 중단시킬 수 있다.(S621)
이어서, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 기 설정된 제3 기준 압력 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S623). 제3 기준 압력은 대상 가스 주입 직전의 믹서 탱크(102)의 내부 압력일 수 있다. 일반적으로, 교반기를 구동시킴에 따라 가스가 순수 절연유에 용해되어 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 감소하게 된다. 제어부(500)는 절연유가 대상 가스로 포화되었는지 여부를 판단하기 위해 믹서 탱크(102) 내부 압력이 대상 가스 주입 직전의 수준까지 감소하였는지 여부를 판단할 수 있다.
믹서 탱크(102)의 내부 압력이 제3 기준 압력 이하인 것으로 판단되는 경우, S607 단계로 회귀할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 나머지 주입 대상 가스들 중 하나를 새로운 대상 가스로 선택하고, 선택된 대상 가스를 절연유에 용해시키는 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
한편, 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 제3 기준 압력 이하가 아닌 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제4 펌프(204)를 구동시킬 수 있다(S625). 즉, 제어부(500)는 더 이상 대상 가스의 용존이 불가하다고 판단하고, 가스가 용존된 절연유 중 일부를 탈기전 탱크(104)로 배출하여 믹서 탱크(102)의 내부 압력을 강제적으로 감소시킬 수 있다. 이처럼, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)를 통해 고농도의 표준유를 생성할 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)의 내부 압력이 기 설정된 제4 기준 압력 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S627). 예를 들어, 제4 기준 압력은 대기압일 수 있다.
믹서 탱크(102)의 내부 압력이 제4 기준 압력 이하인 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제4 펌프(204)의 구동을 중단시킬 수 있다(S629). 즉, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유가 탈기전 탱크(104)로 배출되는 것을 중단시킬 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 연결된 제1 측정 밸브(321)를 일정 시간동안 개방시킬 수 있다(S631). 즉, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유 중 일부를 가스크로마토그래피(403)로 공급할 수 있다. 이어서, 제어부(500)는 표준유에 용존된 가스의 성분별 농도를 측정할 수 있다.(S633)
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유에 용존된 가스의 농도를 조절하여 가스크로마토그래피 및 반도체식 가스센서로 공급하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 8을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유에 용존된 가스의 농도를 조절하여 가스크로마토그래피 및 반도체식 가스센서로 공급하는 과정을 설명하도록 한다.
먼저, 제어부(500)는 제3 펌프(203)를 구동시킬 수 있다(S801). 즉, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 제3 배출 밸브(303)를 개방시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 충진되어 있는 불활성기체를 외부로 배출시킬 수 있다. 한편, 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 시험 탱크(103)로 공급하는 경우, 제어부(500)는 제2 기체 밸브(312)를 개방시켜 믹서 탱크(102)로 불활성기체를 공급할 수 있다. S801 단계는 S633 단계 이후에 수행될 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제3 펌프(203)의 구동 시간이 기 설정된 제2 설정 시간을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다.(S803)
제3 펌프(203)의 구동 시간이 제2 설정 시간을 경과한 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제3 펌프(203)의 구동을 중단시킬 수 있다.(S805)
이어서, 제어부(500)는 제2 펌프(202)를 구동시킬 수 있다(S807). 즉, 제어부(500)는 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 시험 탱크(103) 내부 빈 공간의 부피만큼 순수 절연유를 공급할 수 있다. 시험 탱크(103)로 공급할 표준유 및 순수 절연유의 공급량과 공급 비율은 미리 설정되어 있을 수 있으며, 제어부(500)는 설정된 공급량 및 공급 비율에 따라 표준유와 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 한편, 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급하는 경우, 제어부(500)는 제3 기체 밸브(313)를 개방시켜 믹서 탱크(102)로 불활성기체를 공급할 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 시험 탱크(103)의 내부 압력이 기 설정된 제5 기준 압력 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S809). 제5 기준 압력은 시험 탱크(103)의 충진이 완료되었는지 여부를 판단하기 위한 임계값일 수 있다. 제어부(500)는 하부 및 상부 압력계(408, 409)를 통해 시험 탱크(103)의 내부 압력을 측정할 수 있다.
시험 탱크(103)의 내부 압력이 제5 설정 압력 이상인 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제2 펌프(202)의 구동을 중단시킬 수 있다(S811). 즉, 제어부(500)는 순수 절연유의 공급을 중단시킬 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 제3 배출 밸브(303)를 폐쇄시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 충진된 불활성기체의 배출을 중단시킬 수 있다. 이때, 시험 탱크(103)에 저장된 표준유에 용존된 가스의 농도는 하기 수학식 1을 통해 계산될 수 있다. 여기서, 표준유 농도는 S633 단계에서 측정된 표준유의 농도를 의미할 수 있다.
Figure 112023083104982-pat00001
이어서, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 구비된 교반기(407)를 구동시킬 수 있다(S815). 즉, 제어부(500)는 교반기(407)를 통해 표준유에 용존된 가스가 시험 탱크(103) 전반에 확산되도록 할 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 교반기(407)의 구동 시간이 기 설정된 제3 설정 시간을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S817). 제3 설정 시간은 제3 펌프(203)(즉, 표준유 유입되는 위치)로부터 가장 먼 지점에 위치한 표준유의 농도가 포화에 이르는 시간을 측정하는 방식을 통해 결정될 수 있다. 이를 위해, 제2 측정 밸브(322)는 시험탱크의 제3 펌프(203)로부터 가장 먼 지점에 연결되는 것이 바람직하다. 도 9는 교반기의 작동 시간에 따른 표준유에 용존된 가스의 농도를 도시하고 있다.
교반기(407)의 구동 시간이 제3 설정 시간을 경과한 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 교반기(407)의 구동을 중단시킬 수 있다.(S819)
이어서, 제어부(500)는 제2 측정 밸브(322) 및 제3 측정 밸브(323)를 일정 시간동안 개방시킬 수 있다(S821). 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 저장된 표준유 중 일부를 가스크로마토그래피(403) 및 반도체식 가스센서(404)로 각각 공급할 수 있다.
한편, 제어부(500)는 각 단계가 수행되는 동안 시험 탱크(103)에 포함된 항온조를 통해 시험 탱크(103)를 가열할 수 있다. 이처럼, 제어부(500)는 항온조를 통해 시험 탱크(130)를 가열함으로써 실제 변압기 가동 시 절연유가 가열되는 것을 모사할 수 있다.
제어부(500)는 표준유에 용존된 가스의 농도를 변경시키면서, S815 내지 S821 단계를 반복 수행할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 표준유에 용존된 가스의 농도를 증가시키거나, 또는 표준유에 용존된 가스의 농도를 감소시킨 후 표준유 중 일부를 추출하여 가스크로마토그래피(403) 및 반도체식 가스센서(404)로 각각 공급할 수 있다.
한편, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 구비된 교반기를 작동시키지 않은 상태에서 표준유에 용존된 가스가 확산에 의해 퍼져나가도록 한 후, 일정 시간 간격으로 일정 시간 동안 제3 측정 밸브(323)를 개방시키면서, 반도체식 가스센서(404)가 표준유의 변화를 감지하는데 필요한 시간 또는 반도체식 가스센서(404)의 감도 등을 측정함으로써 표준유에 용존된 가스의 농도 변화에 따른 반도체식 가스센서(404)의 반응 속도 등을 시험할 수도 있다.
또한, 제어부(500)는 직전 시험과 다른 조건(즉, 표준유에 용존된 가스의 종류나 조성비를 다르게 하는 조건)에서 시험을 수행하기 위해 표준유에 용존된 가스의 농도를 변경시키는 대신, 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 모두 배출시킬 수도 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유에 용존된 가스의 농도를 증가시키는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 10을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유에 용존된 가스의 농도를 증가시키는 과정을 설명하도록 한다.
먼저, 제어부(500)는 제5 펌프(205)를 구동시킬 수 있다(S1001). 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 탈기전 탱크(104)로 배출할 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 설정 시간동안 제3 기체 밸브(313)를 개방시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 불활성기체를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. S1001 단계는 S821 단계 이후에 수행될 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제5 펌프(205)의 구동 시간이 기 설정된 제4 설정 시간을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S1003). 제4 설정 시간은 목표 농도에 따라 결정될 수 있다. 즉, 제어부(500)는 설정된 목표 농도까지 표준유에 용존된 가스의 농도를 증가시키기 위한 설정 시간을 산출하고, 산출된 설정 시간동안 제5 펌프(205)를 구동시킬 수 있다.
제5 펌프(205)의 구동 시간이 제4 설정 시간을 경과한 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제5 펌프(205)의 구동을 중단시킬 수 있다(S1005). 동시에, 제어부(500)는 제3 기체 밸브(313)를 폐쇄시킬 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제3 펌프(203)를 구동시킬 수 있다(S1007). 즉, 제어부(500)는 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 설정 시간동안 제3 배출 밸브(303)를 개방시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 충진된 불활성기체를 배출시킬 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제3 펌프(203)의 구동 시간이 기 설정된 제5 설정 시간을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S1009). 제어부(500)는 시험 탱크(103)로부터 배출된 표준유의 부피만큼 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 시험 탱크(103)로 공급하기 위한 설정 시간을 산출하고, 산출된 설정 시간동안 제3 펌프(203)를 구동시킬 수 있다.
제3 펌프(203)의 구동 시간이 제5 설정 시간을 경과한 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제3 펌프(203)의 구동을 중단시킬 수 있다(S1011). 동시에, 제어부(500)는 제3 배출 밸브(303)를 폐쇄시킬 수 있다. 이때, 표준유에 용존된 가스의 농도는 하기 수학식 2를 통해 계산될 수 있다. 여기서, 고농도 절연유는 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 의미할 수 있고, 기존 표준유는 농도를 변화시키기 이전의 표준유를 의미할 수 있다.
Figure 112023083104982-pat00002
믹서 탱크(102)의 기밀 설계가 아무리 우수하더라도 극미량의 가스가 누출될 수 있다. 이러한 가스 누츨 가능성에 대비하여 시험 탱크(103)에 표준유를 공급하기 직전에 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유에 용존된 가스의 농도를 재측정하고, 그 측정치를 시험 탱크(103)에 저장된 표준유에 용존된 가스의 농도 계산에 이용함으로써 계산의 정확도를 향상시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 일부 배출하고, 상대적으로 고농도인 믹서 탱크(102)에 저장된 표준유를 시험 탱크(103)로 공급함으로써 시험 탱크(103)에 저장된 표준유에 용존된 가스의 농도를 증가시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유에 용존된 가스의 농도를 감소시키는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 11을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유에 용존된 가스의 농도를 감소시키는 과정을 설명하도록 한다.
먼저, 제어부(500)는 제5 펌프(205)를 구동시킬 수 있다(S1101). 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 탈기전 탱크(104)로 배출할 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 설정 시간동안 제3 기체 밸브(313)를 개방시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 불활성기체를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. S1101 단계는 S821 단계 이후에 수행될 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제5 펌프(205)의 구동 시간이 기 설정된 제4 설정 시간을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S1103). 목표 농도에 따라 결정될 수 있다. 즉, 제어부(500)는 설정된 목표 농도까지 표준유에 용존된 가스의 농도를 증가시키기 위한 설정 시간을 산출하고, 산출된 설정 시간동안 제5 펌프(205)를 구동시킬 수 있다.
제5 펌프(205)의 구동 시간이 제4 설정 시간을 경과한 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제5 펌프(205)의 구동을 중단시킬 수 있다(S1105). 동시에, 제어부(500)는 제3 기체 밸브(313)를 폐쇄시킬 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제2 펌프(202)를 구동시킬 수 있다(S1107). 즉, 제어부(500)는 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급할 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 설정 시간동안 제3 배출 밸브(303)를 개방시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 충진된 불활성기체를 배출시킬 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 제2 펌프(202)의 구동 시간이 기 설정된 제6 설정 시간을 경과하였는지 여부를 판단할 수 있다(S1109). 제어부(500)는 시험 탱크(103)로부터 배출된 표준유의 부피만큼 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급하기 위한 설정 시간을 산출하고, 산출된 설정 시간동안 제2 펌프(202)를 구동시킬 수 있다.
제2 펌프(202)의 구동 시간이 제6 설정 시간을 경과한 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제2 펌프(202)의 구동을 중단시킬 수 있다(S1111). 동시에, 제어부(500)는 제3 배출 밸브(303)를 폐쇄시킬 수 있다. 이때, 표준유에 용존된 가스의 농도는 하기 수학식 3을 통해 계산될 수 있다.
Figure 112023083104982-pat00003
전술한 바와 같이, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 일부 배출하고, 상대적으로 저농도인 탈기후 탱크(101)에 저장된 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급함으로써 시험 탱크(103)에 저장된 표준유에 용존된 가스의 농도를 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 시험 탱크에 저장된 표준유를 탈기시키는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 12를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 탈기시키는 과정을 설명하도록 한다.
먼저, 제어부(500)는 제5 펌프(205)를 구동시킬 수 있다(S1201). 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 저장된 표준유를 탈기전 탱크(104)로 배출시킬 수 있다. 동시에, 제어부(500)는 시험 탱크(103)에 연결된 기체 밸브를 개방시킬 수 있다. 즉, 제어부(500)는 시험 탱크(103)로 불활성기체를 공급할 수 있다. S1201 단계는 S821 단계 이후에 수행될 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 시험 탱크(103)의 내부 압력이 기 설정된 제6 기준 압력 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S1203). 제6 기준 압력은 시험 탱크(103)에 저장된 표준유가 모두 배출되었는지 여부를 판단하기 위한 임계값일 수 있다.
시험 탱크(103)의 내부 압력이 제6 기준 압력 이하인 것으로 판단되는 경우, 제어부(500)는 제5 펌프(205)의 구동을 중단시킬 수 있다.(S1205)
한편, 제어부(500)는 제2 펌프(202)를 구동시켜 순수 절연유를 시험 탱크(103)로 공급하는 과정, 및 제5 펌프(205)를 구동시켜 시험 탱크(103)에 저장된 순수 절연유를 배출하는 과정을 반복 수행함으로써 시험 탱크(103)의 내부에 잔존하는 표준유를 완전히 제거할 수도 있다.
이어서, 제어부(500)는 탈기 장치(105)를 통해 탈기전 탱크(104)에 저장된 표준유에 용존된 가스를 제거하여 순수 절연유를 생성하고(S1207), 생성된 순수 절연유를 탈기후 탱크(101)에 저장할 수 있다(S1209).
한편, 탈기전 탱크(104)에 임시 저장된 표준유는 이후 탈기가 될 절연유이므로 불활성기체의 적용이 불필요하므로, 탈기전 탱크(104)에는 불활성기체 봄베(401)가 연결되지 않아도 무방하다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유의 농도와 반도체식 가스센서의 전기저항값을 매칭하여 데이터베이스에 저장하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도 13을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치가 표준유의 농도와 반도체식 가스센서의 전기저항값을 매칭하여 데이터베이스에 저장하는 과정을 설명하도록 한다.
먼저, 제어부(500)는 가스크로마토그래피(403)를 통해 표준유에 용존된 가스의 성분별 농도를 측정할 수 있다(S1301). S1301 단계는 S821 단계 이후에 수행될 수 있다.
이어서, 제어부(500)는 반도체식 가스센서(404)를 통해 표준유에 용존된 가스의 성분별 전기저항값을 측정할 수 있다.(S1303)
이어서, 제어부(500)는 가스크로마토그래피(403)를 통해 측정된 표준유에 용존된 가스의 성분별 농도와, 반도체식 가스센서(404)를 통해 측정된 표준유에 용존된 가스의 성분별 전기저항값을 매칭하여 데이터베이스에 저장할 수 있다.(S1305)
반도체식 가스센서(404)를 통해 측정되는 물성치는 표준유에 용존된 가스의 농도가 아니라 가스의 농도에 따른 전기저항값일 수 있다. 따라서, 반도체식 가스센서(404)를 통해 측정되는 물성치를 통해 표준유에 용존된 가스의 농도를 측정하기 위해서는 물성치에 대응하는 가스 농도에 대한 데이터베이스를 구축될 필요가 있다. 본 발명은 반도체식 가스센서를 통해 측정된 전기저항값과 가스크로마토그래피를 통해 측정된 표준유에 용존된 가스의 농도를 매칭시켜 저장함으로써 전기저항값-가스 농도에 대한 데이터베이스를 구축할 수 있다. 구축된 데이터베이스는 반도체식 가스센서의 교정 또는 반도체식 가스센서의 성능 평가에 활용될 수도 있다.
제어부(500)는 데이터베이스를 참고하여, 반도체식 가스센서(404)를 통해 측정된 전기저항값을 가스 농도로 환산하기 위한 관계식을 도출할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 모사 장치 및 그 작동 방법은 변압기 내부 이상에 따라 변압기의 내부에서 발생한 가스가 절연유에 용해되는 현상을 모사하여, 변압기의 내부 이상으로 인하여 발생된 가스가 용존된 절연유를 효과적이고 재현성 있게 생성할 수 있다. 또한, 본 발명은 가스크로마토그래피를 통해 절연유에 용존된 가스의 농도를 측정하고, 반도체식 가스센서를 통해 절연유에 용존된 가스에 따른 전기저항값을 측정하고, 측정된 가스의 농도와 전기저항값을 매칭시켜 저장함으로써 전기저항값-가스 농도에 대한 데이터베이스를 구축할 수 있다. 또한, 본 발명은 정제기를 통해 시험에 이용된 절연유에 용존된 가스 및 수분을 제거함으로써 한번 주입된 절연유를 반복하여 사용할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
101: 탈기후 탱크
102: 믹서 탱크
103: 시험 탱크
104: 탈기전 탱크
105: 탈기 장치
201~205: 제1 내지 제5 펌프
301~304: 제1 내지 제4 배출 밸브
311~314: 제1 내지 제4 기체 밸브
321~323: 제1 내지 제3 측정 밸브
401: 불활성기체 봄베
402: 질량유량 제어기기
403: 가스크로마토그래피
404: 반도체식 가스센서
500: 제어부

Claims (1)

  1. 순수 절연유를 저장하는 탈기후 탱크;
    상기 탈기후 탱크로부터 공급되는 순수 절연유에 주입 대상 가스들을 용해시켜 표준유를 생성하는 믹서 탱크; 및
    상기 믹서 탱크로부터 공급되는 표준유와, 상기 탈기후 탱크로부터 공급되는 순수 절연유를 혼합하고, 상기 혼합된 표준유 중 일부를 추출하여 가스크로마토그래피 및 반도체식 가스센서로 공급하는 시험 탱크;를 포함하고,
    상기 믹서 탱크 및 상기 시험 탱크는,
    액체 또는 기체를 용해시키거나 또는 혼합하기 위한 교반기;를 포함하고,
    상기 시험 탱크로부터 배출되는 표준유를 저장하는 탈기전 탱크; 및
    상기 탈기전 탱크에 저장된 표준유에 용존된 가스를 제거하여 순수 절연유를 생성하고, 상기 생성된 순수 절연유를 상기 탈기후 탱크에 저장하는 탈기 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 모사 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005223104A (ja) 2004-02-05 2005-08-18 Tm T & D Kk 油入電気機器の流動帯電診断方法および流動帯電抑制方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102344419B1 (ko) * 2020-01-16 2021-12-28 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 변압기의 압력 상승 모사 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005223104A (ja) 2004-02-05 2005-08-18 Tm T & D Kk 油入電気機器の流動帯電診断方法および流動帯電抑制方法
KR200456420Y1 (ko) 2010-10-05 2011-10-28 한국수력원자력 주식회사 유입식변압기 기계적보호계전기의 종합시험장치
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