KR20150073139A

KR20150073139A - 옥내변전소 ｇｉｓ의 누출가스 검출장치

Info

Publication number: KR20150073139A
Application number: KR1020150061092A
Authority: KR
Inventors: 심민섭
Original assignee: 주식회사 도일전기
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2015-06-30
Also published as: KR101556604B1

Abstract

본 발명은 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 옥내변전소에서 SF6 가스의 누출을 사전에 미리 감지하여 경보함으로써 GIS(Gas insulated Switchgear)의 절연파괴로 인한 설비사고, 작업자의 산소결핍에 의한 질식 등의 인명사고를 예방할 수 있도록 한 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 옥내변전소에서 SF6 가스의 누출을 사전에 미리 감지하여 경보함으로써 GIS의 절연파괴로 인한 설비사고, 작업자의 산소결핍에 의한 질식 등의 인명사고를 예방할 수 있다.

Description

옥내변전소 ＧＩＳ의 누출가스 검출장치{Gas leak detection device of indoor GIS substations}

본 발명은 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 옥내변전소에서 SF6 가스의 누출을 사전에 미리 감지하여 경보함으로써 GIS(Gas insulated Switchgear)의 절연파괴로 인한 설비사고, 작업자의 산소결핍에 의한 질식 등의 인명사고를 예방할 수 있도록 한 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치에 관한 것이다.

옥내변전소는 건축물 안, 즉 밀폐된 공간에 주요 변전설비가 구비된 형태의 변전소를 의미한다.

이러한 옥내변전소에는 가스절연 개폐장치(Gas insulated Switchgear:GIS)가 설치되어 전력계통의 감시, 제어, 보호, 계측 등의 기능을 수행하면서 사용 조건하에서 정상상태의 개폐 뿐만 아니라 사고, 단락 등의 이상상태에서도 선로를 안전하게 개폐하여 계통을 적절히 보호하고 있다.

이때, 상기 GIS는 절연매체인 SF6(육플루오린 황) 가스로 충진 밀봉되어 내부가 전기적으로 절연되어 있다.

또한, GIS에는 단로기, 접지 개폐기, 차단기 등의 개폐설비 등이 내장되어 주로 고장 전류차단을 주목적으로 하고 있으며, 과도한 상태에서 운전되기 때문에 일정 주기별로 내부 점검상태를 확인하기 위해 GIS 내부에 충진된 SF6가스를 회수 후 내부를 점검하는 형태로 관리된다.

그런데, GIS에 밀봉되는 SF6 가스는 공기보다 6배 무거운 무색 무취의 가스로서 특성상 누출되면 바닥에 가라앉게 된다.

하지만, 누출상태를 모르는 작업자가 밀폐된 공간인 옥내변전소 내부로 작업을 위해 들어갈 경우 산소결핍에 의한 질식사 등 안전사고의 위험이 매우 크다.

뿐만 아니라, 가스 누출 여부를 확인할 길이 없기 때문에 GIS를 절연시켜야 할 SF6 가스가 누출되면 GIS의 절연이 파괴되므로 이를 미리 감지하지 못하면 커다란 설비사고를 유발시키는 심각한 문제도 안고 있다.

그럼에도 불구하고, 이를 사전에 미리 감지할 수 있는 시스템이나 방법이 개시되어 있지 않다.

다만, 관련 선행기술로 등록특허 제0757075호(2007.09.03), 등록특허 제1164583호(2012.07.04) 정도만 개시되어 있을 뿐이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 옥내변전소에서 SF6 가스의 누출을 사전에 미리 감지하여 경보함으로써 GIS의 절연파괴로 인한 설비사고, 작업자의 산소결핍에 의한 질식 등의 인명사고를 예방할 수 있도록 한 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 옥내변전소의 내부 바닥에 다수 배치되어 누출된 SF6 가스를 실시간 검출하는 검출기(100)를 포함하는 검출장치에 있어서; 상기 검출기(100)는 상부가 개방된 사각박스 형상의 검출기하우징(110)을 포함하고; 상기 검출기하우징(110)의 내부 공간은 한 쌍의 격벽(120)에 의해 3개의 제1,2,3공간(S1,S2,S3)으로 구획되며; 상기 제2공간(S2)의 중심 바닥에는 검출센서(200)가 설치되고; 상기 제2공간(S2)을 사이에 둔 양측의 제1,3공간(S1,S3)에는 제1블로워(B1) 및 제2블로워(B2)가 장착되며; 상기 제1,2블로워(B1,B2)는 측방으로 공기를 흡입하여 상방으로 공기를 배출하는 형태의 블로워이고; 상기 검출기하우징(110)의 제2공간(S2)과 마주하는 벽면부위를 제외한 나머지 둘레면에는 슬릿형태를 갖는 다수의 흡입구멍(130,130')이 형성되며; 상기 제2공간(S2)과 마주하는 검출기하우징(110)의 양측벽에는 정공 형태의 배출공(140)이 형성되고; 상기 제2공간(S2)의 바닥면에는 SF6 가스의 누출을 검지하여 검지신호를 표준전류신호로 변환시켜 외부로 출력하는 무 지시형 트랜스미터타입의 가스검지기 센서인 검출센서(200)가 설치되며; 상기 검출기하우징(110)의 개방된 상부는 차단판(300)에 의해 밀폐되고; 상기 제1,2블로워(B1,B2)가 상방향으로 공기를 토출하는 부분과 접하는 차단판(300) 부위는 절삭되어 토출유로(310)를 구성하며; 상기 차단판(300)의 중심에는 관류공(320)이 천공형성되는데, 상기 관류공(320)의 내경에는 나사탭이 형성되어 증폭분사기(330)가 장탈착되고; 상기 증폭분사기(330)는 내부에 상부는 넓고 하부는 점점 좁아지다가 다시 반대로 서서히 확경되는 구조의 분사유로(340)가 형성되며; 상기 분사유로(340)의 배출단은 상기 검출센서(200)의 상면과 간격을 두고 배치되고; 상기 차단판(300)의 상부는 커버(400)가 씌워지며; 상기 커버(400)에는 컨트롤러(410)가 설치되고; 상기 컨트롤러(410)는 검출센서(200)와 연결됨과 동시에 상기 제1,2블로워(B1,B2)의 구동을 제어하도록 연결되며; 상기 컨트롤러(410)에는 상기 검출센서(200)의 검출신호에 따라 외부로 가스누출 사실을 무선통신하도록 안테나(420)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치를 제공한다.

이때, 상기 컨트롤러(410)는 타이머에 의해 상기 제1,2블로워(B1,B2)를 주기적으로 일정시간 동안 가동시키도록 구성되며; 상기 배출공(140)의 하부에는 'ㄷ' 형상의 슬라이드가이드(SG)가 부착 고정되고, 상기 슬라이드가이드(SG)에는 개폐플레이트(PT)가 끼워져 상하로 출몰 가능하게 구성되며, 상기 개폐플레이트(PT)는 개폐로드(RD)를 통해 솔레노이드실린더(SC)에 연결되어 상기 제1,2블로워(B1,B2) 가동시 일정시간 동안만 상기 배출공(140)을 밀폐하고 있다가 개방하도록 구성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 옥내변전소에서 SF6 가스의 누출을 사전에 미리 감지하여 경보함으로써 GIS의 절연파괴로 인한 설비사고, 작업자의 산소결핍에 의한 질식 등의 인명사고를 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출을 위한 검출기의 예시적인 일부 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 검출기의 예시적인 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 검출기를 구성하는 검출센서의 작동예를 보인 요부 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 옥내변전소 GIS의 절연용 밀봉가스인 SF6 가스의 누출을 검출하기 위한 검출장치는 도 1 내지 도 3과 같은 검출기(100)가 사용될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 검출기(100)는 공기보다 6배나 무거워 주로 바닥에 깔리며, 무색 무취의 특성을 갖는 SF6 가스를 효과적이면서 정확하게 검출하기 위한 구조를 갖는다.

즉, 상기 검출기(100)는 미량의 SF6 가스라도 이를 집적하여 일종의 증폭검출 기능을 갖춤으로써 미세한 가스 누출도 즉시 검출이 가능토록 하고, 이를 통해 안전사고를 예방할 수 있도록 한 것이다.

이러한 검출기(100)는 검출기하우징(110)을 포함한다.

상기 검출기하우징(110)은 상부가 개방된 사각박스 형상으로 형성된다.

그리고, 상기 검출기하우징(110)의 내부 공간은 한 쌍의 격벽(120)에 의해 구획된다.

상기 격벽(120)에 의해 구획되는 공간은 3분할되어 제1,2,3공간(S1,S2,S3)을 이룸이 바람직하다. 이때, 상기 제2공간(S2)는 나머지 공간에 비해 상대적으로 작게 형성되어야 하는데 이는 검출 기능을 높이기 위함이다. 즉, 작은 공간 내에서는 가스가 조금만 유입되어도 그 만큼 검출능력이 증대되기 때문이다.

아울러, 상기 제2공간(S2)의 중심 바닥에는 검출센서(200)가 설치되고, 상기 제2공간(S2)을 사이에 둔 양측의 제1,3공간(S1,S3)에는 제1블로워(B1) 및 제2블로워(B2)가 장착된다.

이때, 상기 제1,2블로워(B1,B2)는 공기 흡입방향에 대해 공기 토출방향이 직교되는 형태의 팬(Fan)을 사용하여야 한다.

즉, 흡입방향은 상기 검출기하우징(110)의 양측면이 되고, 토출방향은 검출기하우징(110)의 상면이 된다.

따라서, 상기 검출기하우징(110)의 양측면에는 슬릿형태를 갖는 다수의 흡입구멍(130)이 형성되는데, 상기 흡입구멍(130)은 원형상이 아닌 반드시 슬릿형태를 가져야 하는데, 특히 검출기하우징(110)의 높이방향, 즉 세로방향으로 길게 형성되어야 한다.

이것은 검출대상 가스가 공기보다 6배나 무겁기 때문에 주로 바닥에 깔려 있다는 것을 감안할 때 최대한 바닥에 가까운 곳의 흡입력을 높이기 위함이다.

더구나, 제1,2블로워(B1,B2)의 흡입측과 바로 마주보는 검출기하우징(110)의 면에 형성되는 흡입구멍(130) 보다 직교되는 면 일부에 형성되는 흡입구멍(130')의 개수를 더 많게 하여 검출기하우징(110)의 주변에 다양하게 분포된 누출가스를 골고루 전체적으로 균일하게 빨아들일 수 있도록 함이 특히 바람직하다.

아울러, 상기 제2공간(S2)과 마주하는 검출기하우징(110)의 양측벽에도 제2공간(S2)과 연통되는 구멍이 형성되는데, 이것은 검출완료 후 배출을 위한 배출공(140)이 되며, 배출공(140)은 검출기하우징(110)의 높이방향으로 상측에만 집중 형성되도록 구성함이 특히 바람직하다. 이것은 흡입구멍(130,130')을 통한 흡입 방해를 최소화하여 흡입효율을 높이기 위함이다.

때문에, 상기 배출공(140)은 슬릿형태일 필요가 없으므로 정공 형태가 바람직하다.

특히, 상기 배출공(140)의 하부에는 'ㄷ' 형상의 슬라이드가이드(SG)가 부착 고정되고, 상기 슬라이드가이드(SG)에는 개폐플레이트(PT)가 끼워져 상하로 출몰 가능하게 구성되며, 상기 개폐플레이트(PT)는 개폐로드(RD)를 통해 솔레노이드실린더(SC)에 연결된다.

그리하여, 본 발명 검출기(100)가 가동되었을 때 가동 시작과 함께 일정시간 동안 상기 개폐플레이트(PT)가 상승된 상태를 유지하여 상기 배출공(140)을 폐쇄하고 있도록 하여 SF6 가스의 흡입량이 충분해지도록 함으로써 검출능력을 높일 수 있도록 유도하게 된다.

그리고, 일정시간이 지나면 솔레노이드실린더(SC)가 타이머 제어되어 하강하면서 개폐플레이트(PT)로 하여금 배출공(140)을 개방시키게 함으로써 흡입되었던 공기를 포함한 가스가 검출기하우징(110) 밖으로 배출됨으로써 다음 검출작업을 수행할 수 있도록 하여 준다.

또한, 상기 검출센서(200)는 SF6 가스의 누출을 검지하여 검지신호를 표준전류신호로 변환시켜 외부로 출력하는 무 지시형 트랜스미터타입의 공지된 가스검지기 센서로서, SF6 가스와 접촉하게 되면 센서 표면에서 화학반응(산화,환원)이 일어나 가스의 반응농도에 비례한 전해전류가 흐르게 되고, 이에 비례한 기전력이 발생하게 된다.

그러면, 트랜스미터는 변환된 전류 및 그에 비례하여 발생한 기전력인 전압을 기반으로 안정적인 표준전류신호(4-20mA)로 변환하여 외부로 출력하게 된다.

이때, 출력된 표준전류신호는 후술될 커버(400)에 부착된 컨트롤러(410)로 출력되며, 상기 컨트롤러(410)는 상기 표전전류신호를 수신한 후 내부회로를 거쳐 안테나(420)를 통해 무선신호를 송출함으로써 통합시스템, 이를 테면 SCADA(집중원격감시제어시스템)과 같은 시스템으로 송신하여 통합 관리가 가능하도록 구성할 수 있다.

물론, 이것은 하나의 바람직한 예에 불과하며, 개별관리 가능하도록 구성할 수 있는데, 이를 테면 옥내변압기가 설치된 옥내 진입도어 상에 경고표시를 설치하고, 출입자가 이를 실시간 확인한 후 진입하도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

아울러, 상기 컨트롤러(410) 및 제1,2블로워(B1,B2) 등의 구동은 옥내에 배선된 AC 220V 전원을 이용하여 전원으로 사용할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 미량의 SF6 누출시 검출량이 불충분하여 검지불량이 생기는 문제를 완전히 해소할 수 있도록 미량의 SF6 가스라도 이를 최대한 증폭하여 충분한 검지가 이루어지도록 구성되는데, 이를 위해 상기 검출기하우징(110)의 개방된 상부는 차단판(300)에 의해 밀폐된다.

상기 차단판(300)은 도시와 같이 사각판상으로 형성된 부재로서, 상기 검출기하우징(110)의 개방된 상부를 밀폐하되, 제1,2블로워(B1,B2)가 상방향으로 공기를 토출하는 부분에만 절삭되어 토출유로(310)를 구성하도록 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 차단판(300)의 중심에는 관류공(320)이 천공형성되는데, 상기 관류공(320)의 내경에는 나사탭이 형성되어 있어 증폭분사기(330)를 장탈착가능하게 조립할 수 있도록 구성된다.

아울러, 상기 증폭분사기(330)는 상부는 넓고 하부는 점점 좁아지다가 다시 반대로 서서히 확경되는 구조의 분사유로(340)를 갖는다.

때문에, 분사되는 공기는 급속히 빠져나가다가 갑자기 넓게 퍼지면서 검출센서(200)의 표면 전체에 골고루 분사하게 된다.

그리고, 상기 차단판(300)이 장착된 상태에서 그 위로 커버(400)가 씌워지며, 상기 검출센서(200)로부터 인출된 리드선은 상기 컨트롤러(410)에 접속된다.

또한, 상기 컨트롤러(410)는 타이머에 의해 상기 제1,2블로워(B1,B2)를 주기적으로 일정시간 동안 가동시킨다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같이 작동된다.

본 발명에 따른 검출기(100)는 옥내변전소의 구석 구석에 간격을 두고 다수개가 배치된다.

검출기(100)의 배치는 바닥면에 안착시키는 형태이다.

이렇게 검출기(100)가 설치된 상태에서 SF6 가스의 누출이 발생되어 바닥에 깔려 있는 상태에서 제1,2블로워(B1,B2)가 가동되면 깔려 있던 일부 SF6 가스는 흡입구멍(130,130')을 통해 제1,3공간(S1,S2)으로 흡입된 후 제1,2블로워(B1,B2)의 가동방향으로 유동하다가 차단판(300)의 토출유로(310)를 통해 차단판(300)과 커버(400) 사이의 공간으로 토출된다.

이때, SF6 가스는 미량일지라도 사방에서 흡입되기 때문에 상기 차단판(300)과 커버(400) 사이의 공간에서는 검출하기에 충분한 양이 된다.

그런데, 상기 공간은 모두 밀폐되어 있으므로 배출될 수 있는 유일한 통로가 증폭분사기(330)의 분사유로(340) 밖에 없다.

결국, 수집된 SF6 가스는 상기 증폭분사기(330)의 분사유로(340)를 통해 한꺼번에 동시 이동되고, 그 유로의 특성상 신속, 확산되면서 검출센서(200)의 표면에 골고루 분사된다.

그러면, 검출센서(200)는 표면에서 화학반응을 일으켜 일정 전류와 기전력을 발생시키고, 이는 리드선을 타고 컨트롤러(410)로 전송되며, 이를 수신한 컨트롤러(410)는 무선통신수단인 안테나(420)를 통해 모니터링시스템으로 SF6 가스가 누출되었음을 신호 통지하여 즉시 관리 가능하도록 한다.

이와 같은 과정을 거치게 되면 무색 무취의 SF6 가스 누출도 즉시에 실시간 검출이 가능하여 안정적인 옥내변전소 운영이 가능하게 된다.

100: 검출기 200: 검출센서
300: 차단판 400: 커버

Claims

옥내변전소의 내부 바닥에 다수 배치되어 누출된 SF6 가스를 실시간 검출하는 검출기(100)를 포함하는 검출장치에 있어서;
상기 검출기(100)는 상부가 개방된 사각박스 형상의 검출기하우징(110)을 포함하고; 상기 검출기하우징(110)의 내부 공간은 한 쌍의 격벽(120)에 의해 3개의 제1,2,3공간(S1,S2,S3)으로 구획되며; 상기 제2공간(S2)의 중심 바닥에는 검출센서(200)가 설치되고; 상기 제2공간(S2)을 사이에 둔 양측의 제1,3공간(S1,S3)에는 제1블로워(B1) 및 제2블로워(B2)가 장착되며; 상기 제1,2블로워(B1,B2)는 측방으로 공기를 흡입하여 상방으로 공기를 배출하는 형태의 블로워이고; 상기 검출기하우징(110)의 제2공간(S2)과 마주하는 벽면부위를 제외한 나머지 둘레면에는 슬릿형태를 갖는 다수의 흡입구멍(130,130')이 형성되며; 상기 제2공간(S2)과 마주하는 검출기하우징(110)의 양측벽에는 정공 형태의 배출공(140)이 형성되고; 상기 제2공간(S2)의 바닥면에는 SF6 가스의 누출을 검지하여 검지신호를 표준전류신호로 변환시켜 외부로 출력하는 무 지시형 트랜스미터타입의 가스검지기 센서인 검출센서(200)가 설치되며; 상기 검출기하우징(110)의 개방된 상부는 차단판(300)에 의해 밀폐되고; 상기 제1,2블로워(B1,B2)가 상방향으로 공기를 토출하는 부분과 접하는 차단판(300) 부위는 절삭되어 토출유로(310)를 구성하며; 상기 차단판(300)의 중심에는 관류공(320)이 천공형성되는데, 상기 관류공(320)의 내경에는 나사탭이 형성되어 증폭분사기(330)가 장탈착되고; 상기 증폭분사기(330)는 내부에 상부는 넓고 하부는 점점 좁아지다가 다시 반대로 서서히 확경되는 구조의 분사유로(340)가 형성되며; 상기 분사유로(340)의 배출단은 상기 검출센서(200)의 상면과 간격을 두고 배치되고; 상기 차단판(300)의 상부는 커버(400)가 씌워지며; 상기 커버(400)에는 컨트롤러(410)가 설치되고; 상기 컨트롤러(410)는 검출센서(200)와 연결됨과 동시에 상기 제1,2블로워(B1,B2)의 구동을 제어하도록 연결되며; 상기 컨트롤러(410)에는 상기 검출센서(200)의 검출신호에 따라 외부로 가스누출 사실을 무선통신하도록 안테나(420)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치.
청구항 1에 있어서;
상기 컨트롤러(410)는 타이머에 의해 상기 제1,2블로워(B1,B2)를 주기적으로 일정시간 동안 가동시키도록 구성되며; 상기 배출공(140)의 하부에는 'ㄷ' 형상의 슬라이드가이드(SG)가 부착 고정되고, 상기 슬라이드가이드(SG)에는 개폐플레이트(PT)가 끼워져 상하로 출몰 가능하게 구성되며, 상기 개폐플레이트(PT)는 개폐로드(RD)를 통해 솔레노이드실린더(SC)에 연결되어 상기 제1,2블로워(B1,B2) 가동시 일정시간 동안만 상기 배출공(140)을 밀폐하고 있다가 개방하도록 구성된 것을 특징으로 하는 옥내변전소 GIS의 누출가스 검출장치.