KR20170033489A - 유중가스 및 부분방전 측정장치 - Google Patents
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Abstract
개시되는 유중가스 및 부분방전 측정장치는 변압기 외함의 내부에 저장된 절연유가 수용될 수 있는 수용공간을 구비하는 몸체; 상기 몸체에 구비되며, 상기 수용공간에 수용된 절연유의 유중가스를 포집하는 가스포집부; 및 상기 몸체에 구비되며, 변압기 외함의 내부에 발생하는 부분방전을 측정하는 부분방전 측정부;를 포함한다.
이러한 유중가스 및 부분방전 측정장치에 의하면, 변압기에서 발생하는 부분방전의 원인 분석 작업의 정확성이 현저하게 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
이러한 유중가스 및 부분방전 측정장치에 의하면, 변압기에서 발생하는 부분방전의 원인 분석 작업의 정확성이 현저하게 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 유중가스 및 부분방전 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입변압기에 장착되어 유중가스 및 부분방전을 측정할 수 있는 유중가스 및 부분방전 측정장치에 관한 것이다.
변압기의 절연유에서 발생할 수 있는 내부 이상 상태 진단을 위하여 사용되고 있는 상태 진단 기술들로서, 유중 가스 분석법, 절연유 역율(power factor) 및 수분 측정법, 부분 방전(partial discharge) 측정법, 저압 서어지(low pressure surge) 시험법 등이 사용되고 있다.
이 중에서 변압기 내부에서 발생하는 절연유 열화를 그 열화가 진행됨에 따라 측정할 수 있는 유중 가스 분석 방법이 기술적으로도 신뢰성이 높고, 실시간으로 적용하기 용이한 장점이 있어서 가장 많이 활용되고 있다.
유중 가스 분석법에 대하여 보다 상술하면 다음과 같다.
변압기는 내부에 위치한 전기 코일의 사용에 따라 항상 일정한 열에너지를 받으며, 변압기 내부에서 국부적인 절연 파괴가 발생하는 경우 높은 온도의 부분 아크 방전이 발생하기도 한다.
이러한 현상들에 수반하여, 탄화수소계인 절연유가 열분해(thermal decomposition) 되어 수소(H2), 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4) 등과 같은 가스들이 발생하게 된다. 특히, 발열 부위에 절연지나 프레스-보드(press board) 또는 베이크라이트(bakelite) 등과 같은 절연재료가 있을 경우에는 일산화탄소(CO)나 이산화탄소(CO2) 등의 가스도 발생하게 된다.
참고로, 이들 유중 가스들 중 특히 수소, 메탄, 아세틸렌, 에틸렌, 에탄, 프로판 등과 같은 가스들은 가연성(combustible)이 높으므로 변압기 안전 관리를 위한 진단에 있어서 매우 중요한 성분들이다.
이들 가스들은 대부분 절연유 내에 용해되는 특성 때문에, 이들 가스들을 추출하여 정량/정성적으로 분석함으로써, 변압기 내부의 이상 여부와 이상의 종류가 변압기의 어느 부분에서 국부적으로 발생하고 있는지를 진단하는 것이 가능하다.
절연유 중의 가스를 분석하기 위하여, 운전 중인 변압기에서 절연유 시료를 채취하여 실험 분석실로 운반하여 가스를 추출한 후, 가스분석기(Gas Chromatography)로 해당 가스를 분석하는 방법이 가장 일반적으로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 실험실적 분석 방법은 표준 시료를 채취하는 과정에서 발생할 수 있는 제반 인적 에러 요소로 인하여 신뢰성이 떨어지며, 그 결과 분석에도 많은 시간이 소요된다.
또한, 절연유에서 발생하는 유중가스와 절연내력 불량에 의해서 발생하는 부분방전은 서로 상관관계가 있으므로, 두 가지를 동시에 측정 분석을 하면 더욱 정확한 원인분석과 판단을 할 수 있으나, 종래에는 유중가스 및 부분방전을 따로 측정할 수 밖에 없으므로, 부분방전의 원인을 분석하는데 있어서 정확성에 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 유중가스 및 부분방전을 실시간으로 동시에 측정할 수 있는 유중가스 및 부분방전 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 변압기 외함의 내부에 저장된 절연유가 수용될 수 있는 수용공간을 구비하는 몸체; 상기 몸체에 구비되며, 상기 수용공간에 수용된 절연유의 유중가스를 포집하는 가스포집부; 및 상기 몸체에 구비되며, 변압기 외함의 내부에 발생하는 부분방전을 측정하는 부분방전 측정부;를 포함하는 유중가스 및 부분방전 측정장치를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 몸체에 구비되며, 변압기 외함에 직접 또는 간접적으로 체결되는 체결부를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 체결부는 변압기 외함에 구비된 절연유 배출밸브의 출구에 체결되도록 구성될 수도 있고, 점검창에 체결되도록 구성될 수도 있고, 변압기 외함에 구비된 해치(Hatch)를 개폐하는 해치커버를 구성할 수도 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 가스포집부는 상기 수용공간에 배치되며 절연유는 차단하고 유중가스만 통과하는 멤브레인 필터; 및 상기 멤브레인 필터를 통해 상기 수용공간과 격리되고, 상기 멤브레인 필터를 통과한 유중가스의 종류 및 농도를 측정하는 가스센서;를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 몸체의 일측에는 상기 멤브레인 필터가 삽입되고, 상기 가스센서가 장착되는 분기유로가 구비될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 가스센서는 측정한 유중가스의 농도 및 종류를 분석 및 표시할 수 있는 가스분석기가 장착 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 가스분석기와 상기 부분방전 측정부는 동시에 작동할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 가스센서는 상기 멤브레인 필터와 독립적으로 분리 가능할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 부분방전 측정부는 변압기 외함의 내부에 배치되어 부분방전을 감지하는 UHF 안테나; 상기 UHF 안테나에서 측정한 부분방전 신호를 수신하여 처리 및 표시하는 신호처리기; 및 상기 수용공간에 배치되며, 상기 UHF 안테나와 상기 신호처리기 간에 연결되는 통신라인;을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 변압기에서 발생하는 부분방전의 원인 분석 작업의 정확성이 현저하게 향상된다는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 및 부분방전 측정장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유중가스 및 부분방전 측정장치가 변압기의 절연유 배출밸브에 설치된 실시예를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 유중가스 및 부분방전 측정장치가 변압기의 해치커버로 구현된 실시예를 나타내는 측단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 유중가스 및 부분방전 측정장치가 변압기의 점검창에 설치된 실시예를 나타내는 측단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유중가스 및 부분방전 측정장치가 변압기의 절연유 배출밸브에 설치된 실시예를 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 유중가스 및 부분방전 측정장치가 변압기의 해치커버로 구현된 실시예를 나타내는 측단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 유중가스 및 부분방전 측정장치가 변압기의 점검창에 설치된 실시예를 나타내는 측단면도이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 및 부분방전 측정장치에 대해서 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 및 부분방전 측정장치(100)는 유입변압기에 장착되어 절연유에서 발생하는 유중가스 및 외함 내부에서 발생하는 부분방전을 측정하는 장치로서, 몸체(110), 가스포집부 및 부분방전 측정부를 포함할 수 있다.
상기 몸체(110)는 변압기 외함(10)에 직접 또는 간접적으로 연결되어, 변압기 외함(10)의 내부에 저장된 절연유의 일부가 수용될 수 있는 수용공간(112)을 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 몸체(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 상기 수용공간(112)이 형성되는 파이프형태의 부재로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 일 실시예에서, 몸체(110)에는 체결부(114), 커버(116) 및 분기유로(118)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 체결부(114)는 몸체(110)를 변압기 외함(10)에 직접 또는 간접적으로 연결시키기 위해 마련된 플랜지 형태의 부분으로서, 변압기 외함(10)에 연결되어 변압기 내부에 저장된 절연유의 일부가 몸체(110)의 수용공간(112)으로 유입될 수 있는 경로를 구성할 수 있다.
또한, 상기 커버(116)는 몸체(110)에 구비되며, 후술할 부분방전 측정부의 통신라인(124)을 지지하되, 수용공간(112)에 저장된 절연유가 유출되지 않도록 몸체(110)를 밀폐할 수 있다.
그리고, 상기 분기유로(118)는 몸체(110)의 일측에 구비되며, 후술할 멤브레인 필터(135)가 삽입되고, 후술할 가스센서(130)가 장착될 수 있도록 마련된다.
상기 가스포집부는 몸체(110)에 구비되며, 수용공간(112)에 수용된 절연유의 유중가스를 포집할 수 있다.
일 실시예에서, 가스포집부는 멤브레인 필터(135) 및 가스센서(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 멤브레인 필터(135)는 수용공간(112)에 배치되며 절연유는 차단하고 절연유 내 용존되어 있는 유중가스만 통과할 수 있다. 이러한 멤브레인 필터(135)는 특별히 한정되지 않으며, 기존에 사용되는 오일과 가스를 분리할 수 있는 어떠한 형태의 필터로 구성되어도 무방하다. 일 실시예에서, 멤브레인 필터(135)는 분기유로(118)의 내측에 삽입 설치될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 멤브레인 필터(135)는 도 1에 도시된 바와 같이 직육면체 또는 양단이 밀폐된 원기둥 형태로 구성되어, 분기유로(118)의 내부에 삽입 및 탈거가 용이하고 유로상에 적어도 2겹이 배치되어 이중으로 필터링을 할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 판상으로 구성되어도 무방하다.
또한, 상기 가스센서(130)는 멤브레인 필터(135)를 통해 수용공간(112)과 격리되도록 분기유로(118)의 단부에 장착되며, 멤브레인 필터(135)를 통과한 유중가스의 종류 및 농도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 가스센서(130)에는 가스센서(130)가 측정한 유중가스의 농도 및 종류를 분석 및 표시할 수 있는 가스분석기(미도시)가 장착될 수 있다.
이를 통해, 사용자는 실시간으로 유중가스의 농도 및 종류를 확인하고 분석할 수 있다.
한편, 일 실시예에서, 멤브레인 필터(135)와 가스센서(130)는 서로 독립적으로 분리될 수 있다. 즉, 사용자는 멤브레인 필터(135)와 가스센서(130)를 따로 교체할 수 있다.
상기 부분방전 측정부는 몸체(110)에 구비되며, 변압기 외함(10)의 내부에서 발생하는 부분방전을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 측정부는 UHF 안테나(122), 신호처리기(120) 및 통신라인(124)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 UHF(Ultra High Frequency) 안테나(122)는 몸체(110)가 변압기 외함(10)에 직접 또는 간접적으로 연결된 경우에 변압기 외함(10)의 내부에 배치되어 부분방전을 감지할 수 있다.
또한, 상기 신호처리기(120)는 UHF 안테너에서 측정한 부분방전 신호를 수신하여 처리 및 표시할 수 있다. 일 실시예에서, 신호처리기(120)는 몸체(110)와 독립적으로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 통신라인(124)은 도 1에 도시된 바와 같이 수용공간(112)에 배치되며 UHF 안테나(122)와 신호처리기(120) 간에 연결될 수 있다. 이러한 통신라인(124)은 상기 커버(116)를 관통하여 구비될 수 있으며, UHF 안테나(122)에서 감지한 신호를 신호처리기(120)에 전달할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 및 부분방전 측정장치(100)는 변압기에 설치될 수 있는 하나의 몸체(110)에 유중가스를 측정할 수 있는 기기와 부분방전을 측정할 수 있는 기기를 모두 구비하므로, 유중가스와 부분방전을 함께 측정할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 가스분석기와 부분방전 측정부는 동시에 작동할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 다른 유중가스 및 부분방전 측정장치(100)는 유중가스와 부분방전을 실시간으로 동시에 측정할 수 있으므로, 유중가스와 부분방전 간의 상관관계를 정확하게 파악하여 부분방전의 원인을 정확하게 분석할 수 있다는 장점을 가진다.
한편, 도 2 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 및 부분방전 측정장치(100)가 변압기에 설치되는 실시예들이 개시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 체결부(114)는 변압기 외함(10)에 구비된 절연유 배출밸브(20)의 출구에 체결될 수 있다. 이때, 체결부(114)는 절연유 배출밸브(20)의 출구에 체결될 수 있는 플랜지 형태로 구성될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 다른 일 실시예에서, 체결부(114)는 변압기 외함(10)에 구비된 해치(Hatch, 30)를 개폐하는 해치커버(116)를 구성할 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 또 다른 일 실시예에서, 체결부(114)는 변압기 외함(10)에 구비된 점검창(40)에 체결되도록 구성될 수도 있다. 이때, 체결부(114)는 점검창(40)에 탈착이 용이한 구조로 이루어질 수 있으며, 특별한 형태로 한정되지는 않는다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
10: 변압기 외함
20: 절연유 배출밸브
30: 해치 40: 점검창
100: 유중가스 및 부분방전 측정장치
110: 몸체 112: 수용공간
114: 체결부 116: 커버
118: 분기유로
<가스포집부>
130: 가스센서 135: 멤브레인 필터
<부분방전 측정부>
120: 신호처리기 122: UHF 안테나
124: 통신라인
30: 해치 40: 점검창
100: 유중가스 및 부분방전 측정장치
110: 몸체 112: 수용공간
114: 체결부 116: 커버
118: 분기유로
<가스포집부>
130: 가스센서 135: 멤브레인 필터
<부분방전 측정부>
120: 신호처리기 122: UHF 안테나
124: 통신라인
Claims (11)
- 변압기 외함의 내부에 저장된 절연유가 수용될 수 있는 수용공간을 구비하는 몸체;
상기 몸체에 구비되며, 상기 수용공간에 수용된 절연유의 유중가스를 포집하는 가스포집부; 및
상기 몸체에 구비되며, 변압기 외함의 내부에 발생하는 부분방전을 측정하는 부분방전 측정부;
를 포함하는 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 몸체에 구비되며, 변압기 외함에 직접 또는 간접적으로 체결되는 체결부를 포함하는 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제2항에 있어서,
상기 체결부는 변압기 외함에 구비된 절연유 배출밸브의 출구에 체결되도록 구성된 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제2항에 있어서,
상기 체결부는 변압기 외함에 구비된 점검창에 체결되도록 구성된 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제2항에 있어서,
상기 체결부는 변압기 외함에 구비된 해치(Hatch)를 개폐하는 해치커버를 구성하는 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 가스포집부는,
상기 수용공간에 배치되며 절연유는 차단하고 유중가스만 통과하는 멤브레인 필터; 및
상기 멤브레인 필터를 통해 상기 수용공간과 격리되고, 상기 멤브레인 필터를 통과한 유중가스의 종류 및 농도를 측정하는 가스센서;를 포함하는 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제6항에 있어서,
상기 몸체의 일측에는 상기 멤브레인 필터가 삽입되고, 상기 가스센서가 장착되는 분기유로가 구비된 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제6항에 있어서,
상기 가스센서는 측정한 유중가스의 농도 및 종류를 분석 및 표시할 수 있는 가스분석기가 장착 가능하도록 구성된 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제8항에 있어서,
상기 가스분석기와 상기 부분방전 측정부는 동시에 작동할 수 있는 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제6항에 있어서,
상기 가스센서는 상기 멤브레인 필터와 독립적으로 분리 가능한 유중가스 및 부분방전 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 부분방전 측정부는,
변압기 외함의 내부에 배치되어 부분방전을 감지하는 UHF 안테나;
상기 UHF 안테나에서 측정한 부분방전 신호를 수신하여 처리 및 표시하는 신호처리기; 및
상기 수용공간에 배치되며, 상기 UHF 안테나와 상기 신호처리기 간에 연결되는 통신라인;을 포함하는 유중가스 및 부분방전 측정장치.
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