KR20170037720A - 유중가스 측정장치 및 이를 구비하는 유입변압기 - Google Patents

유중가스 측정장치 및 이를 구비하는 유입변압기 Download PDF

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Abstract

개시되는 유중가스 측정장치는 내부공간을 구비하는 몸체; 상기 몸체에 구비되며, 유중가스를 통과시키고 절연유를 차단하는 분리막이 장착되는 분리막 장착부; 및 상기 몸체에 구비되며, 상기 분리막에 의해 분리된 유중가스를 측정할 수 있는 가스센서가 장착될 수 있는 센서 장착부;를 포함하고, 상기 분리막 장착부와 상기 센서 장착부는 상기 분리막과 상기 가스센서가 서로 독립적으로 상기 몸체에 장착 및 분리 가능하도록 구성된다.
이러한 유중가스 측정장치에 의하면, 가스센서의 표준화 제작을 가능하도록 하며, 다양한 종류의 가스센서에 대한 호환성이 뛰어나다는 효과를 얻을 수 있다.

Description

유중가스 측정장치 및 이를 구비하는 유입변압기{APPARATUS FOR MEASURING DISSOLVED GAS AND OIL IMMERSED TRANSFORMER HAVING THE SAME}
본 발명은 유중가스 측정장치 및 이를 구비하는 유입변압기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기 내부의 유중가스를 실시간으로 측정할 수 있는 유중가스 측정장치 및 이를 구비하는 유입변압기에 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.
이러한 유중가스 측정의 어려움을 해결하고자 오일과 가스를 분리하는 필터가 일체로 구비된 가스센서가 개발되었다. 이러한 가스센서는 절연유 배출밸브나 점검창 또는 별도의 개구에 설치되어 유중가스를 측정할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 기술에 의한 가스센서는 센서의 표준화 제작이 어려우며, 용도에 따라 센서를 별도 제작하고 기능을 검증하기까지 많은 시간이 소요된다는 단점이 있으며, 감지기능 또한 목적대상물의 재질 및 상태에 따라서 신뢰할 수 없는 경우가 많고, 소요비용도 크다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 가스센서의 교체 및 필터의 교체가 용이한 유중가스 측정장치 및 이를 구비하는 유입변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 내부공간을 구비하는 몸체; 상기 몸체에 구비되며, 유중가스를 통과시키고 절연유를 차단하는 분리막이 장착되는 분리막 장착부; 및 상기 몸체에 구비되며, 상기 분리막에 의해 분리된 유중가스를 측정할 수 있는 가스센서가 장착될 수 있는 센서 장착부;를 포함하고, 상기 분리막 장착부와 상기 센서 장착부는 상기 분리막과 상기 가스센서가 서로 독립적으로 상기 몸체에 장착 및 분리 가능하도록 구성된 유중가스 측정장치를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 몸체에 구비되며, 상기 몸체를 변압기 외함에 연결시키는 연결부가 포함될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 분리막은 상기 내부공간을 절연유 수용공간과 가스 포집공간으로 구획하고, 상기 연결부는 상기 절연유 수용공간 측에 구비되고, 상기 가스 포집공간은 상기 센서 장착부 측에 구비될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 변압기 외함에 결합되어 변압기 외함과 상기 연결부를 연결시키며, 상기 절연유 수용공간으로 유입되는 절연유의 유량을 조절할 수 있는 밸브부재가 포함될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 연결부와 상기 센서 장착부는 상기 몸체의 양단에 구비되고, 상기 분리막 장착부는 상기 몸체의 일측에 분기된 파이프 형태로 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 분리막 장착부의 끝단에 장착되며, 상기 내부공간에 삽입된 상기 분리막을 지지하는 커버부재가 포함될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 분리막 장착부는 끝단이 상기 몸체에서 상기 연결부의 반대방향을 향해 구비될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 센서 장착부는 상기 가스센서가 분리되면 상기 내부공간을 밀폐하도록 구성될 수 있다.
한편, 다른 일측면으로서, 본 발명은 내부에 절연유가 수용된 외함; 상기 외함에 구비되며, 절연유를 배출시키는 배출밸브; 및 상기 배출밸브의 출구에 연결되어 상기 외함 내부에 저장된 절연유를 공급받을 수 있는 상기 유중가스 측정장치;를 포함하는 유입변압기를 제공한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 가스센서의 표준화 제작을 가능하도록 하며, 다양한 종류의 가스센서에 대한 호환성이 뛰어나다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 서로 독립적으로 형성된 분리막 장착부 및 센서 장착부의 구조적 특성을 통해, 분리막의 노화 및 장착 불안정으로 인한 누유 발생시에도 가스센서로 오일이 유입되지 않는다는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 측정장치의 측단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유중가스 측정장치에 가스센서가 장착된 상태의 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 유중가스 측정장치의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유입변압기의 측면도이다.
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 1 내지 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 측정장치에 대해서 살펴본다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 측정장치(100)는 몸체(110), 분리막(120), 분리막 장착부(116), 센서 장착부(118), 연결부(114) 및 밸브부재(130)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(110)는 내부공간을 구비하는 파이프 형태의 부재로 구성될 수 있다. 이러한 몸체(110)의 형상 및 구조를 특별히 한정되지 않는다.
상기 분리막(120)은 절연유를 차단하고 절연유 내 용존되어 있는 유중가스만 통과할 수 있도록 구성된다. 이러한 분리막(120)은 특별히 한정되지 않으며, 기존에 사용되는 오일과 가스를 분리할 수 있는 어떠한 형태의 필터로 구성되어도 무방하다.
이러한 분리막(120)은 후술할 분리막 장착부(116)를 통해 몸체(110)의 내부공간에 삽입 및 탈거될 수 있다.
일 실시예에서, 분리막(120)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 직육면체 또는 양단이 밀폐된 원기동 형태로 구성되어, 후술할 분리막 장착부(116)에 삽입 및 탈거가 용이하고 유로상에 적어도 2겹이 배치되어 이중으로 필터링을 하도록 구성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 판상으로 구성될 수도 있다.
또한, 분리막(120)은 몸체(110)의 내부공간을 절연유 수용공간(111)과 가스 포집공간(112)으로 구획할 수 있다. 여기서, 절연유 수용공간(111)에는 변압기 내에 저장된 절연유가 유출되어 수용될 수 있고, 가스 포집공간(112)에는 절연유 수용공간(111)에 저장된 절연유에 용존되어 있는 가스가 분리막(120)에 의해 분리되어 포집될 수 있다.
상기 분리막 장착부(116)는 몸체(110)에 구비되며, 상기 분리막(120)이 장착될 수 있는 구조를 이룬다.
일 실시예에서, 분리막 장착부(116)는 몸체(110)의 일측에 분기된 파이프 형태로 구성될 수 있으며, 분리막(120)의 삽탈을 위해 끝단이 개구될 수 있다.
이러한 분리막 장착부(116)의 끝단에는 개구를 통해 유중가스가 유출되지 않도록 개구를 밀폐하는 커버부재(125)가 장착될 수 있다.
상기 커버부재(125)는 분리막 장착부(116)의 끝단을 밀폐함과 동시에 내부공간에 배치된 분리막(120)이 정위치에서 이탈되지 않도록 분리막(120)을 지지할 수 있다.
일 예로, 커버부재(125)는 분리막(120)의 다양한 형상 및 크기에 적응할 수 있도록 분리막 장착부(116)의 끝단에 나사결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 일 실시예에서, 분리막 장착부(116)는 끝단이 몸체(110)에서 후술할 연결부(114)의 반대방향 즉, 변압기 외함(210)의 외측 방향을 향해 수평하거나 적어도 경사지게 구비되는 것이 바람직하다. 이러한 구조는 커버부재(125)가 변압기 외함(210)의 외측을 향해 배치되므로, 사용자가 커버부재(125)를 분리막 장착부(116)에서 분리하기 용이하다는 장점이 있다.
또한, 일 실시예에서, 분리막 장착부(116)는 도 1에 도시된 바와 같이 하방으로 연장된 형태로 이루어 질 수 있다.
이러한 구조를 통해, 분리막 장착부(116)의 내부공간은 가스 포집공간(112)의 하단에 배치될 수 있으며, 분리막 장착부(116)에서 가스 포집공간(112)으로 이어지는 부분에는 단턱이 형성될 수 있다.
이와 같은 분리막 장착부(116)의 구조는 만일 분리막(120)이 노후되거나 장착이 불안정하여 분리막(120) 및 분리막(120) 주변을 통해 소량의 오일이 누유되는 경우에 누유된 소량의 오일이 센서 장착부(118) 측으로 유동하지 않고 분리막 장착부(116)의 내부에 고이도록 할 수 있다.
상기 센서 장착부(118)는 몸체(110)에 구비되며, 분리막(120)에 의해 분리된 유중가스를 측정할 수 있는 가스센서(10)가 장착될 수 있도록 구성된다.
일 실시예에서, 센서 장착부(118)는 가스센서(10)의 장착이 용이하도록 몸체(110)의 끝단에 구비될 수 있다.
또한, 이러한 센서 장착부(118)는 다양한 종류의 가스센서(10)가 장착될 수 있는 호환성을 가지는 체결금구로 구성될 수 있다.
그리고, 센서 장착부(118)는 가스센서(10)가 분리되는 경우에 가스 포집공간(112)에 저장된 유중가스가 외부로 유출되지 않게 가스 포집공간(112)을 밀폐하도록 구성될 수 있다.
상기 연결부(114)는 몸체(110)에 구비되며, 몸체(110)를 변압기 외함(210)에 직접 또는 간접적으로 연결시킬 수 있다. 이러한 연결부(114)를 통해 절연유 수용공간(111)에는 변압기 내의 절연유의 일부가 유출되어 수용될 수 있게 된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 일 실시예에서, 연결부(114)와 센서 장착부(118)는 몸체(110)의 양단에 구비될 수 있으나, 이러한 형상에 한정되는 것은 아니다.
상기 밸브부재(130)는 변압기 외함(210)에 결합되어 변압기 외함(210)과 연결부(114)를 연결시키며, 절연유 수용공간(111)으로 유입되는 절연유의 유량을 조절할 수 있다.
이러한 밸브부재(130)는 변압기 내부의 절연유를 배출시키는 배출밸브로 구성될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유중가스를 측정하기 위해 변압기 외함(210)에 배출밸브와 별도로 구비될 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 측정장치(100)는 분리막 장착부(116)와 센서 장착부(118)가 몸체(110)에 서로 별도로 구비되어, 분리막(120)과 가스센서(10)가 서로 독립적으로 몸체(110)에 장착 및 분리 가능할 수 있다.
따라서, 사용자는 분리막(120)과 가스센서(10)를 서로 독립적으로 교체할 수 있으며, 하나의 분리막(120)에 다양한 가스센서(10)를 적용하여 다양한 종류의 가스를 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 측정장치(100)는 필요에 따라, 분리막(120)과 커버를 제거하여 몸체(110)가 절연유 배출유로를 구성하고, 밸브부재(130)가 절연유 배출밸브를 구성하도록 사용될 수도 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유입변압기(200)에 대해서 살펴본다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유입변압기(200)는 내부에 절연유가 수용된 외함(210), 상기 외함(210)에 구비되며 절연유를 배출시키는 배출밸브 그리고, 배출밸브의 출구에 연결되어 외함(210) 내부에 저장된 절연유를 공급받을 수 있는 유중가스 측정장치(100)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유중가스 측정장치(100)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 유중가스 측정장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 그 구성에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
또한, 상기 배출밸브는 본 발명의 일 실시예에 다른 유중가스 측정장치(100)에 포함되는 밸브부재(130)로 구현될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 유입변압기(200)는 유중가스 측정장치(100)가 외함(210)에 일체로 상비되어 있고, 다양한 가스센서(10)를 유중가스 측정장치(100)의 센서 장착부(118)에 장착하여 가스 측정이 수행될 수 있으므로, 다양한 가스센서(10)에 대한 호환성이 뛰어나다는 장점을 가진다.
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: 가스센서
100: 유중가스 측정장치 110: 몸체
111: 절연유 수용공간 112: 가스 포집공간
114: 연결부 116: 분리막 장착부
118: 센서 장착부 120: 분리막
125: 커버부재 130: 밸브부재
200: 유입변압기 210: 외함

Claims (9)

  1. 내부공간을 구비하는 몸체;
    상기 몸체에 구비되며, 유중가스를 통과시키고 절연유를 차단하는 분리막이 장착되는 분리막 장착부; 및
    상기 몸체에 구비되며, 상기 분리막에 의해 분리된 유중가스를 측정할 수 있는 가스센서가 장착될 수 있는 센서 장착부;를 포함하고,
    상기 분리막 장착부와 상기 센서 장착부는 상기 분리막과 상기 가스센서가 서로 독립적으로 상기 몸체에 장착 및 분리 가능하도록 구성된 유중가스 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체에 구비되며, 상기 몸체를 변압기 외함에 연결시키는 연결부를 포함하는 유중가스 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분리막은 상기 내부공간을 절연유 수용공간과 가스 포집공간으로 구획하고,
    상기 연결부는 상기 절연유 수용공간 측에 구비되고,
    상기 가스 포집공간은 상기 센서 장착부 측에 구비되는 유중가스 측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    변압기 외함에 결합되어 변압기 외함과 상기 연결부를 연결시키며, 상기 절연유 수용공간으로 유입되는 절연유의 유량을 조절할 수 있는 밸브부재를 포함하는 유중가스 측정장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 연결부와 상기 센서 장착부는 상기 몸체의 양단에 구비되고,
    상기 분리막 장착부는 상기 몸체의 일측에 분기된 파이프 형태로 구성된 유중가스 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분리막 장착부의 끝단에 장착되며, 상기 내부공간에 삽입된 상기 분리막을 지지하는 커버부재를 포함하는 유중가스 측정장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 분리막 장착부는 끝단이 상기 몸체에서 상기 연결부의 반대방향을 향해 구비된 유중가스 측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서 장착부는 상기 가스센서가 분리되면 상기 내부공간을 밀폐하도록 구성된 유중가스 측정장치.
  9. 내부에 절연유가 수용된 외함;
    상기 외함에 구비되며, 절연유를 배출시키는 배출밸브; 및
    상기 배출밸브의 출구에 연결되어 상기 외함 내부에 저장된 절연유를 공급받을 수 있는 상기 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 기재된 유중가스 측정장치;
    를 포함하는 유입변압기.
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