KR20170059035A - 압력 조절 장치, 및 이를 포함하는 스위치 검사 장치와 검사 방법 - Google Patents

압력 조절 장치, 및 이를 포함하는 스위치 검사 장치와 검사 방법 Download PDF

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KR20170059035A
KR20170059035A KR1020150162315A KR20150162315A KR20170059035A KR 20170059035 A KR20170059035 A KR 20170059035A KR 1020150162315 A KR1020150162315 A KR 1020150162315A KR 20150162315 A KR20150162315 A KR 20150162315A KR 20170059035 A KR20170059035 A KR 20170059035A
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주세환
박인중
유홍근
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한국전력공사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 압력조절장치는 제1 탱크, 상기 제1 탱크상에 배치되어 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 유출하는 복수의 리크홀, 기 제1 탱크와 상기 복수의 리크홀 사이에서 상기 제1 탱크에 수용된 유체의 유출을 제어하는 복수의 리크밸브, 상기 제1 탱크 내의 압력을 검출하는 제1 압력센서, 및 상기 제1 탱크 내의 압력이 목표압력에 도달하도록 상기 제1 압력센서에서 검출된 압력정보를 이용하여 상기 복수의 리크밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

압력 조절 장치, 및 이를 포함하는 스위치 검사 장치와 검사 방법{PRESSURE REGULATING APPARTUS, AND APPARATUS AND METHOD FOR TEST OF SWITCH INCLUDING THE SAME}
본 발명은 압력 조절 장치, 및 이를 포함하는 스위치 검사 장치와 검사 방법 에 관한 것이다.
가스절연개폐장치(Gas-insulated switchgear, GIS)는 전력계통을 보호하기 위하여 이용되는 장치로서, 정상상태에서의 개폐뿐만 아니라 단락 등의 이상상태에 대응하여 선로를 개폐하여 전력 계통을 보호하는 동작을 수행한다.
가스절연개폐장치는 높은 절연성을 가지는 불활성 가스인 SF6(Sulfur Hexafluoride, 헥사플루오린화황) 가스로 채워진 금속제 외함(Enclosure) 내부에 단로기(Disconnecting Switch, DS), 접지개폐기(Earthing Switch, ES), 차단기(Circuit Breaker, CB) 등의 개폐설비와 모선을 내장하고 있다.
한편, 단락 등의 사고가 발생하는 경우 가스절연개폐장치 내부에서 발된 아크는 수천 내지 수만 도의 순간적인 온도 상승을 유발하며, 이러한 온도 상승으로 인해 가스절연개폐장치 내부의 SF6 가스의 압력이 순간적으로 급격히 상승하여, 전력 계통의 안전성이 위협받는 문제점이 존재한다.
이러한 순간적인 압력 상승을 검출하기 위해 가스절연개폐장치의 내부에는 순간압 상승 검출 스위치를 포함한다.
이러한 순간압 상승 검출을 위한 스위치의 검사 장치 및 검사 방법에에 관련된 종래 기술로는 하기의 특허문헌을 참조하여 이해할 수 있다.
한국 등록특허공보 제10-1444921호
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 정밀하게 압력이 조절되는 압력조절장치가 제공되고 순간압 상승 검출을 위한 스위치를 가스절연개폐장치에 설치하기 이전에 정상작동 여부를 정밀하게 확인할 수 있는 스위치 검사 장치 및 검사 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 압력조절장치는 제1 탱크; 상기 제1 탱크상에 배치되어 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 유출하는 복수의 리크홀; 상기 제1 탱크와 상기 리크홀 사이에서 상기 제1 탱크에 수용된 유체의 유출을 제어하는 복수의 리크밸브; 상기 제1 탱크내의 압력을 검출하는 제1 압력센서; 및 상기 제1 탱크내의 압력이 목표압력에 도달하도록 상기 제1 압력센서에서 검출된 압력정보를 이용하여 상기 복수의 제어밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 장치는 제1 탱크; 상기 제1 탱크 상에 배치되어 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 유출하는 복수의 리크홀; 상기 제1 탱크와 상기 복수의 리크홀 사이에서 상기 제1 탱크에 수용된 유체의 유출을 제어하는 복수의 리크밸브; 상기 제1 탱크 내의 압력을 검출하는 제1 압력센서; 상기 제1 탱크와 연결된 제2 탱크; 상기 제2 탱크내의 압력을 검출하는 제2 압력센서; 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에 연결되어 상기 제2 탱크에 수용된 유체의 상기 제1 탱크로의 공급을 제어하는 공급밸브를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 간의 압력차가 설정압력차를 가지도록 상기 제1 압력센서 및 제2 압력센서에서 검출된 압력정보를 이용하여 상기 복수의 리크밸브를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 방법은 제2 탱크 및 압력 상승 검출 스위치와 연결된 제1 탱크로 유체를 공급하는 단계; 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 내의 압력을 검출하는 단계; 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 간의 압력차가 설정압력차보다 크면, 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 복수의 리크홀을 통해 단계적으로 유출하는 단계; 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 간의 압력차가 상기 설정압력차에 도달하면 상기 제2 탱크에 수용된 유체를 상기 제1 탱크로 공급하는 단계; 및 상기 압력 상승 검출 스위치의 작동 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 압력조절장치는 탱크내의 압력을 정밀하게 조절 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 장치 및 검사 방법은 정밀하게 조절된 순간압 상승량에 따라 스위치의 정상작동 여부를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력조절장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력조절장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력조절장치는 제1 탱크(100), 복수의 리크홀(131, 132, 133), 복수의 리크밸브(121, 122, 123), 제1 압력센서(110), 및 제어부(300)를 포함한다. 또한, 압력 압축기(200) 및 디스플레이부(400)를 더 포함할 수 있다.
이하, 복수의 리크홀(131, 132, 133) 및 복수의 리크밸브(121, 122, 123)가 3개인 것으로 가정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 한정일뿐 리크홀 및 리크밸브의 수는 변경될 수 있다.
제1 탱크(100)는 압력 조절용 유체가 수용되는 저장소이다. 제1 탱크(100)는 압력 압축기(200)로부터 유체를 공급받을 수 있다.
복수의 리크홀(131, 132, 133)은 제1 탱크(100)상에 배치되고, 제1 탱크(100)에 수용된 유체를 유출할 수 있다. 구체적으로, 제1 탱크(100)의 외벽을 관통하는 형태로 형성될 수 있고, 복수의 리크홀(131, 132, 133) 각각에서 유출되는 유체의 유출량이 서로 상이하도록 복수의 리크홀(131, 132, 133)은 각각의 둘레, 크기 등을 서로 달리하여 형성될 수 있다.
복수의 리크밸브(121, 122, 123)는 제1 탱크(100)와 복수의 리크홀(131, 132, 133) 사이에서 위치할 수 있고, 제1 탱크(100)에 수용된 유체의 유출을 제어할 수 있다.
또한, 복수의 리크밸브(121, 122, 123)는 제어부(300)로부터 받은 신호에 따라 유체의 유출을 제어할 수 있다. 예를 들어, 그리고 복수의 리크밸브(121, 122, 123)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
제1 압력센서(110)는 제1 탱크(100)내의 압력을 지속적으로 검출하여 제어부(300)로 압력정보를 송신할 수 있다.
디스플레이부(400)는 압력정보, 복수의 리크밸브(121, 122, 123)의 온/오프 상태 등을 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode), EPD(electrophoretic display), 유기발광 다이오드 등으로 구현된 화면에 출력할 수 있다.
또한, 압력 압축기(200)는 압축원리를 이용하여 원하는 제1 탱크(100)에 연결되며, 제1 탱크(100)내의 압력이 설정된 압력에 도달하도록 유체를 공급할 수 있다. 또한, 압력 압축기(200)에 레귤레이터(미도시)를 연결하여 유체의 유출량을 조절할 수 있다.
제어부(300)는 상기 제1 탱크(100)에 유체를 공급하는 압력 압축기(200)의 공급량을 조절하여 제1 탱크(100)내의 압력을 설정된 압력이 되도록 조절할 수 있다.
다만, 제1 탱크(100)내의 압력은 유관의 길이, 제어신호에 대한 응답속도 저하 등에 의해 설정된 압력과 오차가 발생할 수 있다.
이러한 오차를 보정하기 위해 제어부(300)는 제1 탱크(100)내의 압력이 목표압력에 도달하도록 상기 제1 압력센서에서 검출된 압력정보를 이용하여 상기 복수의 리크밸브(121, 122, 123)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)는 상기 목표압력보다 제1 탱크(100)내의 압력이 높아지도록 상기 압력 압축기(200)를 제어하고, 상기 제1 탱크(100)내의 압력이 상기 목표압력에 도달하도록 상기 복수의 리크밸브(121, 122, 123)를 단계적으로 제어할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력조절장치의 설명을 위해 다양한 수치를 가정하나, 이러한 가정이 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
예를 들어, 압력 압축기(200)의 공급량을 제1 탱크(100) 내의 압력이 목표압력의 1.02배가 되도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 유체가 제1 탱크(100)로 공급되면 목표압력 이상의 압력이 제1 압력센서(110)를 통해 검출될 수 있다.
또한, 복수의 리크홀(131, 132, 133)은 서로 상이한 유출량을 가질 수 있으므로, 도1 에 도시된 제1 리크홀(131), 제2 리크홀(132), 제3 리크홀(133)의 유출량 비는 1:0.1:0.01로 가정될 수 있다.
또한, 제어부(300)는 제1 탱크(100) 내의 압력이 목표압력에 도달하도록 복수의 리크밸브(121, 122, 123)를 제어하여 복수의 리크홀(131, 132, 133) 통해 유체를 단계적으로 유출시킬 수 있다.
즉, 제어부(300)는 유출량이 가장 큰 제1 리크홀(131)과 연결된 제1 제어밸브(121)부터 유출량이 가장 적은 제3 리크홀(133)과 연결된 제3 제어밸브(123)를 차례로 제어할 수 있다.
구체적으로, 3개의 리크홀의 유출량 비가 1:0.1:0.01로 형성된 경우, 제어부(300)가 제1 리크홀(131)을 통한 유출량을 조절하여 제1 탱크(100) 내의 압력을 목표압력의 1%단위로 조절할 수 있다고 가정하면, 제어부(300)는 제2 리크홀(132)을 통한 유출량을 조절하여 제1 탱크(100) 내의 압력을 목표압력의 0.1%단위로 조절할 수 있으며, 제3 리크홀(132)을 통한 유출량을 조절하여 제1 탱크(100) 내의 압력을 목표압력의 0.01%단위를 조절할 수 있다.
한편, 제어부(300)는 복수의 리크밸브(121, 122, 123) 중 2개 이상의 리크밸브를 동시에 제어할 수 있고, 복수의 리크홀(131, 132, 133)을 통해 유출되는 시간을 상이하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는 예를 들어, 마이크로프로세서 등의 하드웨어와 이에 탑재되어 기 정해진 동작을 수행하도록 프로그래밍된 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이와 같이, 제어부(300)는 복수의 리크홀(131, 132, 133)을 통해 유출되는 유출량을 조절할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력조절장치는 제1 탱크(100) 내의 압력이 목표압력에 도달하도록 정밀하게 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 장치는 압력 상승 검출 스위치(600)와 연결된 제1 탱크(100), 복수의 리크홀(131, 132, 133), 복수의 리크밸브(121, 122, 123), 제1 압력센서(110), 제어부(300), 제2 탱크(500), 제2 압력센서(510), 및 공급밸브(700)를 포함한다. 또한, 압력 압축기(200) 및 디스플레이부(400)를 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 구성 중 도 1에 도시된 구성과 동일한 참조부호를 가지는 구성은 도 1을 참조하여 상술한 설명으로부터 이해될 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 제1 탱크(100) 내의 압력을 조절하는 경우만을 가정하여 설명하나, 도 1을 참조하여 상술한 리크홀 및 리크밸브 등의 구성은 제2 탱크(500)에 동일하게 적용되어 제2 탱크(500)내의 압력이 조절될 수 있다.
제2 탱크(500)는 압력 조절용 유체가 수용되는 저장소이다. 제1 탱크(100)는 압력 압축기(200)로부터 유체를 공급받을 수 있다.
제2 압력센서(510)는 제1 압력센서(110)와 같이 제2 탱크(500) 내의 압력을 지속적으로 검출하여 제어부(300)로 압력정보를 송신할 수 있다.
공급밸브(700)는 제1 탱크(100)와 제2 탱크(500) 사이에 연결되어 제어부(300)로부터 받은 신호에 따라 제2 탱크(500)에 수용된 유체의 상기 제1 탱크(100)로의 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 공급밸브(700)는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
제어부(300)는 제1 탱크(100) 및 제2 탱크(500)로 유체를 공급하도록 압력 압축기(200)를 제어할 수 있고, 제1 탱크(100)와 상기 제2 탱크(500)간 압력차가 설정압력차를 가지도록 제1 압력센서(110) 및 제2 압력센서(510)에서 검출된 압력정보를 이용하여 상기 복수의 리크밸브(121, 122, 123)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)는 설정압력차보다 상기 제1 탱크(100)와 상기 제2 탱크(500)간 압력차가 커지도록 상기 압력 압축기(200)를 제어하고, 상기 제1 탱크(100)와 상기 제2 탱크(500)간 압력차가 상기 설정압력차에 도달하도록 상기 복수의 리크밸브를 단계적으로 제어할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 제1 탱크(100) 내의 압력 상승이 발생하도록 공급밸브(700)를 제어할 수 있고, 제1 탱크(100) 내의 압력이 기 설정된 시간 내에 임계치 이상 상승하는 경우 제1 탱크(100)에 연결된 압력 상승 검출 스위치(600)에서 발생하는 접점을 감지할 수 있다.
제어부(300)는 제1 탱크(100) 내의 압력이 기 설정된 시간 내에 임계치 이상 상승하는 경우 압력 상승 검출 스위치(600)의 접점발생 여부에 따라 압력 상승 검출 스위치(600)가 정상작동 여부를 판단할 수 있다.
압력 상승 검출 스위치(600)가 정상으로 작동하지 않았다고 판단한 경우, 제어부(300)는 이상상태를 알리는 비프음을 발생할 수 있고, 디스플레이부(400)가 이상상태를 출력하도록 할 수 있다.
디스플레이부(400)는 압력정보, 복수의 리크밸브(121, 122, 123)의 온/오프 상태, 스위치의 작동 여부, 제1 탱크(100) 및 제2 탱크(500)간 압력차 등을 출력할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 장치는 정밀하게 조절된 압력 상승량에 따라 압력 상승 검출 스위치(600)의 정상작동 여부를 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스위치 검사 방법은 제2 탱크(500, 도 2) 및 압력 상승 검출 스위치(600, 도 2)와 연결된 제1 탱크(100, 도 2)로 유체를 공급하는 데서 시작된다(S310).
다음으로, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 내의 압력을 지속적으로 검출하고(S320), 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 간의 압력차와 설정압력차를 비교할 수 있다(S330).
상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 간의 압력차가 설정압력차보다 크면, 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 복수의 리크홀(131 내지 133, 도 2)을 통해 단계적으로 유출할 수 있다(S340).
또한, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 간의 압력차가 상기 설정압력차에 도달하면 상기 제2 탱크에 수용된 유체를 상기 제1 탱크로 공급할 수 있다(S350). 여기서, 상기 제2 탱크에 수용된 유체를 상기 제1 탱크로 공급하는 단계(S350)는 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에 연결된 공급밸브를 제어하여 이루어질 수 있다.
이후, 상기 압력 상승 검출 스위치의 정상작동 여부를 판단할 수 있다(S360).
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 제1 탱크
110: 제1 압력센서
121, 122, 123: 복수의 리크밸브
131, 132, 133: 복수의 리크홀
200: 압력 압축기
300: 제어부
400: 디스플레이부
500: 제2 탱크
510: 제2 압력센서
600: 압력 상승 검출 스위치
700: 공급밸브

Claims (10)

  1. 제1 탱크;
    상기 제1 탱크 상에 배치되어 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 유출하는 복수의 리크홀;
    상기 제1 탱크와 상기 복수의 리크홀 사이에서 상기 제1 탱크에 수용된 유체의 유출을 제어하는 복수의 리크밸브;
    상기 제1 탱크 내의 압력을 검출하는 제1 압력센서; 및
    상기 제1 탱크 내의 압력이 목표압력에 도달하도록 상기 제1 압력센서에서 검출된 압력정보를 이용하여 상기 복수의 리크밸브를 제어하는 제어부; 를 포함하는 압력조절장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 리크홀은 서로 상이한 유출량을 가지는 압력조절장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탱크에 연결되며, 상기 제1 탱크로 유체를 공급하는 압력 압축기를 더 포함하는 압력조절장치.
  4. 제3항에 있어서
    상기 제어부는 목표압력보다 상기 제1 탱크 내의 압력이 높아지도록 상기 압력 압축기를 제어하고, 상기 제1 탱크 내의 압력이 목표압력에 도달하도록 상기 복수의 리크밸브를 단계적으로 제어하는 압력조절장치.
  5. 제1 탱크;
    상기 제1 탱크 상에 배치되어 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 유출하는 복수의 리크홀;
    상기 제1 탱크와 상기 복수의 리크홀 사이에서 상기 제1 탱크에 수용된 유체의 유출을 제어하는 복수의 리크밸브;
    상기 제1 탱크 내의 압력을 검출하는 제1 압력센서;
    상기 제1 탱크와 연결된 제2 탱크;
    상기 제2 탱크 내의 압력을 검출하는 제2 압력센서; 및
    상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에 연결되어 상기 제2 탱크에 수용된 유체의 상기 제1 탱크로의 공급을 제어하는 공급밸브를 포함하고,
    제어부는 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 간의 압력차가 설정압력차를 가지도록 상기 제1 압력센서 및 제2 압력센서에서 검출된 압력정보를 이용하여 상기 복수의 리크밸브를 제어하는 스위치 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 탱크 내에 압력 상승이 발생하도록 상기 공급밸브를 제어하는 스위치 검사 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 탱크에 연결되며, 상기 제2 탱크로 유체를 공급하는 압력 압축기를 더 포함하는 스위치 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 설정압력차보다 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 간의 압력차가 커지도록 상기 압력 압축기를 제어하고, 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 간의 압력차가 상기 설정압력차에 도달하도록 상기 복수의 리크밸브를 단계적으로 제어하는 스위치 검사 장치.
  9. 제2 탱크 및 압력 상승 검출 스위치와 연결된 제1 탱크로 유체를 공급하는 단계;
    상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 내의 압력을 검출하는 단계;
    상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 간의 압력차가 설정압력차보다 크면, 상기 제1 탱크에 수용된 유체를 복수의 리크홀을 통해 단계적으로 유출하는 단계;
    상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 간의 압력차가 상기 설정압력차에 도달하면 상기 제2 탱크에 수용된 유체를 상기 제1 탱크로 공급하는 단계; 및
    상기 압력 상승 검출 스위치의 작동 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는 스위치 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 탱크에 수용된 유체를 상기 제1 탱크로 공급하는 단계는 상기 제1 탱크와 상기 제2 탱크 사이에 연결된 공급밸브를 제어하여 이루어지는 스위치 검사 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220001730A (ko) * 2020-06-30 2022-01-06 한국전력공사 가스절연 개폐기의 방압 장치
KR20220159152A (ko) * 2021-05-25 2022-12-02 한국전력공사 가스주입장치

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