KR20180092681A - 절연유의 특성 실험장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연유가 변압기에 주입되는 환경을 모의하여 시료유를 실제 변압기에 주입되는 절연유와 유사한 조건에서 특성 실험할 수 있는 절연유의 특성 실험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치는, 일측에 개구부를 구비하고 내부에 시료유가 저장되는 시료용기; 상기 개구부를 밀폐하는 밀폐부재; 상기 밀폐부재를 관통하여 설치되고 출구가 상기 시료용기에 저장된 시료유에 침지되는 디가스용 가스주입관; 일단이 상기 시료용기의 내부에 배치되고 타단이 상기 시료용기의 외부에 배치되도록 상기 밀폐부재를 관통하여 설치되며, 일단이 상기 시료용기에 저장된 시료유와 분리된 가스배출관; 및 상기 가스배출관의 타단에 연결된 배기수단;을 포함한다.

Description

절연유의 특성 실험장치{APPARATUS FOR TESTING DISSOLVED GASES}
본 발명은 절연유의 특성 실험장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기에 사용되는 절연유를 샘플링하여 특성을 실험할 수 있는 절연유의 특성 실험장치에 관한 것이다.
일반적으로 변압기를 운전하기 전에 변압기에 절연유를 주입하는 방식은 일정한 온도에서 진공공정과 함께 필터링을 통하여 절연유 내의 가스를 제거하고 주입한다.
그러나, 종래의 기술에 의한 절연유의 특성 평가를 위하여 샘플링된 절연유 시료를 사용하는 실험장치는 변압기에 주입되는 절연유를 정확히 모의하지 못하는 단점이 있다.
구체적으로, 종래의 기술에 의한 절연유 특성 실험장치는 단순히 비커에 시료유(절연유 시료)를 담고 알루미늄 호일 등을 사용하여 비커의 개구부를 막은 후 알루미늄 호일을 관통하여 가스주입관을 설치하고, 가스주입관을 통해 절연유의 디가스(Degas)를 위한 가스를 주입하는 구조를 사용한다.
그러나, 이러한 종래의 실험장치는 비커의 내부로 외부 산소가 유입되므로, 시료유가 산소와 접촉되고 시료유에 산소가 용해되어 실제 변압기에서 발생되는 유중가스와 실험장치에서 측정되는 유중가스가 다른 경향을 나타낼 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 중 적어도 일부를 해결하고자 안출된 것으로, 일 측면으로서, 절연유가 변압기에 주입되는 환경을 모의하여 시료유를 실제 변압기에 주입되는 절연유와 유사한 조건에서 특성 실험할 수 있는 절연유의 특성 실험장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적 중 적어도 일부를 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 일측에 개구부를 구비하고 내부에 시료유가 저장되는 시료용기; 상기 개구부를 밀폐하는 밀폐부재; 상기 밀폐부재를 관통하여 설치되고 출구가 상기 시료용기에 저장된 시료유에 침지되는 디가스용 가스주입관; 일단이 상기 시료용기의 내부에 배치되고 타단이 상기 시료용기의 외부에 배치되도록 상기 밀폐부재를 관통하여 설치되며, 일단이 상기 시료용기에 저장된 시료유와 분리된 가스배출관; 및 상기 가스배출관의 타단에 연결된 배기수단;을 포함하는 절연유의 특성 실험장치를 제공한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 의하면, 절연유를 실제 변압기에 주입되는 절연유 상태와 유사한 상태로 특성 실험을 할 수 있으므로, 절연유 특성 실험의 정확도가 현저하게 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치의 구성도이다.
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 다양한 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 절연유의 특성 실험장치(100, 100-1, 100-2, 100-3)에 대해서 설명한다. 여기서, 도 1 내지 도 4에는 본 발명의 서로 다른 실시예가 도시되어 있다.
<제1 실시예>
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100)는 시료용기(110), 밀폐부재(120), 디가스용 가스주입관(130), 가스배출관(140), 배기수단(150) 및 밸브부재(170)를 포함할 수 있다.
상기 시료용기(110)는 일측에 개구부를 구비하고 내부에 시료유가 저장되는 부재이다. 일 예로, 시료용기(110)는 상단에 개구부를 구비하는 구조로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 밀폐부재(120)는 시료용기(110)의 개구부를 밀폐하는 부재로서, 시료용기(110)의 개구부에 탈착 가능하도록 구성되며, 시료용기(110)의 개구부에 장착되는 경우 개구부를 통해 시료용기(110) 내부로 공기가 유입되지 않도록 개구부를 기밀하게 폐쇄할 수 있다.
상기 디가스용 가스주입관(130)은 밀폐부재(120)를 관통하여 설치되고, 출구가 시료용기(110)에 저장된 시료유에 침지되도록 구성될 수 있고 입구가 시료용기(110)의 외부에 배치될 수 있다.
이러한 디가스용 가스주입관(130)은 시료용기(110)에 저장된 시료유에 공급되어 시료유에 용존되어 있는 가스를 제거하는 디가스용 가스를 주입하는 경로를 구성한다.
일 예로, 디가스용 가스로는 질소(N2)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가스배출관(140)은 일단이 시료용기(110)의 내부에 배치되고 타단이 시료용기(110)의 외부에 배치되도록 밀폐부재(120)를 관통하여 설치되되, 일단이 시료용기(110)에 저장된 시료유와 분리되도록 설치될 수 있다.
이러한 가스배출관(140)은 시료유에서 제거된 가스가 시료용기(110)의 외부로 배출되는 경로를 구성한다.
상기 배기수단(150)은 가스배출관(140)의 타단에 연결되어, 시료유에서 제거되어 시료용기(110) 내부에 존재하는 가스를 가스배출관(140)을 통해 시료용기(110)의 외부로 배출시킬 수 있다. 이러한 배기수단(150)은 특별히 한정되지 않으며, 시료유에서 제거된 가스를 추출할 수 있는 어떠한 장치로 구성되어도 무방하다.
상기 밸브부재(170)는 시료용기(110)의 하부에 구비되어 시료용기(110)에 저장된 시료유를 채취하는 경로를 구성할 수 있다. 이러한 밸브부재(170)는 시료용기(110)에서 시료유를 채취하는 경우 시료유와 공기의 접촉을 차단하는 기능을 수행할 수 있다.
이와 같은 구성을 가지는 절연유의 특성 실험장치(100)는 시료용기(110)에 저장된 시료유를 외부 공기에 노출시키지 않으므로, 시료유에 산소가 용해되는 것을 방지하여, 시료유를 공기와 차단된 상태로 변압기에 주입되는 절연유와 유사한 상태로 유지할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같은 절연유의 특성 실험장치(100)는 시료용기(110) 내부에 존재하던 공기에 노출되고 시료 채취시 공기에 노출된 시료유에 디가스용 가스를 주입하여 시료유를 변압기에 주입되는 절연유와 유사한 상태로 만들 수 있다.
<제2 실시예>
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100-1)는 도 1에 도시된 제1 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100)에서, 상기 배기수단(150)이 용매저장용기(151) 및 용매(S)로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 용매저장용기(151)는 용매(S)를 저장할 수 있는 부재로서, 그 형상 및 재질이 특별히 한정되지 않는다.
상기 용매(S)는 용매저장용기(151)에 저장되고 가스배출관(140)의 타단이 침지되어 가스배출관(140)의 타단에서 배출되는 가스가 용해될 수 있다.
이러한 구성에서, 시료유에서 제거된 가스는 가스배출관(140)을 통해 유동하여 용매(S)에 용해됨으로써, 시료용기(110)에서 배출될 수 있다.
일 예로, 용매(S)로는 시료유와 동일한 성분의 절연유가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100-1)는 안정화용 가스주입관(160)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 안정화용 가스주입관(160)은 출구가 시료용기(110)의 내부에 배치되고 입구가 시료용기(110)의 외부에 배치되도록 밀폐부재(120)를 관통하여 설치되며, 시료용기(110) 내부로 불활성 가스가 주입되는 경로를 구성할 수 있다.
불활성 가스가 안정화용 가스주입관(160)을 통해 시료용기(110) 내부로 주입되면, 불활성 가스는 시료유를 시료용기(110) 내부의 공기 및 시료유에서 제거된 가스로부터 분리하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 불활성 가스는 시료용기(110) 내부의 압력을 높여서 시료유에서 제거된 가스가 가스배출관(140)으로 원활하게 배출시키는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 불활성 가스는 시료유와 반응하지 않으며 산소(O2)보다 무거운 18족 원소(예를 들어, Ar, Kr, Xe)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 일 실시예에서, 안정화용 가스주입관(160)은 불활성 가스가 시료유에서 제거된 가스를 가스배출관(140)으로 원활하게 밀어낼 수 있도록, 출구가 가스배출관(140)의 일단보다 낮은 위치에 배치되도록 구성될 수 있다.
<제3 실시예>
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100-2)는 도 2에 도시된 제2 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100-1)에서 배기수단(150)이 가스를 흡입하는 흡기유닛(152)으로 구성될 수 있다.
상기 흡기유닛(152)은 시료용기(110) 내부의 기체를 흡입할 수 있는 진공펌프로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 공기를 흡입할 수 있는 어떠한 장치로 이루어져도 무방하다.
한편, 배기수단(150)이 흡기유닛(152)으로 구성된 경우, 시료용기(110) 내부로 불활성 가스를 주입하면서 동시에 흡기유닛(152)을 가동시키는 경우, 시료용기(110)로 주입되는 불활성 가스까지 모두 흡기유닛(152)으로 흡입되어 불활성 가스의 효율이 떨어질 수도 있다.
따라서, 일 예로, 불활성 가스가 먼저 시료용기(110) 내부로 주입되고, 불활성 가스의 주입을 정지한 후 흡기유닛(152)이 가동될 수 있다.
또한, 다른 일 예로, 불활성 가스가 먼저 시료용기(110) 내부로 주입되고 시간차를 가지고 흡기유닛(152)의 가동이 시작될 수 있다.
또한, 다른 일 예로, 불활성 가스의 주입과 흡기유닛(152) 가동이 동시에 수행되되, 흡기유닛(152)의 흡입력을 낮춰서 불활성 가스보다 가벼운 가스가 흡기유닛(152)으로 흡입되도록 할 수도 있다.
<제4 실시예>
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100-3)는 가스배출관(140)을 통해 시료유에서 제거된 가스를 배출시키는 동시에 시료용기(110) 내부로 불활성 가스도 주입하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제2 실시예 및 제3 실시예에 개시된 안정화용 가스주입관(160)이 배제될 수 있다.
이러한 동작을 구현하기 위해, 일 실시예에서, 배기수단(150)은 가스배출관(140)의 타단에 연결되며 불활성 가스를 가스배출관(140)에 주입하는 경로를 구성하는 안정화용 가스공급부(153)와, 가스배출관(140)의 타단에 연결되며 가스배출관(140)의 타단에서 배출되는 가스가 외부로 배출되는 경로를 구성하는 가스배출부(158)를 포함할 수 있다.
상기 안정화용 가스공급부(153)는 보조용기(154), 커버(155), 제1 공급관(156) 및 제2 공급관(157)을 포함할 수 있다.
상기 보조용기(154)는 가스배출관(140)의 타단에서 배출되는 가스가 용해될 수 있는 용매(S)가 저장된 부재로서, 용매(S) 주입 및 배출을 위해 일측에 개구부를 구비할 수 있다.
상기 커버(155)는 보조용기(154)의 개구부를 밀폐하는 부재이다.
상기 제1 공급관(156)은 출구가 가스배출관(140)에 연결되고 입구가 보조용기(154)의 내부에 배치되도록 커버(155)를 관통하여 설치되고, 입구가 보조용기(154)에 저장된 용매(S)에서 분리된다.
상기 제2 공급관(157)은 입구가 보조용기(154)의 외부에 배치되고 출구가 보조용기(154)의 내부에 배치되도록 커버(155)를 관통하여 설치되며, 불활성 가스가 보조용기(154) 내부로 공급되는 경로를 구성할 수 있다. 이러한 제2 공급관(157)의 출구도 제1 공급관(156)의 입구와 마찬가지로 보조용기(154)에 저장된 용매(S)에서 분리되도록 구성될 수 있다.
일 예로, 보조용기(154)에 저장되는 용매(S)로는 시료유와 동일한 성분인 절연유가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 가스배출부(158)는 용매저장용기(151) 및 배기관(159)을 포함할 수 있다.
상기 용매저장용기(151)는 가스배출관(140)에서 배출되는 가스가 용해될 수 있는 용매(S)가 저장되는 부재로서, 본 발명의 제2 실시예의 설명에서 전술한 용매저장용기(151)와 실질적으로 동일하다.
상기 배기관(159)은 입구가 가스배출관(140)의 타단에 연결되고 출구가 용매저장용기(151)에 저장된 용매(S)에 침지될 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100-3)는 시료유에서 제거된 가스와 시료용기(110) 내부로 주입되는 불활성 가스가 하나의 가스배출관(140)을 사용하기 때문에, 일 실시예에서, 가스배출관(140), 제1 공급관(156) 및 배기관(159)은 상호 기체유동 가능하게 연결될 수 있다. 즉, 제1 공급관(156) 및 배기관(159)은 도 4에 도시된 바와 같이 가스배출관(140)의 타단에서 분기된 형태로 구성될 수 있다.
이하, 전술한 바와 같은 본 발명의 제4 실시예에 따른 절연유의 특성 실험장치(100-3)의 시료유 디가스(Degas) 동작에 대해서 설명한다.
먼저, 불활성 가스가 제2 공급관(157)을 통해 보조용기(154) 내부로 주입된다. 이때, 보조용기(154) 내부로 주입된 불활성 가스는 보조용기(154)에 저장된 용매(S)와 반응하지 않고 제1 공급관(156)으로 유입된 후 가스배출관(140)을 통해 시료용기(110) 내부로 주입될 수 있다.
이때, 배기관(159)의 출구가 용매저장용기(151)에 저장된 용매(S)에 침지되어 있고 불활성 가스는 용매(S)에 용해되지 않으므로, 제1 공급관(156)으로 유동하는 불활성 가스는 배기관(159)으로 유동하지 않고 가스배출관(140)을 통해 시료용기(110) 내부로 유동하게 된다.
한편, 시료용기(110)에 저장된 시료유에서 제거된 배출가스는 가스배출관(140)의 일단으로 유입되어 불활성 가스와 반대방향으로 유동한 후 배기관(159)을 통해 용매저장용기(151)로 유입되어 용매저장용기(151)에 저장된 용매(S)에 용해됨으로써 배출된다.
이때, 가스배출관(140), 제1 공급관(156) 및 배기관(159)의 분기점에서 제1 공급관(156)에는 불활성 가스가 유동하고 있고 보조용기(154)의 압력이 불활성 가스로 인해 높은 상태이므로, 배출가스는 배기관(159)을 통해 용매저장용기(151)로 유동할 수 있게 된다.
또한, 불활성 가스 주입을 멈춘 경우에는, 가스배출관(140)을 통해 유동하는 배출가스가 제1 공급관(156) 및 배기관(159) 모두로 배출될 수 있으며, 이때, 제1 공급관(156)으로 배출된 배출가스는 보조용기(154)에 저장된 용매(S)에 용해되어 제거될 수 있다.
여기서, 제1 공급관(156) 및 제2 공급관(157)이 분리되어 있기 때문에, 배출가스가 제2 공급관(157)으로 유동하지 않고 보조용기(154)에 저장된 용매(S)에 용해될 수 있게 된다.
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.
100, 100-1, 100-2, 100-3: 절연유의 특성 실험장치
110: 시료용기 120: 밀폐부재
130: 디가스용 가스주입관 140: 가스배출관
150: 배기수단 151: 용매저장용기
S: 용매 152: 흡기유닛
153: 안정화용 가스공급부 154: 보조용기
155: 커버 156: 제1 공급관
157: 제2 공급관 158: 가스배출부
159: 배기관 160: 안정화용 가스주입관
170: 밸브부재

Claims (9)

  1. 일측에 개구부를 구비하고 내부에 시료유가 저장되는 시료용기;
    상기 개구부를 밀폐하는 밀폐부재;
    상기 밀폐부재를 관통하여 설치되고 출구가 상기 시료용기에 저장된 시료유에 침지되는 디가스용 가스주입관;
    일단이 상기 시료용기의 내부에 배치되고 타단이 상기 시료용기의 외부에 배치되도록 상기 밀폐부재를 관통하여 설치되며, 일단이 상기 시료용기에 저장된 시료유와 분리된 가스배출관; 및
    상기 가스배출관의 타단에 연결된 배기수단;
    을 포함하는 절연유의 특성 실험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    출구가 상기 시료용기 내부에 배치되고 입구가 상기 시료용기의 외부에 배치되도록 상기 밀폐부재를 관통하여 설치되며, 상기 시료용기 내부로 불활성 가스가 주입되는 경로를 구성하는 안정화용 가스주입관;을 더 포함하는 절연유의 특성 실험장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안정화용 가스주입관은 출구가 상기 가스배출관의 일단보다 낮은 위치에 배치되도록 구성된 절연유의 특성 실험장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배기수단은,
    용매저장용기; 및
    상기 용매저장용기에 저장되고 상기 가스배출관의 타단이 침지되어 상기 가스배출관의 타단에서 배출되는 가스가 용해되는 용매;를 포함하는 절연유의 특성 실험장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배기수단은 가스를 흡입하는 흡기유닛으로 구성된 절연유의 특성 실험장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배기수단은,
    상기 가스배출관의 타단에 연결되며 불활성 가스를 상기 가스배출관에 주입하는 경로를 구성하는 안정화용 가스공급부; 및
    상기 가스배출관의 타단에 연결되며 상기 가스배출관의 타단에서 배출되는 가스가 외부로 배출되는 경로를 구성하는 가스배출부;를 포함하는 절연유의 특성 실험장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스공급부는,
    상기 가스배출관의 타단에서 배출되는 가스가 용해되는 용매가 저장된 보조용기;
    상기 보조용기를 밀폐하는 커버;
    출구가 상기 가스배출관에 연결되고 입구가 상기 보조용기의 내부에 배치되도록 상기 커버를 관통하여 설치되고, 입구가 상기 보조용기에 저장된 용매에서 분리된 제1 공급관; 및
    입구가 상기 보조용기의 외부에 배치되고 출구가 상기 보조용기의 내부에 배치되도록 상기 커버를 관통하여 설치되며, 불활성 가스가 상기 보조용기 내부로 공급되는 경로를 구성하는 제2 공급관;을 포함하는 절연유의 특성 실험장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가스배출부는,
    상기 가스배출관에서 배출되는 가스가 용해되는 용매가 저장된 용매저장용기; 및
    입구가 상기 가스배출관의 타단에 연결되고 출구가 상기 용매저장용기에 저장된 용매에 침지되는 배기관;을 포함하는 절연유의 특성 실험장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가스배출관, 상기 제1 공급관 및 상기 배기관이 상호 기체유동 가능하게 연결된 절연유의 특성 실험장치.
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