KR20190047206A - 방재시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전소나 변전소에 설치되는 변압기의 화재에 효과적으로 대응할 수 있도록 된 방재 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방재시스템은 변압기에 대해 일정한 거리를 두고 설치되는 방사포와, 상기 방사포와 공급관을 통해 연결됨과 더불어 소방 약재가 저장되는 저장 탱크, 상기 방사포에 소방수를 공급하기 위한 급수관 및, 상기 변압기의 이상 여부를 검출하기 위한 감지장치 및, 상기 감지장치의 감지 결과를 근거로 상기 방사포를 가동 제어하는 제어수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

방재시스템{Disaster Prevention System}

본 발명은 화재를 예방하고 진압하기 위한 소방시스템에 관한 것으로, 특히 발전소나 변전소에 설치되는 변압기의 화재에 효과적으로 대응할 수 있도록 된 방재 시스템에 관한 것이다.

전기 에너지는 국가적으로 매우 중요한 자원으로서 사용된다. 전기 에너지는 일반적으로 수력, 화력, 원자력, 풍력, 조력 등 다양한 형태의 발전소에서 생성되고, 이와 같이 생성된 에너지는 송전선로를 통해 수요자에게 공급된다. 전기 에너지의 송전 및 배전에는 필연적을 변압기가 사용된다. 특히 발전소나 변전소의 경우에는 수백 KV에 이르는 고전압을 변압처리하여야 하므로 대용량, 고출력의 변압기가 채용된다. 변압기는 일반적으로 전압을 변환하는 권선 및 코어에서 에너지 손실이 발생되고, 이러한 에너지 손실의 결과로서 다량의 열이 발생된다. 변압기는 통상 오일을 이용하여 발생되는 열을 흡수하도록 하고 있다. 그러나 냉각용 오일의 유출이나 내부 절연 파괴 등에 의해 종종 변압기에 화재가 발생된다. 특히 변압기의 화재는 폭발을 수반하는 경우가 많고, 화재 발생에 의해 내부 오일이 유출 및 연소되면서 인접하는 시설이나 장비로 화재가 확산되는 심각한 사태가 발생할 수 있다.

따라서 변압기에 있어서는 화재 등의 사고 위험을 방지하기 위해 내부적으로 다양한 안전장치가 마련됨은 물론, 외부적으로도 별도의 방재시스템이 설치된다. 이에 대해서는 등록특허 제10-0779872호(명칭: 변압기용 파열방지시스템) 등록특허 제10-1325252호(명칭: 전기 변압기의 폭발 방지 장치), 등록특허 제10-0441193호(명칭: 변압기를 폭발 및 화재로부터 보호하기 위한 보호장치 및 보호방법) 등에 개시되어 있다.

도 1은 변압기에 외부적으로 설치되는 일반적인 방재 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1의 방재 시스템에 있어서는 변압기(1)의 외측으로 변압기(1)를 전체적으로 감싸면서 급수관(2)이 설치된다. 도면에 구체적으로 나타내지는 않았으나 상기 급수간(2)에는 다수의 분사 노즐이 구비됨과 더불어 변압기(1)의 온도를 감지하기 위한 센서 등이 설치된다. 이 시스템은 센서에 의해 변압기(1)에 화재가 발생된 것이 검출되거나 또는 관리자로부터의 조작 명령에 따라 급수관(2)을 통해 소방수를 공급하여 노즐을 통해 분사함으로써 변압기(1)에 발생된 화재를 진압하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 변압기는 화재가 발생하게 되면 내부 오일에 유출되면서 오일이 연소되는 사태가 발생하게 된다. 오일의 연소는 통상 소방수를 통해 방재하는 것이 곤란하다. 특히 상기 시스템은 변압기(1)에서 순간적으로 폭발이 일어나게 되면 그 폭발력에 의해 급수관(2)이 전체적으로 붕괴되면서 소방수 공급이 불가능해지는 일이 발생될 우려가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 변압기의 화재에 신속하면서도 효과적으로 대응할 수 있고, 변압기에 폭발이 일어나는 경우에도 효과적으로 변압기의 화재를 진압할 수 있는 방재 시스템을 제공함에 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 방재 시스템은 변압기에 대해 일정한 거리를 두고 설치되는 방사포와, 상기 방사포와 공급관을 통해 연결됨과 더불어 소방 약재가 저장되는 저장 탱크, 상기 방사포에 소방수를 공급하기 위한 급수관 및, 상기 변압기의 이상 여부를 검출하기 위한 감지장치 및, 상기 감지장치의 감지 결과를 근거로 상기 방사포를 가동 제어하는 제어수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 감지장치는 상기 변압기에 대한 실화상 정보를 제공하는 제1 감지수단과, 상기 변압기로부터 방출되는 적외선 광을 검출하고 이를 근거로 변압기에 대한 열화상 정보를 제공하는 제2 감지수단 및, 상기 제2 감지수단과 다른 적외선 광을 검출하는 제3 감지수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 방사포는 그 방사 각도가 좌우 또는 상하로 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 방사포는 소방수만 방사하는 소방수 방사 모드와 소방수와 약재를 혼합하여 방사하는 약재 방사 모드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 감지장치로부터의 감지결과에 따라 변압기에 이상이 발생될 우려가 있는 경우에 우선적으로 변압기에 대한 초등처리를 실행하고, 방사포를 동작 가능상태로 미리 설정하게 된다. 그리고 변압기에 이상이 발생되면 즉시 소방 약재를 변압기에 대해 방사함으로써 변압기의 화재 등에 의해 인접 시설이 영향 받는 일을 차단하게 된다.

도 1은 일반적인 변압기의 방재 시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 방재 시스템을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 방재 시스템의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시 예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 나타낸 것으로서, 이러한 실시 예의 예시는 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방재 시스템을 나타낸 구성도이다.

일반적으로 발전소나 변전소 등에 있어서는 통상 다수의 변압기(1)가 설치된다. 이들 변압기(1)의 사이에는 격벽(21)이 설치된다. 격벽(21)은 하나의 변압기(1)에서 폭발이 발생하는 경우에 이로부터 인접하는 변압기가 손상을 받는 것을 방지하기 위한 것이다. 도면에서 격벽(21)의 상측으로는 거치대(3)가 설치된다. 그리고 이 거치대(3)에는 각 변압기(1)에 대응하여 감지장치(4)가 설치된다. 감지장치(4)는 하나의 변압기(1)에 대해 복수개가 구비될 수 있다. 또한 이 감지장치(4)는 거치대(3) 이외에 바람직하게 격벽(2)에 설치될 수 있다. 이 감지장치(4)는 변압기(1)에 이상이 발생되는 것을 검출하기 위한 것이다. 감지장치(4)에 대해서는 이후에 보다 상세하게 설명될 것이다.

한편, 상기 변압기(1)의 전면에는 변압기(1)와 일정 거리를 두면서 방사포(5)가 설치된다. 방사포(5)는 변압기(5)에 대해 방재액을 분사하기 위한 것으로서, 이는 변압기(5)에 대해 각각 독립적으로 설치될 수 있고, 복수의 변압기(5)에 대해 하나가 설치될 수 있다. 바람직하게 방사포(5)는 변압기에 대한 방재액 방사의 좌우 각도 및 고각을 조정 및 제어하 수 있는 구성의 것이 채용된다.

방사포(5)에는 공급관(7)과 급수관(8)이 연결된다. 또한 공급관(7)에는 저장 탱크(6)가 결합된다. 저장 탱크(6)는 변압기(1)에 발생된 화재를 진압하기 위한 소방 약재가 저장된다. 저장 탱크(6)에 저장되어 있는 소방 약재는 펌프(도시되지 않음)의 작동에 따라 방사포(5)로 공급된다. 방사포(5)는 급수관(8)을 통해 공급되는 소방수를 변압기(1)에 대해 방사하거나 또는 공급관(7)을 통해 공급되는 소방 약재와 급수관(8)을 통해 공급되는 소방수를 혼합하고, 그 혼합액을 화재가 발생된 변압기(1)를 향해 방사하게 된다. 이러한 방사포(5)의 동작을 이후에 설명하는 구동 시스템에 의해 제어된다.

도 3은 상기 구동 시스템의 구성을 나타낸 블록구성도이다.

도면에서, 감지장치(4)는 제1 내지 제3 감지부(41-43)를 구비하여 구성된다. 제1 감지부(41)는 이미지 센서 또는 이미지 센서 모듈을 포함한다. 제1 감지부(41)는 변압기(1)에 대한 전체적인 실화상 정보를 생성하여 이를 영상처리부(32)로 제공한다. 제2 감지부(42)는 일반적인 적외선 센서 또는 적외선 센서 모듈을 포함하여 구성된다. 제2 감지부(42)는 변압기(1)에 대한 열화상 정보를 생성하여 이를 영상처리부(32)로 제공한다. 일반적으로 모든 물체는 자체적으로 적외선을 방출한다. 이때 방출되는 적외선은 해당 물체의 온도와 상관관계를 갖고 있기 때문에 열선이라고도 칭한다. 관리자 또는 제어부(31)는 제2 감지부(42)로부터 제공되는 열화상 정보로부터 변압기(1)의 온도를 검출하고, 특히 변압기(1)의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하게 되면, 이를 근거로 방재 처리를 실행하게 된다.

제3 감지부(43)는 제2 감지부(42)와는 다른 광파장의 적외선을 검출하는 적외선 센서 또는 적외선 센서 모듈을 구비하여 구성된다. 일반적으로 0.76-1.5㎛대의 광파장을 근적외선, 1.5-5.6㎛대의 광파장을 중적외선, 5.6-1,000㎛대의 광파장을 원적외선이라 칭한다. 통상 제2 감지부(1)에 채용되는 일반적인 적외선 센서는 대략 6-14㎛대의 광파장을 검출하도록 구성된다. 그러나 본 발명자가 연구한 바에 따르면 일반적인 화재, 특히 전기 장치에서 화재가 발생되는 경우에는 화재 발생에 앞서 필연적으로 방전 동작이 일어나게 된다. 그리고 이러한 방전 동작에는 특정한 파장대, 즉 4㎛ 파장대, 보다 정확하게는 4.4㎛ 파장대의 광 방출이 수반된다. 따라서 이러한 광파장을 검출하게 되면 화재의 발생에 앞서 신속하게 화재를 검출 및 경보할 수 있게 된다. 제2 감지부(7)는 대략 4-5㎛ 파장대, 보다 바람직하게는 4.4㎛ 파장대의 적외선을 검출할 수 있는 적외선 센서를 구비하여 구성된다.

일반적으로 적외선 센서, 특히 볼로메터 타입의 비냉각형 적외선 센서는 하부의 기판과, 이 기판으로부터 일정 거리 이상 이격되게 3차원 구조로 배치되는 상부의 흡수층을 포함하는 2층 구조로 이루어지고, 흡수층의 하측에 대응하는 기판의 상측에는 광반사판이 구비된다. 즉, 적외선 센서는 상부 흡수층과 하부 광반사판 사이의 광로가 적외선 중심파장에 대하여 1/4 파장을 가진 공명 광흡수 구조를 갖는다. 따라서, 여기서 상부 흡수층과 광반사판 사이의 거리를 적절하게 조절함으로써 특정 파장의 적외선을 검출할 수 있는 적외선 센서를 구성할 수 있게 된다.

그 밖에 상기 감지장치(4)는 추가적으로 다양한 감지수단이 구비될 수 있다. 이때 감지수단으로서는 예컨대 CO 센서, 연기 센서 등이 바람직하게 채용될 수 있다.

제어부(31)는 시스템 전체를 제어한다. 이는 관리자가 입력부(35)를 통해 입력하는 제어 명령을 근거로 각 장치에 대한 제어동작을 수행하고, 감지장치(4)로부터의 입력신호를 근거로 방사포(5)를 가동하는 등의 다양한 방재 처리를 실행한다. 제어부(31)의 동작에 대해서는 이후에 보다 상세하게 설명될 것이다.

영상처리부(32)는 감지장치(4)의 제1 감지부(41)로부터 제공되는 실화상 정보와, 제2 감지부(42)로부터 제공되는 열화상 정보를 처리하고, 이들 정보 및 제3 감지부(43)로부터의 검출 신호를 제어부(31)로 제공한다.

경보부(33)는 변압기(1)에 화재 또는 화재 위험이 발생되는 경우 제어부(31)의 제어에 따라 경보신호를 생성하여 출력한다. 출력부(34)는 예컨대 LCD 등의 모니터로 구성된다. 제어부(31)는 관리자의 선택에 따라 출력부(34)를 통해 변압기(1)에 대한 실화상 또는 열화상을 디스플레이하게 된다. 또한 제어부(31)는 열화상 정보를 근거로 관리자가 원하는 지점의 온도 등을 제공하는 기능을 수행한다. 입력부(35)는 사용자 인터페이스 수단으로서 제공된 것이다. 입력부(35)는 예컨대 키보드나 마우스를 포함하여 구성된다. 관리자는 입력부(35)를 이용하여 장치의 동작 조건을 설정하거나 장치의 동작을 직접적으로 제어할 수 있다.

이어, 상기한 장치의 동작을 설명한다.

정상적인 상태에서, 방사포(5)에는 약재나 소방수가 공급되지 않는다. 약재와 소방수가 혼합되는 경우 일정 시간 후에 약재가 경화되어 유사시 방재 기능이 크게 저하될 수 있다. 또한 관리자는 입력부(35)를 통해 제어 명령을 입력하여 출력부(34)로 실화상 또는 열화상이 출력되도록 설정할 수 있다. 또한 관리자는 제어부(31)가 방사포(5)를 구동하게 되는 기준 조건을 설정할 수 있다. 방사포(5)는 소방수만 방사하는 소방수 방사 모드와 소방수와 약재를 혼합하여 방사하는 소방 약재 방사 모드로 동작할 수 있다. 관리자는 감지장치(4)로부터의 입력 조건에 따라방사포(5)가 소방수 방사 모드나 소방 약재 방사 모드로 동작하도록 그 동작조건을 설정할 수 있다. 특히 관리자는 출력부(34)의 실화상 또는 열화상 정보를 보면서 변압기(1)의 각 부위에 따라 방사포(5) 동작을 위한 기준 온도를 설정할 수 있다.

제어부(31)는 정상 상태에서 관리자의 선택에 따라 영상처리부(32)를 통해 입력되는 열화상 또는 실화상을 출력부(34)로 제공한다. 그리고 제2 감지부(42)로부터 입력되는 열화상 정보와 제3 감지부(43)로부터 입력되는 센서 정보를 근거로 변압기(1)의 이상 상태 발생 여부를 판단하게 된다.

상기한 정상 상태에서 변압기(1)의 온도가 일정 기준값 이상으로 상승하게 되면, 제어부(31)는 경보부(33)를 통해 경보를 실행하게 된다. 이때 우선적으로 방사포를 소방수 방사 모드로 설정하여 변압기(1)에 대해 소방수를 방사할 수 있다. 또한 변압기(1)에 긴급한 사태가 발생하여 제3 감지부(43)로부터 특정한 적외선 신호가 검출되면, 제어부(31)는 우선 방사포(5)와 저장 탱크(6)를 제어하여 방사포(1)에 대해 소방 약재와 소방수를 공급하여 소방 약재와 소방수의 혼합을 실행하게 된다. 그리고 제2 감지부(42)로부터의 열화상 정보가 일정 기준 온도에 도달하게 되면 상기 혼합 약재를 해당 변압기(1)에 대해 방사함으로써 변압기(1)의 폭발이나 화재에 의해 인접하는 시설이 손상받는 일을 방지하게 된다. 그리고 이러한 약재 방사는 관리자가 그 동작을 중지할 때까지 지속적으로 실행한다. 또한 이 경우 제어부(31)는 바람직하게 제2 감지부(42)의 감지 결과를 근거로 방사포(5)가 방사하는 약재의 좌우 및 상하 각도를 적절하게 조정하게 된다.

그리고 관리자가 소방 약재 방사를 중지시키게 되면 제어부(31)는 방사포(5)를 제어하여 혼합 약재의 방사를 중지시키게 된다. 특히 혼합 약재 방사를 중지하는 경우에는 일정 시간 동안 소방수 방사를 실행함으로써 방사포(5) 내부나 공급관(7)에 소방 약재가 잔존하지 않도록 하게 된다.

이상으로 본 발명에 따른 실시 예를 설명하였다. 상술한 실시 예에 있어서는 감지장치(4)로부터의 감지결과에 따라 변압기(1)에 이상이 발생될 우려가 있는 경우에 우선적으로 변압기(1)에 대한 초등처리를 실행하고, 방사포(5)를 동작 가능상태로 미리 설정하게 된다. 그리고 변압기(1)에 이상이 발생되면 즉시 소방 약재를변압기(1)에 대해 방사함으로써 변압기(1)의 화재 등에 의해 인접 시설이 영향 받는 일을 차단하게 된다.

1: 변압기, 3: 거치대,
4: 감시장치, 5: 방사포,
6: 저장 탱크, 7: 공급관,
8: 급수관.

Claims (4)

1. 변압기에 대해 일정한 거리를 두고 설치되는 방사포와,
   상기 방사포와 공급관을 통해 연결됨과 더불어 소방 약재가 저장되는 저장 탱크,
   상기 방사포에 소방수를 공급하기 위한 급수관 및,
   상기 변압기의 이상 여부를 검출하기 위한 감지장치 및,
   상기 감지장치의 감지 결과를 근거로 상기 방사포를 가동 제어하는 제어수단을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방재시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감지장치는 상기 변압기에 대한 실화상 정보를 제공하는 제1 감지수단과, 상기 변압기로부터 방출되는 적외선 광을 검출하고 이를 근거로 변압기에 대한 열화상 정보를 제공하는 제2 감지수단 및, 상기 제2 감지수단과 다른 적외선 광을 검출하는 제3 감지수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방재시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 방사포는 그 방사 각도가 좌우 또는 상하로 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 방재시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 방사포는 소방수만 방사하는 소방수 방사 모드와 소방수와 약재를 혼합하여 방사하는 약재 방사 모드를 구비하는 것을 특징으로 하는 방재시스템.

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