KR20200050745A - 변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈 - Google Patents

변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 변압기의 유중 가스 분석 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기 내부에서 발생되는 유중 가스의 분석을 통하여 부분방전 등 변압기의 상태를 진단하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈에 관한 것이다. 본 발명은, 변압기(10)에 연결되어 변압기(10) 내부의 절연유로부터 유중 가스를 추출하는 가스추출부(100)와, 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스를 분석하여 그 분석결과에 따라서 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단부(200)를 포함하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템으로서, 진단부(200)는, 측정용 레이저를 발생시키는 레이저광원부(210)와; 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 흐르는 측정유로(L)를 형성하고 측정유로(L)에 측정용 레이저를 조사하여 측정유로(L) 내에 압력변화를 유도하고 압력변화를 감지하는 유중 가스 측정 모듈(300)와; 유중 가스 측정모듈(300)에서 감지된 압력변화를 기준으로 유중가스 내 가스성분을 분석하여 그 분석결과에 따라서 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단처리부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템을 개시한다.

Description

변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈 {Transformer Oil Gas Analyzer system and gas analyzing chamber therefor}
본 발명은, 변압기의 유중 가스 분석 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기 내부에서 발생되는 유중 가스의 분석을 통하여 부분방전 등 변압기의 상태를 진단하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 초고압 변압기(Ultra High voltage Transformer)는 초고압 전력계통 즉, 발전소 또는 변전소 등 발전과 송전 및 변전 구간의 전력 시스템에 설치되어 전압을 강압하는 전력용 기기이다.
상기 초고압 변압기 중에 초고전압 유입 변압기는 전기적 절연을 위한 절연 매질로서 절연유(Oil)를 사용하는 초고압 변압기이다.
이러한 초고압 변압기는 전력계통에 전기적으로 접속되게 설치되어 장기간 운전을 하게 되면 여러 가지 원인에 의해 다양한 유형의 고장이 발생할 수 있으며, 이러한 고장사고에 따른 피해규모도 증가하는 추세이다.
따라서, 고장사고가 발생하기 전에 초고압 변압기의 내부에서 절연 상태 이상에 의해 발생하는 신호를 검출하기 위한 각종 진단 및 감시 기법과 첨단 장비들이 적용되고 있으며, 이들 중 현재 초고압 변압기에 대한 절연이상 측정방식은 유중가스 분석(Dissolved Gas Analyzer, DGA) 방법과 AE(Acoustic Emission) 측정방법의 2가지가 대표적으로 사용되고 있다.
변압기의 모니터링을 위해 유중가스 분석과 부분방전 진단기술을 활용한 종래기술로서, 특허문헌 1은, 초고압 변압기 내의 절연유에 함유된 유중가스를 추출하여 분석하는 모듈과 초고주파 대역의 부분방전 신호를 검출하는 모듈로 구성하여, 이 두 가지 기술을 통하여 변압기 내의 이상을 조기에 진단하여 변압기 이상을 발견하고 사고를 예방하는 기술을 제시하고 있다.
그러나, 특허문헌 1에 따른 종래기술은, 흡수된 광량을 광센서로 측정하여 측정코자 하는 가스의 스펙트럼을 분석하는 방법으로 광노이즈 등에 의해 가스량 측정 한계가 나타날 가능성이 큰 문제점이 있다.
특히 아세틸렌 (C2H2) 가스의 경우 10ppm 레벨의 가스량을 측정하기 위해서는 그 이하의 측정 정밀도를 가져야 하나, 측정 회로 등에 가해지는 노이즈 등에 의해 저농도의 가스 측정이 어려운 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-1731218 B
(특허문헌 2) KR10-2014-0055652 A
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 미세한 압력감지가 가능하며 외부 노이즈에 의한 영향을 최소화함으로써 정밀하고 신뢰성 있는 측정을 수행할 수 있는 변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈을 제공하는데 있다.
본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 변압기(10)에 연결되어 상기 변압기(10) 내부의 절연유로부터 유중 가스를 추출하는 가스추출부(100)와, 상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스를 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단부(200)를 포함하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템으로서, 상기 진단부(200)는, 측정용 레이저를 발생시키는 레이저광원부(210)와; 상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 흐르는 측정유로(L)를 형성하고 측정유로(L)에 상기 측정용 레이저를 조사하여 측정유로(L) 내에 압력변화를 유도하고 압력변화를 감지하는 유중 가스 측정 모듈(300)와; 상기 유중 가스 측정모듈(300)에서 감지된 압력변화를 기준으로 유중가스 내 가스성분을 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단처리부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템을 개시한다.
상기 유중 가스 측정 모듈(300)는, 유중 가스가 유입되는 유입구(321)와, 유중 가스가 배출되는 배출구(322)가 형성되며, 상기 유입구(321) 및 상기 배출구(322)와 연통되어 상기 측정유로(L)를 형성하기 위한 관통공(320)이 길이방향을 따라서 형성된 챔버본체(310)와; 상기 챔버본체(310)의 일단에 결합되어 상기 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 상기 관통공(320)을 따라서 조사하도록 상기 레이저광원부(210)와 결합되는 제1복개부재(311)와; 상기 챔버본체(310)의 타단에 결합되어 상기 제1복개부재(311)과 함께 상기 관통공(320)을 밀폐시키는 제2복개부재(312)와; 상기 챔버본체(310)에 설치되어 상기 측정용 레이저에 조사된 유중 가스의 압력변화를 감지하는 압력감지부(330)를 포함할 수 있다.
상기 압력감지부(330)는, 상기 관통공(320)을 흐르는 유중 가스에 노출되도록 설치된 압력센서(331)와; 상기 압력센서(331)로부터 감지된 압력변화를 신호를 외부로 전달하는 PCB부(332)를 포함할 수 있다.
상기 챔버본체(310)는, 상기 압력센서(331) 및 상기 PCB부(332)의 설치를 위하여 측면에서 상기 관통공(320)까지 연결되는 관통설치부(319)가 형성되고, 상기 압력센서(331)는, 상기 관통공(320)을 향하여 노출되도록 상기 관통공(320)을 형성하는 내주면 내측으로 삽입되어 상기 관통설치부(319)에 설치되고, 상기 PCB부(332)는, 상기 챔버본체(310)의 측면 및 상기 압력센서(331) 사이에 설치될 수 있다.
상기 압력감지부(330)는, 외부에 노출되는 부분에 외부신호연결부(334)와의 착탈결합에 의하여 외부신호연결부(334)의 복수의 단자(334a)와 전기적으로 연결되는 복수의 연결단자들을 구비하며, 상기 연결단자가 상기 PCB부(332)와 회로적으로 연결되고, 상기 관통설치부(319)를 외부에 대하여 밀폐시키는 연결단자부(333)를 포함할 수 있다.
상기 압력감지부(330)는, 음파 또는 초음파 센서가 사용됨이 바람직하다.
본 발명은 또한, 변압기(10)에 연결되어 상기 변압기(10) 내부의 절연유로부터 유중 가스를 추출하는 가스추출부(100)와, 상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스를 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단부(200)를 포함하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템에 있어서, 상기 진단부(200)는, 측정용 레이저를 발생시키는 레이저광원부(210)와; 상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 흐르는 측정유로(L)를 형성하고 측정유로(L)에 상기 측정용 레이저를 조사하여 측정유로(L) 내에 압력변화를 유도하고 압력변화를 감지하는 유중 가스 측정 모듈(300)와; 상기 유중 가스 측정모듈(300)에서 감지된 압력변화를 기준으로 유중가스 내 가스성분을 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단처리부(220)를 포함하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템에 사용되는 유중 가스 측정 모듈(300)로서, 유중 가스가 유입되는 유입구(321)와, 유중 가스가 배출되는 배출구(322)가 형성되며, 상기 유입구(321) 및 상기 배출구(322)와 연통되어 상기 측정유로(L)를 형성하기 위한 관통공(320)이 길이방향을 따라서 형성된 챔버본체(310)와; 상기 챔버본체(310)의 일단에 결합되어 상기 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 상기 관통공(320)을 따라서 조사하도록 상기 레이저광원부(210)와 결합되는 제1복개부재(311)와; 상기 챔버본체(310)의 타단에 결합되어 상기 제1복개부재(311)과 함께 상기 관통공(320)을 밀폐시키는 제2복개부재(312)와; 상기 챔버본체(310)에 설치되어 상기 측정용 레이저에 조사된 유중 가스의 압력변화를 감지하는 압력감지부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유중 가스 측정 모듈을 개시한다.
본 발명에 따른 변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈은, 유중 가스 내 가스성부의 측정을 위한 유중 가스 측정 챔버을 구비함으로써 미세한 압력감지가 가능하며 외부 노이즈에 의한 영향을 최소화함으로써 정밀하고 신뢰성 있는 측정을 수행할 수 있는 이점이 있다.
특히, 측정용 레이저의 조사에 의한 압력변화의 감지를 위한 압력센서를 챔버본체 내에 밀폐된 상태로 설치함으로써 압력센서 부근에서의 압력 누설을 방지하여 미세한 압력감지가 가능하며 외부 노이즈에 의한 영향을 최소화함으로써 정밀하고 신뢰성 있는 측정을 수행할 수 있는 이점이 있다.
구체적으로, 상기 압력센서 및 외부에 설치된 진단처리부와의 회로적 연결을 위한 PCB부를 챔버본체 내에 밀폐된 상태로 유지하는 부재를 이용하여 챔버본체 내부의 밀폐상태를 유지함과 아울러 PCB부 및 진단처리부와의 회로적 연결을 가능하게 함으로써 미세한 압력감지가 가능하며 외부 노이즈에 의한 영향을 최소화함으로써 정밀하고 신뢰성 있는 측정을 수행할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 변압기의 유중 가스 분석 시스템의 구성을 보여주는 개념도이다.
도 2는, 도 1의 유중 가스 분석 시스템 중 진단부를 보여주는 개념도이다.
도 3은, 도 2의 진단부 중 유중 가스 측정 모듈을 보여주는 평면도이다.
도 4는, 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ방향에서 본 단면도이다.
도 5는, 도 4에서 A부분을 확대한 확대도이다.
도 6은, 도 4에서 B부분을 확대한 확대도이다.
이하 본 발명에 따른 변압기의 유중 가스 분석 시스템 및 그에 사용되는 유중 가스 측정 모듈에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 변압기의 유중 가스 분석 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 변압기(10)에 연결되어 변압기(10) 내부의 절연유로부터 유중 가스를 추출하는 가스추출부(100)와, 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스를 분석하여 그 분석결과에 따라서 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단부(200)를 포함한다.
본 발명에 따른 유중 가스 분석 시스템에 의하여 이상유무가 진단되는 대상 변압기(10)는, 교류의 전압을 승압 또는 감압하는 변압기로서, 초고압 전력계통 즉, 발전소 또는 변전소 등 발전과 송전 및 변전 구간의 전력 시스템에 설치되어 전압을 강압하는 변압기가 될 수 있다.
상기 가스추출부(100)는, 변압기(10)에 연결되어 변압기(10) 내부의 절연유로부터 유중 가스를 추출하는 구성으로서, 변압기(10) 내부로부터 추출된 절연유로부터 유중 가스의 추출방법에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 가스추출부(100)는, 맴브레인을 통하여 유중 가스를 추출하도록 구성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 가스추출부(100)는, 피스톤을 이용하여 저압환경을 형성함으로써 유중 가스를 추출하도록 구성될 수 있다.
또 다른 예로서, 상기 가스추출부(100)는, 진공펌프를 이용하여 저압환경을 형성함으로써 유중 가스를 추출하도록 구성될 수 있다.
한편 상기 가스추출부(100)는, 종래기술로서 특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시된 구성을 차용할 수 있다.
상기 진단부(200)는, 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스를 분석하여 그 분석결과에 따라서 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 진단부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 측정용 레이저를 발생시키는 레이저광원부(210)와; 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 흐르는 측정유로(L)를 형성하고 측정유로(L)에 측정용 레이저를 조사하여 측정유로(L) 내에 압력변화를 유도하고 압력변화를 감지하는 유중 가스 측정 모듈(300)와; 유중 가스 측정모듈(300)에서 감지된 압력변화를 기준으로 유중가스 내 가스성분을 분석하여 그 분석결과에 따라서 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단처리부(220)를 포함할 수 있다.
상기 레이저광원부(210)는, 측정용 레이저를 발생시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
여기서 측정용 레이저는, 적외선 레이저 등 측정대상인 가스의 종류에 따라서 선택될 수 있다.
그리고 상기 레이저광원부(210)는, 측정대상인 유중 가스가 함유하는 성분은, H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CO, CO2, N2, O2, H2O(수분)을 포함하며 각 성분에 따라서 측정용 레이저의 최적의 파장이 선택될 필요가 있는바, 단파장 레이저보다는 다파장 레이저를 발생시키는 광원의 사용이 바람직하다.
여기서 상기 측정용 레이저가 단파장인 경우 다양한 가스의 측정이 가능한 1.5㎛ 부근의 근적외선 레이저가 바람직하다.
한편 상기 레이저광원부(210)는, 다파장 제이저 대신에, 각 성분에 따른 측정이 가능하도록 각 성분에 적합한 각 단파장 레이저를 발생시키는 광원을 복수로 구비할 수 있음은 물론이다.
또한 상기 레이저광원부(210)는, 다파장 레이저를 발생시키는 경우 측정대상에 따라서 파장이 선택될 수 있도록, 다파장 레이저를 발생시키는 광원과, 광원에서 발생되는 다파장 레이저 중 특정 파장의 레이저를 선택하는 파장선택부를 포함할 수 있다.
한편 상기 레이저광원부(210)는, 후술하는 유중 가스 측정 모듈(300)에 직접결합되거나, 광케이블에 의하여 간접으로 연결될 수 있다.
상기 유중 가스 측정 모듈(300)는, 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 흐르는 측정유로(L)를 형성하고 측정유로(L)에 측정용 레이저를 조사하여 측정유로(L) 내에 압력변화를 유도하고 압력변화를 감지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 유중 가스 측정 모듈(300)는, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 유중 가스가 유입되는 유입구(321)와, 유중 가스가 배출되는 배출구(322)가 형성되며, 유입구(321) 및 배출구(322)와 연통되어 측정유로(L)를 형성하기 위한 관통공(320)이 길이방향을 따라서 형성된 챔버본체(310)와; 챔버본체(310)의 일단에 결합되어 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 관통공(320)을 따라서 조사하도록 레이저광원부(210)와 결합되는 제1복개부재(311)와; 챔버본체(310)의 타단에 결합되어 제1복개부재(311)과 함께 관통공(320)을 밀폐시키는 제2복개부재(312)와; 챔버본체(310)에 설치되어 측정용 레이저에 조사된 유중 가스의 압력변화를 감지하는 압력감지부(330)를 포함할 수 있다.
상기 챔버본체(310)는, 유중 가스가 유입되는 유입구(321)와, 유중 가스가 배출되는 배출구(322)가 형성되며, 유입구(321) 및 배출구(322)와 연통되어 측정유로(L)를 형성하기 위한 관통공(320)이 길이방향을 따라서 형성되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 챔버본체(310)는, 대기압보다 낮은 측정압이 내부에 형성됨을 고려하여 금속재질의 원통형 부재를 가공하여 제조됨이 바람직하다.
상기 유입구(321)는, 유중 가스가 유입되는 구성으로서, 다양하게 형성될 수 있으며, 관통공(320)과 연결되도록 챔버본체(310)의 일단 측면에서 형성될 수 있다.
상기 배출구(322)는, 유중 가스가 배출되는 구성으로서, 다양하게 형성될 수 있으며, 관통공(320)과 연결되도록 챔버본체(310)의 타단 측면에서 형성될 수 있다.
한편 상기 유입구(321)는, 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 공급되도록 가스공급관(314)과 연결되며, 배출구(322)는, 관통공(320)를 통과한 유중 가스가 배출되는 가스배출관(315)와 연결된다.
여기서 상기 가스공급관(314)는, 가스추출부(100)와 연결되거나, 가스추출부(100)로부터 추출된 유중 가스가 저장된 용기와 연결되는 유중 가스의 공급방식에 따라서 다양하게 연결될 수 있다.
한편 상기 가스공급관(314) 및 가스배출관(315) 중 적어도 하나에는, 관통공(320) 내부에 가스의 흐름을 제어하기 위한 유량제어부가 설치될 수 있다.
상기 관통공(320)은, 유입구(321) 및 배출구(322)와 함께 챔버본체(310)에 측정유로(L)를 형성하도록 원통형상의 챔버본체(310)에 형성되는 관통공으로서 후술하는 압력감지부(330)의 측정이 용이하도록 적절한 내경의 크기로 형성될 수 있다.
특히 상기 관통공(320)은, 제1복개부재(311)에 설치된 렌즈(371) 및 제2복개부재(312)에 설치된 대향렌즈(378) 사이의 거리, 즉 관통공(320)의 길이 및 내경이 관통공(320) 내부에서의 압력변화의 공진이 일어나도록 결정된다.
상기 대향렌즈(378)는, 제1복개부재(311)에 설치된 렌즈(371)를 투과한 광의 재반사에 의한 간섭 등 관통공(320) 내부의 왜곡을 방지하기 위하여 제1복개부재(311)에 설치된 렌즈(371)를 투과한 광이 다시 평행광으로 이루도록 제2복개부재(312)에 설치되는 렌즈로서 다양한 구성이 가능하다.
이때 상기 제2복개부재(312)에는, 제1복개부재(311)에 설치된 렌즈(371)를 투과한 광의 재반사에 의한 간섭 등 관통공(320) 내부의 왜곡을 방지하기 위하여 대향렌즈(378)를 투과한 빛이 관통공(320)으로 재반사되는 것을 방지하기 위하여 광의 반사를 최소화하기 위한 부재가 설치되거나 물질로 코팅될 수 있다.
한편 상기 관통공(320)은, 후술하는 압력감지부(330) 부근을 흐르는 유중 가스가 안정적 흐름을 유지하기 위하여 유입구(321) 및 배출구(322)와 연결되는 부분들 중 적어도 하나에 내경이 확장된 버퍼공간(351, 352)가 형성될 수 있다.
상기 제1복개부재(311)는, 챔버본체(310)의 일단에 결합되어 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 관통공(320)을 따라서 조사하도록 레이저광원부(210)와 결합되는 구성으로서, 챔버본체(310)와의 결합구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제1복개부재(311)는, 오링(311a)이 개재된 상태로 챔버본체(310)의 일단에 결합되는 원판으로 이루어질 수 있다.
그리고 상기 제1복개부재(311)는, 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 관통공(320)을 따라서 조사하도록 관통공(320)에 대응되는 위치에 레이저 조사용 관통공(311b)가 형성된다.
상기 레이저 조사용 관통공(311b)은, 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 관통공(320)을 따라서 조사하도록 관통공(320)에 대응되는 위치에 형성되는 관통공으로서 적절한 크기로 형성된다.
그리고 상기 레이저 조사용 관통공(311b)에는, 후술하는 레이저광원부(210)와 직접 또는 광케이블과 연결되는 어댑터부재(360)가 설치될 수 있다.
상기 어댑터부재(360)는, 레이저 조사용 관통공(311b)에 설치되어 레이저광원부(210)와 직접 또는 광케이블과 연결되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 레이저 조사용 관통공(311b)에는, 관통공(320)의 내부를 밀폐시킴과 아울러 레이저광원부(210)의 측정용 레이저를 투과시키는 광투과모듈(370)이 설치될 수 있다.
그리고 상기 광투과모듈(370)은, 레이저 조사용 관통공(311b)에 설치되어 관통공(320)의 내부를 밀폐시킴과 아울러 레이저광원부(210)의 측정용 레이저를 투과시키는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 광투과모듈(370)은, 관통공(320)의 축방향에 대응되어 레이저를 유도하는 광투과부재 또는 렌즈(371)가 설치될 수 있다.
상기 렌즈(371)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 그 초점이 레이저광원부(210)으로부터 전달되어 평행하게 입사되는 광을 후술하는 압력센서(331)의 중앙부에 위치되도록 하는 구성으로서 구성이 가능하다.
구체적으로 상기 렌즈(371)는, 초점이 압력센서(331)의 중앙부에 위치되도록 함으로써 측정용 레이저가 평행광으로서 렌즈(371)를 통과한 후 압력센서(331)의 중앙부에 집중되도록 함으로써 압력센서(331)의 중앙부에서의 압력이 최대가 되도록 함에 바람직하다.
한편 상기 관통공(320)의 내부의 밀폐는, 광투과모듈(370)과 함께 또는 대신에 어댑터부재(360)에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 제2복개부재(312)는, 챔버본체(310)의 타단에 결합되어 제1복개부재(311)과 함께 관통공(320)을 밀폐시키는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 제2복개부재(312)는, 제1복개부재(311)에 대칭되어 설치되는 바 제조의 편의성을 위하여 동일한 구조로 제조될 수 있다.
즉, 상기 제2복개부재(312)는, 동일한 구조로 제조되고, 어댑터부재(360) 및 광투과모듈(370) 대신에 관통공(320)의 내부를 밀폐시키는 단순 밀폐부재가 결합될 수 있다.
여기서 상기 제2복개부재(312)는, 오링(312a)이 개재된 상태로 챔버본체(310)의 타단에 결합되는 단순한 원판으로 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기 압력감지부(330)는, 챔버본체(310)에 설치되어 측정용 레이저에 조사된 유중 가스의 압력변화를 감지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 압력감지부(330)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 관통공(320)을 흐르는 유중 가스에 노출되도록 설치된 압력센서(331)와; 압력센서(331)로부터 감지된 압력변화를 신호를 외부로 전달하는 PCB부(332)를 포함할 수 있다.
상기 압력센서(331)는, 관통공(320)을 흐르는 유중 가스에 노출되도록 챔버본체(310)에 설치되어 관통공(320)을 흐르는 측정용 레이저의 조사에 의하여 변화되는 유중 가스의 압력변화를 감지하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 압력센서(331)는, 압력 측정방식에 따라서 다양한 구성이 가능하며 유중 가스의 압력변화를 미세하게 측정할 수 있는 음파 또는 초음파센서가 사용됨이 바람직하다.
구체적으로 상기 측정유로(L), 특히 압력센서(331) 부근에서의 압력변화 측정을 위한 압력센서(331)는, 수 ㎑ ~ 수십 ㎑ 범위의 주파수 측정이 가능한 센서의 사용이 바람직하다.
상기 PCB부(332)는, 압력센서(331)로부터 감지된 압력변화를 신호를 외부로 전달하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 PCB부(332)는, 압력센서(331)로부터 감지된 압력변화를 신호를 증폭, 필터링하여 외부로 전달할 수 있다.
한편 상기 압력센서(331)는, PCB부(332)에 부착되어 설치될 수 있다.
한편 상기 챔버본체(310)는, 압력센서(331) 및 PCB부(332)의 설치를 위하여 측면에서 관통공(320)까지 연결되는 관통설치부(319)가 형성된다.
그리고 상기 압력센서(331)는, 관통공(320)을 향하여 노출되도록 관통공(320)을 형성하는 내주면 내측으로 삽입되어 관통설치부(319)에 설치되고, PCB부(332)는, 챔버본체(310)의 측면 및 압력센서(331) 사이에 설치될 수 있다.
한편 상기 압력센서(331) 및 PCB부(332)의 설치시 압력센서(331) 및 PCB부(332)의 설치부위, 즉 관통설치부(319)를 통하여 압력변화 관통공(320)에 대한 측정압 누출이 발생될 수 있으며, 그 누출에 의하여 관통공(320)을 흐르는 유중 가스의 측정결과의 부정확성의 원인으로 작용할 수 있다.
이에, 상기 압력센서(331) 및 PCB부(332)의 설치시 관통공(320)에 대한 밀폐상태를 유지할 필요가 있으며, 상기 압력감지부(330)는, 외부에 노출되는 부분에 외부신호연결부(334)와의 착탈결합에 의하여 외부신호연결부(334)의 복수의 단자(334a)와 전기적으로 연결되는 복수의 연결단자들을 구비하며, 연결단자가 PCB부와 회로적으로 연결되고, 관통설치부(319)를 외부에 대하여 밀폐시키는 연결단자부(333)를 포함할 수 있다.
상기 연결단자부(333)는, 외부에 노출되는 부분에 외부신호연결부(334)와의 착탈결합에 의하여 외부신호연결부(334)의 복수의 단자(334a)와 전기적으로 연결되는 복수의 연결단자들을 구비하며, 연결단자가 PCB부와 회로적으로 연결되고, 관통설치부(319)를 외부에 대하여 밀폐시키는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
그리고 상기 연결단자부(333)는, 챔버본체(310)와의 결합시 오링에 의하여 결합됨으로써 관통설치부(319)를 통하여 압력변화 관통공(320)에 대한 측정압 누출을 방지할 수 있다.
상기 진단처리부(220)는, 유중 가스 측정모듈(300)에서 감지된 압력변화를 기준으로 유중가스 내 가스성분을 분석하여 그 분석결과에 따라서 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 진단처리부(220)는, 특허문헌 1, 특허문헌 2 등에 개시된 바와 같이, PC 등 유중 가스 측정모듈(300)에 설치된 압력감지부(330)의 감지신호을 전달받아 감지신호를 분석하여 분석결과를 기준으로 변압기(10)의 이상유무의 판단을 수행할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
한편 상기 분석결과는, 예로서 CH4, C2H6, C2H4, C2H2, CO, CO2, N2, O2 중 적어도 1 종 이상의 가스의 발생여부 및 해당 가스의 발생량이 될 수 있다.
그리고 상기 진단처리부(220)는, 가스의 발생여부 및 해당 가스의 발생량을 미리 축적된 데이터 베이스를 참조하여 변압기(10)의 이상유무의 판단할 수 있다.
한편 상기 챔버본체(310)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 유중 가스 분석의 정확성을 위하여 관통공(320) 내부의 압력감지를 위한 압력측정센서(160)가 설치될 수 있다.
상기 압력측정센서(160)는, 챔버본체(310)에 설치되어 관통공(320) 내부의 압력을 측정하기 위한 센서로서 압력측정방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
또한 상기 챔버본체(310)는, 유중 가스 분석의 정확성 및 안정성을 위하여 챔버본체(310), 특히 관통공(320) 내부의 온도를 제어할 수 있도록 온도센서(미도시) 및 온도제어부(미도시)가 설치될 수 있다.
예를 들면 상기 챔버본체(310), 특히 관통공(320) 내부의 온도가 변화되면 압력 또한 변화되어 유중 가스 분석의 정확성 및 안정성을 저해할 수 있다.
상기 온도센서는, 유중 가스 분석의 정확성 및 안정성을 위하여 챔버본체(310), 특히 관통공(320) 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있도록 관통공(320) 내부의 온도의 제어를 위하여 관통공(320) 내부의 온도를 직접 또는 간접으로 측정하기 위한 구성으로서 다양한 구성 및 설치구조가 가능하다.
상기 온도제어부는, 유중 가스 분석의 정확성 및 안정성을 위하여 챔버본체(310), 특히 관통공(320) 내부의 온도를 제어, 예를 들면 일정하게 유지할 수 있도록 챔버본체(310)에 설치되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 온도제어부는, 열제어를 위한 열매체가 흐르도록 챔버본체(310)에 형성된 유로를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 온도제어부는, 챔버본체(310)에 결합되어 열매체가 흐르는 온도제어자켓을 포함할 수 있다.
상기와 같은 온도센서 및 온도제어부를 이용하여, 챔버본체(310), 특히 관통공(320) 내부의 온도를 일정하게 유지함으로써 유중 가스 분석의 정확성 및 안정성을 높일 수 있다.
또한 상기와 같은 온도센서 및 온도제어부를 이용하여, 측정 온도를 고려하여 유중 가스 분석의 측정결과를 보정하여 측정결과에 대한 오차를 최소화하고 그 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 변압기 100 : 가스추출부
200 : 진단부 300 : 유중 가스 측정 챔버

Claims (11)

  1. 변압기(10)에 연결되어 상기 변압기(10) 내부의 절연유로부터 유중 가스를 추출하는 가스추출부(100)와, 상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스를 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단부(200)를 포함하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템으로서,
    상기 진단부(200)는,
    측정용 레이저를 발생시키는 레이저광원부(210)와;
    상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 흐르는 측정유로(L)를 형성하고 측정유로(L)에 상기 측정용 레이저를 조사하여 측정유로(L) 내에 압력변화를 유도하고 압력변화를 감지하는 유중 가스 측정 모듈(300)와;
    상기 유중 가스 측정모듈(300)에서 감지된 압력변화를 기준으로 유중가스 내 가스성분을 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단처리부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유중 가스 측정 모듈(300)는,
    유중 가스가 유입되는 유입구(321)와, 유중 가스가 배출되는 배출구(322)가 형성되며, 상기 유입구(321) 및 상기 배출구(322)와 연통되어 상기 측정유로(L)를 형성하기 위한 관통공(320)이 길이방향을 따라서 형성된 챔버본체(310)와;
    상기 챔버본체(310)의 일단에 결합되어 상기 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 상기 관통공(320)을 따라서 조사하도록 상기 레이저광원부(210)와 결합되는 제1복개부재(311)와;
    상기 챔버본체(310)의 타단에 결합되어 상기 제1복개부재(311)과 함께 상기 관통공(320)을 밀폐시키는 제2복개부재(312)와;
    상기 챔버본체(310)에 설치되어 상기 측정용 레이저에 조사된 유중 가스의 압력변화를 감지하는 압력감지부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 압력감지부(330)는,
    상기 관통공(320)을 흐르는 유중 가스에 노출되도록 설치된 압력센서(331)와;
    상기 압력센서(331)로부터 감지된 압력변화를 신호를 외부로 전달하는 PCB부(332)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 챔버본체(310)는, 상기 압력센서(331) 및 상기 PCB부(332)의 설치를 위하여 측면에서 상기 관통공(320)까지 연결되는 관통설치부(319)가 형성되고,
    상기 압력센서(331)는, 상기 관통공(320)을 향하여 노출되도록 상기 관통공(320)을 형성하는 내주면 내측으로 삽입되어 상기 관통설치부(319)에 설치되고,
    상기 PCB부(332)는, 상기 챔버본체(310)의 측면 및 상기 압력센서(331) 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 압력감지부(330)는,
    외부에 노출되는 부분에 외부신호연결부(334)와의 착탈결합에 의하여 외부신호연결부(334)의 복수의 단자(334a)와 전기적으로 연결되는 복수의 연결단자들을 구비하며, 상기 연결단자가 상기 PCB부와 회로적으로 연결되고, 상기 관통설치부(319)를 외부에 대하여 밀폐시키는 연결단자부(333)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 압력감지부(330)는, 초음파 센서인 것을 특징으로 하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템.
  7. 변압기(10)에 연결되어 상기 변압기(10) 내부의 절연유로부터 유중 가스를 추출하는 가스추출부(100)와, 상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스를 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단부(200)를 포함하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템에 있어서,
    상기 진단부(200)는, 측정용 레이저를 발생시키는 레이저광원부(210)와; 상기 가스추출부(100)에서 추출된 유중 가스가 흐르는 측정유로(L)를 형성하고 측정유로(L)에 상기 측정용 레이저를 조사하여 측정유로(L) 내에 압력변화를 유도하고 압력변화를 감지하는 유중 가스 측정 모듈(300)와; 상기 유중 가스 측정모듈(300)에서 감지된 압력변화를 기준으로 유중가스 내 가스성분을 분석하여 그 분석결과에 따라서 상기 변압기(10)의 이상유무를 진단하는 진단처리부(220)를 포함하는 변압기의 유중 가스 분석 시스템에 사용되는 유중 가스 측정 모듈(300)로서,
    유중 가스가 유입되는 유입구(321)와, 유중 가스가 배출되는 배출구(322)가 형성되며, 상기 유입구(321) 및 상기 배출구(322)와 연통되어 상기 측정유로(L)를 형성하기 위한 관통공(320)이 길이방향을 따라서 형성된 챔버본체(310)와;
    상기 챔버본체(310)의 일단에 결합되어 상기 레이저광원부(210)으로부터 측정용 레이저를 상기 관통공(320)을 따라서 조사하도록 상기 레이저광원부(210)와 결합되는 제1복개부재(311)와;
    상기 챔버본체(310)의 타단에 결합되어 상기 제1복개부재(311)과 함께 상기 관통공(320)을 밀폐시키는 제2복개부재(312)와;
    상기 챔버본체(310)에 설치되어 상기 측정용 레이저에 조사된 유중 가스의 압력변화를 감지하는 압력감지부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유중 가스 측정 모듈.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 압력감지부(330)는,
    상기 관통공(320)을 흐르는 유중 가스에 노출되도록 설치된 압력센서(331)와;
    상기 압력센서(331)로부터 감지된 압력변화를 신호를 외부로 전달하는 PCB부(332)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유중 가스 측정 모듈.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 챔버본체(310)는, 상기 압력센서(331) 및 상기 PCB부(332)의 설치를 위하여 측면에서 상기 관통공(320)까지 연결되는 관통설치부(319)가 형성되고,
    상기 압력센서(331)는, 상기 관통공(320)을 향하여 노출되도록 상기 관통공(320)을 형성하는 내주면 내측으로 삽입되어 상기 관통설치부(319)에 설치되고,
    상기 PCB부(332)는, 상기 챔버본체(310)의 측면 및 상기 압력센서(331) 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 유중 가스 측정 모듈.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 압력감지부(330)는,
    외부에 노출되는 부분에 외부신호연결부(334)와의 착탈결합에 의하여 외부신호연결부(334)의 복수의 단자(334a)와 전기적으로 연결되는 복수의 연결단자들을 구비하며, 상기 연결단자가 상기 PCB부와 회로적으로 연결되고, 상기 관통설치부(319)를 외부에 대하여 밀폐시키는 연결단자부(333)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유중 가스 측정 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 압력감지부(330)는, 음파 또는 초음파 센서인 것을 특징으로 하는 유중 가스 측정 모듈.
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