KR20210129019A - 퓨란 농도의 정량 방법, 이를 이용한 변압기 열화 진단 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 퓨란 농도의 정량 방법, 이를 이용한 변압기 열화 진단 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 퓨란 농도의 정량 방법은, 절연유 시료에서 퓨란(furan)이 추출된 추출용액에 발색시약을 혼합 반응시켜 상기 추출용액의 발색 정도를 측정하는 단계; 및 상기 추출용액의 발색 정도에 대해 정밀분석 및 간이분석과의 상관 관계에 기반하는 보정을 통해 퓨란 농도를 정량하는 단계;를 포함하되, 상기 정밀분석은 변압기 절연유 중 퓨란 화합물을 분석하기 위해 실험실에서 이루어지는 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 색 칼럼분리를 통해 정량값을 얻는 것이고, 상기 간이분석은 실제 변압기 시료들에 대해 현장에서 색도값을 얻는 것일 수 있다.
Description
본 발명은 퓨란 농도의 정량 방법, 이를 이용한 변압기 열화 진단 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기에서 채취된 절연유 시료의 퓨란 농도를 정량하고, 정량된 퓨란 농도를 이용하여 변압기의 열화 상태를 진단함으로써, 현장에서 변압기의 열화 상태를 효율적으로 관리하기 위한, 퓨란 농도의 정량 방법, 이를 이용한 변압기 열화 진단 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 변압기 수명은 변압기 권선에 감겨져 있는 절연지의 노화 또는 열화에 의해 제한된다. 그런데, 변압기 내부를 직접적으로 조사하기란 사실상 불가능하기 때문에 변압기 내부 절연지를 평가하는 간접방법이 필요하다.
절연지는 셀룰로오즈(cellulose)로 구성되며, 셀룰로오즈는 글루코오즈 단분자가 주성분 단위이므로 축합반응에 의해 오각형의 퓨란(furan)계 화합물이 생성된다.
절연유는 끓는점이 400℃ 이상에서 열분해가 일어나기 시작하고 온도가 상승됨에 따라 이러한 분해가 증가하여 퓨란계 화합물인 푸르푸랄(2-furaldehyde) 등의 열화생성물이 발생한다. 이때, 주로 발생하는 가스는 절연유에 대한 용해도가 큰 CH4, C2H6 및 C2H4 등의 저분자 탄화수소, 및 수소(H2) 가스가 방출된다.
한편, 변압기 절연유 중 퓨란 화합물을 분석하기 위해서는 일반적으로 고성능 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 1차적으로 유중에서 퓨란을 추출한 후 이동상 용매를 흘려 주면서 HPLC로 분석하게 된다. 이러한 분석 방법은 고전적인 유기화합물 분석방법으로서 고가의 장비와 숙련된 전문가를 필요로 하기 때문에 시간소요가 많고 유지관리가 어려운 단점이 있다. 즉, 이러한 분석 방법은 현장에서 직접 진단할 수 없다.
그래서, 기존에는 퓨란 화합물과 아닐린-아세테이트(aniline acetate) 화학반응에 의한 분석방법을 활용하여 현장에서 비전문가도 사용가능한 퓨란 진단 장치가 제안된 바 있다. 이러한 퓨란 진단 장치는 퓨란 화합물과 아닐린-아세테이트의 발색 반응에 의해 생성되는 분홍색 화합물(pink complex)의 발색 정도를 이용하여 퓨란 농도를 정량 가능하고, 노후 변압기의 열화를 진단할 수 있다.
그런데, 발색 반응을 이용한 간이 분석법은 색도를 육안으로 관찰하거나, 일정 농도 이상일 경우 스크리닝(screening)하는 방법으로 활용하게 된다. 이러한 정성적인 방법은 실험실 분석법과 비교하여 정량분석법을 대체할 수 없다.
기존에 상용 색도계를 이용할 경우, 표준물질을 이용하여 교정 후 정량이 가능하지만, 제작사에 따라 교정 프로그램을 넣지 못할 경우는 외부로 데이터를 가져와 정량하는 프로그램을 이용해야 하는 단점이 있다.
또한, 비전문가가 퓨란 진단 장치를 사용할 경우 정량화된 퓨란 농도값이 어떤 의미를 가지는지 알 수 없다.
따라서, 기존 퓨란 진단 장치는 정확한 농도를 측정하기 위해 최적의 발색 파장 선정과 교정 알고리즘이 요구된다.
본 발명의 목적은 변압기에서 채취된 절연유 시료의 퓨란 농도를 정량하고, 정량된 퓨란 농도를 이용하여 변압기의 열화 상태를 진단함으로써, 현장에서 변압기의 열화 상태를 효율적으로 관리하기 위한, 퓨란 농도의 정량 방법, 이를 이용한 변압기 열화 진단 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 퓨란 농도의 정량 방법은, 절연유 시료에서 퓨란(furan)이 추출된 추출용액에 발색시약을 혼합 반응시켜 상기 추출용액의 발색 정도를 측정하는 단계; 및 상기 추출용액의 발색 정도에 대해 정밀분석 및 간이분석과의 상관 관계에 기반하는 보정을 통해 퓨란 농도를 정량하는 단계;를 포함하되, 상기 정밀분석은 변압기 절연유 중 퓨란 화합물을 분석하기 위해 실험실에서 이루어지는 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 색 칼럼분리를 통해 정량값을 얻는 것이고, 상기 간이분석은 실제 변압기 시료들에 대해 현장에서 색도값을 얻는 것일 수 있다.
상기 추출용액은, 상기 절연유 시료와 추출용매가 혼합된 후, 연직 방향으로 정치됨에 따라 하부에 층분리되는 것일 수 있다.
상기 절연유 시료와 상기 추출용매는, 시료 혼합기에 의해 90도 좌우로 1분간 혼합 또는 50회 혼합되는 것일 수 있다.
상기 발색시약은, 아닐린(aniline)과 아세트산(acetate)의 부피 비율이 1:6일 수 있다.
상기 추출용액과 상기 발색시약의 부피 비율은, 1:1.5이고, 상기 추출용액과 상기 발색시약의 반응시간은 4분일 수 있다.
상기 추출용액의 발색 정도를 측정하는 단계는, 파장영역이 520㎚와 530㎚에서 측정하는 것일 수 있다.
상기 정밀분석 및 상기 간이분석 간의 상관 관계는, 하기 수학식에 의해 산출되는 피어슨 상관 계수(r)를 이용한 피어슨 상관 관계 분석을 통해 신뢰 수준이 검증되는 것일 수 있다.
[수학식]
(여기서, 
, 
, 
이고, 두 변수 x와 y가 선형 관계이다.)
여기서, S는 공분산(covariance), x는 HPLC 정밀분석 결과값(ppb), y는 간이분석결과값(ppb), i는 추출용액의 각 농도별 측정변수, n은 측정 회수이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 방법은, 변압기를 통해 채취된 절연유 시료의 퓨란 농도를 정량하는 정량 단계; 및 퓨란 농도 및 절연지 중합도와의 상관 관계를 토대로 상기 정량된 퓨란 농도를 이용하여 상기 변압기의 열화 상태를 진단하는 진단 단계;를 포함할 수 있다.
상기 정량 단계는, 절연유 시료에서 퓨란(furan)이 추출된 추출용액에 발색시약을 혼합 반응시켜 상기 추출용액의 발색 정도를 측정하는 단계; 및 상기 추출용액의 발색 정도에 대해 정밀분석 및 간이분석과의 상관 관계에 기반하는 보정을 통해 퓨란 농도를 정량하는 단계;를 포함하되, 상기 정밀분석은 변압기 절연유 중 퓨란 화합물을 분석하기 위해 실험실에서 이루어지는 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 색 칼럼분리를 통해 정량값을 얻는 것이고, 상기 간이분석은 실제 변압기 시료들에 대해 현장에서 색도값을 얻는 것일 수 있다.
상기 진단 단계는, 퓨란 농도 및 절연지 중합도와의 상관 관계를 나타내는 첸동 모델(Chendong model)을 통해 퓨란 농도에 대한 상기 변압기의 열화 상태를 진단하는 것일 수 있다.
상기 진단 단계는, 절연지 중합도가 50% 이하로 떨어지는 퓨란 농도를 기준으로 단계별 진단 결과를 제공하는 것일 수 있다.
상기 진단 결과는, 배전용 변압기와 송변전용 변압기 각기 제공 가능한 것일 수 있다.
또한, 본발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 장치로서, 적어도 하나 이상의 프로세서; 및 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며, 상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 변압기 열화 진단 장치로 하여금, 변압기를 통해 채취된 절연유 시료의 퓨란 농도를 정량하게 하고, 퓨란 농도 및 절연지 중합도와의 상관 관계를 토대로 상기 정량된 퓨란 농도를 이용하여 상기 변압기의 열화 상태를 진단하게 할 수 있다.
상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 변압기 열화 진단 장치로 하여금, 퓨란 농도를 정량할 때, 절연유 시료에서 퓨란(furan)이 추출된 추출용액에 발색시약을 혼합 반응시켜 상기 추출용액의 발색 정도를 측정하게 하고, 상기 추출용액의 발색 정도에 대해 정밀분석 및 간이분석과의 상관 관계에 기반하는 보정을 통해 퓨란 농도를 정량하게 하며, 상기 정밀분석은 변압기 절연유 중 퓨란 화합물을 분석하기 위해 실험실에서 이루어지는 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 색 칼럼분리를 통해 정량값을 얻는 것이고, 상기 간이분석은 실제 변압기 시료들에 대해 현장에서 색도값을 얻는 것일 수 있다.
상기 추출용액은, 상기 절연유 시료와 추출용매가 혼합된 후, 연직 방향으로 정치됨에 따라 하부에 층분리되고, 상기 절연유 시료와 상기 추출용매를 90도 좌우로 1분간 혼합 또는 50회 혼합시키는 시료 혼합기;를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 정량된 퓨란 농도, 상기 정량된 퓨란 농도를 기준으로 단계별 진단 결과를 표시하는 디스플레이;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 변압기에서 채취된 절연유 시료의 퓨란 농도를 정량하고, 정량된 퓨란 농도를 이용하여 변압기의 열화 상태를 진단함으로써, 현장에서 변압기의 열화 상태를 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명은 색도 변화에 따라 각 농도등급별로 육안으로 색을 정성 비교하는 것이 아니라 절연유 중 퓨란을 정량하여 전압별 송변전 및 배전용 변압기의 진단 기준을 별도로 마련하여 열화 상태를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 장기 운전된 송배전용 변압기의 수명한계 증가에 따른 건전성 평가를 위한 열화 생성물을 정확하게 정량하고, 각 전압별 진단 알고리즘을 적용하여 최종적으로 변압기의 열화 상태를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 노후 변압기의 열화평가를 위한 절연지의 중합도를 간접적으로 예측할 수 있는 알고리즘을 포함하고, 색도값만 가지고 색도표에 의한 진단하는 스크리닝 방법으로 인적 불확도 요인이 높은 방법으로 진단 정확도를 저해할 수 있는 요인들을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 분석 정확도 향상 및 중합도 예측 가능한 진단 알고리즘을 통해 비전문가도 진단결과를 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 쉽고 빠르게 현장에서 활용 가능함과 동시에 진단 정확도 측면에서도 경쟁성을 확보하여 변압기 관리를 획기적으로 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 실험실 분석대비 단가를 약 1/5정도로 절감하여 현장진단 효율성을 높일 수 있고, 퓨란 농도의 실험실 정밀분석 대비 정확도 향상 및 진단 알고리즘을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 퓨란 농도의 정량 방법에 대한 도면,
도 2는 Aniline Acetate(1:3)의 농도별 발색 정도를 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 각 농도별 분 당 흡광도 수치(1:3)를 나타낸 도면,
도 4는 Aniline Acetate(1:6)의 농도별 발색 정도를 나타낸 도면,
도 5은 도 4의 각 농도별 분 당 흡광도 수치(1:6)를 나타낸 도면,
도 6은 농도별 표준물질의 파장별 분 당 반응값을 나타낸 도면,
도 7은 520㎚에서 표준물질의 농도별 반응값을 나타낸 도면,
도 8은 530㎚에서 표준물질의 농도별 반응값을 나타낸 도면,
도 9는 반응 시료 1㎖와 발색시약(1:6) 300㎕의 발색사진을 나타낸 도면,
도 10은 반응 시료 1㎖와 발색시약(1:6) 1㎖의 발색사진을 나타낸 도면,
도 11은 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1㎖, 발색시약 300㎕)를 나타낸 도면,
도 12는 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1㎖, 발색시약 1㎖)를 나타낸 도면,
도 13은 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1.5㎖, 발색시약 1㎖)를 나타낸 도면,
도 14는 정밀분석 및 간이분석 결과 데이터를 나타낸 도면,
도 15는 정밀분석 대비 간이분석 결과 비교를 나타낸 도면,
도 16은 정밀분석과 간이분석 결과의 피어슨 상관 관계 분석 결과를 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 방법을 나타낸 도면,
도 18은 셀룰로오스 분자 열화 메커니즘을 설명하는 도면,
도 19는 퓨란계 화합물을 나타낸 도면,
도 20은 지상변압기 절연지의 중합도 분석결과를 나타낸 도면,
도 21은 도 20의 실제 현장시료의 퓨란 농도와 절연지 중합도의 관계를 나타낸 도면,
도 22는 퓨란 농도와 절연지 평균 중합도와의 관계를 나타낸 도면,
도 23은 배전용 변압기의 퓨란 진단 기준을 나타낸 도면,
도 24는 송변전용 변압기의 퓨란 진단 기준을 나타낸 도면,
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 Aniline Acetate(1:3)의 농도별 발색 정도를 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 각 농도별 분 당 흡광도 수치(1:3)를 나타낸 도면,
도 4는 Aniline Acetate(1:6)의 농도별 발색 정도를 나타낸 도면,
도 5은 도 4의 각 농도별 분 당 흡광도 수치(1:6)를 나타낸 도면,
도 6은 농도별 표준물질의 파장별 분 당 반응값을 나타낸 도면,
도 7은 520㎚에서 표준물질의 농도별 반응값을 나타낸 도면,
도 8은 530㎚에서 표준물질의 농도별 반응값을 나타낸 도면,
도 9는 반응 시료 1㎖와 발색시약(1:6) 300㎕의 발색사진을 나타낸 도면,
도 10은 반응 시료 1㎖와 발색시약(1:6) 1㎖의 발색사진을 나타낸 도면,
도 11은 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1㎖, 발색시약 300㎕)를 나타낸 도면,
도 12는 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1㎖, 발색시약 1㎖)를 나타낸 도면,
도 13은 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1.5㎖, 발색시약 1㎖)를 나타낸 도면,
도 14는 정밀분석 및 간이분석 결과 데이터를 나타낸 도면,
도 15는 정밀분석 대비 간이분석 결과 비교를 나타낸 도면,
도 16은 정밀분석과 간이분석 결과의 피어슨 상관 관계 분석 결과를 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 방법을 나타낸 도면,
도 18은 셀룰로오스 분자 열화 메커니즘을 설명하는 도면,
도 19는 퓨란계 화합물을 나타낸 도면,
도 20은 지상변압기 절연지의 중합도 분석결과를 나타낸 도면,
도 21은 도 20의 실제 현장시료의 퓨란 농도와 절연지 중합도의 관계를 나타낸 도면,
도 22는 퓨란 농도와 절연지 평균 중합도와의 관계를 나타낸 도면,
도 23은 배전용 변압기의 퓨란 진단 기준을 나타낸 도면,
도 24는 송변전용 변압기의 퓨란 진단 기준을 나타낸 도면,
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 장치를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 장치는 변압기의 절연유 중 퓨란(푸르푸랄)을 최적 추출용매에서 추출하여 최대 발색파장에서 퓨란 농도를 정량한 후, 각 전압별로 퓨란 농도와 절연지 중합도 상관관계를 기반으로 하는 진단 알고리즘을 적용하여 정량 분석을 통해 도출된 퓨란 농도에 대한 변압기의 열화를 진단한다.
이와 같이, 변압기 열화 진단 장치는 변압기의 절연유 중 퓨란의 발색 정도 변화에 따라 각 농도 등급별로 육안으로 색을 비교하는 정성 분석하지 않기 때문에 측정자에 의한 불확도 요인을 해소할 수 있다.
그리고, 변압기 열화 진단 장치는 정량 분석을 통해 도출된 퓨란 농도를 통해 전압별로 송변전 변압기와 배전용 변압기에 대한 열화 진단 기준을 각각 마련하여 변압기의 열화를 정확하게 진단할 수 있다.
이러한 변압기 열화 진단 장치에 대한 설명에 앞서, 변압기 열화 진단 장치에서 이용하는 퓨란 농도의 정량 분석 방법과 변압기 열화 진단 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 퓨란 농도의 정량 방법에 대한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 절연유 시료가 열화를 판단하기 위한 변압기에서 채취된다(S11). 여기서, 절연유 시료는 10㎖가 채취된다.
이후, 절연유 시료와 추출용매가 서로 혼합된다(S12). 이때, 절연유 시료와 추출용매는 이코노-팩 크로마토그래피 컬럼(Econo-Pac Chromatography Column)(이하 '컬럼'이라 함)에 주입된 후 시료 혼합기에 의해 고르게 혼합된다. 또한, 시료 혼합기는 컬럼을 1분(약 50회)간 좌우로 자동으로 흔든다.
여기서, 컬럼에는 소정의 레진(resin)이 500㎕(total volume)로 패킹되어 있고, 컬럼 뚜껑을 열어 추출용매와 절연유 시료가 주입된다. 또한, 추출용매는 퓨란을 추출하기 위해 40% 메탄올(methanol) 3㎖가 주입되고, 절연유 시료는 10㎖가 주입된다.
이후, 절연유 시료와 추출용매의 혼합 용액이 정치되어 추출용액이 하부에 층분리된다(S13). 이때, 컬럼은 컬럼 뚜껑을 열어주고 연직 방향으로 세워 정치시킨다.
이후, 퓨란이 추출되어 있는 추출용액이 분취된다(S14). 이때, 컬럼 하부팁(tip)이 제거되어 추출용액 1.5㎖가 바이알(vial)에 분취된다.
이후, 추출용액(즉, 반응시료)에 발색시약을 혼합 반응시킨다(S15). 이때, 반응시간은 4분이다.
여기서, 발색시약은 아닐린(aniline)과 아세트산(acetate)의 부피 비율이 1:6인 시약이다. 또한, 발색시약은 1㎖, 추출용액은 1.5㎖이다. 즉, 발색시약과 추출용액의 부피 비율은 1:1.5이다.
이후, 추출용액의 발색 정도에 대한 퓨란 농도(즉, 퓨란 농도)는 정밀분석 대비 간이분석 결과 기반의 보정을 통해 정량된다(S16).
한편, 추출용액이 발색시약과 반응하여 분홍색으로 변한 후 최적 파장영역을 얻기 위해, 도 1에서 언급된 발색시약 비율, 추출용액과 발색시약과의 반응시간 및 비율은 다음과 같이 결정된다.
이를 위해, 본 발명에서는 도 1의 전술한 순서에 따라 실험을 실시하고, 그 실험결과를 통해 발색시약 비율, 추출용액과 발색시약과의 비율 및 반응시간을 결정하였다. 여기서는 절연유 시료 대신 신유 표준물질을 이용할 수 있다.
먼저, 도 1에서 최적 발색시약 비율을 도출하기 위해, 아닐린과 아세트산의 부피 비율을 1:3 및 1:6으로 비교실험을 실시하였다.
도 2는 Aniline Acetate(1:3)의 농도별 발색 정도를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 각 농도별 분 당 흡광도 수치(1:3)를 나타낸 도면이며, 도 4는 Aniline Acetate(1:6)의 농도별 발색 정도를 나타낸 도면이고, 도 5은 도 4의 각 농도별 분 당 흡광도 수치(1:6)를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 색도값은 1:3의 비율에서 조금 더 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
그런데, 발색시약은 아닐린의 비율이 높아지면 자체 시약 색으로 인해 추출용액의 발색시 영향을 미칠 수 있게 된다.
그래서, 발색시약 비율은 아세트산의 비율을 높이면서 최적의 색도 반응을 나타낼 수 있게 아닐린과 아세트산의 부피 비율이 1:6으로 결정된다. 즉, 도 1의 S15 단계에서는 아닐린과 아세트산의 부피 비율이 1:6인 발색시약을 이용하게 된다.
다음으로, 상용화된 색도계에서는 추출용액이 발색시약과 반응하여 분홍색을 나타내는 파장영역을 520㎚와 530㎚에서 검출할 수 있다.
도 1에서 최적 반응시간을 도출하기 위해, 분 당 발색반응에 대한 색도계 반응값에 대한 비교실험을 실시하였다.
도 6은 농도별 표준물질의 파장별 분 당 반응값을 나타낸 도면이고, 도 7은 520㎚에서 표준물질의 농도별 반응값을 나타낸 도면이며, 도 8은 530㎚에서 표준물질의 농도별 반응값을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 520㎚와 530㎚에서의 반응값은 큰 차이를 나타내지 않았다. 이에, 최적 파장영역(파장범위)은 520㎚에서 530㎚로 선정할 수 있다.
현장의 진단 키트의 장점을 살리기 위해서는 반응시간은 10분 이상 길어지는 것이 바람직하지 않다. 이에, 반응시간은 7분 이내의 결과를 반영하되, 도 6에서 최적 반응시간은 4분으로 결정하였다.
최적 반응시간은 자동혼합기에서 퓨란을 추출할 때 좌우 90도로 약 50회 혼합시 걸리는 시간에 해당된다. 이러한 최적 반응시간은 퓨란을 추출할 때 지나치게 혼합되어 퓨란이 유화되는 경우를 방지하기 위해 설정되는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 1에서 추출용액과 발색시약과의 비율을 도출하기 위해, 발색시약의 첨가 비율을 최소 300㎕와 최대 1㎖를 기준으로 하여 반응하는 추출용액의 양은 1㎖와 1.5㎖로 비교실험을 실시하였다.
도 9는 반응 시료 1㎖와 발색시약(1:6) 300㎕의 발색사진을 나타낸 도면이고, 도 10은 반응 시료 1㎖와 발색시약(1:6) 1㎖의 발색사진을 나타낸 도면이며, 도 11은 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1㎖, 발색시약 300㎕)를 나타낸 도면이고, 도 12는 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1㎖, 발색시약 1㎖)를 나타낸 도면이며, 도 13은 발색시약 농도별 분 당 흡광도 수치(추출용액 1.5㎖, 발색시약 1㎖)를 나타낸 도면이다.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 같은 용량의 추출용액은 발색시약이 많이 혼합될수록 분홍색의 발색이 더 강하게 나타난다. 또한, 반응하는 추출용액의 양을 최대 1.5㎖로 반응시키는 경우에는 색도값이 높게 나타나는 것을 알 수 있다.
이에 따라, 추출용액과 발색시약과의 부피 비율은 1.5:1로 선정하였다. 즉, 추출용액은 1.5㎖이고, 발색시약은 1㎖일 수 있다.
한편, 도 1의 S16 단계에서 추출용액의 발색 정도에 대한 퓨란 농도를 정량하기 위해, 정밀분석 결과와 간이분석 결과와의 상관성에 대해 확인하였다.
여기서 '정밀분석'은 변압기 절연유 중 퓨란 화합물을 분석하기 위해 실험실에서 이루어지는 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 색 칼럼분리를 통해 정량값을 얻는 것을 의미하고, '간이분석'은 실제 변압기 시료들에 대해 현장에서 색도값을 얻는 것을 의미한다. 즉, 간이분석은 변압기 열화 진단 장치를 이용하여 색도값을 얻는 것을 의미한다.
이에 따라, 정밀분석 결과와 간이분석 결과와의 상관성(즉, 정밀분석 대비 간이분석 결과)을 토대로, 간이분석 결과는 보정을 통해 정밀분석 결과에 부합하는 신뢰 수준으로 정량될 수 있다. 그러면, 변압기 열화 진단 장치에서 확인된 퓨란 농도는 보정을 통해 정밀분석 결과에 부합하는 신뢰 수준으로 정량될 수 있게 된다.
도 14는 정밀분석 및 간이분석 결과 데이터를 나타낸 도면이고, 도 15는 정밀분석 대비 간이분석 결과 비교를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 변압기 열화 진단 장치에 의해 확인되는 간이분석 결과의 신뢰 수준은 HPLC를 이용한 정밀분석 결과와의 비교를 통해 확인하였다.
그리고, 인적 불확도 요인을 제거하기 위해 자동혼합기를 도입하여 퓨란의 추출시 좌우 90도로 약 50회 혼합시 4분이 소요되는 것을 감안하여 셋팅하였다.
또한, 비교대상 시료는 비교 검증의 정확도를 높이기 위해 실제 현장에서 운전하고 있는 배전급 변압기의 시료를 채취한 것으로 24개소에 대하여 실시하였다.
도 15를 참조하면, 정밀분석 대비 간이분석 결과 비교 그래프는 정밀분석 대비 간이분석의 결과값이 17% 정도 높은 추세를 나타낸다. 이때, 전반적인 측정방법에 따른 측정치 간에 유의한 차이는 없었고, 그래프 상으로도 추세의 직선성이 양호하게 나타났다. 즉, 그래프는 y＝1.173*x＋2.124의 직선 그래프 형태로 나타난다.
아울러, 정밀분석 대비 간이분석의 신뢰 수준을 검증하기 위해 각 기기별 측정치 간의 상관 관계를 분석하였다. 이때, 통계처리는 SPSS(Statistical Package for the Social Science) 통계프로그램을 이용하였다. 또한, 각 측정기기 간의 상관성은 피어슨 상관 계수(Pearson Correlation Coefficient, Pearson's r)를 이용하여 분석하였다.
피어슨 상관 계수(r)는 두 변수 간의 관련성을 구하기 위해 보편적으로 이용된다. 계산에 가장 편리한 것 중의 하나로, 두 변수 x와 y가 선형 관계라면 아래 수식과 같이 계산된다.
여기서, 
이고,
여기서, S는 공분산(covariance), x는 HPLC 정밀분석 결과값(ppb), y는 간이분석결과값(ppb), i는 추출용액의 각 농도별 측정변수, n은 측정 회수이다. 그리고 피어슨 상관 계수(r)의 범위는 -1≤r≤+1이다.
이때, r＝1인 경우라면, 두 변수 x와 y 사이에는 완전한 양의 선형 상관 관계를 의미하고, r＝0인 경우라면, 두 변수 x와 y 사이에는 완전한 독립 관계 즉, 선형 상관 관계가 없음을 의미하며, r＝-1인 경우라면, 두 변수 x와 y 사이에는 완전한 음의 선형 상관 관계를 의미한다. r＝0인 경우는 xy＝0일 때 발생한다.
일반적으로, 피어슨 상관 계수(r)는 다음 표 1과 같이 해석될 수 있다.
| 피어슨 상관 계수(r)의 범위 | 의미 |
| -1.0≤r≤-0.7 | 매우 강한 음(-)의 상관 관계 |
| -0.7≤r≤-0.3 | 강한 음(-)의 상관 관계 |
| -0.3≤r≤-0.1 | 약한 음(-)의 상관 관계 |
| -0.1≤r≤ 0.1 | 상관 관계 없음 |
| 0.1≤r≤ 0.3 | 약한 양(+)의 상관 관계 |
| 0.3≤r≤ 0.7 | 강한 양(+)의 상관 관계 |
| 0.7≤r≤ 1.0 | 매우 강한 양(+)의 상관 관계 |
도 16은 정밀분석과 간이분석 결과의 피어슨 상관 관계 분석 결과를 나타낸 도면이다.도 16의 정밀분석과 간이분석 결과 사이의 상관 관계 분석 결과에서, 피어슨 상관 계수는 0.978로 매우 강한 양(+)의 상관 관계를 보이는 것으로 나타났다. 유의확률(significance probability, p-value)는 0.000으로 정밀분석과 간이분석 간의 상관성이 높음을 지지하는 것으로 해석될 수 있다.결과적으로, 간이분석은 정밀분석과 높은 상관성을 지니기 때문에 적합한 신뢰 수준을 가질 수 있음을 알 수 있다.
이에 따라, 정밀분석 대비 간이분석 결과의 보정 결과는 변압기 열화 진단 장치에서 추출용액에 대한 색도 측정을 통해 퓨란 농도를 정량하는 알고리즘에 반영된다. 이로써, 간이분석을 통해 정량된 퓨란 농도는 보정을 통해 정밀분석에 부합하는 신뢰 수준을 나타낼 수 있게 된다.
이하, 후술할 도 17을 참조하여 변압기 열화 진단 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 방법을 나타낸 도면이고, 도 18은 셀룰로오스 분자 열화 메커니즘을 설명하는 도면이며, 도 19는 퓨란계 화합물을 나타낸 도면이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 변압기 열화 진단 장치는 변압기의 절연유 중 퓨란 농도를 정량한다(S110). 이때, 변압기 열화 진단 장치는 도 1에서 전술한 퓨란 농도의 정량 방법에 따라 퓨란 농도를 정량한다. 이에 따라, 퓨란 농도를 정량하는 방법에 대한 자세한 설명은 중복되므로 생략하기로 한다.
이후, 변압기 열화 진단 장치는 퓨란 농도 및 절연지 중합도와의 상관관계를 토대로 퓨란 농도에 따른 변압기 열화를 진단한다(S120). 즉, 진단 알고리즘은 퓨란 농도 및 절연지 중합도와의 상관관계를 토대로 생성된다.
퓨란 농도 및 절연지 중합도와의 상관 관계에 대해 살펴보기에 앞서, 도 18 및 도 19를 참조하여 셀룰로오스 분자 열화 메커니즘과 퓨란계 화합물에 대해 살펴보기로 한다.
도 18을 참조하면, 변압기의 주요 절연물(고체절연재료)로 쓰이고 있는 절연지는 목재 펄프의 원료로부터 추출한 셀룰로오스(cellulose) 섬유구조로 되어 있다.
이러한 셀룰로오스 섬유구조는 각기 다른 길이의 셀룰로오스 분자의 묶음으로 구성되는데, 수산기(OH)와 탄소(C)를 기본으로 한 분자의 결합 형태로 구조를 이루고 있다. 셀룰로오스 자체는 글루코오스(glucose) 분자량의 선형적 중합체로써 글루코시딕(glycosidic) 분자띠를 통해 결합된 형태이다.
이러한 셀룰로오스 분자 열화 메커니즘은 복잡하고 사용 환경 상태에 의존한다. 그런데, 전기기기의 절연물로 사용될 때 셀룰로오스 분자 열화 메커니즘은 열적 요인에 의한 열화가 가장 현저한 것으로 알려져 있다.
수분과 열적 요인에 의한 열화로 인해, 셀룰로오스는 글루코오스(glucose) 결합체가 깨지고 글루코오스 분해생성물이 절연지 내에 남게 된다. 수분과 산의 영향 아래에서 생성된 글루코오스는 또 다시 분해되어 푸르푸랄 파생물을 생성하게 된다. 푸르푸랄 파생물은 조건에 따라 도 19와 같이 6가지 퓨란계 화합물의 구조를 이루게 된다.
이러한 퓨란계 파생물들은 절연지 분해에 대한 정보를 정확히 제공하므로 변압기 열화 진단의 요소 중 하나가 된다. 특히, 푸르푸랄의 농도 즉, 퓨란 농도는 셀룰로오스의 분해를 간접적으로 평가할 때 사용할 수 있다.
따라서, 퓨란 농도를 이용하여 변압기를 진단하는 것은 최종적으로는 변압기 절연물의 분해 정도를 파악하여 사전에 절연파괴에 의한 고장을 예방하고자 하는 것이며, 퓨란 농도와 절연지 중합도의 상관관계 분석은 변압기의 수명이 절연물의 수명과 일치하기 때문에 현재 변압기의 열화 상태를 진단할 수 있음을 의미한다.
이에, 변압기 열화 상태를 진단하기 위한 진단 알고리즘을 도출하기 위해, 실제 절연지 중합도와 퓨란 농도와의 상관관계 분석을 실시하였다.
도 20은 지상변압기 절연지의 중합도 분석결과를 나타낸 도면이다.
도 20의 지상변압기 절연지의 중합도 분석결과는 현장에서 채취한 절연지에 대한 중합도 분석결과를 나타내고, 신지와 각 절연지의 중합도와의 백분율을 환산하여 표시하였다. 아울러, 4번과 5번 변압기는 제조사로부터 신지를 구하지 못하여 다른 세 곳의 신지 중합도 평균을 해당 두 선로의 신지로 가정하여 백분율로 표시하였다.
도 20을 참조하면, 퓨란 농도가 높을수록 절연지 중합도의 잔존률이 낮았으며, 특히 리드선쪽 절연지가 중합도의 잔존률이 가장 낮게 나타났다. 이를 통해, 퓨란 농도가 높을수록 절연지 열화의 정도가 심하다는 것을 알 수 있다.
일반적으로, 중합도가 초기치의 50% 이하로 떨어질 경우, 절연지는 한계수명에 도달했다고 판단한다. 도 20에서 퓨란 농도가 각각 1062ppb, 834ppb인 변압기의 절연지는 모두 한계수명에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 퓨란 농도가 354ppb인 선로 변압기의 경우, 상부 절연지를 제외한 모든 위치의 절연지가 한계수명에 도달했으며, 상부 절연지도 중합도의 잔존률이 51%이므로 한계수명에 거의 도달했다고 판단할 수 있다.
또한, 퓨란 농도가 107ppb인 선로 변압기의 경우, 리드선쪽 절연지의 잔존률이 56%이나 다른 위치에 있는 절연지의 잔존률이 60% 이상이므로 양호한 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 퓨란 농도가 87ppb인 선로 변압기의 경우, 절연지 중합도의 잔존률이 모두 70% 이상이므로 절연지의 상태가 매우 양호한 것으로 판단할 수 있다.
도 21은 도 20의 실제 현장시료의 퓨란 농도와 절연지 중합도의 관계를 나타낸 도면이고, 도 22는 퓨란 농도와 절연지 평균 중합도와의 관계를 나타낸 도면이며, 도 23은 배전용 변압기의 퓨란 진단 기준을 나타낸 도면이고, 도 24는 송변전용 변압기의 퓨란 진단 기준을 나타낸 도면이다.
도 21은 도 20에서 5개 선로 변압기의 리드선 절연지(가장 열화된 위치)에서 퓨란 농도와 절연지 중합도와의 상관 관계를 나타낸다.
도 21을 참조하면, 절연지 중합도가 낮아질수록 퓨란 농도가 높아지는 것을 알 수 있다. 퓨란 농도와 절연지 중합도는 상관관계가 있음을 알 수 있으며, 여기서 퓨란 농도 대비 절연물의 열화 정도를 간접적으로 진단할 수 있다.
실제 현장시료의 퓨란 농도와 절연지 중합도의 관계는 도 22의 퓨란 농도와 절연지 평균 중합도와의 관계와 거의 유사하게 나타난다. 도 22는 퓨란 농도와 절연지 중합도의 예측 곡선을 나타낸 첸동 모델(Chendong model)을 나타낸다.
이러한 첸동 모델은 퓨란 농도로부터 절연지 중합도를 예측할 수 있는 모델로서 모델식은 아래 수학식 1과 같이 정의된다.
여기서, 2FAL은 절연유 중의 퓨란 농도를 의미하며, mg/L의 단위를 가진다. DP는 절연지 평균 중합도를 의미한다.
절연물의 열화 상태는 수학식 1에 따라 실험실에서 절연유와 절연지의 관계에 대한 시뮬레이션을 통해 간접적으로 진단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 장치는 수학식 1에 의한 진단 알고리즘에 의해 퓨란 농도에 대한 변압기의 현 상태를 진단할 수 있도록 설계되어 있다.
도 23을 참조하면, 진단 알고리즘에 의한 배전용 변압기의 퓨란 진단 기준은 퓨란 농도 400ppb에서 절연지 중합도가 50% 이하로 떨어지므로 이 농도를 기준으로 하여 정상, 관심, 주의, 이상의 4단계 진단결과가 제공될 수 있다.
도 24를 참조하면, 진단 알고리즘에 의한 송변전용 변압기(154㎸ 이상 변압기)의 퓨란 진단 기준은 배전용 변압기의 농도 기준 보다 높은 퓨란 농도 350ppb를 기준으로 하여 정상, 요주의, 이상의 3단계 진단결과가 제공될 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 변압기 열화 진단 장치(200)는, 변압기 절연물의 분해에 의한 퓨란 화합물을 최적의 반응시간, 파장영역 및 발색시약을 통해 정량하고, 전압별로 구분하여 진단결과가 나오는 휴대용 퓨란진단장치이다.
변압기 열화 진단 장치(200)는 부속품(210), 시료 혼합기(220), 색도 분석기(230)를 포함한다.
부속품(210)은 추출용매(212)를 구비하는 추출용매용 용기(212a), 발색시약(211)을 구비하는 발색시약용 용기(211a)를 포함한다. 여기서, 추출용매용 용기(212a)는 이코노-팩 크로마토그래피 컬럼일 수 있고, 발색시약용 용기(211a)는 바이알일 수 있다. 추출용매(212)는 반응시료의 양과 최적 비율을 고려하여 용기에 보관된다. 그리고, 발색시약(211)은 최적 반응조건을 도출하여 아닐린과 아세트산의 부피 비율을 1:6의 비율로 설정된다.
또한, 시료 혼합기(220)는 추출용매용 용기(212a)를 좌우 90도로 일정하게 흔들어 혼합시켜준다. 이때, 추출용매용 용기(212a)의 하부에는 추출용매와 절연유 시료의 혼합 용액이 정치되어 추출용액이 층분리된다.
절연유 시료 중 퓨란을 추출하기 위해서는 너무 세게 혼합하면 퓨란이 유화되므로, 시료 혼합기(220)를 이용하여 적당한 속도로 혼합시킨다. 이는 분석자에 의한 시료 혼합 과정이 인적 불확도 요인이 크기 때문에 시료 혼합기(220)의 최적 반응시간을 설정하여 최적 상태로 절연유 시료에서 퓨란을 추출하기 위함이다.
또한, 색도 분석기(230)는 디스플레이(232), 색도계 필터(231), 프로세서(233) 및 메모리(234)를 포함한다.
먼저, 디스플레이(232)은 도 1에서 전술한 퓨란 농도의 정량 방법을 통해 확인된 퓨란 농도, 도 17의 변압기 열화 진단 방법을 통해 확인된 변압기 열화 진단 결과를 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(232)는 입력 기능과 표시 기능을 구비한 터치스크린일 수 있다. 이때, 디스플레이(232)는 전압별 구분에 의해 배전용 변압기 또는 송배전용 변압기에 대한 열화 진단 결과를 표시한다.
그리고, 색도계 필터(231)는 추출용액이 발색시약(211)과 반응하여 분홍색으로 변한 후 최적 파장영역(520㎚, 530㎚)에서 퓨란 농도를 정량하기 위한 색을 측정할 수 있게 한다.
또한, 프로세서(233)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 또한, 프로세서(203)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
또한, 메모리(234)는 하나의 저장 장치일 수 있거나, 또는 복수의 저장 엘리먼트의 집합적인 용어일 수 있으며, 실행가능한 프로그램 코드 또는 파라미터, 데이터를 저장하도록 구성된다.
이러한 메모리(234)는 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있거나, 또는 자기 디스크 저장장치 또는 플래시(flash) 메모리와 같은 NVRAM(Non-Volatile Memory)을 포함할 수 있다.
프로세서(233)는 메모리(234)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령들이 실행될 때, 도 1에 전술한 퓨란 농도의 정량 방법과 도 17에 전술한 변압기 열화 진단 방법을 실행하게 된다. 즉, 변압기 열화 진단 장치(200)는 도 1에 전술한 퓨란 농도의 정량 방법과 도 17에 전술한 변압기 열화 진단 방법을 실행하게 된다.
이처럼, 변압기 열화 진단 장치(200)는 퓨란 농도를 정확하게 정량할 수 있으며, 변압기의 절연물 열화 상태를 진단할 수 있다.
전술한 바와 같이, 퓨란 농도 정량의 정확도를 높이기 위해서는 최적 반응을 위한 추출용매, 발색시약 혼합 비율, 최적 파장이 설정되고, 인적 불확도 요인 제거를 위해 시료 혼합기가 이용되며, 정밀분석 대비 간이분석의 정확도 보정을 위한 교정 알고리즘과 변압기 열화 진단 알고리즘이 포함된다.
그리고, 변압기 열화 진단 장치(200)는 진단 결과는 배전용 변압기와 송배전 변압기의 절연유 중 퓨란 농도에 의한 진단 알고리즘을 각각 적용하여 '정상', '요주의', '이상' 판정 기준이 확인될 수 있도록 하여 사용자가 변압기의 열화 상태를 바로 진단할 수 있게 한다.
일부 실시 예에 의한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.
210 ; 부속품
211 ; 발색시약
211a ; 발색시약용 용기 212 ; 추출용매
212a ; 추출용매용 용기 220 ; 시료 혼합기
230 ; 색도 분석기 231 ; 색도계 필터
232 ; 디스플레이 233 ; 프로세서
234 ; 메모리
211a ; 발색시약용 용기 212 ; 추출용매
212a ; 추출용매용 용기 220 ; 시료 혼합기
230 ; 색도 분석기 231 ; 색도계 필터
232 ; 디스플레이 233 ; 프로세서
234 ; 메모리
Claims (1)
- 변압기 열화 진단 장치로서,
적어도 하나 이상의 프로세서; 및
컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며,
상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 변압기 열화 진단 장치로 하여금,
변압기를 통해 채취된 절연유 시료의 퓨란 농도를 정량하게 하고,
퓨란 농도 및 절연지 중합도와의 상관 관계를 토대로 상기 정량된 퓨란 농도를 이용하여 상기 변압기의 열화 상태를 진단하며,
상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 변압기 열화 진단 장치로 하여금, 퓨란 농도를 정량할 때, 절연유 시료에서 퓨란(furan)이 추출된 추출용액에 아닐린과 아세트산을 소정 부피 비율로 혼합한 발색시약을 혼합 반응시켜 상기 추출용액의 발색 정도를 측정하게 하고,
상기 추출용액의 발색 정도에 대해 정밀분석 및 간이분석과의 상관 관계에 기반하는 보정을 통해 퓨란 농도를 정량하게 하며,
상기 정밀분석은 변압기 절연유 중 퓨란 화합물을 분석하기 위해 실험실에서 이루어지는 고성능 액체 크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography, HPLC)를 이용하여 색 칼럼분리를 통해 정량값을 얻는 것이고,
상기 간이분석은 변압기 시료들에 대해 현장에서 색도값을 얻는 것이며,
상기 추출용액의 발색 정도를 측정하는 단계는, 상기 절연유 시료와 상기 추출용액은 시료 자동 혼합기에 의해 좌우 90도로 50회 혼합하는 최적 반응시간을 4분으로 하여 퓨란을 추출하고,
상기 추출용액은,
상기 절연유 시료와 추출용매가 혼합된 후, 연직 방향으로 정치됨에 따라 하부에 층분리되며,
상기 아닐린(aniline)과 아세트산(acetate)의 부피 비율이 1:6인 변압기 열화 진단 장치.
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