KR20240021618A - 광원검출센서 부착형 방압안전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광원검출센서 부착형 방압안전장치는, 고압팽창가스 방출을 위한 방압변 및 안전판 커버가 부착된 프레임; 및 상기 프레임의 가스절연개폐장치의 내부 공간을 형성하는 일면에 부착된 광원검출센서를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광원검출센서에서 소정의 기준 강도를 초과하는 광을 검출하면 경보를 출력하는 경보 회로를 더 포함할 수 있다.

Description

광원검출센서 부착형 방압안전장치{Pressure Relief Safety Device with Light Detection Sensor}
본 발명은 가스절연개폐장치(GIS)에 설치되어 GIS의 부분방전 검출을 위한 광원검출센서 부착형 방압안전장치에 관한 것이다.
지상 또는 지중 고압(25.8kV) 배전라인에 사용하는 가스절연개폐장치(GIS) 내부에서 이물질, 접속불량, 절연물 결함등에 의해 부분방전이 지속 발생할 경우 최종적으로 절연파괴고장으로 이어지므로, 부분방전 신호를 검출하여 고장을 예방하기 위해 다양한 부분방전 진단장비들이 개발되어 운영되고 있다. 이중 가스절연개폐장치 내부의 부분방전 발생시 전자파 신호가 발생하는 것에 착안하여 UHF대역의 전자파 신호를 검출하기 위해 가스절연개폐장치에 내장형, 외장형 UHF 센서를 부착하여 부분방전 신호를 검출하고 있다.
도 1a 및 1b는 부분방전 신호 검출을 위한 내장형 센서의 모습을 도시한다.
도 2a 및 2b는 부분방전 신호 검출을 위한 내장형 센서의 모습을 도시한다.
설비 내부에 결함 발생에 의한 부분방전 발생시 초음파, 빛, 전자파, 열 등의 이상징후가 나타나게 되는데 현재 사용중인 부분방전 진단기법은 부분방전시 전자파가 발생되는 것에 착안하여 부분방전시의 전자파를 센서 및 과학화 장비로 전자파의 크기를 측정하여 부분방전을 검출하는 기술이 보편적으로 사용되고 있다.
현행 전자파를 검출하여 부분방전 발생유무를 확인하는 기술은 전자파신호의 크기가 미약하거나 및 전자파 발생원과 검출센서 간의 거리가 먼 경우 신호의 감쇄로 인해 부분방전 검출에 한계가 있다.
또한, 온라인 부분방전진단시스템이 일부 설치되어 상시 부분방전 진단을 시행하는 변전설비가 일부 운영되고 있으나, 대부분의 변전설비는 이동형 부분방전 진단시스템을 활용, 정기적인 부분방전 진단기간 외에는 부분방전 발생여부를 검출하지 못하는 맹점이 있다.
한편, 가스절연개폐장치(GIS)의 SF6 가스 또는 친환경 가스(건조공기, 질소가스, 이산화탄소, G3가스)의 압력 탱크내에서 단락 또는 지락사고시 가스절연 기기내 회로에 고장 전류가 흐르고, 차단기가 설정된 시간내에서 고장전류를 차단하지 못할 경우 가스절연 기기 내부의 통전 회로에 고장전류에 의한 급격한 온도상승이 발생한다.
앞서 설명한 것과 같이 가스 절연기기 내부에서 단락 및 지락사고 발생시 고장전류에 의해 고열, 고압의 가스가 가스압력 탱크의 폭발을 유발한다. 이 탱크 폭발을 방지하기 위해, 일반적으로 탱크 하부에 설정된 압력에 이르면 가스를 배출하는 방압변(rupture disk)이 구비된 방압안전장치를 설치한다.
그런데, 상기 방압안전장치는 고압 가스를 배출하는 기능만을 수행할 뿐, 고압 가스 발생 이전에 이를 미연에 방지하거나 예측하는 수단을 구비하지 않았다.
대한민국 공개공보 10-2005-0079921호
본 발명은 저렴한 비용으로 가스절연개폐장치(GIS) 내부에서 발생된 부분방전을 효과적으로 검출할 수 있는 광원검출센서 부착형 방압안전장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 광원검출센서 부착형 방압안전장치는, 고압팽창가스 방출을 위한 방압변 및 안전판 커버가 부착된 프레임; 및 상기 프레임의 가스절연개폐장치의 내부 공간을 형성하는 일면에 부착된 광원검출센서를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광원검출센서에서 소정의 기준 강도를 초과하는 광을 검출하면 경보를 출력하는 경보 회로를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 경보 회로는, 상기 경보를 출력하는 동작을 계속 유지하고, 외부 사용자의 조작에 따라 상기 경보 회로의 동작을 정지시키는 리셋 회로를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광원검출센서는, 상기 프레임에서 상기 안전판 커버가 덮지 않는 영역에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 광원검출센서의 출력 신호를 상기 경보 회로로 전달하되, 상기 광원검출센서가 설치된 영역의 상기 프레임의 타면쪽으로 인출되는 신호 케이블을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가스절연개폐장치의 내부 공간에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파신호를 검출하기 위한 극초단파 안테나를 갖는 극초단파 센서를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 광원검출센서는, 자외선(Ultra Violet) 대역을 감지할 수 있는 광센서일 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 광원검출센서 부착형 방압안전장치를 실시하면, 저렴한 비용으로 가스절연개폐장치(GIS) 내부에서 발생된 부분방전을 효과적으로 검출할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 광원검출센서 부착형 방압안전장치는, 가스절연개폐장치의 부분방전 발생여부를 고가의 부분방전진단장비 없이 실시간으로 감시하여 근무자에게 통보함으로써 설비신뢰도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 광원검출센서 부착형 방압안전장치는, 정기적 부분방전 진단을 실시간 부분방전 발생여부 감시로 강화하여, 부분방전 발생으로 인한 가스절연개폐장치 고장복구 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1a 및 1b는 부분방전 신호 검출을 위한 내장형 센서의 모습을 도시한 사진들.
도 2a 및 2b는 부분방전 신호 검출을 위한 내장형 센서의 모습을 도시한 사진들.
도 3a는 지상형 가스절연 부하개폐기 탱크의 개방공에 고압팽창가스 방출을 위한 방압안전장치를 설치하는 상태를 도시한 사시도.
도 3b는 도 3a의 방압안전장치에 고압팽창가스 방출을 위한 방압변을 조립하는 상태를 도시한 사시도.
도 4는 원형으로 개방공이 형성된 가스절연개폐장치에 적용된 방압안전장치(20')를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 광원검출센서 부착형 방압안전장치의 일 실시예의 기계적 구조를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 광원검출센서 부착형 방압안전장치의 일 실시예의 회로적 구조를 도시한 회로도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
대부분의 가스절연개폐장치에는 내부 절연가스의 급격한 압력상승으로 인한 폭발을 예방하고자 방압안전장치(방압변)을 설치하여 일정 압력 상승시 방압안전장치의 금속막이 터져 내부압력을 저하 시키도록 차단기, 단로기 등에 설치하여 운영하고 있다.
본 발명에서는 가스절연개폐장치 내부에서 부분방전 발생시 초음파, 빛, 전자파, 열등이 발생하고 내부에 아크 발생시에도 빛이 발생하는 것에 착안, 광원검출센서를 가스절연개폐장치에 부착하여 부분방전을 검출을 수행하는 구성을 제시한다.
도 3a는 지상형 가스절연 부하개폐기(10) 탱크의 개방공에 고압팽창가스 방출을 위한 방압안전장치(20)를 설치하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 방압안전장치(20)에 고압팽창가스 방출을 위한 방압변(26)을 조립하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 가스절연개폐장치(10)에 형성된 개방공(12)의 둘레면을 감싸 면접고정되도록 소정 크기의 형상을 가지며 중앙에 중공의 방출공이 형성된 프레임(21)을 상기 개방공(12)의 둘레면에 기밀되게 설치한다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 가스절연개폐장치(10) 내부에 충전된 절연가스가 외부 기온의 급격한 상승, 과부화 및 지락, 단락 등에 의한 이상전류에 의해 순간적으로 고압팽창되어 일정 압력이상으로 상승되는 경우에 방출되도록 일정 압력에 의해 탈출 및 파열되는 비철금속재 등 두께가 얇은 금속판재로 형성된 방압변(26)이 상기 프레임(21)의 방출공을 감싸 밀폐되도록 압입 체결된다.
이때, 안전판 커버(28)는 상기 방압변(26)이 탈출 및 파손되는 경우에 외부로 튀어나가는 것을 방지하는 기능을 위한 것이다.
도 4는 원형으로 개방공이 형성된 가스절연개폐장치에 적용된 방압안전장치(20')를 도시한 것이다. 이 경우에도, 프레임이 원형인 것을 제외하고는 도 3a 및 3b의 경우와 유사하다.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 광원검출센서 부착형 방압안전장치의 일 실시예의 기계적 구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 광원검출센서 부착형 방압안전장치의 일 실시예의 회로적 구조를 도시한 회로도이다.
도 5에 도시한 광원검출센서 부착형 방압안전장치는, 고압팽창가스 방출을 위한 방압변으로서 파열 안전판(126) 및 안전판 커버(128)가 부착된 프레임(121); 및 상기 프레임(121)의 가스절연개폐장치의 내부 공간을 형성하는 일면에 부착된 광원검출센서(140)를 포함할 수 있다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 광원검출센서(140)에서 소정의 기준 강도를 초과하는 광을 검출하면 경보를 출력하는 경보 회로(160)를 더 포함할 수 있다.
가스절연개폐장치에서 상당한 수준의 부분방전이 발생되면, 부분방전이 종료된 이후에도 해당 가스절연개폐장치의 안전성이 이미 열화된 것으로 볼 수 있다. 이를 감안하여, 상기 경보 회로(160)는, 나중에 이를 확인하는 외부의 사용자(점검자)가 이를 인지할 수 있도록, 상기 경보를 출력하는 동작을 계속 유지하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 점검자인 외부 사용자의 조작에 따라 상기 경보 회로의 동작을 정지시키는 리셋 회로를 더 포함한다.
도 5에 도시한 구현의 경우, 상기 광원검출센서(140)는, 상기 프레임(121)에서 상기 안전판 커버(128)가 덮지 않는 영역에 배치되고, 상기 광원검출센서(140)의 출력 신호를 상기 경보 회로(160)로 전달하기 위한 수단으로서, 상기 광원검출센서(140)가 설치된 영역의 상기 프레임(121)의 타면쪽으로 인출되는 신호 케이블(148)을 더 포함한다. 이는 제작 비용을 절감시키고 및 설치를 용이하게 하는 이점을 달성하기 위한 것이다.
즉, 상기광원검출센서(140)는 그 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 센서로서, 상기 가스절연개폐장치의 외함 탱크 내에서 발생하는 부분방전에 따른 광을 검출하며, 상기 신호 케이블(148)를 통해 검출된 신호 정보를 상기 경보 회로(160)로 전송한다.
예컨대, 본 발명의 사상에 따른 가스절연개폐장치용 방압안전장치는, 도 5와 같이 광원검출센서(140)를 부착하고, 가스절연개폐장치 내부에 부분방전, 아크등으로 인한 빛이 발생될 경우, 도 6과 같이 광원검출센서(140)에서 빛을 감지하여 센서가 동작하면 경보를 발생시켜 설비를 관리하는 점검자(근무자)에게 부분방전 발생을 인지할수 있도록 하는 경보장치를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 경보 회로(160)는, 광원검출센서(140)에서 소정 기준을 초과하는 빛을 감지한 것을 설비를 관리하는 점검자(근무자)에게 유/무선 통신 수단이나 선로를 이용하여 원격으로 통보할 수 있다.
방압안전장치는 도 3a, 3b 및 도 4에서처럼 가스절연개폐장치 외부에 설치되어 있는 바, 제작사별로 크기 및 규격이 다르지만 광원검출센서 부착형 방압안전장치 교체만으로 현재 설치되어 운전중인 모든 개폐장치에 적용 가능한 범용성이 있다.
한편, 구현에 따라, 상기 가스절연개폐장치용 방압안전장치는, 상기 가스절연개폐장치의 내부 공간에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파신호를 검출하기 위한 극초단파 안테나를 갖는 극초단파 센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 구현에 따라, 가스절연개폐장치용 방압안전장치의 상기 광원검출센서(140)는, 자외선(Ultra Violet) 대역을 감지할 수 있는 광센서일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
121 : 프레임
126 : 파열 안전판
128 : 안전판 커버
140 : 광원검출센서
160 : 경보 회로

Claims (7)

  1. 고압팽창가스 방출을 위한 방압변 및 안전판 커버가 부착된 프레임; 및
    상기 프레임의 가스절연개폐장치의 내부 공간을 형성하는 일면에 부착된 광원검출센서
    를 포함하는 광원검출센서 부착형 방압안전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원검출센서에서 소정의 기준 강도를 초과하는 광을 검출하면 경보를 출력하는 경보 회로
    를 더 포함하는 광원검출센서 부착형 방압안전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경보 회로는,
    상기 경보를 출력하는 동작을 계속 유지하고,
    외부 사용자의 조작에 따라 상기 경보 회로의 동작을 정지시키는 리셋 회로
    를 더 포함하는 광원검출센서 부착형 방압안전장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광원검출센서는,
    상기 프레임에서 상기 안전판 커버가 덮지 않는 영역에 배치된 광원검출센서 부착형 방압안전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광원검출센서의 출력 신호를 상기 경보 회로로 전달하되,
    상기 광원검출센서가 설치된 영역의 상기 프레임의 타면쪽으로 인출되는 신호 케이블
    을 더 포함하는 광원검출센서 부착형 방압안전장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스절연개폐장치의 내부 공간에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파신호를 검출하기 위한 극초단파 안테나를 갖는 극초단파 센서
    를 더 포함하는 광원검출센서 부착형 방압안전장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원검출센서는,
    자외선(Ultra Violet) 대역을 감지할 수 있는 광센서인 광원검출센서 부착형 방압안전장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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