KR20240041087A - 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법 - Google Patents

실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240041087A
KR20240041087A KR1020220120182A KR20220120182A KR20240041087A KR 20240041087 A KR20240041087 A KR 20240041087A KR 1020220120182 A KR1020220120182 A KR 1020220120182A KR 20220120182 A KR20220120182 A KR 20220120182A KR 20240041087 A KR20240041087 A KR 20240041087A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
line
valve
exhaust gas
buffer tank
Prior art date
Application number
KR1020220120182A
Other languages
English (en)
Inventor
오웅진
최윤종
남창현
정재기
Original Assignee
한국전력공사
한빛이디에스(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사, 한빛이디에스(주) filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020220120182A priority Critical patent/KR20240041087A/ko
Publication of KR20240041087A publication Critical patent/KR20240041087A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2202—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • G01N1/2205—Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling with filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/24—Suction devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
    • G01N25/66—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by investigating dew-point
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0006—Calibrating gas analysers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning
    • G01N33/0014—Sample conditioning by eliminating a gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0042—SO2 or SO3
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

본 발명은 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는 가스절연설비로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단이 순차적으로 구비된 제1 라인; 상기 제1 라인과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되는 버퍼탱크; 상기 제1 라인의 감압수단 후단에 연결되어 상기 버퍼탱크에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브가 구비되는 제2 라인; 및 상기 제2 라인과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함하는 가스 샘플링 장치이며, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 각각 제어부와 전기적으로 연결된다.

Description

실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법 {APPARATUS FOR GAS SAMPLING FOR REAL TIME MEASURING SULFUR HEXAFLUORIDE DECOMPOSITION GAS AND GAS SAMPLING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법에 관한 것이다.
육불화황(SF6) 가스는 화학적열적 안정성이 우수한 불활성 기체로, 약 500℃의 온도까지 분해되지 않으며 공기에 비해 절연강도와 절연내력이 높고 열전도율이 크며, 공기에 비해 2배 이상의 절연파괴 전압을 가진다.
이러한 특성으로 인해 육불화황 가스는 각종 전력기기에 절연물질로 충전하여 사용되는데, 특히 변전소와 대형 수전설비의 전기설비 중 개폐장치, 차단기 및 충전부위 등에 육불화황가스가 절연물질로 이용되고 있다.
한편, 가동 중인 변압기의 이상 유무를 진단하기 위해 변압기 전기설비의 육불화황의 분해가스를 분석하는 방법이 있다.
이는 전기설비 중 육불화황 가스의 순도, 육불화황이 정전 분해되어 발생하는 이상가스인 아황산가스(이산화황, SO2) 및 수분을 측정하여 변압기 이상 유무를 진단할 수 있다.
일반적으로 사용되는 휴대용 측정기는 전기화학식 센서 방식으로 오차가 크며, 육불화황 가스의 분해로 생성되는 여러 종류의 가스 측정이 불가능한 문제가 있었다. 한편, 고정 설치용 측정기를 이용해 육불화황 가스의 정전 분해 생성 가스를 측정하는 기술은 전무한 실정이다. 종래에는 내부 아크 탐비, 권선 핫스팟(hot spot) 측정 방법 등, 가스 검출 방식이 아닌 부분 방전을 이용한 측정방법을 사용하였다.
전기화학식 센싱의 경우 전기화학식 측정기의 분해능이 ±0.5ppm으로 최대 1ppm 내의 편차를 가져 이산화황(SO2) 측정 농도의 분해능이 낮아 고정밀 측정이 불가하며, 이산화황 측정기의 경우 연속 반복 측정이 불가능하여 실시간 측정이 불가능하였다. 가스 크로마토그래피법은 측정 시간이 과다하며, 유지관리 비용이 높고 연속 반복적인 측정(실시간 측정)이 불가능한 문제가 있었다.
이외에도 육불화황 가스 측정 방법에는 가스물질마다 고유한 음파의 이동속도를 이용하는 음속 측정 방식과, 각 가스의 열전도율의 차이를 이용하는 열전도율 측정 방식 등이 있다.
그러나 이러한 종래 육불화황 가스의 순도 측정 기술은 실시간 측정이 불가하고 측정 정밀도가 낮거나, 측정 정밀도가 높은 측정방법의 경우 유지관리 비용이 높은 문제가 있었다.
본 발명과 관련한 배경기술은 일본 등록특허공보 제2732694호(1998.03.30. 공고, 발명의 명칭: 가스 절연 전기 기기)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 육불화황 분해가스의 실시간 연속적인 측정이 가능하며, 육불화황 분해가스 측정시 신뢰성, 정밀성 및 분해능이 우수한 가스 샘플링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정 시간이 짧고, 검출 정확도가 우수하여 측정 오차를 최소화할 수 있는 가스 샘플링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 진공 조건에서 내부 측정설비의 손상을 방지할 수 있는 가스 샘플링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유지 관리 비용이 저렴하여 경제성이 우수한 가스 샘플링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 가스 샘플링 장치를 이용한 가스 샘플링 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가스 샘플링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치는 가스절연설비로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단이 순차적으로 구비된 제1 라인; 상기 제1 라인과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되는 버퍼탱크; 상기 제1 라인의 감압수단 후단에 연결되어 상기 버퍼탱크에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브가 구비되는 제2 라인; 및 상기 제2 라인과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함하는 가스 샘플링 장치이며, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 각각 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 제2 라인으로 배출가스의 유입을 차단하고, 그리고 상기 버퍼탱크에 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입시, 상기 제어부는 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여, 상기 버퍼탱크에서 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입을 차단한다.
한 구체예에서 상기 버퍼탱크는 내부의 압력을 측정하는 압력측정부 및 내부 수분의 이슬점을 측정하는 이슬점측정부가 구비될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스절연설비에서 배출되는 배출가스는 압력이 2~3bar이며, 상기 배출가스는 상기 감압수단을 통해 압력이 1.5bar 이하로 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 라인은, 상기 가스절연설비와 감압수단 사이에 구비되어 상기 배출가스 중의 미세 입자를 필터링하는 입자필터가 더 구비될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 버퍼탱크와 상기 형광측정부를 연결하되, 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제3 밸브가 구비되는 제3 라인;을 더 포함하며, 상기 제3 라인은, 상기 제어부와 연결되어 버퍼탱크 내부를 감압하는 진공펌프가 연결되고, 상기 제어부는 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 버퍼탱크 내부를 감압하되, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부로부터 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 제3 라인 후단 및 제1 라인에 연결되며, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제4 밸브와 내부 가스를 가압하기 위한 컴프레서가 각각 구비되는 제4 라인;을 더 포함하며, 상기 제4 밸브 및 컴프레서는 각각 상기 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스가 저장되는 표준가스탱크; 및 상기 표준가스탱크 및 제1 라인의 감압수단 전단과 연결되는 제5 라인;을 더 포함하며, 상기 제5 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 표준가스의 흐름을 제어하는 제5 밸브가 구비되고, 상기 표준가스는 상기 배출가스를 가스 샘플링 장치로 유입하기 전, 버퍼탱크 및 형광측정부에 순차적으로 유입되고, 상기 표준가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제5 밸브를 제어하여, 상기 표준가스를 제5 라인으로 유입하되 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입과, 상기 제2 라인으로 표준가스의 유입을 차단하고, 상기 표준가스는 상기 제1 라인으로 유입되어 감압수단을 통해 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입되며, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 버퍼탱크에 유입된 표준가스를 형광측정부로 유입하고, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부에서 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시키며, 상기 형광측정부에서 상기 표준가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하여 획득한 데이터를 분석하여, 상기 형광측정부의 측정값을 교정할 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 제4 라인 및 제1 라인과 연결되며, 상기 버퍼탱크에 저장된 표준가스가 이송되는 제6 라인; 및 상기 제6 라인과 연결되어 상기 표준가스가 회수되는 리클레임 탱크;를 더 포함하며, 상기 제6 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 표준가스의 흐름을 제어하는 제6 밸브가 각각 구비되고, 상기 제어부는 상기 컴프레서, 제1 밸브, 제3 밸브, 제4 밸브 및 제6 밸브를 각각 제어하여, 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부의 표준가스를 가스절연설비로의 유입을 방지하면서, 상기 제3 라인 및 제4 라인을 통해 제6 라인으로 유입하여 리클레임 탱크로 회수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 제2 라인과 연결되어, 상기 배출가스가 유입되는 유입부와, 상기 배출가스가 배출되는 배출부가 각각 구비되는 분석셀; 상기 분석셀 일측에 구비되어 상기 유입된 배출가스에 자외선광을 조사하는 자외선 램프; 상기 자외선 램프 및 분석셀 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제1 파장필터; 상기 분석셀 타측에 구비되어 상기 분석셀에 조사되는 자외선광을 검출하는 자외선 검출기; 상기 분석셀의 하부와 이격 구비되며, 상기 자외선광이 조사된 배출가스로부터 발생한 형광을 검출하여 형광신호를 발생하는 광전자증배관(PMT); 상기 분석셀의 하부 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제2 파장필터; 상기 자외선 램프 및 제1 파장필터 사이에 구비되며 소정의 주파수로 상기 자외선광을 초핑하는 광초핑부; 및 상기 자외선 검출기, 광전자증배관 및 광초핑부와 전기적으로 연결되는 측정제어부;를 포함하며, 상기 측정제어부는 상기 광초핑부와 자외선 검출기로부터 각각 전송된 주파수 신호 및 자외선광 세기를 분석하여, 상기 광전자증배관로부터 전송된 형광신호 중에서 상기 주파수 신호에 대응하는 형광신호 이외의 신호를 필터링하여, 상기 배출가스 중 아황산가스(SO2) 농도를 도출할 수 있다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 분석셀의 일측에 구비되어 상기 제1 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈 및 상기 제2 파장필터 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 제2 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제2 집광렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 가스 샘플링 장치를 이용한 가스 샘플링 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 가스 샘플링 방법은, 가스절연설비로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단이 순차적으로 구비된 제1 라인; 상기 제1 라인과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되는 버퍼탱크; 상기 제1 라인의 감압수단 후단에 연결되어 상기 버퍼탱크에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브가 구비되는 제2 라인; 및 상기 제2 라인과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함하며, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 각각 제어부와 전기적으로 연결되는 가스 샘플링 장치를 이용한 가스 샘플링 방법이며, 상기 가스절연설비의 배출가스를 감압하여 버퍼탱크에 유입하는 단계; 및 상기 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입하고 자외선 형광분석하여 상기 배출가스 중 아황산가스의 농도를 측정하는 단계;를 포함하되, 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 제2 라인으로 배출가스의 유입을 차단하고, 그리고 상기 버퍼탱크에 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입시, 상기 제어부는 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여, 상기 버퍼탱크에서 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입을 차단한다.
한 구체예에서 상기 버퍼탱크는 내부의 압력을 측정하는 압력측정부 및 내부 수분의 이슬점을 측정하는 이슬점측정부가 구비될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스절연설비에서 배출되는 배출가스는 압력이 2~3bar이며, 상기 배출가스는 상기 감압수단을 통해 압력이 1.5bar 이하로 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 라인은, 상기 가스절연설비와 감압수단 사이에 구비되어 상기 배출가스 중의 미세 입자를 필터링하는 입자필터가 더 구비될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 버퍼탱크와 상기 형광측정부를 연결하되, 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제3 밸브가 구비되는 제3 라인;을 더 포함하며, 상기 제3 라인은, 상기 제어부와 연결되어 버퍼탱크 내부를 감압하는 진공펌프가 연결되고, 상기 제어부는 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 버퍼탱크 내부를 감압하되, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부로부터 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 제3 라인 후단 및 제1 라인에 연결되며, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제4 밸브와 내부 가스를 가압하기 위한 컴프레서가 각각 구비되는 제4 라인;을 더 포함하며, 상기 제4 밸브 및 컴프레서는 각각 상기 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스가 저장되는 표준가스탱크; 및 상기 표준가스탱크 및 제1 라인의 감압수단 전단과 연결되는 제5 라인;을 더 포함하며, 상기 제5 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 표준가스의 흐름을 제어하는 제5 밸브가 구비되고, 상기 표준가스는 상기 배출가스를 가스 샘플링 장치로 유입하기 전, 버퍼탱크 및 형광측정부에 순차적으로 유입되고, 상기 표준가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제5 밸브를 제어하여, 상기 표준가스를 제5 라인으로 유입하되 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입과, 상기 제2 라인으로 표준가스의 유입을 차단하고, 상기 표준가스는 상기 제1 라인으로 유입되어 감압수단을 통해 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입되며, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 버퍼탱크에 유입된 표준가스를 형광측정부로 유입하고, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부에서 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시키며, 상기 형광측정부에서 상기 표준가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하여 획득한 데이터를 분석하여, 상기 형광측정부의 측정값을 교정할 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 제4 라인 및 제1 라인과 연결되며, 상기 버퍼탱크에 저장된 표준가스가 이송되는 제6 라인; 및 상기 제6 라인과 연결되어 상기 표준가스가 회수되는 리클레임 탱크;를 더 포함하며, 상기 제6 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 표준가스의 흐름을 제어하는 제6 밸브가 각각 구비되고, 상기 제어부는 상기 컴프레서, 제1 밸브, 제3 밸브, 제4 밸브 및 제6 밸브를 각각 제어하여, 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부의 표준가스를 가스절연설비로의 유입을 방지하면서, 상기 제3 라인 및 제4 라인을 통해 제6 라인으로 유입하여 리클레임 탱크로 회수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 제2 라인과 연결되어, 상기 배출가스가 유입되는 유입부와, 상기 배출가스가 배출되는 배출부가 각각 구비되는 분석셀; 상기 분석셀 일측에 구비되어 상기 유입된 배출가스에 자외선광을 조사하는 자외선 램프; 상기 자외선 램프 및 분석셀 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제1 파장필터; 상기 분석셀 타측에 구비되어 상기 분석셀에 조사되는 자외선광을 검출하는 자외선 검출기; 상기 분석셀의 하부와 이격 구비되며, 상기 자외선광이 조사된 배출가스로부터 발생한 형광을 검출하여 형광신호를 발생하는 광전자증배관(PMT); 상기 분석셀의 하부 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제2 파장필터; 상기 자외선 램프 및 제1 파장필터 사이에 구비되며 소정의 주파수로 상기 자외선광을 초핑하는 광초핑부; 및 상기 자외선 검출기, 광전자증배관 및 광초핑부와 전기적으로 연결되는 측정제어부;를 포함하며, 상기 측정제어부는 상기 광초핑부와 자외선 검출기로부터 각각 전송된 주파수 신호 및 자외선광 세기를 분석하여, 상기 광전자증배관로부터 전송된 형광신호 중에서 상기 주파수 신호에 대응하는 형광신호 이외의 신호를 필터링하여, 상기 배출가스 중 아황산가스(SO2) 농도를 도출할 수 있다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 분석셀의 일측에 구비되어 상기 제1 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈 및 상기 제2 파장필터 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 제2 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제2 집광렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 가스 샘플링 시스템에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 가스 샘플링 시스템은 가스절연설비로부터 샘플링된 가스의 압력을 상압으로 저하시키는 압력저하부; 및 상기 압력저하부에서 상압으로 저하된 가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 상압으로 저하된 가스에 자외선광을 조사하여 아황산가스(SO2) 농도를 도출하는 UV-형광 가스 측정장치일 수 있다.
본 발명의 가스 샘플링 장치를 이용하여 육불화황 분해가스를 측정시, 육불화황 분해가스의 실시간 연속적인 측정이 가능하며, 육불화황 분해가스 측정시 신뢰성, 정밀성 및 분해능이 우수하고, 진공 조건에서 내부 측정설비의 손상을 방지하며, 측정 시간이 짧고, 검출 정확도가 우수하여 측정 오차를 최소화할 수 있으며, 유지 관리 비용이 저렴하여 경제성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 가스 샘플링 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 가스 샘플링 장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 형광측정부를 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
상기 육불화황(SF6) 분해가스는, 가스절연기기 내부에 충전된 절연가스가 정전 분해되어 발생한 것일 수 있다. 예를 들면 상기 육불화황 분해가스는 육불화황 가스(SF6), 불화티오닐(SOF2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 불화수소(HF), 수분(H2O) 및 아황산가스(이산화황, SO2) 등을 포함할 수 있다.
실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치
본 발명의 하나의 관점은 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치(1000)는 가스절연설비(100)로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브(110) 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단(140)이 순차적으로 구비된 제1 라인(10); 제1 라인(10)과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되는 버퍼탱크(200); 제1 라인(10)의 감압수단(140) 후단에 연결되어 버퍼탱크(200)에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브(111)가 구비되는 제2 라인(20); 및 제2 라인(20)과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부(300);를 포함하는 가스 샘플링 장치이며, 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(111)는 각각 제어부(400)와 전기적으로 연결된다.
가스절연설비(100)는 육불화황을 포함하는 절연가스가 충전된 설비일 수 있다. 예를 들면 가스절연 변압기 등일 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 배출가스를 버퍼탱크(200)에 유입시, 제어부(400)는 제2 밸브(111)를 제어하여, 제2 라인(111)으로 배출가스의 유입을 차단하면서 제1 라인(10)을 통해 배출가스를 버퍼탱크(200)로 유입한다. 상기 조건에서 고압의 배출가스가 형광측정부에 그대로 유입되는 현상을 방지하여, 내부설비의 손상을 방지할 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 버퍼탱크(200)에 감압되어 유입된 배출가스를 형광측정부(300)에 유입시, 제어부(400)는 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(111)를 제어하여, 상기 버퍼탱크에서 상기 제1 라인(10)으로 배출가스의 유입을 차단하고, 제2 라인(20)을 통해 배출가스를 형광측정부(300)에 유입할 수 있다. 상기 조건에서, 감압된 배출가스가 제1 라인으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 버퍼탱크는 내부의 압력을 측정하는 압력측정부(미도시) 및 내부 수분의 이슬점을 측정하는 이슬점측정부(미도시)가 구비될 수 있다.
한 구체예에서 상기 감압수단(140)은, 오리피스(orifice) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(111)는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 솔레노이드(solenoid) 밸브 또는 매뉴얼(manual) 밸브 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 가스절연설비(100)에서 배출되는 배출가스는 압력이 2~3bar이며, 상기 배출가스는 감압수단(140)을 통해 압력이 1.5bar 이하로 감압되어 버퍼탱크(200)로 유입될 수 있다. 예를 들면 감압수단(140)을 통과한 배출가스는 압력이 1.0bar로 감압될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면 제1 라인(10)은 가스절연설비(100)와 감압수단(140) 사이에 구비되며, 상기 배출가스 중의 미세 입자를 필터링하는 입자필터(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 도 1을 참조하면 가스 샘플링 장치(1000)는, 버퍼탱크(200)와 형광측정부(300)를 연결하되, 제어부(400)와 전기적으로 연결되고, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제3 밸브(112)가 구비되는 제3 라인(30);을 더 포함할 수 있다.
상기 도 1을 참조하면 제3 라인(30)에는 제어부(400)와 연결되어 버퍼탱크 내부를 감압하는 진공펌프(150)가 연결될 수 있다. 예를 들면, 진공펌프(150)는 감압라인(32)을 통해 제3 라인(30)과 연결될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 제어부(400)는 상기 배출가스를 버퍼탱크(200)에 유입시, 진공펌프(150)를 가동하여 버퍼탱크(200) 내부를 감압하되, 제3 밸브(112)를 제어하여 상기 형광측정부로부터 배출되는 배출가스를 제3 라인(30)으로 유입할 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 가스 샘플링 장치(1000)는, 제3 라인(30) 후단과 제1 라인(10)에 연결되며, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제4 밸브(113)와 내부 가스를 가압하기 위한 컴프레서(160)가 각각 구비되는 제4 라인(40);을 더 포함할 수 있다. 제4 밸브(113) 및 컴프레서(160)는 각각 제어부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다.
한 구체예에서 상기 버퍼탱크(200)와 형광측정부(300) 중의 배출가스는, 가스절연설비(100)로 회수될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 배출가스를 가스절연설비(1000)로 회수시, 제어부(400)에서는 제1 밸브(110), 제2 밸브(111), 제3 밸브(112), 제4 밸브(113) 및 컴프레서(160)를 제어하여 상기 버퍼탱크(200) 및 형광측정부(300) 중의 배출가스를 제3 라인(30)으로 유입하고, 제4 라인(40) 및 제1 라인(10)을 통해 가스절연설비(1000)로 회수할 수 있다.
한 구체예에서 제어부(400)는, 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 진공펌프(150)를 가동하여 상기 버퍼탱크 내부를 감압할 수 있다. 상기 조건에서 버퍼탱크에 감압된 배출가스가 용이하게 유입되어 저장될 수 있다.
한 구체예에서 제3 밸브(112), 제4 밸브(113)는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 솔레노이드(solenoid) 밸브 또는 매뉴얼(manual) 밸브 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 도 1을 참조하면, 제1 라인(10)의 감압수단(140) 전단과, 제2 라인 제2 밸브(111) 전단에는 제1 체크밸브(130) 및 제2 체크밸브(132)가 더 구비될 수 있다. 상기 제1 체크밸브 및 제2 체크밸브를 포함시 배출가스의 역류를 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 제2 라인에 분기되어 연결되는 비분산적외선-광음향측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 비분산적외선-광음향측정부는, 비분산적외선 광음향측정법(Non-dispersive infrared-photoacoustic spectroscopy, NAIR-PAS)을 이용하여 상기 배출가스 중 상기 형광측정부에서 측정되는 아황산가스를 제외한 성분(육불화황 가스(SF6), 불화티오닐(SOF2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 불화수소(HF), 수분(H2O))의 함량을 측정할 수 있다. 한 구체예에서 상기 비분산적외선-광음향측정부의 일단부는 상기 제2 라인과 연결되어 상기 배출가스가 내부에 유입되며, 성분 측정이 완료된 배출가스는 상기 비분산적외선-광음향측정부 타단부와 연결되는 제3 라인을 통해 배출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구체예에 따른 가스 샘플링 장치를 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 가스 샘플링 장치(2000)는 기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스가 저장되는 표준가스탱크(500); 및 표준가스탱크(500) 및 제1 라인(10)의 감압수단(140) 전단과 연결되는 제5 라인(50);을 더 포함하며, 제5 라인(50)은 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 상기 표준가스의 흐름을 제어하는 제5 밸브(114)가 구비될 수 있다.
상기 표준가스는 상기 배출가스를 가스 샘플링 장치로 유입하기 전, 버퍼탱크(200) 및 형광측정부(300)에 순차적으로 유입될 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 표준가스를 버퍼탱크(200)에 유입시, 제어부(400)는 제1 밸브(110), 제2 밸브(111), 제3 밸브(112) 및 제5 밸브(114)를 제어하여, 상기 표준가스를 제5 라인(50)으로 유입하되 상기 제1 라인(10)으로 배출가스의 유입과, 상기 제2 라인(20)으로 표준가스의 유입을 차단하고, 상기 표준가스는 제5 라인(50)을 통해 제1 라인(10)으로 유입되어 감압수단(140)을 통해 감압되어 상기 버퍼탱크(200)로 유입될 수 있다.
그리고 제어부(400)는 상기 제2 밸브(111)를 제어하여 버퍼탱크(200)에 유입된 표준가스를 형광측정부(300)로 유입하고, 제3 밸브(112)를 제어하여 상기 형광측정부에서 배출되는 배출가스를 제3 라인(30)으로 유입시킬 수 있다.
한 구체예에서 표준가스탱크(500)에 저장된 표준가스는 압력이 2~5bar일 수 있다. 상기 압력의 표준가스가 그대로 형광측정부(300)로 유입시, 내부의 설비가 손상될 수 있으므로 감압하여 버퍼탱크(200)로 유입한 다음, 형광측정부(300)로 이송할 수 있다. 한 구체예에서 표준가스는 감압수단(140)을 통해 압력이 1.5bar 이하로 감압되어 버퍼탱크(200)로 유입될 수 있다. 예를 들면 감압수단(140)을 통과한 배출가스는 압력이 상압(1.0bar)으로 감압될 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 제어부(400)는 제2 밸브(111)를 제어하여 상기 버퍼탱크에 유입된 표준가스를 형광측정부(300)로 유입하고, 형광측정부(300)에서 상기 표준가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하여 획득한 데이터를 분석하여, 상기 형광측정부의 측정값을 교정할 수 있다.
한편 가스 샘플링 장치는, 배출가스를 공급하여 아황산가스 농도를 반복 측정하는 과정에서, 형광측정부에 구비된, 측정기기의 정확도가 저하될 수 있다. 이는 측정기기를 구성하는 부품의 열화가 발생하여 전기적인 측정 기준값이 최초 측정에 대비하여 변화할 수 있으므로, 기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는, 표준가스를 이용하여 형광측정부의 아황산농도 측정값이, 동일한 값을 지시하는지 비교하고 측정값을 교정하는 과정을 실시할 수 있다. 상기와 같이 측정값을 교정시 신뢰성, 정밀성 및 분해능이 우수할 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 가스 샘플링 장치(2000)는, 상기 제4 라인(40) 및 제1 라인(10)과 각각 연결되며, 버퍼탱크(200)에 저장된 표준가스(또는 배출가스)가 이송되는 제6 라인(60); 및 상기 제6 라인과 연결되어 상기 표준가스(또는 배출가스)가 회수되는 리클레임 탱크(510);를 더 포함할 수 있다.
제6 라인(60)은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 표준가스(또는 배출가스)의 흐름을 제어하는 제6 밸브(115)가 각각 구비될 수 있다.
상기 컴프레서를 가동시, 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부에 있는 표준가스(또는 배출가스)를 가압하여 용이하게 리클레임탱크로 회수할 수 있다.
한 구체예에서 제5 밸브(114) 및 제6 밸브(115)는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 솔레노이드(solenoid) 밸브 또는 매뉴얼(manual) 밸브 등을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
예를 들면 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부의 표준가스(또는 배출가스)는 압력이 상압(1bar)이며, 상기 컴프레서를 통해 가압된 표준가스(또는 배출가스)는 압력이 2~5bar일 수 있다.
제어부(400)는 컴프레서(160), 제1 밸브(110), 제3 밸브(112), 제4 밸브(113) 및 제6 밸브(115)를 각각 제어하여, 버퍼탱크(200) 및 형광측정부(300) 내부의 표준가스를 가스절연설비(100)로의 유입을 방지하면서, 제3 라인(30) 및 제4 라인(40)을 통해 제6 라인(60)으로 유입하여 리클레임 탱크(510)로 회수할 수 있다.
형광측정부
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 형광측정부를 나타낸 것이다.
상기 도 3을 참조하면 형광측정부(300)는, 상기 제2 라인과 연결되어, 상기 배출가스가 유입되는 유입부(312)와, 상기 배출가스가 배출되는 배출부(314)가 각각 구비되는 분석셀(310); 분석셀(310) 일측에 구비되어 상기 유입된 배출가스에 자외선광을 조사하는 자외선 램프(301); 자외선 램프(301) 및 분석셀(310) 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제1 파장필터(330); 분석셀(310) 타측에 구비되어 분석셀(310)에 조사되는 자외선광을 검출하는 자외선 검출기(320); 분석셀(320)의 하부와 이격 구비되며, 상기 자외선광이 조사된 배출가스로부터 발생한 형광을 검출하여 형광신호를 발생하는 광전자증배관(PMT)(360); 분석셀(310)의 하부 및 광전자증배관(360) 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제2 파장필터(332); 자외선 램프(301) 및 제1 파장필터(330) 사이에 구비되며 소정의 주파수로 상기 자외선광을 초핑하는 광초핑부(340); 및 자외선 검출기(320), 광전자증배관(360) 및 광초핑부(340)와 전기적으로 연결되는 측정제어부(370);를 포함하며, 측정제어부(370)는 광초핑부(340)와 자외선 검출기(320)로부터 각각 전송된 주파수 신호 및 자외선광 세기를 분석하여, 상기 광전자증배관(360)로부터 전송된 형광신호 중에서 상기 주파수 신호에 대응하는 형광신호 이외의 신호를 필터링하여, 상기 배출가스 중 아황산가스(SO2) 농도를 도출할 수 있다.
한 구체예에서 분석셀(310)은 자외선 투과성일 수 있다. 한 구체예에서 상기 자외선광은 10nm~400nm의 파장영역을 의미할 수 있다. 예를 들면 분석셀(310)은 석영(quartz) 및 용융 실리카(fused silica) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 조건에서 자외선광의 투과성이 우수하여 자외선 형광을 이용한 아황산가스의 농도 측정이 가능할 수 있다.
한 구체예에서 분석셀(310)은 상부에 제2 라인(20)과 연결되어 배출가스가 유입되는 유입부(312) 및 제3 라인(30)과 연결되어 자외선 형광 측정이 완료된 배출가스가 배출되는 배출부(314)가 구비될 수 있다. 배출부(314)는 제3 라인(30)과 연결될 수 있다.
자외선 램프(301)는 통상의 것을 사용할 수 있다. 상기 자외선 램프는 10nm~400nm, 예를 들면 190~390nm의 파장의 자외선광을 발광하는 것을 사용할 수 있다.
한편 상기 아황산가스(SO2) 분자는, 자외선광 중 3개의 흡수 영역(390~340nm, 320~250nm 및 230~190nm)을 가질 수 있다. 따라서 상기 제1 파장필터(330) 및 제2 파장필터(332)를 통해 상기 흡수 영역 중 하나 이상의 파장대역을 선택하여 상기 분해가스에 조사시, 상기 분해가스 중 아황산가스가 상기 파장의 자외선광을 흡수하여 형광을 발생하고, 이를 검출하여 아황산가스 농도 측정에 이용할 수 있다.
광전자증배관(PMT)은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 발생한 형광을 증폭하여 검출하는 형광 광전자증배관을 사용할 수 있다.
한 구체예에서 제1 파장필터(330)는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 상기 제1 파장필터는 밴드패스 필터(band pass filter)를 포함할 수 있다. 상기 제1 파장필터는 상기 자외선광 중에서 190~230nm, 250~320nm 및 340~390nm 중 하나 이상의 파장 영역을 선택하여 투과시키며, 상기 선택된 파장 이외의 파장은 차단시킬 수 있다. 상기 조건에서 육불화황 분해가스 중 아황산가스 농도 측정값의 신뢰성과 정확도가 우수할 수 있다.
예를 들면 제2 파장필터(332)는 분석셀(310) 하부와 접촉하여 구비될 수 있다. 한 구체예에서 상기 제2 파장필터는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 상기 제2 파장필터는 밴드패스 필터(band pass filter)를 포함할 수 있다. 상기 제2 파장필터는 자외선광 및 형광 중에서 190~230nm, 250~320nm 및 340~390nm 중 하나 이상의 파장 영역을 선택하여 투과시킬 수 있다. 상기 조건에서 상기 파장 영역 이외의 광은 차단하여 광전자증배관에 전달되는 것을 방지하여, 아황산가스 농도 측정값의 신뢰성과 정확도가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 분석셀의 일측에 구비되어 상기 제1 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈 및 상기 제2 파장필터 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 제2 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제2 집광렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 도 3을 참조하면, 분석셀(310)의 일측에는 제1 파장필터(330)에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈(350)가 더 구비될 수 있다.
제1 집광렌즈(350)는 상기 필터링된 자외선광을 집광하며, 분석셀(100) 내부로 자외선광을 평행하게 조사한다. 상기 제1 집광렌즈를 포함시, 아황산가스 농도 측정값의 신뢰성과 정확도가 우수하며, 정밀성과 분해능이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 제1 집광렌즈(350)는 석영을 포함할 수 있다. 상기 조건에서 자외선광의 투과성이 우수하여 아황산가스 농도 측정값의 신뢰성과 정확도가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 파장필터(332) 및 광전자증배관(360) 사이에는 상기 제2 파장필터(332)에서 필터링된 자외선광 및 형광을 집광하는 제2 집광렌즈(352)가 더 구비될 수 있다.
제2 집광렌즈(352)는 상기 필터링된 자외선광 및 형광을 집광하며, 광전자증배관(360) 내부로 자외선광 및 형광을 평행하게 조사할 수 있다. 상기 제2 집광렌즈를 포함시, 아황산가스 농도 측정값의 신뢰성과 정확도가 우수하며, 정밀성과 분해능이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 제2 집광렌즈(352)는 석영을 포함할 수 있다. 상기 조건에서 자외선광의 투과성이 우수하여 아황산가스 농도 측정값의 신뢰성과 정확도가 우수할 수 있다.
가스 샘플링 장치를 이용한 가스 샘플링 방법
본 발명의 다른 관점은 상기 가스 샘플링 장치를 이용한 가스 샘플링 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 가스 샘플링 방법은, 가스절연설비로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단이 순차적으로 구비된 제1 라인; 상기 제1 라인과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되는 버퍼탱크; 상기 제1 라인의 감압수단 후단에 연결되어 상기 버퍼탱크에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브가 구비되는 제2 라인; 및 상기 제2 라인과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함하며, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 각각 제어부와 전기적으로 연결되는 가스 샘플링 장치를 이용한 가스 샘플링 방법이며, 상기 가스절연설비의 배출가스를 감압하여 버퍼탱크에 유입하는 단계; 및 상기 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입하고 자외선 형광분석하여 상기 배출가스 중 아황산가스의 농도를 측정하는 단계;를 포함한다.
상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 제2 라인으로 배출가스의 유입을 차단하고, 그리고 상기 버퍼탱크에 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입시, 상기 제어부는 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여, 상기 버퍼탱크에서 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입을 차단한다.
한 구체예에서 상기 버퍼탱크는 내부의 압력을 측정하는 압력측정부 및 내부 수분의 이슬점을 측정하는 이슬점측정부가 구비될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스절연설비에서 배출되는 배출가스는 압력이 2~3bar이며, 상기 배출가스는 상기 감압수단을 통해 압력이 1.5bar 이하로 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 라인은, 상기 가스절연설비와 감압수단 사이에 구비되어 상기 배출가스 중의 미세 입자를 필터링하는 입자필터가 더 구비될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 버퍼탱크와 상기 형광측정부를 연결하되, 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제3 밸브가 구비되는 제3 라인;을 더 포함하며, 상기 제3 라인은, 상기 제어부와 연결되어 버퍼탱크 내부를 감압하는 진공펌프가 연결되고, 상기 제어부는 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 버퍼탱크 내부를 감압하되, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부로부터 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 제3 라인 후단 및 제1 라인에 연결되며, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제4 밸브와 내부 가스를 가압하기 위한 컴프레서가 각각 구비되는 제4 라인;을 더 포함하며, 상기 제4 밸브 및 컴프레서는 각각 상기 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스가 저장되는 표준가스탱크; 및 상기 표준가스탱크 및 제1 라인의 감압수단 전단과 연결되는 제5 라인;을 더 포함하며, 상기 제5 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 표준가스의 흐름을 제어하는 제5 밸브가 구비되고, 상기 표준가스는 상기 배출가스를 가스 샘플링 장치로 유입하기 전, 버퍼탱크 및 형광측정부에 순차적으로 유입되고, 상기 표준가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제5 밸브를 제어하여, 상기 표준가스를 제5 라인으로 유입하되 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입과, 상기 제2 라인으로 표준가스의 유입을 차단하고, 상기 표준가스는 상기 제1 라인으로 유입되어 감압수단을 통해 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입되며, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 버퍼탱크에 유입된 표준가스를 형광측정부로 유입하고, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부에서 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시키며, 상기 형광측정부에서 상기 표준가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하여 획득한 데이터를 분석하여, 상기 형광측정부의 측정값을 교정할 수 있다.
한 구체예에서 상기 가스 샘플링 장치는, 상기 제4 라인 및 제1 라인과 연결되며, 상기 버퍼탱크에 저장된 표준가스가 이송되는 제6 라인; 및 상기 제6 라인과 연결되어 상기 표준가스가 회수되는 리클레임 탱크;를 더 포함하며, 상기 제6 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 표준가스의 흐름을 제어하는 제6 밸브가 각각 구비되고, 상기 제어부는 상기 컴프레서, 제1 밸브, 제3 밸브, 제4 밸브 및 제6 밸브를 각각 제어하여, 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부의 표준가스를 가스절연설비로의 유입을 방지하면서, 상기 제3 라인 및 제4 라인을 통해 제6 라인으로 유입하여 리클레임 탱크로 회수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 제2 라인과 연결되어, 상기 배출가스가 유입되는 유입부와, 상기 배출가스가 배출되는 배출부가 각각 구비되는 분석셀; 상기 분석셀 일측에 구비되어 상기 유입된 배출가스에 자외선광을 조사하는 자외선 램프; 상기 자외선 램프 및 분석셀 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제1 파장필터; 상기 분석셀 타측에 구비되어 상기 분석셀에 조사되는 자외선광을 검출하는 자외선 검출기; 상기 분석셀의 하부와 이격 구비되며, 상기 자외선광이 조사된 배출가스로부터 발생한 형광을 검출하여 형광신호를 발생하는 광전자증배관(PMT); 상기 분석셀의 하부 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제2 파장필터; 상기 자외선 램프 및 제1 파장필터 사이에 구비되며 소정의 주파수로 상기 자외선광을 초핑하는 광초핑부; 및 상기 자외선 검출기, 광전자증배관 및 광초핑부와 전기적으로 연결되는 측정제어부;를 포함하며, 상기 측정제어부는 상기 광초핑부와 자외선 검출기로부터 각각 전송된 주파수 신호 및 자외선광 세기를 분석하여, 상기 광전자증배관로부터 전송된 형광신호 중에서 상기 주파수 신호에 대응하는 형광신호 이외의 신호를 필터링하여, 상기 배출가스 중 아황산가스(SO2) 농도를 도출할 수 있다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 분석셀의 일측에 구비되어 상기 제1 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈 및 상기 제2 파장필터 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 제2 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제2 집광렌즈를 더 포함할 수 있다.
종래의 육불화황의 가스 순도를 측정하는 기술은 실시간 측정이 불가하고, 측정 정밀도가 낮았으며, 측정 정밀도가 높은 측정방법의 경우 유지관리 비용이 높은 문제가 높은 문제가 있었다.
반면 가스 샘플링 장치를 이용하여 육불화황 분해가스(배출가스)를 측정시, 육불화황 분해가스의 실시간 연속적인 측정이 가능하며, 육불화황 분해가스 측정시 신뢰성, 정밀성 및 분해능이 우수하고, 측정 시간이 짧고, 검출 정확도가 우수하여 측정 오차를 최소화할 수 있으며, 유지 관리 비용이 저렴하여 경제성이 우수하며, 배출가스를 추출하고 측정 완료한 가스를 순환할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 샘플링 장치를 이용하여 육불화황 분해가스 측정시 신뢰성, 정밀성 및 분해능이 우수하고, 측정 시간이 짧고 검출 정확도가 우수하여 측정 오차를 최소화하며, 실시간 측정이 가능하고 유지 관리 비용이 저렴하여 경제성이 우수하여, 육불화황 분해가스(배출가스) 중 아황산가스 농도 측정을 0.01ppm 이하 단위로 정확하게 측정할 수 있으며, 1ppm의 관리기준을 갖는 측정시스템에 적합할 수 있다.
가스 샘플링 시스템
본 발명의 또 다른 관점은 가스 샘플링 시스템에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 가스 샘플링 시스템은 가스절연설비로부터 샘플링된 가스의 압력을 상압으로 저하시키는 압력저하부; 및 상기 압력저하부에서 상압으로 저하된 가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 형광측정부는, 상기 상압으로 저하된 가스에 자외선광을 조사하여 아황산가스(SO2) 농도를 도출하는 UV-형광 가스 측정장치일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
(1) 가스 샘플링 장치 준비: 도 2 및 도 3과 같은 가스 샘플링 장치를 준비하였다. 구체적으로 가스 샘플링 장치(2000)는 가스절연설비(100)로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브(110), 상기 배출가스 중의 미세 입자를 필터링하는 입자필터(120) 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단(140)이 순차적으로 구비된 제1 라인(10); 제1 라인(10)과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되며, 내부 압력을 측정하는 압력측정부 및 내부 수분의 이슬점을 측정하는 이슬점측정부가 구비된 버퍼탱크(200); 제1 라인(10)의 감압수단(140) 후단에 연결되어 버퍼탱크(200)에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브(111)가 구비되는 제2 라인(20); 및 제2 라인(20)과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부(300);가 구비되며, 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(111)는 각각 제어부(400)와 전기적으로 연결되었다.
상기 도 2와 같이 버퍼탱크(200)와 형광측정부(300)를 연결하되, 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 내부의 가스의 흐름을 제어하는 제3 밸브(112)가 구비되는 제3 라인(30)이 구비되고, 제3 라인(30)은 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 버퍼탱크 내부를 감압하는 진공펌프(150)가 진공라인(32)을 통해 제3 라인(30)과 연결되었다. 또한, 제3 라인(30) 후단과 제1 라인(10)을 연결하며, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제4 밸브(113)와 내부 가스를 가압하기 위한 컴프레서(160)가 각각 구비되는 제4 라인(40)이 구비되고, 제4 밸브(113) 및 컴프레서(160)는 각각 제어부(400)와 전기적으로 연결되었다.
또한 가스 샘플링 장치(2000)는 기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스가 저장되는 표준가스탱크(500); 및 표준가스탱크(500) 및 제1 라인(10)의 감압수단(140) 전단과 연결되는 제5 라인(50);을 더 포함하며, 제5 라인(50)은 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 상기 표준가스의 흐름을 제어하는 제5 밸브(114)가 구비되었다. 또한, 제5 라인(50)과 제1 라인(10)의 감압수단(140) 사이와, 제2 라인(20)의 제2 밸브(111) 전단에는 제1 체크밸브(130) 및 제2 체크밸브(132)가 각각 구비되었다.
또한 가스 샘플링 장치(200)는 제4 라인(40) 및 제1 라인(10)과 각각 연결되며, 버퍼탱크(200)에 저장된 표준가스(또는 배출가스)가 이송되는 제6 라인(60); 및 제6 라인(60)과 연결되어 상기 표준가스(또는 배출가스)가 회수되는 리클레임 탱크(510);가 구비되었으며, 제6 라인(60)은 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 표준가스(또는 배출가스)의 흐름을 제어하는 제6 밸브(115)가 각각 구비되었다.
(2) 형광 측정부: 상기 도 3과 같은 형광측정부(300)를 준비하였다. 구체적으로 상기 제2 라인(20)과 연결되어, 상기 배출가스가 유입되는 유입부(312)와, 상기 제3 라인(30)과 연결되어 배출가스가 배출되는 배출부(314)가 각각 구비되는 분석셀(310); 분석셀(310) 일측에 구비되어 상기 유입된 배출가스에 자외선광을 조사하는 자외선 램프(301); 자외선 램프(301) 및 분석셀(310) 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제1 파장필터(330); 분석셀(310) 타측에 구비되어 분석셀(310)에 조사되는 자외선광을 검출하는 자외선 검출기(320); 분석셀(320)의 하부와 이격 구비되며, 상기 자외선광이 조사된 배출가스로부터 발생한 형광을 검출하여 형광신호를 발생하는 광전자증배관(PMT)(360); 분석셀(310)의 하부 및 광전자증배관(360) 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제2 파장필터(332); 자외선 램프(301) 및 제1 파장필터(330) 사이에 구비되며 소정의 주파수로 상기 자외선광을 초핑하는 광초핑부(340); 및 자외선 검출기(320), 광전자증배관(360) 및 광초핑부(340)와 전기적으로 연결되는 측정제어부(370);를 포함하여 형성되었다. 형광측정부(300)는 분석셀(310)의 일측에 구비되어 제1 파장필터(330)에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈(350), 제2 파장필터(332)와 광전자증배관(360) 사이에 구비되어 상기 필터링된 자외선광 및 형광을 집광하는 제2 집광렌즈(352)가 구비되었다.
(3) 가스 샘플링 및 아황산가스 농도 측정: 가스절연설비(100)로부터 압력이 2.5~3.0bar인 배출가스를 제1 라인(10)으로 유입하고, 감압수단(140)을 거쳐 1.0bar로 감압하여 버퍼탱크(200)에 유입하였다. 그 다음에, 버퍼탱크(200)에 유입된 감압된 배출가스를 제2 라인(20)을 통해 형광측정부(300)에 유입하고 자외선 형광분석하여 상기 배출가스 중 아황산가스의 농도를 측정하였다.
가스절연설비(100)로부터 배출가스를 버퍼탱크(200)에 유입시, 제어부(400)는 제2 밸브(111)를 제어하여 제2 라인(20)으로 고압의 배출가스의 유입을 차단하는 한편, 진공펌프(150)를 가동하여 버퍼탱크(200) 내부를 감압하여 상기 배출가스를 유입하였다.
또한, 버퍼탱크(200)에 유입된 배출가스를 형광측정부(300)에 유입시, 제어부(400)는 제1 밸브(110) 및 제2 밸브(111)를 제어하여, 버퍼탱크(200)에서 제1 라인(10)으로 배출가스의 유입을 차단하였다.
형광측정부(300)의 분석셀(100) 일측에 구비된 자외선 램프(110)를 통해 분석셀(100) 내부로 유입된 배출가스에 자외선광을 조사하여, 상기 배출가스 중 이산화황의 흡수에 의해 형광을 발생하였다. 상기 발생한 형광은 분석셀(310)의 하부에 배치된 제2 파장필터(332), 제2 집광렌즈(352)를 거쳐 광전자증배관(360)에서 검출되었다.
측정제어부(370)에서는, 광초핑부(340)와 자외선 검출기(320)로부터 각각 전송된 주파수 신호 및 자외선광 세기를 분석하여, 상기 광전자증배관(360)로부터 전송된 형광신호 중에서 상기 주파수 신호에 대응하는 형광신호 이외의 신호를 필터링하여, 상기 배출가스 중 아황산가스(SO2) 농도를 도출하였다.
(4) 표준가스를 이용한 형광측정부의 교정: 상기 아황산 가스의 농도 측정을 완료한 다음, 기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스를 이용하여 상기 형광측정부를 교정하였다.
상기 도 2와 같이 표준가스탱크(500)에 저장된 압력 2.5~3.0 bar의 표준가스를 버퍼탱크(200)에 유입시, 제어부(400)는 제1 밸브(110), 제2 밸브(111), 제3 밸브(112) 및 제5 밸브(114)를 제어하여, 상기 표준가스를 제5 라인(50)으로 유입하되 상기 제1 라인(10)으로 배출가스의 유입과, 상기 제2 라인(20)으로 표준가스의 유입을 차단하고, 상기 표준가스는 제5 라인(50)을 통해 제1 라인(10)으로 유입되어 감압수단(140)을 통해 상압(1.0bar)으로 감압되어 상기 버퍼탱크(200)로 유입하였다.
그 다음에 제어부(400)는 제2 밸브(111)를 제어하여 상기 버퍼탱크에 유입된 표준가스를 형광측정부(300)로 유입하였다. 형광측정부(300)에서 상기 표준가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하여 획득한 데이터를 분석하여, 상기 형광측정부의 측정값을 교정하였다.
(5) 표준가스의 회수: 상기 표준가스를 이용하여 형광측정부의 측정값을 교정한 다음, 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부에 있는 표준가스를 가압하여 리클레임탱크로 회수하였다. 상기 도 2와 같이 제어부(400)는 컴프레서(160), 제1 밸브(110), 제3 밸브(112), 제4 밸브(113) 및 제6 밸브(115)를 각각 제어하여, 버퍼탱크(200) 및 형광측정부(300) 내부의 상압(1.0bar)의 표준가스를 압력 2.5~3.0bar로 가압하되, 제1 라인(10)을 통한 가스절연설비(100)로의 유입을 방지하면서, 제3 라인(30) 및 제4 라인(40)을 통해 제6 라인(60)으로 유입하여 리클레임 탱크(510)로 회수하였다.
상기 실시예를 통한 가스 샘플링 장치를 통한 가스 샘플링 결과, 실시예는 육불화황 99.9 부피% 함유한 배출가스에 대하여 측정값이 0.01ppm 내외로 측정이 되며, 질소가스에 의한 측정의 영향이 거의 없음을 알 수 있었다. 또한, 이산화황(SO2) 농도 1ppm인 배출가스를 대상으로 농도 측정을 실시한 경우, 0.01ppm 이하의 측정 오차를 나타내어, SO2의 측정 분해능이 ±0.01ppm 이하인 것을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제1 라인 20: 제2 라인
30: 제3 라인 32: 감압라인
40: 제4 라인 50: 제5 라인
60: 제6 라인 100: 가스절연설비
110: 제1 밸브 111: 제2 밸브
112: 제3 밸브 113: 제4 밸브
114: 제5 밸브 115: 제6 밸브
120: 입자필터 130: 제1 체크밸브
132: 제2 체크밸브 140: 감압수단
150: 진공펌프 160: 컴프레서
200: 버퍼탱크 300: 형광측정부
301: 자외선 램프 310: 분석셀
312: 유입부 314: 배출부
320: 자외선 검출기 330: 제1 파장필터
332: 제2 파장필터 340: 광초핑부
350: 제1 집광렌즈 352: 제2 집광렌즈
360: 광전자증배관 370: 측정제어부
400: 제어부 500: 표준가스탱크
520: 리클레임 탱크 1000, 2000: 가스 샘플링 장치

Claims (22)

  1. 가스절연설비로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단이 순차적으로 구비된 제1 라인;
    상기 제1 라인과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되는 버퍼탱크;
    상기 제1 라인의 감압수단 후단에 연결되어 상기 버퍼탱크에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브가 구비되는 제2 라인; 및
    상기 제2 라인과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함하는 가스 샘플링 장치이며,
    상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 각각 제어부와 전기적으로 연결되며,
    상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 제2 라인으로 배출가스의 유입을 차단하고, 그리고
    상기 버퍼탱크에 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입시, 상기 제어부는 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여, 상기 버퍼탱크에서 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입을 차단하는, 가스 샘플링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼탱크는 내부의 압력을 측정하는 압력측정부 및 내부 수분의 이슬점을 측정하는 이슬점측정부가 구비되는, 가스 샘플링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스절연설비에서 배출되는 배출가스는 압력이 2~3bar이며,
    상기 배출가스는 상기 감압수단을 통해 압력이 1.5bar 이하로 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입되는 가스 샘플링 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 라인은, 상기 가스절연설비와 감압수단 사이에 구비되어 상기 배출가스 중의 미세 입자를 필터링하는 입자필터를 더 포함하는 가스 샘플링 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    상기 버퍼탱크와 상기 형광측정부를 연결하되, 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제3 밸브가 구비되는 제3 라인;을 더 포함하며,
    상기 제3 라인은, 상기 제어부와 연결되어 버퍼탱크 내부를 감압하는 진공펌프가 연결되고,
    상기 제어부는 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 버퍼탱크 내부를 감압하되,
    상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부로부터 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시키는, 가스 샘플링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    상기 제3 라인 후단 및 제1 라인에 연결되며, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제4 밸브와 내부 가스를 가압하기 위한 컴프레서가 각각 구비되는 제4 라인;을 더 포함하며,
    상기 제4 밸브 및 컴프레서는 각각 상기 제어부와 전기적으로 연결되는, 가스 샘플링 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스가 저장되는 표준가스탱크; 및
    상기 표준가스탱크 및 제1 라인의 감압수단 전단과 연결되는 제5 라인;을 더 포함하며,
    상기 제5 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 표준가스의 흐름을 제어하는 제5 밸브가 구비되고,
    상기 표준가스는 상기 배출가스를 가스 샘플링 장치로 유입하기 전, 버퍼탱크 및 형광측정부에 순차적으로 유입되고,
    상기 표준가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제5 밸브를 제어하여, 상기 표준가스를 제5 라인으로 유입하되 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입과, 상기 제2 라인으로 표준가스의 유입을 차단하고,
    상기 표준가스는 상기 제1 라인으로 유입되어 감압수단을 통해 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입되며,
    상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 버퍼탱크에 유입된 표준가스를 형광측정부로 유입하고, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부에서 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시키며,
    상기 형광측정부에서 상기 표준가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하여 획득한 데이터를 분석하여, 상기 형광측정부의 측정값을 교정하는 것인, 가스 샘플링 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    상기 제4 라인 및 제1 라인과 연결되며, 상기 버퍼탱크에 저장된 표준가스가 이송되는 제6 라인; 및
    상기 제6 라인과 연결되어 상기 표준가스가 회수되는 리클레임 탱크;를 더 포함하며,
    상기 제6 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 표준가스의 흐름을 제어하는 제6 밸브가 각각 구비되고,
    상기 제어부는 상기 컴프레서, 제1 밸브, 제3 밸브, 제4 밸브 및 제6 밸브를 각각 제어하여, 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부의 표준가스를 가스절연설비로의 유입을 방지하면서, 상기 제3 라인 및 제4 라인을 통해 제6 라인으로 유입하여 리클레임 탱크로 회수하는, 가스 샘플링 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 형광측정부는,
    상기 제2 라인과 연결되어, 상기 배출가스가 유입되는 유입부와, 상기 배출가스가 배출되는 배출부가 각각 구비되는 분석셀;
    상기 분석셀 일측에 구비되어 상기 유입된 배출가스에 자외선광을 조사하는 자외선 램프;
    상기 자외선 램프 및 분석셀 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제1 파장필터;
    상기 분석셀 타측에 구비되어 상기 분석셀에 조사되는 자외선광을 검출하는 자외선 검출기;
    상기 분석셀의 하부와 이격 구비되며, 상기 자외선광이 조사된 배출가스로부터 발생한 형광을 검출하여 형광신호를 발생하는 광전자증배관(PMT);
    상기 분석셀의 하부 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제2 파장필터;
    상기 자외선 램프 및 제1 파장필터 사이에 구비되며 소정의 주파수로 상기 자외선광을 초핑하는 광초핑부; 및
    상기 자외선 검출기, 광전자증배관 및 광초핑부와 전기적으로 연결되는 측정제어부;를 포함하며,
    상기 측정제어부는 상기 광초핑부와 자외선 검출기로부터 각각 전송된 주파수 신호 및 자외선광 세기를 분석하여, 상기 광전자증배관로부터 전송된 형광신호 중에서 상기 주파수 신호에 대응하는 형광신호 이외의 신호를 필터링하여, 상기 배출가스 중 아황산가스(SO2) 농도를 도출하는, 가스 샘플링 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 형광측정부는, 상기 분석셀의 일측에 구비되어 상기 제1 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈 및
    상기 제2 파장필터 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 제2 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제2 집광렌즈를 더 포함하는, 가스 샘플링 장치.
  11. 가스절연설비로부터 육불화황 분해가스를 포함하는 배출가스가 유입되며, 배출가스의 흐름을 제어하는 제1 밸브 및 상기 배출가스를 감압하는 감압수단이 순차적으로 구비된 제1 라인; 상기 제1 라인과 연결되며, 상기 감압된 배출가스가 유입되어 저장되는 버퍼탱크; 상기 제1 라인의 감압수단 후단에 연결되어 상기 버퍼탱크에서 배출되는 배출가스가 유입되며, 상기 배출가스의 흐름을 제어하는 제2 밸브가 구비되는 제2 라인; 및 상기 제2 라인과 연결되어 상기 배출가스가 유입되며, 자외선 형광분석을 통해 상기 배출가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;를 포함하며, 상기 제1 밸브 및 제2 밸브는 각각 제어부와 전기적으로 연결되는 가스 샘플링 장치를 이용한 가스 샘플링 방법이며,
    상기 가스절연설비의 배출가스를 감압하여 버퍼탱크에 유입하는 단계; 및
    상기 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입하고 자외선 형광분석하여 상기 배출가스 중 아황산가스의 농도를 측정하는 단계;를 포함하되,
    상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 제2 라인으로 배출가스의 유입을 차단하고, 그리고
    상기 버퍼탱크에 유입된 배출가스를 상기 형광측정부에 유입시, 상기 제어부는 제1 밸브 및 제2 밸브를 제어하여, 상기 버퍼탱크에서 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입을 차단하는, 가스 샘플링 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 버퍼탱크는 내부의 압력을 측정하는 압력측정부 및 내부 수분의 이슬점을 측정하는 이슬점측정부가 구비되는, 가스 샘플링 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 가스절연설비에서 배출되는 배출가스는 압력이 2~3bar이며,
    상기 배출가스는 상기 감압수단을 통해 압력이 1.5bar 이하로 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입되는 가스 샘플링 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 라인은, 상기 가스절연설비와 감압수단 사이에 구비되어 상기 배출가스 중의 미세 입자를 필터링하는 입자필터를 더 포함하는 가스 샘플링 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    상기 버퍼탱크와 상기 형광측정부를 연결하되, 상기 제어부와 전기적으로 연결되고, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제3 밸브가 구비되는 제3 라인;을 더 포함하며,
    상기 제3 라인은, 상기 제어부와 연결되어 버퍼탱크 내부를 감압하는 진공펌프가 연결되고,
    상기 제어부는 상기 배출가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 진공펌프를 가동하여 상기 버퍼탱크 내부를 감압하되,
    상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부로부터 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시키는, 가스 샘플링 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    상기 제3 라인 후단 및 제1 라인에 연결되며, 내부 가스의 흐름을 제어하는 제4 밸브와 내부 가스를 가압하기 위한 컴프레서가 각각 구비되는 제4 라인;을 더 포함하며,
    상기 제4 밸브 및 컴프레서는 각각 상기 제어부와 전기적으로 연결되는, 가스 샘플링 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    기설정된 농도의 육불화황 분해가스를 포함하는 표준가스가 저장되는 표준가스탱크; 및
    상기 표준가스탱크 및 제1 라인의 감압수단 전단과 연결되는 제5 라인;을 더 포함하며,
    상기 제5 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 표준가스의 흐름을 제어하는 제5 밸브가 구비되고,
    상기 표준가스는 상기 배출가스를 가스 샘플링 장치로 유입하기 전, 버퍼탱크 및 형광측정부에 순차적으로 유입되고,
    상기 표준가스를 상기 버퍼탱크에 유입시, 상기 제어부는 상기 제1 밸브, 제2 밸브, 제3 밸브 및 제5 밸브를 제어하여, 상기 표준가스를 제5 라인으로 유입하되 상기 제1 라인으로 배출가스의 유입과, 상기 제2 라인으로 표준가스의 유입을 차단하고,
    상기 표준가스는 상기 제1 라인으로 유입되어 감압수단을 통해 감압되어 상기 버퍼탱크로 유입되며,
    상기 제어부는 상기 제2 밸브를 제어하여 상기 버퍼탱크에 유입된 표준가스를 형광측정부로 유입하고, 상기 제3 밸브를 제어하여 상기 형광측정부에서 배출되는 배출가스를 제3 라인으로 유입시키며,
    상기 형광측정부에서 상기 표준가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하여 획득한 데이터를 분석하여, 상기 형광측정부의 측정값을 교정하는 것인, 가스 샘플링 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 가스 샘플링 장치는,
    상기 제4 라인 및 제1 라인과 연결되며, 상기 버퍼탱크에 저장된 표준가스가 이송되는 제6 라인; 및
    상기 제6 라인과 연결되어 상기 표준가스가 회수되는 리클레임 탱크;를 더 포함하며,
    상기 제6 라인은 상기 제어부와 전기적으로 연결되어 표준가스의 흐름을 제어하는 제6 밸브가 각각 구비되고,
    상기 제어부는 상기 컴프레서, 제1 밸브, 제3 밸브, 제4 밸브 및 제6 밸브를 각각 제어하여, 상기 버퍼탱크 및 형광측정부 내부의 표준가스를 가스절연설비로의 유입을 방지하면서, 상기 제3 라인 및 제4 라인을 통해 제6 라인으로 유입하여 리클레임 탱크로 회수하는, 가스 샘플링 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 형광측정부는,
    상기 제2 라인과 연결되어, 상기 배출가스가 유입되는 유입부와, 상기 배출가스가 배출되는 배출부가 각각 구비되는 분석셀;
    상기 분석셀 일측에 구비되어 상기 유입된 육불화황 분해가스에 자외선광을 조사하는 자외선 램프;
    상기 자외선 램프 및 분석셀 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제1 파장필터;
    상기 분석셀 타측에 구비되어 상기 분석셀에 조사되는 자외선광을 검출하는 자외선 검출기;
    상기 분석셀의 하부와 이격 구비되며, 상기 자외선광이 조사된 배출가스로부터 발생한 형광을 검출하여 형광신호를 발생하는 광전자증배관(PMT);
    상기 분석셀의 하부 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 자외선광을 필터링하는 제2 파장필터;
    상기 자외선 램프 및 제1 파장필터 사이에 구비되며 소정의 주파수로 상기 자외선광을 초핑하는 광초핑부; 및
    상기 자외선 검출기, 광전자증배관 및 광초핑부와 전기적으로 연결되는 측정제어부;를 포함하며,
    상기 측정제어부는 상기 광초핑부와 자외선 검출기로부터 각각 전송된 주파수 신호 및 자외선광 세기를 분석하여, 상기 광전자증배관로부터 전송된 형광신호 중에서 상기 주파수 신호에 대응하는 형광신호 이외의 신호를 필터링하여, 상기 배출가스 중 아황산가스(SO2) 농도를 도출하는, 가스 샘플링 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 형광측정부는, 상기 분석셀의 일측에 구비되어 상기 제1 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제1 집광렌즈 및
    상기 제2 파장필터 및 광전자증배관 사이에 구비되어 상기 제2 파장필터에서 필터링된 자외선광을 집광하는 제2 집광렌즈를 더 포함하는, 가스 샘플링 방법.
  21. 가스절연설비로부터 샘플링된 가스의 압력을 상압으로 저하시키는 압력저하부; 및
    상기 압력저하부에서 상압으로 저하된 가스 중의 아황산가스(SO2) 농도를 측정하는 형광측정부;
    를 포함하는 가스 샘플링 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 형광측정부는, 상기 상압으로 저하된 가스에 자외선광을 조사하여 아황산가스(SO2) 농도를 도출하는 UV-형광 가스 측정장치인 것인 가스 샘플링 시스템.
KR1020220120182A 2022-09-22 2022-09-22 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법 KR20240041087A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220120182A KR20240041087A (ko) 2022-09-22 2022-09-22 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220120182A KR20240041087A (ko) 2022-09-22 2022-09-22 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240041087A true KR20240041087A (ko) 2024-03-29

Family

ID=90483571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220120182A KR20240041087A (ko) 2022-09-22 2022-09-22 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240041087A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0169072B1 (ko) 다이오드 레이저 수단에 의해 가스 표본에서 분술물의 흔적을 분석하는 방법 및 장치
KR100822099B1 (ko) 가스 중의 질소 측정 방법 및 장치
US6043881A (en) Sample cell for gaseous emission spectroscopy
CN109085133B (zh) 一种基于实时反射率修正的离轴积分腔大气ch4浓度的测量装置及其测量方法
JPH0850098A (ja) ガス混合物の分析に用いる測定センサー及び測定装置
US20140233034A1 (en) Apparatus and method for on-line, real-time analysis of chemical gasses dissolved in transformer oil
JP4025702B2 (ja) 紫外線蛍光法による硫黄成分の分析方法及び分析装置
KR940022079A (ko) 기체 발광 분광기 및 분광법을 이용한 기체 분석 방법
CN112697747A (zh) 一种六氟化硫气体中分解物、水分和纯度检测装置和方法
JP5927244B2 (ja) 酸素同位体濃度分析装置、及び酸素同位体濃度分析方法
KR20240041087A (ko) 실시간 육불화황 분해가스 측정용 가스 샘플링 장치 및 이를 이용한 가스 샘플링 방법
EP1068515B1 (en) Method and apparatus for analysis of gas compositions
JP6584366B2 (ja) ガス分析装置およびガス分析方法
KR102489374B1 (ko) 변압기의 가스 검출 및 분석 장치
KR20240041088A (ko) 자외선 형광을 이용한 육불화황 분해가스 측정장치 및 이를 이용한 육불화황 분해가스의 측정방법
JP2004138467A (ja) 紫外線吸収式測定装置および測定試料の処理方法
CN112243494A (zh) 基于等离子体的检测器及使用该检测器用于测量和监测气流的特性的方法
US8830470B2 (en) Method for measuring the concentration of at least one gas component in a measuring gas
KR20040012806A (ko) 이온 이동 분광분석에 의해 질소 내의 메탄 및 수소의농도를 측정하는 방법
JP2003014632A (ja) 紫外線吸収等によるガス濃度モニターのガス圧補正方法及び補正システム
JP2008067535A (ja) ガス絶縁電力機器の異常検出方法
JP4109578B2 (ja) 化学発光式ガス分析方法および装置
JP2005249551A (ja) 混合ガス中の不純物の分析方法及び装置
CN114894769A (zh) 基于光纤拉曼光谱的自脱气式变压器油中溶解气体检测系统
CN105548017A (zh) 非接触式半导体激光气体分析仪