KR20240059852A - 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연로 절연된 전력기기 내부에서 발생되는 절연 가스에 대한 가스 밀도를 검출하는 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서에 관한 것으로, GIS 내부에 충전된 절연가스의 밀도를 검출하는 밀도 센서에 있어서, 하부가 개구된 원통형상으로 이루어진 하우징과, 상기 하우징에 구성되어 상기 GIS의 함체 외측면에서 나사 결합되는 나사부와, 상기 나사부가 함체에 나사 결합된 상태에서 나사 조임에 의해 함체에 면접하여 상기 하우징이 상기 함체에 나사 결합된 상태를 견고히 고정시키는 고정부와, 상기 하우징의 내부에 설치되고 진공상태에서 인가된 전압에 의해 진동수를 출력하는 제1 오실레이터와, 상기 하우징의 내부에 설치되고 상기 절연가스에 노출된 상태에서 인가된 전압에 의해 진동수를 출력하는 제2 오실레이터와, 상기 제1 오실레이터와 상기 제2 오실레이터에서 출력되는 각각의 진동수에 대한 차이값을 전류값으로 출력하는 비교부 및 상기 비교부에서 출력된 전류값을 기준으로 상기 절연가스의 밀도를 측정하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 누출 파악을 위한 밀도 센서{Density sensor for gas leak detection}
본 발명은 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 절연로 절연된 전력기기 내부에서 발생되는 절연 가스에 대한 가스 밀도를 검출하는 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서에 관한 것이다.
일반적으로, 산업의 고도화로 인한 전력 수요의 급증에 따라 전력 계통의 대용량 및 초고압화가 이루어져, 이에 따른 초고압 변전 설비는 주회로 및 제어부가 밀폐 및 전자화되고, 절연 매체는 가스 절연형으로 변화하고 있다.
가스 절연 개폐기(Gas Insulation Switchgear: GIS)의 충전부는 고체 절연물인 스페이서로 지지하고, 탱크 내부에는 절연 성능이 뛰어난 불활성 가스인 SF6 가스를 절연 매체로 충진하여 밀봉한다.
SF6 가스는 기본적으로 무독, 무색, 무미, 무취의 성질을 가지고 있으며, 불활성 및 불연성의 기체이다. SF6 가스는 우수한 절연 내력과 소호 능력이 특징이며 가장 안정된 화합물이다.
GIS는 절연 및 소호를 목적으로 소정의 압력(밀도)으로 SF6 가스가 충진되어 있으므로 가스 압력이 저하되면 절연 성능 및 소호 성능에 중대한 영향을 미치게 된다. 따라서, GIS는 고도의 밀폐 기술을 적용하여 제작되고, 사용 시에도 가스 누설 검출기(Gas Leak Detector) 및 가스 압력계(Gas Density Monitor: GD)를 사용하여 정기적으로 가스 압력을 점검함으로써 가스 압력 저하 시에 경보를 발하도록 되어 있다.
따라서, SF6 가스의 충진량을 실시간으로 감시하여 GIS 설비 보존 및 전력 계통 간에 중요한 역할을 담당하는 가스 압력계의 주기적인 점검 및 유지보수를 통해 가스 압력계의 건전성을 확보할 필요가 있다.
그러나, 종래의 가스 압력계 점검 방식에 있어서는 점검 시에 가스 주입구 밸브를 개방하여 가스 압력계를 점검하므로, 가스 잔압의 대기 방출로 인해 압력이 감소하고, 내부 접점 및 저압 경보 동작의 우려 뿐 아니라, SF6 가스의 대기 방출로 인해 불필요한 온실가스를 발생시키는 원인이 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1882715호(2018.07.23.)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 GIS 내부의 가스 밀도를 검출하여 기밀성을 점검할 수 있는 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서, GIS 내부에 충전된 절연가스의 밀도를 검출하는 밀도 센서에 있어서, 하부가 개구된 원통형상으로 이루어진 하우징과, 상기 하우징에 구성되어 상기 GIS의 함체 외측면에서 나사 결합되는 나사부와, 상기 나사부가 함체에 나사 결합된 상태에서 나사 조임에 의해 함체에 면접하여 상기 하우징이 상기 함체에 나사 결합된 상태를 견고히 고정시키는 고정부와, 상기 하우징의 내부에 설치되고 진공상태에서 인가된 전압에 의해 진동수를 출력하는 제1 오실레이터와, 상기 하우징의 내부에 설치되고 상기 절연가스에 노출된 상태에서 인가된 전압에 의해 진동수를 출력하는 제2 오실레이터와, 상기 제1 오실레이터와 상기 제2 오실레이터에서 출력되는 각각의 진동수에 대한 차이값을 전류값으로 출력하는 비교부 및 상기 비교부에서 출력된 전류값을 기준으로 상기 절연가스의 밀도를 측정하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출부는 상기 비교부에서 출력된 전류값 정보을 저장하는 데이터 저장 모듈과, 상기 데이터 저장 모듈에 저장된 전류값 정보를 일정한 주기로 비교 연산하는 연산 모듈과, 상기 연산 모듈에서 연산된 정보를 검산하는 검산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 GIS 내부의 가스 밀도를 검출하여 검출 결과에 따라 차단기를 선택적으로 개방 또는 투입하여 GIS 내부 가스 누출 여부를 파악할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서를 나타낸 외부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서를 나타낸 내부 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서를 나타낸 외부 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서를 나타낸 내부 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서(1000)는 하우징(100), 나사부(200), 고정부(300), 전원인가부(400), 제1 오실레이터(500), 제2 오실레이터(600), 비교부(700) 및 검출부(800)를 포함하여 구성된다.
하우징(100)은 하부가 개구된 원통형상으로 이루어지고, 나사부(200)는 하우징(100)의 하부에 구성되어 GIS(10)의 함체 외측면에서 상기 함체에 나사 결합된다.
고정부(300)는 나사부(200)가 함체에 나사 결합된 상태에서 나사 조임에 의해 함체에 면접하여 하우징(100)이 상기 함체에 나사 결합된 상태를 견고히 고정시킨다.
필요에 따라, 상기 고정부(300)에는 상기 함체를 밀폐시키기 [0060] 위한 패킹링이 더 설치될 수 있다.
전원인가부(400)는 외부에서 인가되는 전원을 제1 및 제2 오실레이터(250, 255)에 공급하는 것으로서, 인가되는 전원은 직류 10 내지 30V의 범위에서 이루어진다.
제1 및 제2 오실레이터(500. 600)는 상기 하우징(100) 내부에 설치되어 인가된 전원에 의한 진공 상태와 SF6 가스를 매개체로 한 진동수를 검출하는 것으로서, (+)전압이 연결되는 양극판(510)과 (-)전압이 연결되는 음극판(520)으로 구성된다.
이때, 상기 양극판과 음극판으로는 크리스탈이 사용될 수 있다.
상기 제1 오실레이터(500)는 하우징의 내부에 설치되고, 진공상태에서 인가된 전압에 의해 통전 전류값을 출력한다.
또한, 상기 제2 오실레이터(600)는 하우징의 내부에 설치되고, 상기 절연가스에 노출된 상태에서 인가된 전압에 의해 통전 전류값을 출력한다.
전원인가부(400)에서 인가된 전원에 의해 양극선과 음극원통 사이에 SF6 가스를 매개로 하여 전류가 흐르게 되는데, 흐르는 전류의 량은 SF6 가스의 밀도와 비례관계에 있다. 즉, SF6 가스의 밀도가 높을수록 흐르는 전류의 량도 증가되게 된다.
비교부(700)는 전원인가부(400)에서 인가된 전원에 의해 상기 제1 오실레이터(500)와 상기 제2 오실레이터(600)에서 출력되는 각각의 진동수에 대한 차이값을 출력한다.
여기서, 비교부(700)로는 감산기가 사용될 수 있다. 이때, 비교부(700)에서 검출된 진동수의 차이값은 0 ~ 20mA의 범위로 출력되고, 출력되는 전류값에 근거하여 밀도가 산출되게 구성된다.
부연하면, 비교부(700)는 상기 제1 오실레이터(500)에서 검출된 진동수를 기준 진동수로 설정하고 상기 제2 오실레이터(600)에서 출력되는 가변 진동수에 대한 차이값이 밀도를 산출하는 데이터로 사용될 수 있도록 하는 것으로서, GIS 내부의 절연가스 농도가 저하될수록 상기 제2 오실레이터(600)에서 출력되는 진동수가 낮아지는 현상을 이용한 것이다.
다음으로, 상기 검출부(800)는 상기 비교부(700)에서 출력된 전류값을 기준으로 상기 절연가스의 밀도를 측정한다.
보다 상세하게는, 상기 검출부(800)는 데이터 저장 모듈(810), 연산 모듈(820) 및 검산 모듈(830)을 포함한다.
상기 검출부(700)는 상기 비교부(600)에서 출력된 전류값 정보을 저장하는 데이터 저장 모듈(810)과, 상기 데이터 저장 모듈(810)에 저장된 전류값 정보를 일정한 주기로 비교 연산하는 연산 모듈(820)과, 상기 연산 모듈(820)에서 연산된 정보를 검산하는 검산 모듈(830)로 이루어진다.
먼저, 상기 데이터 저장 모듈(810)은 상기 비교부(600)에서 제1 오실레이터(500)에서 검출된 진동수와, 제2 오실레이터에(600)에서 출려되는 가변 진동수 정보를 수신받아 저장하게 된다.
그리고, 상기 연산 모듈(820)은 상기 데이터 저장 모듈(810)에 저장된 진동수 및 가변 진동수 정보를 토대로 차이값을 통해 밀도를 산출하게 된다.
상기 검산 모듈(830)은 상기 연산 모듈(820)에서 일정주기로 산출한 밀도를 실시간으로 추가 검산하여 가스 밀도 산출 정보의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
1000 : 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서
100 : 하우징
200 : 나사부
300 : 고정부
400 : 전원인가부
500 : 제1 오실레이터
600 : 제2 오실레이터
700 : 비교부

Claims (2)

  1. GIS 내부에 충전된 절연가스의 밀도를 검출하는 밀도 센서에 있어서,
    하부가 개구된 원통형상으로 이루어진 하우징;
    상기 하우징에 구성되어 상기 GIS의 함체 외측면에서 나사 결합되는 나사부;
    상기 나사부가 함체에 나사 결합된 상태에서 나사 조임에 의해 함체에 면접하여 상기 하우징이 상기 함체에 나사 결합된 상태를 견고히 고정시키는 고정부;
    상기 하우징의 내부에 설치되고 진공상태에서 인가된 전압에 의해 진동수를 출력하는 제1 오실레이터;
    상기 하우징의 내부에 설치되고 상기 절연가스에 노출된 상태에서 인가된 전압에 의해 진동수를 출력하는 제2 오실레이터;
    상기 제1 오실레이터와 상기 제2 오실레이터에서 출력되는 각각의 진동수에 대한 차이값을 전류값으로 출력하는 비교부; 및
    상기 비교부에서 출력된 전류값을 기준으로 상기 절연가스의 밀도를 측정하는 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 비교부에서 출력된 전류값 정보을 저장하는 데이터 저장 모듈과, 상기 데이터 저장 모듈에 저장된 전류값 정보를 일정한 주기로 비교 연산하는 연산 모듈과, 상기 연산 모듈에서 연산된 정보를 검산하는 검산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 누출 파악을 위한 밀도 센서.
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