KR970011862B1 - 변압기의 유중가스 추출방법 및 자동 검출장치 - Google Patents
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Abstract
없음
Description
제1도는 본 발명에 유중가스 자동 검출장치의 개략 구성도.
제2도는 본 발명 유중가스 추출장치의 내부구조를 보인 일실시예 단면도로서,
(가)는 측단면도이고, (나)는 다중 분산판의 평면도임.
제3도는 본 발명 유중가스 추출장치의 다른실시예 단면도로서,
(가)는 측단면도이고, (나)는 기포제거기의 평면도임.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 변압기2 : 배유밸브
3, 4, 7, 10, 13, 14, 15, 16, 17 : 전자밸브5, 11, 12 : 밸브
6, 9 : 펌프20 : 검량관
21 : 유제거필터22 : 센서
100 : 기포탑110 : 기포탑상부
120 : 기포유입방지장치130 : 공간부
140 : 다공성 분산판150 : 유량제어기
160 : 기포제거기200 : 시료유
본 발명은 유입전력기기의 내부상태를 진단하는 장차에 관한 것으로, 특히 변압기와 같은 장치내에 주입되어 있는 절연유중에 용존되어 있는 가스를 추출하고 검지하여 설비의 내부 이상유무를 진단하는 변압기의 유중가스 추출방법 및 자동 검출장치에 관한 것이다.
변압기는 운전중에 각부가 열화 등으로 전기, 기계적인 성능이 저하되어 이상이 발생되는 경우가 있는데, 그러한 이상을 사전에 검지하여 적절한 조치를 취하지 않으면 중대한 사고를 일으키는 수가 있다.
이러한 사고를 미연에 방지하기 위해서는 이상의 징후를 초기단계에 검출하여 이상의 내용을 정확히 파악하고 대책을 수립할 필요가 있다.
따라서 이와 같은 운전중인 변압기의 이상유무를 진단하기 위한 방법으로서 부분방전이나 국부과열이 발생한 경우에는 전기 또는 화학적인 진단법이 행해지고 있는데, 화학적인 진단 방법은 유중가스의 성분 및 가스량을 분석하여 진단하는 방법으로서 매우 복잡한 절차와 노력을 필요로 하지만 변압기 내부의 이상진단으로 적중율이 높기 때문에 세계적으로 널리 이용되고 있는 기술이다.
유입변압기 등의 내부에서 아-크(arc)나 부분방전 등과 같은 국부과열이 발생되면 이들의 열원과 접촉하고 있는 절연유, 절연지 및 베이크라이트(bakelite) 등의 절연재료는 열에 의해 열화(劣火) 분해하게 된다.
절연물의 열열화(熱劣化) 현상은 화학반응에 의해 가스를 발생시키게 되며, 이때 발생된 가스는 절연유중에 용해되기도 하고 일부는 유면상의 공간으로 방출되게 된다.
일반적으로 상기 발생되는 열분해가스는 수소, 저급탄화수소가스(CH4, C2H6, C3H8, i-C4H10, C2H4, C3H6, C2H2), 일산화탄소(CO), 탄산가스(CO2)등 10여종에 이른다.
이러한 발생가스의 대부분은 변압기 내부의 절연유중에 용해되어 용존되기 때문에 상기 변압기에서 채취한 절연유중의 용존가스를 추출하고 상기 가스의 량과 조성 성분을 분석하여 보면 상기 분석결과에 의하여 변압기내부의 이상 부위와 그 정도를 추정할 수 있다.
그러나 종래의 진단절차는 변압기로 부터 시료유(절연유)를 수동 채취하여 실험실까지 운반 한 다음 이를 정밀 분석해야 하는 등 복잡한 절차와 비효율적인 방법으로 인하여 변압기 이상 유무의 진단까지는 장시간이 소요될 뿐 아니라 여러곳에 산재해 있는 변압기의 절연유 채취작업과 분석작업에 필요한 많은 인력 및 과다한 시간이 요구되어 문제점으로 대두 되어 왔다.
이와 같은 문제점들을 해결하기 위해서 최근에는 상기의 방법을 자동화 하고 변압기에 직접 설치하여 자동 및 연속적으로 진단이 가능토록 하는 장치의 개발에 대한 연구가 활발히 진행중이며 부분적으로 실용화 되고 있다.
그러나 이와 같은 기술에 있어서는 정밀도와 장치의 안정성이 특히 요구되는데, 이를 완전히 해소하지 못하여 여러가지 만족스럽지 못한 문제점들을 안고 있었다.
상기와 같은 문제는 가스의 추출 및 검지방식에 있는 것으로 알려지고 있는데, 특히 용존가스 추출이 주원인으로 지적되고 있다.
즉 액상의 절연유중에 용존되어 있는 가스의 추출은 진단기술중 분석값의 정도(精度) 및 감도(感度)에 가장 큰 영향을 미치는 요소로서, 이와 같은 추출장치인 추출기는 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다.
첫째, 추출효율이 높아야 한다.
둘째, 추출된 가스가 절연유에 재용해 되지 않는 구조이어야 한다.
셋째, 추출된 가스가 분석기에 송입이 쉬워야 한다.
넷째, 조작이 간편해야 한다.
는 등의 조건을 갖추어야 한다.
현재 각국에서 실용화 되어 있는 가스 추출 방식으로는
1. 토리첼리(torricelli) 방식
2. 토플러 펌프(toepler pump) 방식
3. 피스톤(piston) 방식
4. 멤브레인(membrane) 방식
5. 버블링(bubbling) 방식등이 있다.
상기 다양한 방식들중 토플러 펌프 방식은 다른 방식에 비해 높은 추출율을 갖는 것으로 알려져 있으나, 장치가 크고, 복잡하여 휴대용 또는 자동형의 장치에는 적절하지 못하다.
반면, 멤브리엔 또는 버블링 방식의 추출기들은 장치가 간단할 뿐만 아니라 조작과 유지 보수가 쉬워 현장에서 용이하게 사용할 수 있는 적절한 방식이다.
특히 버플링방식은 추출시간이 짧아 반도체방식의 가스센서와 조합하여 시스템을 구성할 경우 연속 또는 자동측정이 용이하기 때문에 그 응용연구가 활발히 진행중인 추출법이다.
본 발명에서는 종래의 문제점을 해결하고 완전 자동화 설계를 통하여 보다 효과적인 변압기 예방 진단기술을 확립하고자 변압기에 직접 설치하여 장치의 자동화 및 연속적으로 진단이 가능토록 하는 변압기의 유중가스 추출방법 및 자동 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 추출장치의 특징은 기포발생용 펌프(air pump)와 유량제어기(flow regulator), 기포탑(bubbling column) 등의 주요 부분으로 구성되어 있고, 가스 추출의 모든 동작들이 컴퓨터에 의해 자동으로 제어되게금 설계하고 있다.
본 발명에서 이용되는 기포탑 추출기(bubble column extractor)는 상(phase)들간의 접촉이 효율적이기 때문에 열전달 및 물질전달 효과가 매우 우수하도록 하였으며, 또한 가격이 저렴하고 장치의 소형화가 가능한 검지소자방식을 채용하여 신뢰성 높은 정밀성과 반복성을 유지하고자 하였다.
따라서 본 발명은 다른 추출방식에 비해 장치가 간단하게 구성되어 운전이 쉽고, 유지보수비로 적게 들어 효율성이 뛰어난 특성을 가지고 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
첨부도면 제1도는 본 발명 유중가스 자동 검출장치의 개략 구성도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 장치는 변압기(1)에서 직접 시료채취가 가능하도록 설계된 시료 채취부와; 기포탑(100)으로 구성되어 있는 가스추출부와; 혼합가스(추출용 공기+용존가스)의 순환시스템(8~11, 13~16) 및 기포탑(100)의 출구에는 검량관(20)을 설치하여 추출가스의 정밀도를 높일 수 있도록 구성하였다.
상기 시료채취부는 변압기(1)의 일측부에 설치된 배유밸브(2)에 의해 관로상에 연결시킴으로써 절연유의 시료를 간편하게 채취할 수 있도록 하였다.
또한 혼합가스 농도를 평형에 도달시킬 수 있도록 하기 위하여 검량관(20)의 출구에 0.3-10 l/min의 순환용 펌프(recirclation pomp)(9)를 설치 하였으며, 혼합가스에 함유된 추출가스는 유제거필터(oil mist trap)(21)를 지나 가스검지부로 송입되어 검출될 수 있도록 구성하였다.
상기 각 배관에 설치된 밸브(3), (4), (7), (10), (13), (14), (15), (16), (17)는 전자밸브를 사용하여 자동으로 작동과 제어가 되도록 하였다.
첨부도면 제2도는 유중가스 추출장치인 첨부도면 제1도의 기포탑(100)의 내부구보를 나타낸 단면도이다.
투명 아크릴 또는 유리관을 가공하여 제작한 기포탑(100) 내에는 기포 발생용 펌프(6)에 의해서 발생된 기포(bubble)가 시료유 중에 균일하게 분산될 수 있도록 다공성 분산판(distributor)(140)을 설치하였다,
또한 일정량의 시료유가 자동으로 채취될 수 있도록 기포탑(100)의 측면에는 유량제어기(150)를 설치하였다.
또한 추출용 공기에 의해서 추출된 혼합가스(추출용 가스+용존가스)가 농도 희석과 액중에 재용해 되지 않도록 적절한 유연상의 공간부(130)를 두었다.
그리고 기포탑(100)의 상부에 설치된 배관(8)으로 기포가 흘러들어가 각종 배관과 장치를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 기포탑 상부덮개(110)의 T자형의 기포유입방지장치(120)를 설치하여 제거되지 않은 기포가 직접 배관(8)으로 들어가지 않도록 하였다.
제3도는 본 발명 추출장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로서 시료유 상부에 다공성 망의 기포제거기(bubble eliminator)(160)를 추가로 설치하여 구성한 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.
제1도에 도시된 기포탑(100) 하부에서 펌프(9)에 의해 공급되는 추출용 공기는 제2도에 도시된 기포탑(100)내에 설치된 기포분산판(140)에 의해 기포의 크기를 작고 균일하게 만들어 시료유(200)중에 공급한다.
상기 시료유(200)중에 공급된 기포는 위로 상승하면서 기-액 접촉에 의해 시료유중에 용존되어 있는 가스와 치환되고, 기포형태의 추출용 공기와 용존가스의 혼합가스는 유면상의 공간으로 추출되게 된다.
상기 유면상에서 기포의 일부는 파괴됨으로써 액체로 환원되어 시료유(200)로 되돌아 가게 된다.
그러나 일부의 기포는 서로 합체되어 유면상의 공간을 지나 기포탑의 상부에 설치된 배관(8)으로 흘러들어가 각종 배관과 장치를 오염시킬 수가 있다.
따라서 이를 방지하기 위하여 시료유 상부에 다공성 망의 기포제거기(9)와 기포탑상부덮개에 T자형의 기포유입방지장치(120)를 설치하여 제거되지 않은 기포가 직접 배관으로 들어가지 않도록 한 것이다.
다음은 본 발명의 전체적인 공정인 시료유의 채취에서 부터 용존가스의 추출과 추출가스의 검출까지의 순서를 자세히 설명한다.
먼저 전원공급과 함께 도면 제1도의 펌프(9)를 가동시켜 가스 검출장치(22)등을 안정한 상태로 유지시킨다.
동시에 배관내를 청정한 공기로 불어내어 측정결과에 대한 오차를 최소화 할 수 있도록 하는 준비단계를 완료한다.
상기 준비단계가 완료되면 기포탑(100)하부에 설치된 밸브(7)의 닫힘상태를 확인한 다음 변압기(1) 본체에 설치된 배유밸브(2)와 밸브(3)번 그리고 (4)번을 열고 펌프(6)을 가동시킨다.
상기 펌프(6)에 의해 배유관(1→2→3→5→6→4→1)을 통한 일정량의 절연유를 순환시킨 다음 밸브(4)를 닫고 밸브(7)을 열어 기포탑(100)) 내로 절연유 시료를 주입시킨다.
상기 절연유 시료가 제2도에 도시된 기포탑(100)의 약 2/3지점에 설치된 유량제어기(150)에 의해 일정량을 자동적으로 채취하도록 한다.
이와 같이 시료유가 채취된 상태에서 제1도의 밸브(3), (4), (7)을 닫은 후 밸브(10), (13), (14), (15), (16)를 열어 줌과 동시에 추출용 펌프(9)를 작동시킴으로써 유량조절기(11)에 의해 적절하게 조절된 추출용 공기는 시료유중에 용존되어 있는 가스의 추출작업을 시작하게 되는 것이다.
상기 시료유중의 용존가스 농도와 기포탑(100)의 유면상의 공간에 분포된 가스농도가 평형이 될 때까지 일정시간 동안 추출용 공기와 용존가스와의 혼합가스를 검량관(20)과 연결된 배관내에서 순환시킨다.
추출작업이 완료되면 검량관(20)에 모아진 가스를 가스검지부에 설치된 가스검지용 센서(22)로 보내어 발생되는 출력으로 부터 가스 농도를 환산하게 된다.
상기 절연유중의 가스농도를 환산하여 절연유중의 가스농도를 측정하고, 이를 분석값으로 해서 변압기 내부의 이상 유무를 판단하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 일체화하여 운전과 조작이 쉬울 뿐만 아니라 유지 보수가 용이하도록 설계한 추출기와 일정량의 시료유를 정확하게 자동으로 채취가 가능하도록 장치를 구성하였으며, 또한 전자밸브를 사용하여 모든 공정이 자동으로 제어되어 단시간내에 측정이 가능하도록 설계하였다.
또한 각 변압기의 배유변에서 연결되어 온 배관과 접속하면 1대의 장치로 여러대의 변압기를 동시에 감시가 가능하여 기존의 수동형(off-line)의 방식과 비교할 때 여러 측면에서 큰 장점이 있는 것이다.
이와 같은 본 발명을 현장 실용화 할 경우 인력 및 시간의 절감에 따른 예산 절감은 물론 무인화 체제의 구축도 가능하여 변전설비 예방 진단기술의 일대 변혁이 기대된다.
Claims (6)
- 기포발생용 펌프(air pump)와 유량제어기(flow regulator) 및 기포탑(bubble column) 등의 주요 부분으로 구성되어 있고, 가스추출의 모든 동작들이 컴퓨터에 의해 자동으로 제어될 수 있도록 하며, 상기 기포탑 추출기(bubble colum extractor)는 상(phase)들간의 접촉이 효율적이기 때문에 열전달 및 물질전달 효과가 매우 우수하도록 함을 특징으로 하는 변압기의 유중가스 추출방법.
- 변압기(1)에서 직접 시료채취가 가능하도록 설계된 시료채취부와; 기포탑(100)을 구성요소로 하는 가스추출부와; 혼합가스(추출용 공기+용존가스)의 순환시스템 및; 상기 기포탑(100)의 상부에는 검량관(20)을 설치하여 추출가스의 정밀도를 높일 수 있도록 하며, 상기 각 배관에 설치된 밸브(3), (4), (7), (10), (13), (14), (16), (17)는 전자밸브를 사용하여 자동으로 작동과 제어가 되도록 한 변압기의 유중가스 자동 검출 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 시료채취부는 변압기(1)의 일측부에 설치된 배유밸브(2)에 의하여 관로상에 연결시킴으로써 절연유의 시룔르 간편하게 채취할 수 있도록 하며, 또한 혼합가스 농도를 평형에 도달시킬 수 있도록 하기 위하여 검량관(20)의 출구에 0.3-10 l/min의 순환용 펌프(recirculation pump)(9)를 설치 하였으며, 혼합 가스에 함유된 추출가수농도는 유제거 필터(oil mist trap)(21)를 지나 가스검지부로 송입되어 검출될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 변압기의 유증가스 자동 검출장치.
- 제2항에 있어서, 가스추출부의 기포탑(100) 내에는 기포 발생용 펌프에 의해서 발생된 기포(bubble)가 시료유 중에 균일하게 분산될 수 있도록 다공성 분산판(distributor)(140)이 설치되며, 또한 일정량의 시료유가 자동으로 채취될 수 있도록 기포탑(100)의 측면에는 유량제어기(150)가 설치되며, 또한 추출용 공기에 의해서 추출된 혼합가스(추출용 공기+용존가스)가 농도 희석과 액중에 재용해 되지 않도록 적절한 유면상의 공간부(130)를 형성함을 특징으로 하는 변압기의 유중가스 자동 검출장치.
- 제2항에 있어서, 기포탑(100)의 상부에는 제거되지 않은 기포가 직접 배관으로 흘러들어가 각종 배관과 장치를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 기포탑상부(110)의 T자형의 기포유입장지장치(120)를 설치함을 특징으로 하는 변압기의 유중가스 자동 검출장치.
- 제2항 또는 제4항에 있어서, 기포탑(100)의 상부에는 제거되지 않은 기포가 직접 배관으로 흘러들어가 각종 배관과 장치를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 시료유(200)상부에 다공성 망으로 형성된 기포제거기(bubble eliminator)(160)를 추가로 설치하여 구성됨을 특징으로 하는 유중가스 자동 검출장치.
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| KR960015615A KR960015615A (ko) | 1996-05-22 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20200014129A (ko) | 2018-07-31 | 2020-02-10 | 오토시맨틱스 주식회사 | 딥러닝을 이용한 변압기 진단 방법 |
| KR102300355B1 (ko) * | 2020-12-14 | 2021-09-09 | 한빛이디에스(주) | 절연유 추출가스 유입부가 개선된 변압기 유중 가스 측정장치 |
-
1994
- 1994-10-06 KR KR1019940025578A patent/KR970011862B1/ko active IP Right Grant
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| KR960015615A (ko) | 1996-05-22 |
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