개량 커플러

개량 커플러 {Improved Coupler}

본 발명은 개량된 커플러에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 용기(vessel)에서 발생하는 부분방전의 검출을 돕는 커플러에 관한 것이다.

전기공학 분야에서는 복잡한 기기 내의 부분방전(partial discharge, PD)을 검출하고 분석하는 것은 전기 소자들의 파손을 예측하는데 사용되곤 한다. 부분 방전은 큰 전기장에서 절연물의 유전체 파괴에 의해 일어난다. 주로 SF ₆ 가 절연 가스로 사용되는 가스절연 스위치기어(gas insulated switchgear, GIS)가 그러한 기기의 예가 된다. 고전압 변압기에서는 가스 대신에 오일 절연이 사용될 수 있다.

일정시간의 부분방전은 유전체 절연물을 파괴할 수 있다고 알려져 있다. 그러므로 부분방전 검출은 그와 같은 전기 기기의 활동기간 내내 파손이 일어나는가를 결정하기 위해 수행된다. 모니터링 되지 않는 부분방전으로 장비가 모두 파괴될 수 있고 이러한 종류의 많은 기기들의 고압성향을 고려한다면 기기가 최후에는 폭발할 수 있다는 점에서 부분방전 검출은 특히 중요하다.

그와 같은 부분방전을 검출하는 가장 이상적인 방법은 전기기기 내에 자체적으로 적당한 검출기를 두는 것이다. 이 검출기는 상기 기기내의 부분방전에 대응하는 전자기 방사(radiation)를 측정하기에 적당한 것이다.

고전압 장치의 구성요소는 전형적으로 절연 유체(insulating fluid)에 담겨있다. 이 유체를 깨끗하게 유지하는 것(즉, 불순물 없는 상태로 두는 것)은 그 기기의 수명을 연장하는데 매우 중요하다. 그러므로 그 절연 유체에 부정적인 영향 없이 기기 내에 검출기를 유지하고 두는 것은 매우 어렵다. 게다가, 그런 검출기를 두고 유지하는 과정은 비용이 비싸고 그 기기의 장래 작동에 위험을 수반한다.

선택적으로, 그 검출기는 상기 기기의 외부에 위치할 수도 있다. 예컨대 부분방전에 대응하는 전자기 방사가 검출될 수 있는 투과 창 곁에 위치할 수 있다.

이러한 검출기의 위치는 전열 유체의 오염을 유발하지는 않지만, 전자기 방사를 탐지하기 위한 최적의 장소는 아니라는 점에서 불이익이 있다. 나아가, 사용되는 창의 종류에 따라 전자기 신호가 상당부분 유실될 수 있고 이러한 측정의 극도로 민감한 성향을 고려한다면 측정의 민감도를 떨어뜨리는 결과를 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하기 위한 향상된 커플러를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 첫 번째 양상에 따르면, 부분방전에 대응하는 전자기 방사를 커플링(coupling)하기 위한 커플러는 용기에 밀폐되게 연결 가능한 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 전자기 방사를 최소한 부분적으로 투과시키고 검출기를 수용하며, 상기 하우징은 상기 용기의 벽을 관통해 연장된다.

상기 커플러는 용기의 외부에 위치하면서 용기내에 검출기가 위치한 것과 같은 효과를 부여한다. 부분방전에 대응하는 전자기 방사의 개량된 검출은 검출기와 내부 구성물질의 어울리지 않는 짝지움 또는 상기 장치의 떨림으로부터 유발되는 검출기의 파손으로부터 발생하는 용기 내용물(예컨대, 절연 유체, 구성요소들)의 오염 없이 달성될 수 있다.

바람직하게는 상기 하우징은 용기의 벽을 관통해 연장되는 신장부를 포함한다. 상기 신장부는 상기 검출기를 수용하는데 적당한 블라인드 보어(blind bore)를 갖는다. 상기 블라인드 보어는 상기 검색장치와 꼭 끼워 맞춤(snug fit) 또는 억지 끼워 맞춤(interference fit)의 관계일 수 있다. 상기 블라인드 보어에서 상기 검출기는 물리적으로 상기 용기의 내용물로부터 상기 검출기를 분리시키는 곳에 위치하는 것이 바람직하다.

바람직하게는 상기 하우징은 부분방전 발생에 대응하는 전자기 방사를 투과시킨다. 상기 하우징의 재료는 상기 전자기 방사의 약화를 최소화할 수 있는 것으로 선택된다.

바람직하게는 상기 하우징은 상기 용기 벽에 밀폐된 연결을 제공하는 플렌지(flange) 요소를 더 포함한다. 바람직하게는 상기 플렌지 요소는 유체 실(fluid seal)에 상기 용기 벽을 더 제공한다. 상기 플렌지 요소는 검사구들(inspection ports), 플랜지들 또는 대응하는 상기 용기 벽의 틈을 연결하기 위해 적당할 수 있다.

바람직하게는 상기 플렌지 요소는 상기 블라인드 보어의 입구에 배치된다. 상기 플렌지 요소와 상기 블라인드 보어는 하나의 유닛 요소로 통합되는 것이 바람직하다.

선택적으로 상기 하우징은 검출기를 밀폐하며 감싸도록 상기 플렌지 요소를 밀착하여 연결하기 위해 밀폐 판(sealing plate)을 더 포함한다. 바람직하게는 상기 밀폐 판은 검출기에 대해 전자기 차폐물을 제공한다.

본 발명의 두 번째 양상에 따르면 상기 첫 번째 양상의 커플러 내에 위치하는 검출기를 포함하는 커플링 어셈블리(coupling assembly)를 제공한다.

바람직하게는 상기 검출기는 UHF 검출기이다.

본 발명의 세 번째 양상에 따르면 용기(vessel)를 포함하는 장치를 제공하며 상기 용기는 상기 두 번째 양상의 커플링 어셈블리가 용기에 밀폐되도록 연결되고 상기 하우징은 상기 용기 벽을 관통해 신장하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 용기는 가스 오일 절연 서브시스템, 가스 오일 절연 변압기 및 가스 오일 절연 케이블과 케이블 종단 중에서 선택된다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

제1도는 하기에 상술되는 부분방전 발생에 대응하는 전자기 방사의 개량된 검출을 제공하는 검출 어셈블리(1)를 도시하고 있다. 상기 어셈블리(1)는 검출 하우징(3), 상기 하우징 내에 위치하는 검출기(5) 및 상기 하우징내의 상기 검출기를 밀폐하기 위한 밀폐 판(7)을 포함한다. 상기 하우징(3)은 절연 유체를 담고 있는 용기(13)의 벽(11)에 직접 볼트로 고정될 수 있는 플렌지 요소(9)를 갖고 있다. 상기 용기(13)는 (예컨대) 가스 절연 서브시스템(gas insulated subsystem) 또는 오일 충전 변압기(oil filled transformer)일 수 있다.

설명된 구체예에서 상기 검출 어셈블리(1)는 접근 구멍(15)을 통해 상기 용기의 벽(11)에 장착되도록 구성된다. 상기 하우징(3)은 접근 구멍 판(19)의 대응하는 틈(17)을 통과하도록 위치한다. 상기 플렌지 요소(9)는 볼트로 고정되어 상기 틈(17)의 끝부분에 겹치게 위치한다. 이 접촉부에는 절연 유체가 용기(13)로부터 유실되거나 외부물질에 의해 오염되는 것을 막는 유체 실(fluid seal, 21)이 제공된다.

상기 접근 구멍 판(19)은 접근 구멍(15)의 테두리(23)를 덮도록 볼트로 고정되고 절연 유체의 누수를 막는 유체 실(25)을 제공한다.

상기 밀폐 판(7)은 상기 하우징(3) 및 검출기(5)를 덮도록 볼트로 고정되어 유체 실(27)이 검출기(5) 주위로 제공되도록 한다. 나아가, 상기 밀폐 판(7)은 외부 장치 등이 상기 검출기의 작동을 방해하지 못하도록 전자기 차폐물을 상기 검출기(5)에 제공한다. 밀폐 연결구는 상기 검출기(5)가 외부 전기장치에 연결되도록 밀폐 판(7) 위에 위치할 수 있다.

상기 검출 하우징(3)의 신장부(29)는 상기 용기(13) 내부로 연장된다. 상기 신장부는 상기 검출기(5)가 위치하는 영역을 따라 연장되는 블라인드 보어(31)를 갖는다. 상기 신장부(29)는 상기 검출기가 상기 절연 유체로 효과적으로 둘러싸인 상기 용기(13)로 충분하게 연장된다. 상기 하우징의 신장부(29)의 구성 재료는 최소한 절연 유체내의 부분방전 발생에 대응하는 전자기 방사를 투과시킨다.

이와 같은 구성의 효과는 상기 검출기(5)가 상기 용기 내에 획득되는 전자기 방사에 보다 민감해지도록 마치 상기 용기(13) 내부에 위치하고 절연 유체와 물리적 접촉한 것처럼 활발하게 작동하게 한다. 그러나 상기 검출기(5)가 상기 검출 하우징(3)을 통해 상기 절연 유체로부터 분리되어 있는 한 상기 장치의 배수로부터 유발되는 절연 유체에 대한 부정적 효과 없이 상기 검출기를 제거할 수 있다. 그러므로 검출기(5)가 필요에 따라 쉽게 제공되고 제거될 수 있는 가운데 상기의 향상된 민감도가 달성되는 것이다.

부분방전이 발생하는 경우, 상기 용기내의 둘러싸인 공간이 상기 검출기(5)에 의해 탐지되는 UHF 신호가 발생되도록 공명한다. 일반적으로 상기 용기(13) 외부에 위치하는 검출기(5)는 공명 음량(resonating volume) 밖에 있으므로 민감도가 떨어지게 될 것이다. 그러나 상기 공명 음량 내에 있어 고감도 검출이 가능한 것은 보다 작은 부분방전 발생을 검출하고 초기단계에 결함여부를 결정하게 한다.

다시 말하지만 상기 효과는 여전히 상기 검출기(5)와 상기 절연 유체 사이가 격리된 상태로 달성될 수 있다.

요약하자면, 본 발명은 상기 절연 유체의 오염 위험 없이 수리 등을 위한 검출기에 대한 쉬운 접근을 유지하면서 종래의 내부 검출기로만 달성하던 민감도를 갖게 한다. 그러므로 본 발명은 장치의 외부에 위치한 검출기의 기술적 편리함과 장치의 내부에 위치한 검출기의 조작상의 유리한 점을 조합한 것이다.

이러한 검출 하우징은 오일 충천 변압기 내의 부분방전을 검출하는데 매우 유용한 것으로 파악된다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. 예컨대, 상기 검출기는 UHF 검출기일 필요는 없고 부분방전에 대응하는 전자기 신호를 탐지할 수 있는 어떠한 검출기일 수도 있다.

제1도는 본 발명의 검출 어셈블리의 단면을 도시한 단면도이다.