<기술동향: 공장 안전> 변압기 상시 감시에서의 최신 계측 기술 > 전체기사

전체기사
Monthly Magazine of Automatic Control Instrumentation

기술동향 <기술동향: 공장 안전> 변압기 상시 감시에서의 최신 계측 기술

페이지 정보

작성자 댓글 0건 조회 4,578회 작성일 22-01-05 12:10

본문

그림 1. 



서론

변전소에서 사용되는 대형 변압기나 대규모 공장 등에서 사용되는 변압기는 매우 고가의 기기이며, 변압기가 고장 나서 파손되어버리면 교환에는 매우 긴 시간이 소요된다. 공장 등에서는 변압기 고장으로 라인이 멈추면서 손실액이 막대해진다. 이 때문에 변압기의 상시 감시 및 자동 상태 평가는 상태 기준 보전(CBM: Condition Based Maintenance) 전략에서 빠질 수 없는 부분이 된다. 높은 신뢰성을 가진 상시 감시 장치는 변압기 상태의 유효한 데이터를 제공하는 데 중요한 요소이다. 여기에서는 지금까지 일반적으로 사용되어 온 기술과 적외선 기반의 가스 검출 방법이나 가스 추출 방법을 비교하면서 최신 계측 기술에 관하여 설명하도록 한다.


상시 감시에서의 가스 추출법

현재 헤드 스페이스법(HS)은 실험실 및 상시 감시 둘 다 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 가스 추출법이다. 그러나 추출할 수 있는 가스가 소량이기 때문에 몇 가지 제한이 있다. 추출 효율은 가스, 오일 종류, 온도, 기상과 유상의 부피 비에 따라 다르며 일반적으로 30% 미만이다. 추출 가스 부분이 작을수록 유중 가스의 계산에 관한 불확실성이 커진다. 이것은 올바른 가스 용해도 계수, 즉 오스트왈드 용해도 계수를 적용하는데 크게 의존한다.


VAISALA의 Optimus™ 절연 유중 가스・수분 온라인 감시 장치에서는 진공 가스 추출법으로 용해 가스 대부분을 오일로부터 추출하고 있다. 또한 진공 펌프를 필요로 하지 않는 새로운 진공 방법을 개발하고 있으며 실린더 안의 피스톤을 이용하여 오일의 양에 따라 상부에 진공을 만들어냄으로써 추출 효율을 큰 폭으로 향상시켰다. <그림 1>은 이 연속 진공 추출법의 조작 원리에 대한 설명이다.



적외선 흡수에 의한 가스 감지

모니터 안의 추출된 가스 분자가 적외선에 노출되면 이들은 빛을 흡수하고 여기 분자 상태로 이행된다.(그림 2) 각 가스의 흡수 파장은 추출된 가스 혼합물 안의 가스 성분을 특정하기 위해 사용할 수 있는(지문같은) 가스 고유 형태의 역할을 한다. 흡수 강도 역시 가스 농도에 의존한다. <그림 3>은 변압기의 진단에 사용되는 주요 이상 가스, 즉 이산화탄소와 탄화수소의 흡수 스펙트럼을 보여준다. 적외 분광법은 이상 가스의 흡수 파장과 흡광도가 경시적으로 변하지 않는 기본적인 분석 방법이다. 다른 드리프트 메커니즘이 알려져 있고 보정되어 있다면 장기간에 걸쳐 교정이 필요 없는 운용이 가능해진다.


IR 베이스의 모니터 분석 부분은 일반적으로 광원, 밴드패스 필터, 가스 셀, 거울 및 검출기로 구성된다.(그림 4)

계측 파장은 특정한 파장 대역만 필터를 통과할 수 있도록 하는 밴드패스 필터에서 선택된다. 가변 필터는 보다 광범위한 IR 스캔을 가능하게 해주며 피크 값뿐만 아니라 흡수 영역의 형상도 밝혀낸다. 최종적인 가스 분석은 여러 파장(즉 대역 통과 필터)에서 모인 신호에 근거한다.


4cf29753d2de2e27e50a98931c582d89_1641352165_5513.JPG
그림 2. 여기 상태로 전환되는 분자에 의한 IR 흡광도 개요도 

4cf29753d2de2e27e50a98931c582d89_1641352166_1489.JPG
그림 3. CO2, CO, C2H2, C2H4, C2H6, CH4의 IR 흡광도
 
4cf29753d2de2e27e50a98931c582d89_1641352210_8606.JPG
그림 4. 광 모듈의 개요도
 



..(후략)   


荒井 良隆 / VAISALA㈜

  본 기사는 2022년 1월호에 게재되었습니다. 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

전체 기사를 보기 원하시는 분께서는 아래 메일 주소로 문의 주시기 바랍니.  

제어계측사     대표자  이윤성     사업자등록번호  107-19-58315     TEL  031-873-5686     FAX  031-873-5685
ADD  경기도 의정부시 신흥로258번길 25 해태프라자 1501호      E-mail  autocontrol5@autocontrol5.co.kr
Copyrights ⓒ 2020 제어계측사 All rights reserved.