변압기용 가스 검출 장치 및 이를 포함하는 변압기
Gas Detecting Device for Transformer and Transformer having the Same
특허 요약
본 발명은 절연유를 내부에 포함하는 변압기의 내부에서 설치되어 상기 절연유에서 발생되는 검출 가스의 농도를 측정하는 변압기용 가스 검출 장치로서, 내부가 중공이며, 검출 가스 유입구 및 검출 가스 유출구를 구비하는 하우징과, 상기 검출 가스 유입구에 장착되며, 상기 절연유가 상기 하우징의 내부로 유입되는 것을 차단하고 상기 절연유에서 발생되는 검출 가스가 상기 하우징의 내부로 유입되도록 하는 선택적 투과 필터를 구비하는 필터 모듈과, 상기 하우징의 내부에 위치하며 상기 필터 모듈을 통과하여 유입되는 검출 가스의 농도를 측정하는 가스 센싱 모듈 및 상기 검출 가스를 상기 하우징의 검출 가스 유입구를 통하여 상기 하우징의 내부로 유입시키는 흡입 모듈을 포함하는 변압기용 가스 검출 장치와 이를 포함하는 변압기를 개시한다.
청구항
번호청구항
1

절연유를 내부에 포함하는 변압기의 내부에서 설치되어 상기 절연유에서 발생되는 검출 가스의 농도를 측정하는 변압기용 가스 검출 장치로서,내부가 중공이며, 검출 가스 유입구 및 검출 가스 유출구를 구비하는 하우징과,상기 검출 가스 유입구에 장착되며, 상기 절연유가 상기 하우징의 내부로 유입되는 것을 차단하고 상기 절연유에서 발생되는 검출 가스가 상기 하우징의 내부로 유입되도록 하는 선택적 투과 필터를 구비하는 필터 모듈과,상기 하우징의 내부에 위치하며 상기 필터 모듈을 통과하여 유입되는 검출 가스의 농도를 측정하는 가스 센싱 모듈 및상기 검출 가스를 상기 하우징의 검출 가스 유입구를 통하여 상기 하우징의 내부로 유입시키는 흡입 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

2

제 1 항에 있어서,상기 하우징은 상기 검출 가스 유입구의 적어도 일부가 상기 절연유에 직접 접촉되도록 상기 변압기의 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

3

제 2 항에 있어서,상기 하우징은 내부가 중공인 통 형상으로 형성되며 상기 검출 가스 유입구 및 검출 가스 유출구를 구비하는 하우징 본체 및상기 하우징 본체의 내측에서 상기 검출 가스 유출구에 결합되며, 상기 가스 센싱 모듈이 지지되는 지지 프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 1 항에 있어서,상기 선택적 투과 필터는 일측면에서 타측면으로 관통되는 다수의 기공을 포함하는 투과 구조체 및 상기 투과 구조체의 기공의 내면을 포함하는 영역에 코팅되어 옴니포믹 특성을 부여하는 투과 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 4 항에 있어서,상기 투과 코팅층은 0.1nm ~ 30㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

6

제 4 항에 있어서,상기 투과 코팅층은 3Cl-Si-[CF2]n-CF3 또는 3Cl-Si-[CH2]n-CH3(여기서, n은 4~25이다.)으로 표시되는 실란계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 6 항에 있어서,상기 투과 코팅층은 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane (HDF-S)을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 6 항에 있어서,상기 투과 코팅층은 TixOy, FexOy, AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy, ZrxOy, 그래핀 및 그래핀옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 베이스 입자의 표면에 상기 실란계 화합물이 코팅된 옴니포빅 입자가 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 6 항에 있어서,상기 투과 구조체는 표면에 산화막이 형성되는 금속 재질이며,상기 실란계 화합물의 실란기가 상기 투과 구조체의 표면에 존재하는 수산화기(-OH)와 자기 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 4 항에 있어서,상기 투과 코팅층은 HPO3-[CF2]n-CF3 또는 HPO3-[CH2]n-CH3 (여기서, n은 4 ~25이다.)으로 표시되는 인산계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 10 항에 있어서,상기 투과 코팅층은 Octadecylphosphonic acid (OD-PA) 또는 (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA)을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

12

제 10 항에 있어서,상기 투과 코팅층은 TixOy, FexOy, AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy, ZrxOy, 그래핀 및 그래핀옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 물질을 포함하는 베이스 입자의 표면에 상기 인산계 화합물이 코팅되어 형성되는 옴니포빅 입자가 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

13

제 10 항에 있어서,상기 투과 구조체는 표면에 산화막이 형성되는 금속 재질이며,상기 인산계 화합물의 인산기가 상기 투과 구조체의 표면에 존재하는 수산화기(-OH)와 자기 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 4 항에 있어서,상기 투과 구조체는 인바 합금, 스테인레스 스틸(SUS), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 백금(Pt), 은(Ag), 티타늄(Ti), 니켈 코발트 합금, 모넬 합금, 인코넬 및 듀플렉스로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 1 항에 있어서,상기 가스 센싱 모듈은 검출 가스가 유입되는 메인 가스홀을 구비하는 메인 지지판과,상기 메인 가스홀로 유입되는 검출 가스와 접촉하는 가스 센서 및상기 가스 센서와 연결되며 상기 검출 가스를 검출하는 구동 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 15 항에 있어서,상기 가스 센서는센서 기판과,상기 센서 기판의 상면에 코팅되어 형성되는 하부 절연층과,도전성 금속으로 형성되며, 상기 하부 절연층의 상면에 배치되는 히터층과,상기 히터층의 상면에 코팅되어 형성되어 상기 히터층의 상면을 전기적으로 절연하는 상부 절연층과,상기 상부 절연층의 상면에 배치되며, 제 1 전극과 제 2 전극을 구비하는 센서 전극 및상기 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 산화물로 코팅되는 센서층을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 16 항에 있어서,상기 히터층은 상기 하부 절연층의 상면에 배치되는 발열 패턴을 구비하며,상기 제 1 전극은 상기 상부 절연층의 상면에서 상기 발열 패턴의 상부에 대응되는 위치에 배치되는 제 1 접촉 패턴을 구비하며,상기 제 2 전극은 상기 상부 절연층의 상면에서 상기 발열 패턴의 상부에 대응되는 위치에 배치되는 제 2 접촉 패턴을 구비하며상기 제 1 접촉 패턴과 제 2 접촉 패턴은 서로 이격되어 배치되며,상기 센서층은 상기 제 1 접촉 패턴과 상기 제 2 접촉 패턴 사이의 영역 및 상기 제 1 접촉 패턴과 상기 제 2 접촉 패턴의 상면에 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 16 항에 있어서,상기 검출 가스는 아세틸렌 가스이며,상기 산화물은 SnO2 또는 Sm2O3가 도핑된 SnO2을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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제 17 항에 있어서,상기 가스 센싱 모듈은 금속 유기 골격체로 형성되며, 상기 메인 지지판의 하부에서 상기 메인 가스홀이 형성되는 영역에 대응되는 영역에 배치되는 센서 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 가스 검출 장치.

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케이스와,철심에 코일이 권취되어 형성되며, 상기 케이스 내부에 위치하는 변압기 본체와,상기 케이스 내부에 충진되어 변압기 본체를 전기적으로 절연시키는 절연유 및제 1 항 내지 제 19 항중 어느 하나의 항에 따른 변압기용 가스 검출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기.

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제 20 항에 있어서,상기 변압기용 가스 검출 장치는 상기 검출 가스 유입구의 적어도 일부가 상기 절연유에 직접 접촉되도록 상기 케이스 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 변압기.