KR0153253B1

KR0153253B1 - 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록장치 및 방법

Info

Publication number: KR0153253B1
Application number: KR1019900008730A
Authority: KR
Inventors: 도시오 이시가와; 슈죠 이와아사; 도모아끼 우쯔미; 후미히로 엔도
Original assignee: 미다 가쓰시게; 가부시기 가이샤 히다찌 세이사꾸쇼
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1998-12-15
Also published as: JPH0315771A; US5146170A; EP0402906B1; KR910001395A; CN1021136C; JPH0750147B2; EP0402906A3; CN1048927A; DE69026426D1; EP0402906A2; DE69026426T2

Abstract

본 발명은 정확한 이상 위치를 알려주는 가스절연 전기기기에서의 이상위치 기록장치 및 방법을 제공하기 위해, 검출기가 부분 방전에 의하여 생기는 전자파를 검출하고, 전자파의 주파수 스펙트럼이 스펙트럼 강도(YH)를 얻기 위하여 분석되고, 상기 검출기의 설치 위치, 상기 검출기의 스펙트럼 강도 및 상기 금속 컨테이너 내에서 발생하고 이동된 전자파의 감소율 사이의 관계로부터 결정된 최대 스펙트럼 강도위치(x)를 구하고, 상기 위치(X)가 부분방전의 장소로 상기 금속 컨테이너의 길이방향에서 결정되도록 하는 가스절연 기기의 이상위치 기록방법을 제공한다.

Description

가스절연 전기 기기의 이상위치 기록장치 및 방법

제1도는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록장치의 첫번째 실시예를 보여주는 블럭도.

제2도는 제1도의 중요한 부분을 확대하여 상세하게 보여주는 다이아그램.

제3도는 본 발명을 설명하는데 사용된 주파수 스펙트럼의 특성 그래프.

제4도는 다수개의 검출기의 사용에 의한 이상위치의 기록방법을 보여주는 다이어그램.

제5도는 4개의 검출기의 사용에 의한 이상위치의 기록방법을 보여주는 다이어그램.

제6도는 3개의 검출기의 사용에 의한 이상위치의 기록방법을 보여주는 다이어그램.

제7도는 2개의 검출기의 사용에 의한 이상위치의 기록방법을 보여주는 다이어그램.

제8도는 검출레벨이 감소하는 것을 보여주는 특성 다이어그램.

제9도와 제10도는 검출기 설치위치를 셋팅 업(setting up)하기 위한 특성 다이어그램.

제11도 내지 제14도는 가스절연 전기 기기에서 버스도체의 분기부분에서 검출기의 배열을 보여주는 각각의 다이어그램.

제15도는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 이상위치 기록장치를 사용하는 가스절연 전기기기의 단면도.

제16도는 본 발명의 세번째 실시예에 따른 이상위치 기록장치를 사용한 가스절연 전기기기의 정면도.

제17도는 제16도에서 보여준 장치의 주파수 스펙트럼을 보여주는 특성 다이어그램.

제18도는 본 발명의 이상위치 기록방법을 보여주는 다이어그램.

제19도는 본 발명의 이상위치 기록장치를 사용하는 가스절연 전기기기의 정면도.

제20도는 제19도에서 보여준 장치의 주파수 스펙트럼을 보여주는 특성 다이어그램.

제21도는 제19도에서 보여준 장치에 의한 이상위치 기록방법을 보여주는 다이어그램.

제22도는 본 발명의 이상위치 기록장치를 설비한 변전소의 가스절연 개폐장치의 개략적인 배선도.

제23도는 상기 실시예에 따른 본 발명의 이상위치 기록방법을 개괄적으로 보여주는 플로우챠트.

제24도 및 제25도는 스펙트럼 강도를 얻기 위해 본 발명의 또다른 실시예에 따른 주파수 스펙트럼의 특성도이다.

본 발명은 금속 컨테이너 내부에서 발생한 절연 이상 위치를 금속 켄테이너의 외부에서 결정하도록 작동하는 가스절연 기기의 이상위치 기록장치 및 방법에 관한 것이다.

절연가스로 채워진 금속 컨테이너에서 절연에 의해 지지되는 고전압 도체를 가지는 가스절연 전기기기는 절연이상을 그대로 방치해 두면 절연 사태와 같은 심각한 사고의 결과를 초래한다. 그러므로 적당한 카운터 측정으로 부분방전의 발생과 같은 징후단계에서 이상을 금속 컨테이너의 외부로부터 기록할 필요가 있었다. 이러한 목적을 위하여 가스절연 전기기기의 이상위치 기록장치 및 여러가지 방법이 제안되었다.

예로서 일본 특개 소 62-245976호는 금속 컨테이너내에 배열된 다수개의 검출기를 수용하고 검출기에 의하여 검출된 이상신호의 전파시간의 차이에 근거하여 이상의 위치를 기록하도록 작동하는 것을 나타낸다. 이 예에서의 전기기기 이상 검출 시스템은 부분방전에 의하여 발생된 전압을 검출하고 절연부분에 의해 삽입된 근접한 금속 컨테이너에 각각 배열되는 리액터로 구성된 각각의 검출장치와, 리액터를 가로질러 연결된 측정장치와, 검출장치에 의해 제공된 검출신호의 관련시간에 기초하여 부분방전의 위치를 한정하는 기록위치 한정장치로 이루어져 있다. 부분방전으로 인하여 검출장치의 리액터를 가로질러 발생된 전압은 관련된 측정장치에 의하여 검출되고, 이들 측정장치는 위치 한정장치를 위하여 차등시간의 검출된 신호를 산출하며, 검출된 신호의 시간차에 근거하여 이상 위치를 한정한다.

또 다른 예로서 일본 특개 소59-136661호는 부분 방전의 발생에서 생기는 방전 및 방출의 검출에 의하여 이상 위치를 기록하도록 설계되어 있다. 이 예에서의 검출 시스템은 원형의 밀폐 컨테이너의 내부 표면에 의하여 배열된 복수개의 광학도체와, 광도체사이의 위치 차에서 끝표면에 있는 빛에 의해 각각 컨테이너의 세로 방향에 따라 조절되는 가스절연 도체와, 광도체의 외부부분을 덮기 위하여 밀폐 컨테이너상에 일치시킨 투명보호판과, 보호판의 외부 부분을 덮는 다공질 플레이트 재료로 만들어진 수신전극과, 밀폐된 컨테이너 밖의 광도체로부터의 신호와 전극으로부터의 신호를 판독하는 신호 판독장치로 이루어져 있다. 이 배열은 가스절연 전기기기의 축에 따라서 그 위치의 연속적인 감도에 고려되지 않는 부분방전의 검출을 가능하게 한다.

부가된 예로서 1986년 9월 30일부터 10월 1일까지 개최된 19회 전기절연 재료 심포지엄에서 제목 AE센서를 이용한 도체공기 전달 라인용 절연진단은 이물의 충돌음을 검출하도록 설계되고 거기에서 사고 위치를 기록하는 방법이 제안되었다.

그러나 상기 설명한 바와 같은 종래의 가스절연 전기기기의 이상위치 기록장치 및 방법은 충분하게 정확한 이상 위치를 알려주지 못했다. 부분방전의 위치에 의존하게 됨으로써 이상 위치의 신속한 조사를 필요로 하는 경우에 있어서 이상의 복구활동과 조사가 가능한 한 전원동작에 영향을 주지 않고 재빨리 해야만하기 때문에 이 경우에 이상위치의 정확한 기록 위치를 필요로 하나, 종래의 이상위치 기록장치 및 방법의 사용으로는 이를 충족시킬 수가 없었다.

더구나 종래의 방법 및 장치는 그의 위치기록과 사고의 원인에 의존하므로 여전히 미소 부분방전의 위치기록이 불가능하여, 이상위치를 기록하기 위한 장치와 고감도의 위치기록 방법을 바라게 되었다.

본 발명의 실시예들을 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 가스절연 전기기기용 이상위치 기록장치를 보여주고, 여기에서 본 발명은 가스절연 전기기기로서 알려진 가스절연 버스도체의 한 단면을 응용한다. 제2도는 제1도에서 A부분을 확대하여 상세히 보여주는 다이어그램이다. 제1도에서 관형 금속 컨테이너(3)는 SF₆와 같은 절연가스로 채워져 있고, 고전압 도체(2)를 수용하고 있으며, 절연계층과 같은 절연 지지판에 의하여 지지된다. 금속 컨테이너(3)의 내부는 각각의 검출기들이 연결되는 사이의 거리(ℓ₁~ℓ_n)에 의해 돌출된 위치(100a~100n)에 위치하는 다수개의 검출기(S₀-S_n)로 이루어져 있다.

각각의 검출기(S)를 상세하게 하기 위하여 제2도에서 보여주는 바와 같이 금속 컨테이너(3)는 끝판(7)에 의해 닫혀진 핸드홀(5)의 구성으로 되어 있고, 절연물(8)을 통하여 검출전극(9)의 내부를 지지한다. 검출전극(9)은 이상위치 기록장치(20)에 연결된 금속 컨테이너(3)의 외부 전극의 신호를 인출하기 위하여 사용되는 절연단자(10)에 의하여 끝판(7)으로부터 전기적으로 절연되어진다. 검출전극(9)은 금속 컨테이너(3) 내부의 절연지지판(1)에 의하여 지지되는 고전압 도체(2)와 대향하도록 설치되어 있다.

이상 위치 기록장치(20)는 제1도에서 보여주는 검출기(S₀-S_n)와, 스펙트럼 강도를 얻기 위한 수단(21)과, 검출기의 위치와 검출기의 스펙트럼 강도 사이의 관계에 의하여 최대 스펙트럼 강도로 되는 이상위치의 위치기록수단(22)과, 이상위치를 표시하기 위한 표시장치(30)로 이루어져 있다.

스펙트럼 강도를 얻기 위한 수단(21)은 검출기 선택부(23)로부터 출력을 수신하는 동시에 증폭기(24)에서 검출기(S₀-S_n)의 신호를 증폭하도록 설계되어 있고, 주파수 분석부(25)에서 검출된 신호의 주파수 성분을 분석하며, 주파수 스펙트럼이 고주파수 대역에서 이상 신호를 갖게되는지 여부를 주파수 스펙트럼 판별부에서 판별하고, 스펙트럼 강도 측정부(27)에서 이상 신호의 스펙트럼 강도를 얻게 된다.

이상위치 기록수단(22)은 스펙트럼 강도 비교부(28)에 의해 행하여지는 모든 검출기로부터의 이상신호의 스펙트럼 강도의 비교에 의하여 최대 스펙트럼 강도를 얻도록 설계되어 있고, 이상 위치기록부(29)에 의해 이행되어 최대 스펙트럼 강도로 되는 검출기 위치 사이에서 이상 위치를 기록한다. 위치기록의 결과는 여러 가지 방법으로 나타나게 되고, 그것은 본 실시예에서의 표시장치(30)에서 표시되어진다.

상기 기술한 바와 같이 배열된 이상위치 기록장치(20)에서, 부분방전 신호는 제3도에서 보여주는 바와 같이 주파수 스펙트럼의 패턴에 근거하여 판별된다. 가스절연 전기기기의 금속 컨테이너(3)에서 나타나는 부분방전은 제3도에서의 연속 라인으로 보여주는 바와 같이 저주파수로부터 고주파수 까지의 넓은 주파수 성분을 산출한다. 스펙트럼은 300B에서 가르키는 바와 같이 상기 500MHz이상의 고주파 성분의 많은 부분을 포함하고, 반면에 가스절연 전기기기의 외부에서 나타나는 부분방전과 같은 외부 노이즈는 실선으로 나타내는 바와 같이 500MHz이하의 저주파 성분의 많은 부분을 포함하는 스펙트럼 300A에 의해서 나타낼 수 있다. 따라서 부분방전의 발생은 검출기에 의해 제공된 신호의 스펙트럼에서 500MHz이상의 고주파 성분의 존재에 대응하여 나타낼 수 있다. 이러한 원리에 의하여 제1도에서의 수단(21)에서 하나의 주기에 의해 즉시 모든 검출기(S₀-S_n)에 제공된 신호에서 고주파 성분의 스펙트럼 강도(YH_max)를 얻게 된다.

제4도는 다수개의 검출기를 사용한 경우에서의 본 발명의 이상 위치 기록방법을 보여주는 다이어그램이다. 제1도에서 보여주는 수단(22)에서 검출기의 위치에 대한 YH_max의 분포곡선 즉 제4도에서 보여주는 바와 같이 스퀘어 방법과 같은 방법에 의해 검출기에 제공된 스펙트럼 강도의 최대값의 포물곡선으로부터 최대 스펙트럼 강도의 P점이 결정되고 거기에서 부분방전의 발생장소 X가 결정된다. 동시에 부분방전의 크기 YH_x가 결정되어진다.

비록 제4도가 대략 수백 pC(pico-coulmb)의 큰 부분방전의 검출로부터의 결과를 나타내는 포물곡선을 보여준다 할지라도 큰 부분방전에 의해 생성된 전자파신호는 금속 컨테이너의 넓은 영역에서 전파되고 따라서 다수의 검출기에 의해 검출되며 다수의 검출신호에 근거하는 포물곡선에 의하여 최대 스펙트럼 강도점 P가 쉽게 결정되고, 그래서 부분방전의 장소 X의 위치기록이 쉽게 된다. 다른 한편 미소 부분방전에 의하여 생성된 전자파 신호는 부분방전의 장소로부터 일정한 간격으로 배경 노이즈(BGN)의 레벨이 감소하게 되고, 따라서 단지 부분방전에 가까운 검출기의 일부만이 전자파를 검출한다. 검출신호에 비례하는 작은 수의 검출기에 의한 위치기록 방법이 매우 편리하며 위치기록 방법은 다음에서 설명되어진다.

제5도는 미소 부분방전이 100e-100h위치에 배열된 네개의 검출기(S₄-S₇)에 의하여 검출되는 경우의 이상위치 기록방법을 보여준다. 100e와 100f 위치에서 검출기 S₄와 S₅에 의하여 제공된 스펙트럼강도 YH_4max와 YH_5max를 연결하는 라인 Y10과 100g와 100h위치에서 검출기 S₆와 S₇에 의하여 제공된 스펙트럼 강도 YH_6max와 YH_7max를 연결하는 라인 Y20은 추정된 최대 스펙트럼 강도를 주는 교차점(P₁)을 형성하도록 연장되어 있고, 따라서 부분방전 장소로서 결정된 P₁에 대응하는 X₁점은 YH_x1의 크기가 된다.

제6도는 부분방전 검출기의 수가 세개 보다 더욱 적어진 부분 방전검출의 경우 이상위치 기록방법을 보여준다. 미소 부분방전은 금속 컨테이너에 배열된 검출기 사이의 인접한 위치 100i, 100j, 100k에서 검출기 S₈, S₉, S₁₀에 의하여 검출된다. 검출기 위치사이의 간격 ℓ₉및 ℓ₁₀과 검출기 위치에서 스펙트럼 강도 YH_8max, YH_9max, YH_10max에 의하여 전자파의 감소율(α₁)이 부분방전에 의하여 발생되고, 금속 컨테이너의 내부 이동에서 발생되며, 부분방전의 위치에는 측정된 값(α₁)의 적용에 의하여 위치하게 된다.

세점의 검출된 신호레벨의 비교에서 YH_9maxYH_8maxYH_10max로 나타난다고 가정한다. 그 다음에 감소율(α₁)은 검출기 S₉과 S₁₀사이의 간격(ℓ₁₀)에서의 최소 스펙트럼 강도 YH_10max와 최대 스펙트럼 YH_9max로부터 얻어진다. 라인 Y40의 교차점(P₂)은 감소율(α₁)과 스펙트럼 강도 YH_8max에 의하여 결정되고, 라인 Y₃₀은 S₉와 S₁₀의 스펙트럼 강도 YH_9max와 YH_10max를 연결하며, 부분방전의 위치는 YH_x2의 크기를 갖는 x₂점에 위치한다. 기하학적 방법으로 상기 설명한 이상위치 기록 결과를 다음과 같이 산출할 수 있다.

다음은 제6도로부터 얻어진 세 개의 방정식 결과이다.

감소율(α₁)을 얻기 위하여 방정식 (2)에서 방정식 (3)을 빼서 얻은 결과:

YH_x2을 값을 얻기 위하여 방정식 (1)과 (2)를 더하여 얻은 결과:

방정식 (5)에 방정식 (4)을 대입한 결과:

x₂을 얻기 위하여 방정식 (1)내에 방정식 (4)와 (6)을 대입한 결과:

이와 같은 이상 위치 기록방법에 따라서 부분방전의 위치는 세개의 검출기(S₈-S₁₀)의 검출신호로부터 정확하고 쉽게 결정할 수가 있다.

제7도는 두 개의 검출기가 부분방전을 검출하는 경우의 이상위치 기록방법을 보여준다. 이 방법은 설정된 감소율(α₀)의 사용으로 검출기 S₈와 S₉에 의하여 제공된 스펙트럼 강도 YH_8max와 YH_9max을 위한 감소라인 Y₅₀과 Y₆₀의 교차점(P₃)을 결정하도록 설계되고 거기에서 YH_x3의 크기를 갖는 x₃점에서 부분방전의 위치를 기록한다. YH_x3과 x₃의 값은 제7도로부터 추론된 다음의 방정식으로부터 산출할 수 있다.

YH_x3을 얻기 위하여 방정식 (8)과 (9)를 더한 결과:

x₃을 얻기 위하여 방정식 (8)에서 방정식 (9)을 뺀 결과:

이러한 이상위치 기록방법은 최소의 검출기 즉 검출기의 급격한 감소에 따른 이상위치 기록을 위해 두 개의 검출기를 필요로 한다.

제7도의 연결에서 설명된 이상위치 기록방법은 제6도를 통하여 제4도에서 설명된 검출 결과에 적용할 수가 있다. 제6도의 연결에서 설명된 이상위치 기록방법은 제5도를 통하여 제4도에서 설명된 검출 결과에 또한 적용할 수가 있다. 더욱이 조합에서 하나 이상의 이상위치 기록 모드의 사용으로 보다 정확한 위치기록이 향상된다. 상기 설명은 이상위치 기록방법은 검출기(S₀-S_n)가 같은 간격으로 배열되었거나 또는 차등간격으로 배열되었을 경우라도 적용이 가능하다.

상기 기술한 미소 부분방전을 위한 이상위치 기록방법을 채택하는 경우에 있어서 각각의 검출기의 배열을 고려할 필요는 있다. 다음은 제8, 9, 10도를 참조하여 검출하는데 필요한 최소 부분방전을 기록하기 위한 검출기의 배열조건을 설명한다. 제8도는 검출레벨의 감소를 보여주는 특성도이고, 제9도와 10도는 검출기가 배치되는 장소의 위치를 결정하는데 사용되는 특성도이다.

제8도는 검출기의 부분방전 위치로부터 간격에 반비례하는 스펙트럼 강도를 보여주고, 부분방전의 위치로부터 검출기의 간격에 비례하여 출력되는 검출기의 선형감소를 나타낸다. 전하량이 비교적 큰 Q= 100pC(pico-coulomb)인 경우에 부분방전의 위치로부터 30m의 간격을 갖는 위치에서 검출이 가능하고, 반면에 Q=10pC의 미소 부분방전은 10m나 그 이상의 간격으로 검출되지 않는다. 따라서 이 도면은 매우 작은 Q=10pC의 부분방전을 위한 하나의 검출기의 검출 영역이 10m인 것을 나타낸다.

실험결과에 의하여 검출기(S₁-S₃)는 제9도에서 보여주는 바와 같이 10m의 간격을 갖고 위치 100b, 100c, 100d에 배열된다. 위치 100c에 있는 검출기 S₂는 점선으로 보여주는 바와 같이 검출기 S₁과 S₃의 위치 100b, 100d를 덮어주는 검출영역을 갖고, 위치 100b와 100d에 있는 검출기 S₁과 S₃는 실선으로 보여주는 바와 같이 검출기 S₂의 위치 100c를 덮어주는 검출영역을 갖는다. 그 결과 위치 100b와 100c사이에서 발생하는 어떠한 부분방전도 두개 이상의 검출기에 의해 항상 검출되고, 그러므로 부분방전의 위치는 제6도나 제7도의 연결에서 설명한 방법에 의해 정확하게 위치를 기록할 수가 있다.

제10도에서 검출기 S₁-S₃는 제9도의 경우 보다 두 배가 긴 20m 간격을 갖고 위치 100b-100d에 배열된다. 각각의 검출기는 인접한 검출기 사이의 중간점 a나 b위에 연장된 Q=10pC의 부분방전을 위한 검출영역을 갖고 40m의 영역내에서 발생되는 어떠한 부분방전도 하나의 검출기에 의해 항상 검출된다. 예를 들면 부분방전이 위치 100b와 100d에서 인접한 검출기 S₁과 S₃에 의해 검출되지 않고 위치 100c에서 검출기 S₂에 의해 검출이 되면 10pC에 비교되는 부분방전이 점 a와 b사이의 어느 곳에서 발생되는가 결정할 수가 있다. 수십 pC나 그 이상의 부분방전은 두 개나 그 이상의 검출기에 의해 검출되고 부분방전의 제6도와 7도의 연결에서 설명한 방법에 의해 정밀하게 위치를 기록할 수가 있다. 앞의 실시예는 검출기 수의 현저한 감소를 가져오므로 이상 위치 기록장치의 비용절감 및 간소화에 대단히 유리하다.

이상위치 기록을 위한 앞의 실시예는 제1도에서 보여주는 바와 같이 선형구조를 가지는 가스절연 전기기기를 위해 쓰여진다. 가스절연 전기기기는 여러 개의 분기부를 가지고 구성되어진다. 다음은 이러한 종류의 가스절연 전기기기에서 이상위치를 기록하는 장치와 방법을 설명한다.

제11도는 버스 도체 20A, 20B, 20C가 직각으로 연결된 역 T형에서 배열된 가스절연 전기기기를 보여준다. 검출기 S₁₃은 교차점 0으로부터 ℓ₃₀의 간격을 갖는 위치에서 버스도체 20A상에 배열되고 검출기 S₁₄는 교차점 0으로부터 ℓ₄₀의 간격을 갖는 위치에서 버스도체 20B상에 배열되며 검출기 S₁₅는 교차점 0으로부터 ℓ₅₀의 간격을 갖는 위치에서 버스도체 20C상에 배열된다. 이 예에서 검출기 교차점 0으로부터의 간격이

₃₀=ℓ₄₀=ℓ₅₀의 관계로 되어 있다고 가정한다. 이상위치 기록장치의 배열은 제1도와 동일하므로 여기에서는 도시하지 않았다.

검출기의 이러한 배열에 따라서, 세 개의 검출기 S₁₃-S₁₅사이에서 최대 스펙트럼 강도를 제공하는 검출기는 앞의 실시예와 동일한 방법으로 결정되고, 이것은 검출기가 있는 버스 도체상에 나타나는 부분 방전으로 알려져 있다. 이것은 또한 제7도에서 설명한 바와 같이 두 개의 검출기의 조합에 의하여 부분방전의 위치를 기록하는 것이 가능하다. 이 경우에 검출기 S₁₃-S₁₅가 실제로 동등한 스펙트럼 강도를 나타낸다면 부분방전은 교차점 0의 부근에 위치가 기록된다. 간격이

₃₀=ℓ₄₀=ℓ₅₀≤10m 관계이면 이는 제9도와 10도의 연결에서 설명된 바와 같이 10pC와 같은 매우 작은 부분 방전의 발생위치를 기록할 수가 있다.

제12도는 십자형 연결로 형성되는 네 개의 버스도체 20A-20D를 가지는 가스절연 전기기기를 보여준다. 검출기 S₁₃-S₁₆은 버스도체의 교차점 0으로부터 각각

₆₀

₉₀ ₁₇

₆₀

₉₀

제13 및 14도는 교차점 0에 가장 근접한 검출기 S₁₅와 20m이내로 설정된 나머지 검출기 사이의 간격과 함께 검출기가 교차점 0으로부터 차등 간격이 되도록 변화시킨 제11 및 제12도로부터 추론된 가스절연 전기기기를 보여준다.

제13도의 간격조건:

제14도의 간격조건:

이러한 배열에서 제7도에서 설명된 두 개의 동작 검출기의 경우의 앞의 실시예와 동일한 방법으로 교차점 0에 가장 가까이 있는 검출기 S₁₅와 최대 스펙트럼 강도를 검출하는 검출기에 의하여 제공되는 두 신호에 의하여 부분방전의 크기와 위치, 발생방향을 결정할 수가 있다.

제15도는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 가스절연 전기기기를 위한 이상 위치 기록장치를 보여준다. 가스절연 전기기기는 다수개의 금속 컨테이너(3a-3h)를 분리하는 절연 지지판(1a-1f)을 설비하고, 도면에서 보여주는 바와 같이 절연 지지판에 의하여 지지되는 고전압 전도체(2a-2h)와 함께 분기부를 가지고 배열된다. 분기부의 연결로부터 선형적으로 확장된 버스도체(20A-20C)는 제2도에서 보여주는 바와 같이 각각 배열된 검출기를 갖고 배열되고, 거기에서 출력단자는 제1도에서 보여주는 바와 같이 이상위치 기록장치(20)에 연결된다. 표면의 외부에 확장된 절연 지지판(1a-1f)은 위치 대역형 검출전극(31A-3F)을 부가하여 제공되고 그 출력단자는 이상위치 기록장치(20)에 연결된다. 전자파를 검출하기 위한 이들 검출전극(31A-31F)은 부분방전을 하기 위해 금속 컨테이너에서 발생되어 절연 지지판의 플랜지부로부터 외부로 전파된다. 비록 이 검출전극(31A-31F)이 앞의 검출기(S₁₃-S₁₅)보다 덜 민감하다 할지라도 그들은 가까운 부분방전을 하기 위하여 수십 pC의 감도를 갖는다.

고감도 검출기(S₁₃-S₁₅)의 검출신호 뿐만 아니라 검출전극(31A-31F)의 검출신호를 받아들임으로써 이상위치 기록장치(20)는 검출기 사이의 전자파의 전파특성을 분석하여 정확한 이상위치 기록을 도모할 수가 있다.

제16도는 본 발명의 세번째 실시예에 따른 가스절연 전기기기용 이상위치 기록장치를 보여주고, 가스절연 버스도체(20A)에 연결된 오일함유 전기 기기기인 변압기(32)는 가스절연 전기기기인 가스절연 버스도체(20A)에 연결되어 있다. 가스절연 기기상의 배열은 변압기(32)에 근접하여 위치한 검출기(S₁₈)와 변압기로부터 검출기(S₁₈)의 다음에 위치하는 복수개의 검출기(S₁₉,S₂₀)로 되어 있다.

이러한 배열을 갖는 이상위치 기록장치에 따라서 변압기(32)의 내부에 발생하는 부분방전은 세개의 검출기(S₁₈-S₂₀)에 의하여 검출된다. 검출신호는 제17도에서 보여주는 바와 같이 저주파 성분의 강도를 가지는 주파수 스펙트럼의 패턴을 나타냄과 동시에 제18도에서 보여주는 바와 같이 변압기(32)로부터 검출기의 간격에 비례하여 저주파수 스펙트럼 강도 YL_max를 저하시킨다. 따라서 변압기(32)의 연결에서 가스절연 버스도체(20A)에서의 부분방전과 저주파수 스펙트럼 강도 YL_max에 의한 변압기 부분에서의 부분방전의 구별이 가능하게 된다.

제19도는 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 가스절연 전기기기용 이상위치 기록장치를 보여주고, 여기에서 공기부싱(33)은 가스절연 전기 기기인 가스절연 버스도체(20A)의 끝부분에 준비되고, 버스도체는 공기부싱(33)을 통하여 송전선(34)에 연결된다. 검출기(S₂₄)는 공기부싱(33)에 근접한 위치 100Y에서 버스도체(20A)상에 배열되고, 검출기(S₂₁-S₂₃)는 부싱으로부터 100Y보다 더욱 떨어져 있는 위치(100x-100v)에 배열된다. 이러한 배열로 가스절연 전기 기기인 가스절연 버스도체(20A)에서의 부분방전과 검출과 동일한 방법으로 공기부싱(33)과 송전선(34)에 발생하는 외부 부분방전 역시 검출할 수가 있다. 외부 부분방전의 고주파 성분은 가스절연 버스도체(20A)의 금속 컨테이너 내에서 전파하는 동안에 감소하게 되고 따라서 측정된 주파수 스펙트럼은 제20도에서 보여주는 바와 같이 강조된 저주파 성분을 갖는다. 더욱이 검출기(S₂₁-S₂₄)의 저주파 스펙트럼 강도 YL_max가 제21도에서 보여주는 바와 같이 공기부싱(33)으로부터 떨어진 검출기 위치에서 저하하기 때문에 외부 부분방전으로부터 분리하여 가스절연 버스도체(20A)에서의 부분방전의 위치기록이 가능하다. 제18도와 제21도에서 보여주는 특성도에서 상반되는 경사도를 활용함으로써 가스절연 버스도체(20A)도 공기부싱의 일부나 혹은 변압기의 일부를 분리하여 위치 기록을 할 수가 있다.

제22도는 본 발명의 이상위치 기록장치를 이용한 가스절연 개폐장치를 개략적으로 보여주는 다이어그램이다. 이 도면에서 이중 메인버스(BUS1, BUS2)는 라인유닛(L1, L2), 타이유닛(T), 뱅크유닛(B)과 연결되어 있다. 각각의 연결장치는 일반적으로 단절스위치(DS)와 회로차단기(CB)와 피뢰기(LA)와 변압기(Tr)와 이들 장치를 연결하는 버스의 조합으로 형성된 가스절연 개폐장치로 구성되어 있다. 이상위치 기록장치의 검출기(S₃₀-S₃₉)는 제22도에서 보여주는 바와 같이 이중메인버스(BUS1, BUS2)에 관한 시스템에서 대칭적인 위치로 배열되어 있다. 특히 검출기 S₃₀와 S₃₃은 라인유닛(L1)과 타이유닛(T) 사이에 위치하고, 검출기 S₃₁과 S₃₄는 타이유닛(T)과 뱅크유닛(B)사이에 위치하며, 검출기 S₃₂와 S₃₅는 뱅크유닛(B)과 라인유닛(L2)사이에 검출기 S₃₆은 라인유닛(L1)에서 메인버스의 반대측에 있는 회로차단기(CB)에 위치하며, 검출기 S₃₈은 타이유닛(T)에서 회로차단기(CB)의 한쪽끝에 위치하고, 검출기 S₃₉는 뱅크유닛(B)에서 메인버스의 반대측상에 있는 회로차단기(CB)에 의해 위치하고, 검출기 S₃₇은 라인유닛(L2)에서 메인버스의 반대측상에 있는 회로차단기(CB)에 의해 위치한다. 검출기들의 이러한 배열에 의하여 종합 시스템은 비교적 적은 수의 검출기로 감시할 수가 있다.

제23도의 앞의 여러 가지 위치 기록 시스템에서 동작하는 이상 위치 기록 시스템의 기본 동작 플로우챠트이고 다음에서 간략하게 그 동작을 설명한다.

모든 검출기로부터 보내진 검출신호는 단계(ST1)에서 주파수 스펙트럼 분석이 된다. 다음 단계(ST2)에서 각 신호의 주파수 성분을 판별하여 세 경로로 처리를 분리한다. 첫 번째 경로는 고주파 성분(f_H)을 갖지 않는 단지 저주파 성분(f_L)만의 경우이고, 단계(ST8)는 스펙트럼 강도의 증가 방향을 조사하여 제18도와 21도에서 보여준 위치기록 방법에 따라서 변압기의 내부이상이나 공기 부싱 일부에서의 외부노이즈의 신호를 판별한다. 두번째 경로는 단지 고주파 성분의 경우이고 단계(ST3)에서 유해 레벨의 미리 설정된 스레숄드전압(K₁)과 함께 검출된 스펙트럼 강도(YH_max)를 비교한다. 스펙트럼 강도가 스레숄드전압 보다 낮으면 이 시스템은 정상으로 판단되고 스펙트럼 강도가 스레숄드 전압 보다 더 높게되면 다음 단계(ST4)에서 스펙트럼 강도(YH)와 검출기 위치(ℓ)사이의 관계를 판별하고 거기에서의 결과가 선형부인지 분기부인지를 판별한다. 그 다음 단계(ST5)에서 이상 신호가 검출된 블럭을 확인한다. 예를들면 이상이 이 시스템의 두 위치에서 발생할 경우 이상 신호를 검출하기 위한 두 그룹의 검출기가 있어야 한다. 다음 단계(ST6)에서 각 이상블럭에서 검출된 신호의 수(n)를 판별하고, 수(n)에 따라 네 경로로 처리를 분기한다. n=1인 경우에 이상의 위치는 검출기가 신호를 검출하는 근처로 판정된다. 특히 정확한 위치를 기록하기 위하여 단계(ST7)에서 제15도에서 보여주는 바와 같이 절연 공간과 같은 절연 지지판(1a-1f) 가까이에 제공된 검출전극(31A-31F)으로부터 받아들인다. n=2, n≥4, n=3인 경우의 경로에서 이상 위치 기록과정은 각각의 처리결과를 나타내는 각각의 제7,4,5,6도에서 보여주는 바와 같이 이행된다.

단계(ST2)에서의 스펙트럼 분석으로 되돌아가면, 저주파 성분(f_L)과 고주파성분(f_H)이 공존하는 세번째 경로는 f_H≥f_L이면 상기 언급한 단계(ST3)로 나아가고, 이 처리가 f_H〈 f_L인 경우는 본 발명과 동일한 출원인에 의해 출원된 일본 특허 출원번호 소63-103936에 나타난 스펙트럼 감산 처리를 이행하며 여기에서 이상을 판단하고, 이상인 경우에 고주파 성분의 경우를 위하여 단계(ST4)로 나아간다.

컴퓨터 시스템에 의한 이러한 이상위치 기록 시스템은 이상을 자동으로 감시하고, 이상위치 기록을 위한 처리시간을 현저하게 줄이며, 이상위치 기록의 정확성을 향상시킬 수가 있다.

제24도와 25도는 검출된 신호의 주파수 스펙트럼으로부터 스펙트럼 강도를 얻기 위한 본 발명의 또 다른 실시예를 보여준다. 각 도면의 주파수 스펙트럼 사이에서 주파수 f₀-f_n이나 f_a-f_b에서 스펙트럼 강도는 각각 검출된 신호 레벨로서 사용되기 위해 얻어진 평균(YH_av)이다. 평균처리는 어떠한 간격에서의 샘플 주파수나 혹은 첫번째에서 n-th 피이크 강도까지 한정하는 영역을 갖거나 혹은 검출 주파수 대역에서 모든 스펙트럼 강도를 커버할 수 있도록 설계되었다. 제25도의 주파수 스펙트럼에서 보여주는 바와 같은 특성에 의하여 f₀-f_n과 f_a-f_b주파수 성분을 충분하게 감소하고, 전파 거리로서 남아 있는 주파수성분은 연장시키며, 이것으로 평균처리를 전도하기 전에 주파수 대역으로 각각의 검출기의 검출을 한정할 수가 있다. 이러한 방법은 제3도에서 보여준 스펙트럼 강도의 최대값(YH_max)을 사용하는 경우와 비교하여 매우 적당한 감소 특성을 제공하여 이상위치 기록의 정확성을 더욱 향상시킬 수가 있다.

이상 설명한 바와 같은 가스절연 전기 기기에서의 본 발명의 이상위치 기록방법 및 장치는 부분방전에 의해 생기는 전자파를 검출하기 의한 검출기로 사용되고, 금속 컨테이너에서 전자파의 감소 특성의 이용에 의해 부분방전의 위치로 하는 최대 스펙트럼 강도 위치 기록을 위해 작동하고 거기에서 매우 민감하고 정확한 이상위치 기록을 완성할 수가 있다.

본 발명의 이상위치 기록방법은 작은 수의 검출기를 필요로 하므로 검출기를 현저하게 줄일 수가 있다.

본 발명의 이상위치 기록방법은 변압기와 같은 관련기기에서의 이상위치 기록이 가능하다.

또한 본 발명의 이상위치 기록방법은 다른 접촉부를 제외한 신속한 이상 위치의 체크와 수리가 실현 가능하고 거기에서의 수리활동이 간편하게 된다.

Claims

고전압 도체가 절연가스로 채워진 금속 컨테이너내의 절연 지지판에 의해 지지되고, 상기 금속 컨테이너내의 여러 위치에 부분방전을 검출하는 다수개의 검출기(S₀-S_n)에 의해 상기 금속 컨테이너에서 발생하는 부분방전의 위치를 기록하도록 작동하는 가스절연 기기에서의 이상위치 기록방법에 있어서, 상기 검출기가 부분방전에 의하여 생기는 전자파를 검출하고, 전자파의 주파수 스펙트럼이 스펙트럼 강도(YH)를 얻기 위하여 분석되고, 상기 검출기의 설치 위치, 상기 검출기의 스펙트럼 강도 및 상기 금속 컨테이너내에서 발생하고 이동된 전자파의 감소율 사이의 관계로부터 결정된 최대 스펙트럼 강도위치(x)를 구하고, 상기 위치(x)가 부분방전의 장소로 상기 금속 컨테이너의 길이방향에서 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 가스절연 기기의 이상 위치 기록방법.
제1항에 있어서, 최대 스펙트럼 강도의 상기 위치(x)가 상기 검출기의 설치위치(100a-100n)에 대하여 설계된 상기 검출기에 의해 제공된 상기 스펙트럼 강도(YH)의 포물곡선의 최대값 위치로부터 추론되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록방법.
제1항에 있어서, 최대 스펙트럼 강도의 위치(x)가 상기 검출기(S₀-S_n) 사이에서 선택되어진 최대 스펙트럼 강도를 제공하는 검출기를 갖는 네개의 근접한 검출기에서 결정되고, 라인 쌍은 인접한 두 개의 검출기 쌍의 스펙트럼 강도와 설치위치에 기초하여 그려지며, 상기 라인의 교차점(P₁)이 최대 스펙트럼 강도의 위치(x)를 결정하는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록방법.
제1항에 있어서, 최대 스펙트럼 강도의 상기 위치(x)가 상기 검출기(S₀, S_n)사이에서 선택되어진 S₉에 인접한 두 개의 검출기 S₈, S₁₀과 최대 스펙트럼 강도를 제공하는 검출기에서 결정되고, 라인 쌍의 검출기의 스펙트럼 강도와 설치위치와 선택된 검출기 사이의 미소 스펙트럼 강도(YH₁₀)와 최대 스펙트럼 강도(YH₉)로부터 얻어진 감소율(α₁)에 근거하여 그려지며, 상기 쌍의 교차점(P₂)이 최대 스펙트럼 강도의 위치(x)로 결정되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록방법.
제 4항에 있어서, 최대 스펙트럼 강도의 상기 위치(x)는 상기 인접한 검출기(S₈-S₁₀)가 각각의 YH_8max, YH_9max, YH_10max스펙트럼 강도를 제공하고 여기에서 YH_9maxYH_8maxYH_10max이며; 상기 검출기 S₈과 S₉는
₉의 간격을 갖고; 상기 검출기 S₉과 S₁₀는
₁₀ _x2 ₂ ₁

상기 감소율 α₁의 계산식:

최대 스펙트럼 강도(YHx₂)의 계산식:

최대 스펙트럼 강도의 위치(x₂)의 계산식:

상기와 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록 방법.
제1항에 있어서, 최대 스펙트럼의 상기 위치(x)가 상기 검출기(S₀-S_n) 사이에서 선택되어진 S₉에 인접한 검출기(S₈)와 최대 스펙트럼 강도를 제공하는 검출기(S₉)에서 결정되고, 라인 쌍은 검출기의 스펙트럼 강도와 설치위치와 설정된 감소율(α₀)에 의하여 그려지며, 상기 라인의 교차점(P₃)은 최대 스펙트럼 강도의 위치(x)에서 결정되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록방법.
제6항에 있어서, 최대 스펙트럼 강도의 상기 위치(x)는 상기 인접한 검출기(S₈, S₉)가 각각의 YH_8max와 YH_9max의 스펙트럼 강도를 제공하고; 상기 검출기 S₈과 S₉는
₉의 간격을 가지며; 최대 스펙트럼 강도(YH_x3)의 위치는 x₃이고; 설정된 감소율은 α₀이며; 다음의 방정식 (8)과 (9)는;

최대 스펙트럼 강도(YHx₃)의 계산식;

최대 스펙트럼 강도의 위치(x₃)의 계산식;

상기와 같이 결정되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 컨테이너는 선형 구조부로 되어 있고, 상기 검출기가 20m나 그 이하의 간격으로 상기 선형부에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 컨테이너는 분기구조부로 되어 있고, 상기 검출기(S₀-S_n) 사이에서, 검출기(S₁₅)는 상기 분기부의 중앙(O)에 근접한 위치에 배열되고, 나머지 검출기는 상기 검출기(S₁₅)로부터 20m 이내의 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록방법.
제1항에 있어서, 상기 가스절연 전기 기기는 분기부로 되어 있고, 상기검출기(S₁₇)는 상기 분기부의 중앙(O) 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상위치 기록방법.
제1항에 있어서, 상기 가스절연 전기 기기는 분기구조부로 되어 있고 최소한 하나의 검출기(S₁₅)는 상기 분기부의 중앙(O) 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 전기 기기의 이상 위치 기록 방법.
고전압 도체가 절연가스로 채워진 금속 컨테이너 내의 절연지지판에 의해 지지되고, 상기 금속 컨테이너내의 여러 위치에 부분방전을 검출하는 다수 개의 검출기(S₀-S_n)에 의해 상기 금속 컨테이너에서 발생하는 부분방전의 위치를 기록하도록 작동하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록장치에 있어서, 상기 장치가 부분방전에 의해 생기는 전자파를 검출하기 위하여 그들 사이에서 간격을 갖고 배열되는 최소한 두개의 검출기와, 스펙트럼 강도를 구하기 위하여 상기 검출기에 제공된 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하는 수단과, 상기 검출기의 설치 위치, 상기 검출기에 의해 제공된 스펙트럼 강도 및 상기 금속 컨테이너내에서 발생하고 이동된 전자파의 감소율의 비교로부터 결정된 최대 스펙트럼 강도에 기초하여 부분방전의 위치를 기록하기 위한 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록 장치.
제12항에 있어서, 상기 금속 컨테이너가 선형구조부로 되어 있고, 상기 검출기(S₀-S_n)는 20m나 그 이하의 간격으로 상기 선형부에서 배열되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록장치.
제12항에 있어서, 상기 금속 컨테이너가 분기구조부로 되어 있고, 상기 검출기(S₀-S_n) 사이에서, 검출기(S₁₅)는 상기 분기부의 중앙(O)에 인접한 위치에서 배열되고 나머지 검출기는 상기 검출기(S₁₅)로부터 20m 이내의 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록장치.
제12항에 있어서, 상기 가스절연 전기 기가가 분기부로 되어 있고, 상기 검출기(S₁₇)는 상기 분기부의 중앙(O) 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록장치.
제12항에 있어서, 상기 가스절연 전기 기기가 분기구조부로 되어 있고, 최소한 하나의 검출기(S₁₅)는 상기 분기부의 중앙(O)에 인접한 위치에서 배열되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기 기기의 이상 위치 기록장치.