KR100196299B1 - 전력 케이블의 절연열화 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력케이블의 절연열화 측정장치에 관한 것으로, 전력케이블의 접지 사이에 연결되며, 입력되는 전압 및 전류를 검출하여 이상이 검출되면, 상기 입력된 전압 및 전류를 차단하여 접지로 흐르게 하는 안전수단(100), 상기 안전수단(100)으로부터 출력된 신호를 입력받아 충전전류의 직류성분과 미주전류를 측정하고 연산하여, 워터트리에 의해 발생되는 순수 직류성분을 구하여 출력하는 측정수단(200)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
제1도는 본 발명의 전력케이블의 절연열화 측정장치의 전체구성을 나타낸 블록도.
제2도는 본 발명의 전력케이블의 절연열화 측정장치가 설치된 상태를 도시한 도면.
제3도는 본 발명에 따른 충전전류와 미주전류를 나타낸 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 접속재 단말 2 : 고압 케이블
3 : 접지선 4 : 고압 배전선
5 : 전력케이블의 절연열화 측정장치 100 : 안전부
101 : 전류, 전압 검출회로 102 : 진공 인터럽터
103 : 어레스터 104 : 퓨즈
200 : 측정부 201 : 릴레이 회로
202 : 제1 저역필터 203 : 소신호 증폭회로
204 : 제2 저역필터 205 : 피크값 검출회로
206 ; 위상차 검출회로 207 : A/D 변환부
208 : 중앙처리장치 209 : 입, 출력부
본 발명은 전력케이블의 절연열화 측정장치에 관한 것으로, 특히 종래의 전력케이블의 절연열화를 진단하기 위한 직류고압의 공급장치 없이도 통전중인 전력케이블의 절연열화를 진단할 수 있는 전력케이블의 절연열화 측정장치에 관한 것이다.
전력케이블이 장시간 물에 잠겨있을 경우, 나무모양의 현상이 이 전력케이블의 절연체에 발생하는데, 이와같은 나무모양의 현상을 워터트리(Water Tree)라 한다.
이와 같은 워터트리에 의해 전력케이블의 절연열화가 진전된다.
종래에는, 전력케이블에 직류고압을 인가하여, 이때 절연체가 흐르는 직류전류를 검출하여 그 전류의 크기로 전력케이블의 절연열화를 진단했었다.
그러나, 이러한 종래의 방법은 직류고압을 전력케이블에 인가하기 위해, 정전을 시켜야만 했으며, 또한 별도의 직류고압 공급장치가 필요했고, 특히 절연의 열화가 많이 진전된 경우에는, 인가된 직류고압으로 전력케이블이 파괴되는 문제점이 있었다.
본 발명은 위의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 전력케이블의 통전중 쉬스(Sheath)에 흐르는 충전전류에 포함된 직류성분에서 접지로부터 유입되는 미주전류를 제거하고, 순수한 직류성분만의 크기를 측정하여 전력케이블의 절연열화를 진단할 수 있는 전력케이블의 절연열화 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 직류고압 공급장치 없이도 통전중인 전력케이블의 절연열화를 진단할 수 있는 전력케이블의 절연열화 측정장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 실선로의 통전중에 전력케이블의 절연열화를 측정함으로서 안정된 전력을 공급할 수 있고, 접지에 흐르는 미약한 전류를 측정함으로써 인한 안전성의 잇점이 있는 전력케이블의 절연열화 측정장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
위의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전력케이블의 접지 사이에 연결되며, 입력되는 전압 및 전류를 검출하여 이상이 검출되면, 위의 입력된 전압 및 전류를 차단하여 접지로 흐르게 하는 안전부, 위의 안전부로부터 출력된 신호를 입력받아 충전전류의 직류성분과 미주전류를 측정하고 연산하여, 워터트리에 의해 발생되는 순수 직류성분을 구하여 출력하는 측정부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 전력케이블의 절연열화 측정장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
제1도에 도시된 바대로, 본 발명은 전력케이블의 접지 사이에 연결되며, 입력되는 전압 및 전류를 검출하여 이상이 검출되면, 위의 입력된 전압 및 전류를 차단하여 접지로 흐르게 하는 안전부(100), 위의 안전부(100)로부터 출력된 신호를 입력받아 충전전류의 직류성분과 미주전류를 측정하고 연산하여, 워터트리(Water Tree)에 의해 발생되는 순수 직류성분을 구하여 출력하는 측정부(200)로 구성된다.
좀더 자세히 설명하자면, 위의 안전부(100)는 전력케이블의 접지선으로부터 위의 측정부(200)로 흐르는 전압 및 전류를 검출하여 이상이 검출되면, 일정한 신호를 출력하는 전류, 전압 검출부(101), 이상 발생시, 위의 전류, 전압 검출부(101)로부터 출력된 신호를 입력받아, 위의 측정부(200)로 흐르는 전류를 차단하여 접지로 흐르게 하는 진공 인터랍터(102), 위의 측정부(200)로 흐르는 이상전압이나 과전압이 순간적으로 발생하면, 그 전압을 접지시키는 어레스터(103), 위의 측정부(200)로 과전류가 흐르면, 끊어져 위의 측정부(200)를 보호하는 퓨즈(104)로 구성된다.
그리고, 위의 측정부(200)는 위의 안전부(100)로부터 출력된 신호를 입력받아 출력하는 릴레이회로(201), 위의 릴레이 회로(201)로부터 출력된 신호를 입력받아 약 62㎐보다 높은 주파수를 여파하는 제1 저역필터(202), 위의 제1 저역필터(202)로부터 출력된 미소전류를 전압으로 바꾸어서 증폭하는 소신호 증폭회로(203), 위의 릴레이 회로(201)로부터 출력된 신호를 입력받아 약 100㎐보다 높은 주파수를 여파하는 제2 저역필터(204), 교류전압의 최대값과 최소값을 검출하는 피크값 검출회로(205), 상용주파 전원의 위상과 위의 릴레이 회로(201)와 제2 저역필터(204)로부터 출력된 신호의 위상과의 위상차를 검출하여 출력하는 위상차 검출회로(206), 위의 소신호 증폭회로(203)와 위의 피크값 검출회로(205)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(207). 위의 수단들로부터 출력되는 모든 신호를 제어하고, 위의 A/D 변환부(207)로부터 출력된 데이터를 연산하여 출력하는 중앙처리장치(208), 사용자가 명령을 입력하고, 위의 중앙처리장치(208)에서 연산되어 출력된 결과를 출력하는 입, 출력부(209)로 구성된다.
이하, 위와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 효과를 상세히 설명한다.
전력 케이블의 절연열화 진단방법은 우선 통전중인 전력케이블의 금속방식층에서 접지선으로 흐르는 충전전류를 측정한다. 그리고, 이 충전 전류에 포함되어 있는 직류성분을 분리한 다음, 직류성분 중에서도 워터트리에 의해 발생되어진 순수 직류성분을 측정함으로써 열화정도를 판정한다.
그러기 위해 제1도와 같이 회로를 구성한다. 릴레이회로(201)에서 입력되는 충전전류는 제1 저역필터(LC형)(202)를 거쳐 직류성분만 남게 되고, 소신호 증폭회로(203)에서 ±10V 이내로 증폭된다. 다음, 아날로그-디지탈 변환부(207)를 통해 데이터화된다. 여기에서 출력되는 신호는 직류성분으로 미주전류(대지에서 케이블 외피를 통해 방식층으로 흐르는 직류성분)가 포함되어 있어, 순수한 워터트리에 의한 직류성분을 얻기 위해 미주전류를 측정해야 한다. 먼저, 릴레이회로(201)와 제2 저역필터(RC형)(204)를 통해 100㎐ 이하의 신호만 통과된 다음, 피크값 검출회로(205)와 위상차 검출회로(206)를 통한 피크값과, 제4도에서처럼, 주기가 1/60초인 신호와 미주전류(Is)로 인해 영점에서 상승되어진 충전전류에서 Δt가 검출된다. 이렇게 검출되어진 위상차는 피크값과 더불어 중앙처리장치(208)에 보내져서 아래 식에 의해 미주전류가 계산된다.
이리하여, 워터트리에 의한 순순 직류성분은 제1 저역필터(LC형)(202)를 통해서 측정되어진 신호에서 위의 식으로 구한 미주전류분을 빼주면 구해진다.
본 발명은 통전중인 실선로에서 사용하므로, 측정시 고압사고가 발생할 우려가 있기 때문에 제2도와 같이 안전부(100)를 사용한다. 위의 안전부(100)는 진공 인터랍터(102), 어레스터(103), 퓨즈(104), 전류전압 검출회로(101)로 구성되어 있다. 위의 진공 인터랍터(102)는 전류전압 검출회로(101)에서 이상 발생시, 제어신호를 받아 금속 방식층으로 부터 오는 전류를 접지시켜 이상전원이 전력케이블의 절연열화 측정장치(5)를 파괴하지 않도록 한다.
제2도와 같이, 전력케이블의 절연열화 측정장치의 안전부(100)를 전력케이블의 접지 사이에 설치하고, 안전부(100) 후반부에 측정부(200)를 접속시킨다. 그런 다음, 측정부(200)는 스스로 내부회로를 점검한 후, 사용자가 안전부(100) 내부에 들어있는 진공 인터랍터(102)를 열어 접지로 흐르는 전류를 측정부(200)로 흐르게 한다.
측정부(200)의 중앙처리장치(208)에서는, 제1도의 피크값 검출회로(205)와 위상차 검출회로(206)에서 측정되어진 값이 식(1)에 의해 연산되어 제3도의 미주전류(Is)가 구해진다. 그리고, 제1 저역필터(LC형)(202)와 소신호 증폭회로(203)에서 직류성분이 측정된 다음, 앞서 계산되어진 미주전류분이 위의 직류성분에서 빠져서 워터트리에 의해 발생되는 순수 직류성분이 계산된다. 이 순수 직류성분의 수치의 크기로 전력케이블의 열화정도를 판정한다.
위와 같이 구성되어 동작하는 본 발명은 실선로의 통전중에 전력케이블의 절연열화를 측정하므로 안정된 전력을 공급할 수 있고, 접지에 흐르는 미약한 전류를 측정함으로 인한 안전성의 효과를 얻을 수 있다.
Claims (3)
- 전력케이블의 접지 사이에 연결되며, 입력되는 전압 및 전류를 검출하여 이상이 검출되면, 상기 입력된 전압 및 전류를 차단하여 접지로 흐르게 하는 안전수단(100), 상기 안전수단(100)으로부터 출력된 신호를 입력받아 충전전류의 직류성분과 미주전류를 측정하고 연산하여, 워터트리에 의해 발생되는 순수 직류성분을 구하여 출력하는 측정수단(200), 으로 구성된 전력케이블의 절연열화 측정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 안전수단(100)은 전력케이블의 접지선으로부터 상기 측정수단(200)으로 흐르는 전압 및 전류를 검출하여 이상이 검출되면, 일정한 신호를 출력하는 전류, 전압 검출수단(101), 이상 발생시, 상기 전류, 전압 검출수단(101)으로부터 출력된 신호를 입력받아, 상기 측정수단(200)으로 흐르는 전류를 차단하여 접지로 흐르게 하는 진공 인터랍터(102), 상기 측정수단(200)으로 흐르는 이상전압이나 과전압이 순간적으로 발생하면, 그 전압을 접지시키는 어레스터(103), 상기 측정수단(200)으로 과전류가 흐르면, 끊어져 상기 측정수단(200)을 보호하느 퓨즈(104), 로 구성된 것을 특징으로 하는 전력케이블의 절연열화 측정장치.
- 제1항에 있어서, 상기 측정수단(200)은 상기 안전수단(100)으로부터 출력된 신호를 입력받아 출력하는 릴레이 회로(201), 상기 릴레이 회로(201)로부터 출력된 신호를 입력받아 약 62㎐보다 높은 주파수를 여과하는 제1 저역필터(202), 상기 제1 저역필터(202)로부터 출력된 미소전류를 전압으로 바꾸어서 증폭하는 소신호 증폭회로(203), 상기 릴레이 회로(201)로부터 출력된 신호를 입력받아 약 100㎐보다 높은 주파수를 여과하는 제2 저역필터(204), 교류전압의 최대값과 최소값을 검출하는 피크값 검출회로(205), 상용주파 전원의 위상과 상기 릴레이 회로(201)와 상기 제2 저역필터(204)로부터 출력된 신호의 위상과의 위상차를 검출하여 출력하는 위상차 검출회로(206), 상기 소신호 증폭회로(203)와 상기 피크값 검출회로(205)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환수단(207), 상기 수단들로부터 출력되는 모든 신호를 제어하고, 상기 A/D 변환수단(207)으로부터 출력된 데이터를 연산하여 출력하는 중앙처리장치(208), 사용자가 명령을 입력하고, 상기 중앙처리장치(208)에서 연산되어 출력된 결과를 출력하는 입, 출력수단(209), 으로 구성된 것을 특징으로 하는 전력케이블의 절연열화 측정장치.
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Cited By (2)
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| KR100817891B1 (ko) | 2006-08-16 | 2008-03-31 | 김보경 | 전선로의 절연검출방법, 절연검출시스템 및 누설전류보상기 |
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1996
- 1996-01-31 KR KR1019960002233A patent/KR100196299B1/ko not_active IP Right Cessation
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