KR100202831B1 - 활선하절연열화진단방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력케이블 혹은 이것의 하류측에 접속한 전력기기등의 측정대상에 대해서, 그 절연열화진단을 활선하에서 행하는 활선하절연열화진단장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 그 구성에 있어서, 측정대상의 전력케이블(2)의 전원측단부와 부하측단부의 양측에 ZCT(4),(5)를 장착하고, 그리고 각 ZCT의 2차측에 접속한 측정기(6)(6')를 설치한다. 각 측정기에는, ZCT의 2차측에 접속하는 임피던스로서 3개의 다른 값의 임피던스를 제공하는 검출소자(15)와, 전압계(13)를 설치한 것을 측징으로 하는 것이다.

Description

활선하절연열화진단방법 및 장치

제1도는 전력케이블 및 부하측전력기기를 포함한 특정대상과, 본 발명에 의한 활선하절연열화진단장치의 실시예 1A를 표시한 도면.

제2도는 제1도의 측정기(6), (6')의 회로구조를 표시한 도면.

제3도는 측정기(6)(6')에 의해서 측정할때의 제1도의 시스템의 등가회로를 표시한 도면.

제3도(a)는 대상케이블(2)의 전원측단부에서 그 주위에 장착한 ZCT(4)의 2차측으로부터 전압정보를 얻은 경우의 등가회로도.

제3도(b)는 대상케이블(2)의 부하측단부의 주위에 장착한 ZCT(5)의 2차측으로부터 전압정보를 얻은 경우의 등가회로도.

제3도(c)는 직접 측정할 수 없는 대상케이블(2)단체의 등가회로도.

제4도는 검출소자(15)의 내부의 임피던스의 조합상황, 즉, 절환스위치(14)를 C포지션으로 했을때의 제 1조합(E_C)과, R ₁ 포지션으로 했을때의 제 2조합(E_R1)과, R₂포지션으로 했을때의 제 3조합(E_R2)을 표시한 도면.

제5도는 본 발명의 활선하절연열화진단장치의 실시예 2b를 표시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1), (7) : 고압모선 (2), (2') : 전력케이블

(3), (3') : 접속부 (4), (4'), (5), (5') : ZCT(영상

전류측정용변성기) (6), (6'), (6'') : 측정기

(8), (8') : 부하측전력기기 (13) : 교류실효치측정전압계

(14) : 절한스위치 (15) : 검출소자

본 발명은, 전력케이블 및 그것에 연결되는 부하측기기를 활선하에서 절연열화진단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

활선운전중의 전력케이블의 절연열화정도를 진단하기 위하여, 각종 방법이 존재한다. 이들 방법중에는 대상케이블의 급속차폐체를 사용하여 접지선의 중간에 측정장치를 삽입해서 통과전류를 측정하거나, 또는 전자결합적인 수단이나 정전결합적인 수단에 의해 접지전류 또는 차폐전위를 측정함으로써, 어느 정도의 열화에 관한 정보를 얻고자 하는 방법이 있다. 이와 같은 방법에서는, 대상케이블의 금속차폐체가 대지에 0임피던스로 접속되어 있는 상태에서는 측정은 전혀 불가능하게 된다.

그러나, 전력케이블의 포설방식중에는, 그 양단부는 물론 도중의 접속부에서도 차폐금속체의 분산항구접지(分散恒久接地)를 실시하고 있는 것이 있다. 이것을 다중접지방식이라고는 하나 별다른 것이 아니고 특별고압전력케이블에 있어서는 보편적인 방식이다.

이와 같은 다중접지전력케이블에 대해서는 상기한 이유에 의해, 활선하절연열화진단은 전혀 실시되고 있지않다. 채용할 수 있는 수단은, 먼저 정전하고, 케이블을 모선으로부터 분리한 후 시험용 전원을 적용해서 열화진단을 시험하게 된다. 그 경우에도, 각각의 장소에 있는 접지를 제거하는 것은 시간적으로 접근하기 어렵고, 접지를 잔류시킨 채 행할 수 있는 방법, 예를들면 도립형(倒立型)셰링브리지에 의한 tan의 측정이나 직류전압누설전류법으로 그 선택이 제약된다. 또는, 일본국 특공평5-40873호(전력케이블의 절연체열화진단법)에 개시되어 있는 방법에서는, 진단시에는 정전을 한 다음에, 고압전원과 전력케이블의 전원측단말과의 사이에, 진단측정용 회로9필터회로와 직류전류측정회로)를 접속해서, 절연체열화상태를 표시하는 직류분을 측정하도록 하고 있다. 또, 일본국 특공평 5-54913호(전기기기의 절연열화진단법)에는, 전력케이블등의 전기기기의 절연열화진단을 위하여, 정전을 한 다음, 별도로 준비한 측정계통을 전기기기의 고압측에 접속해서, 직류분 또는 저주파수분을 측정하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이들 방법은, 실시에는 정전의 기회를 얻지 않으면 안되는 것이 최대의 제약조건으로 되어, 열화진단은 그다지 실시되고 있지 않은 것이 실상이다.

전력케이블의 하류측에 연결되는 전력기기도 마찬가지로, 그 구체(驅體)가 대지로부터 절연되어있지 않으므로, 그 접지선으로부터 절연열화에 대한 정보를 얻을 수 없다. 따라서, 전력케이블과 일체로 메가테스트를 하는 정도의 수단이 취해지고 있을 뿐이다. 또, 상기 두 공보에 개시한 방법에 의해서 절연열화진단하는 경우에도 정전시킬 필요가 있다.

이와 같이, 종래 기술에서는 대응할 수 없었던 전력케이블 및 그 부하측의 전력기기에 대해서 전용할 수 있는 활선하절연열화진단기술의 출현이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은, 측정대상케이블의 금속차폐체가 각각의 장소에서 분산접지되어 있어도, 또는 그 방식층 절연저항이 매우 불량해도, 전혀 문제로 되지 않고 사용할 수 있는 활선하의 케이블절연열화진단방법 및 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 케이블의 하류측에 위치하는 부하측 전력기기에 대해서도, 그 구체(驅體)가 접지되어 있는 조건하에서 사용할 수 있는 활선하절연열화진단방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 케이블과 부하측전력기기의 절연열화에 관한 정보를 분리해서 얻을 수 있는 활선하절연열화진단방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 측정용신호전원을 준비하고 이것을 고압계통에 접속하는 동작을 불필요로 한 활선하절연열화진단방법 및 장치를 제공하는 데 이다.

본 발명의 또다른 목적은, 그 진단의 실시는 용이하고, 1회의 진단마다 소요되는 시간이 짧고, 또한 빈법하게 진단(진단간격의 축소)이 가능한 활선하절연열화진단방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 절연열화의 초기상태로부터 열화도에 관한 정보가 얻어지고, 케이블 또는 기기의 교체에 필요한 시간적 여유를 얻을 수 있는 활선하절연열화진단방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 실현하기 위하여, 본 발명에 의한 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단 또는 활선운전중의 상기 전력케이블과 이보다 하류측에 위치하는 전력기기의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단방법은,

a) 상기 전력케이블의 전원측단부에서 제 1영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과;

b) 상기 전력케이블의 부하측단부에서 제 2영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과;

c) 상기 제 1영상전류를, 다른 값의 제 1, 제 2, 제 3임피던스로 순번대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 1전압치, 제 2전압치, 제 3전압치를 얻는 스텝과;

d) 상기 제 2영상전류를, 상기 제 1, 제 2, 제 3임피던스와 각각 동일 임피던스치의 제 4, 제 5, 제 6임피던스로 순번대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 4전압치, 제 5전압치, 제 6전압치를 얻는 스텝과;

e) 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6전압치로부터 상기 전력케이블의 절연열화 또는 상기 전력케이블과 이 전력케이블보다 하류측에 위치하는 상기 전력기기의 절연열화에 관한 정보를 산출하는 스텝으로 구성한다.

또, 본 발명에 의하면, 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단을 행하는 다른 활선하절연열화진단방법은,

a) 상기 전력케이블의 전원측단부에서 제 1영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과;

b) 상기 전력케이블의 부하측단부에서 제 2영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과;

c) 상기 제 1영상전류와 상기 제 2영상전류의 차분을, 다른 값의 제1, 제 2, 제 3임피던스로 순법대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 1전압치, 제 2전압치, 제 3전압치를 얻는 스텝과;

d) 상기 제 1, 제 2, 제 3전압치로부터 상기 전력케이블의 절연열화에 관한 정보를 산출하는 스텝으로 구성한다.

또, 본 발명에 의하면, 활선운전중의 전력기기의 절연열화진단을 행하는 또다른 활선하절연열화진단방법은,

a) 상기 전력기기의 상류측에 직접적으로 위치하는 전력케이블의 부하측에서 영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과;

b) 상기 영상전류를, 다른 값의 제 1, 제 2, 제 3임피던스로 순법대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 1전압치, 제 2전압치, 제 3전압치를 얻는 스텝과;

c) 상기 제 1, 제 2, 제 3전압치로부터 상기 전력기기의 절연열화에 관한 정보를 산출하는 스텝으로 구성한다.

본 발명에 의하면, 절연열화에 관한 정보를 산출하는 상기 스텝은, 상기 전력케이블 또는 상기 전력기기의 등가중심잡읍주파수에서의 기전류능(起電流能)을 구하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단 또는 활선운전중의 상기 전력케이블과 상기 전력케이블보다 하류측에 위치하는 전력기기의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단장치는,

a) 상기 전력케이블의 전원측단부에 장착하는 제 1 ZCT와,

b) 상기 전력케이블의 부하측단부에 장착하는 제 2 ZCT와,

c) 상기 제 1 ZCT의 2차측에 접속하는 제 1측정기로서, ⓘ 상기 제 1 ZCT의 상기 2차측에 접속하고 또한 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 제 1검출소자와,이 소자의 전압강하를 검출하기 위한 제 1전압계를 포함한 상기 제 1측정기와;

d) 상기 제 2 ZCT의 2차측에 접속하는 제 2측정기로서, ⓘ 상기 제 2 ZCT의 상기 2차측에 접속하고 또한 상기 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 제 2검출소자와,이 소자의 전압강하를 검출하기 위한 제 2전압계를 포함한 상기의 제 2측정기로 구성한다.

또, 본 발명에 의한 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단을 행하는 다른 활선하절연열화진단장치는,

a) 상기 전력케이블의 전원측단부에 장착하는 제 1 ZCT와;

b) 상기 전력케이블의 부하측단부에 장착하는 제 2 ZCT와;

c) 상기 제 1 ZCT의 2차측과 상기 제 2 ZCT의 2차측의 사이에 차동적으로 접속하는 측정기로서, ⓘ 상기 제 1 ZCT의 상기 2차측과 상기 제 2 ZCT의 상기 2차측의 사이에 접속하고 또한 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 검출소자와,이 소자의 전압강하를 검출하기 위한 전압계를 포함한 상기 측정기로 구성한다.

또, 본 발명에 의한 활선운전중의 전력기기의 절연열화진단을 행하는 또다른 활선하절연열화진단장치는,

a) 상기 전력기기의 상류측에 직접적으로 위치하는 전력케이블의 부하측단부에 장착하는 ZCT와,

b) 상기 ZCT의 2차측에 접속하는 측정기로서, ⓘ 상기 ZCT의 상기 2차측에 접속하고 또한 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 검출소자와,상기 검출소자의 전압강하를 검출하기 위한 전압계를 포함한 상기 측정기로 구성한다.

본 발명에 의하면, 상기 제 1 ZCT와 상기 제 2 ZCT는, 공통의 ZCT로 하고, 상기 제 1측정기와 상기 제 2측정기는, 공통의 측정기로 할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 상기 검출소자는, a)제 1정전용량과, b)제 2정전용량과, c)제 1저항과, d)제 2저항과, e)상기 제 1정전용량에 대하여 상기 제 2정전용량, 제 1저항, 제 2저항중에서 선택한 1개를 병렬로 접속하기 위한 절환스위치로 구성할 수 있다.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

제1도는, 전력케이블 미 부하측전력기기를 포함한 측정대상과, 본 발명에 의한 활선하절연열화진단장치의 제 1실시예 A를 표시하고 있다.

상세하게는, (1)은 고압모선, (2)는 고압모선(1)에 연결되는 측정대상인 전력케이블이고, 그 차폐금속체는 다중접지방식에 의해 각각의 장소에서 접지되어 있다.

도면에서는 양단부 및 도중의 접속부(3)(3')에서 접지되어 있는 것을 표시한다.

또한, 그 전력케이블의 접지방식은, 도시예에서는, 다중접지방식이지만, 그밖의 접지방식, 예를들면, 일단부만 접지하고 타단부를 개방으로 하는 방식이어도 된다.

(4)는 전력케이블(2)의 전원측단부에서 그 주위에 장착한 영상전류를 전자적으로 검출하기 위한 영상전류측정용변성기(ZCT), (5)는 전력케이블(2)의 부하측단부에서 그 주위에 장착한 마찬가지의 ZCT이다.

(6) 및 (6')는, 제2도에 표시한 내부배선을 가지고, 또한 교류실효치측정전압계(13)와 검출소자(15)와의 조합으로 이루어진 측정기로서, 각 ZCT의 2차측에 접속한다.

(7)은 측정대상케이블의 하류측의 고압모선, (8)은 하류측고압모선(7)에 연결되는 부하측전력기기이고, 예를들면 변압기 또는 모터이고, 단수인 경우도 있고 복수인 경우도 있다.

상기의 ZCT(4), (5)와 측정기(6), (6')는 본 발명의 활선화절연열화진단장치A를 구성하고 있다.

다음에 제2도를 참조하면서 측정기(6) 및(6')내의 검출소자(15)에 대해서 상세하게 설명한다. 검출소자(15)는, ZCT의 2차측에 접속하는임피던스로서, 3개의 다른 값의 임피던스를 제공하는 것이다.

상세하게는, (9)는 항상 삽입되어 있는 정전용량Co, (14)는 랩기구를 가진 절환스위치로서 4개의 절환포지션을 가진다. 포지션E에서는 ZCT의 2차측을 단락, 포지션C에서는 (10)으로 표시한 정전용량C₁을 삽인한다.

포지션R1에서는 (11)로 표시한 저항R₁을 삽입한다. 포지션R₂에서는 (12)로 표시한 저항R₂를 삽입한다.

즉 포지션C에서는 ZCT의 2차측에 C_O+C₁(병렬임피던스)가 삽입되어 전압E_C가 전압계(13)에 의해 측정된다.

포지션R₁에서는, ZCT의 2차측에 C_O+R₁(병렬임피던스)가 삽입되어 전압E_R1가 전압계(13)에 의해 측정된다. 포지션R₂에서는, ZCT의 2차측에 C_O+R₂(병렬임피던스)가 삽입되어 전압E_R2가 전압계(13)에 의해 측정된다.

다음에, 제 3도 및 제 4도를 참조하면서, 측정기(6),(6')에서 본 발명의 베이스가 되는 검출소자의 값을 변경하여 교류실효전압강하의 생성에 대해서 설명한다.

먼저 제 3도(a)는 대상케이블(2)의 전원측단부에서 그 주위에 장착한 ZCT(4)의 2차측으로부터 전압정보를 얻는 경우의 등가회로도이다. 검출소자(15)에 전류를 보내는 기전류능의 분기로서는, 도시한 바와 같이 4가지가 있다. 좌단부의 F_HZ분기는, 상용주파수F(Hz)의 교류사용전압전계하에서 케이블절연체가 나타내는 X_C인 기전류능을 표시한는 분기이다. 이 X_C중에는 절연열화에 기인하는 요소도 포함되고 있을 가능성이 높지만, 이것과는 관계없는 케이블 각상의 정전용량불평형을 기인으로 하는 것, 또는 케이블이 받고 있는 전자유도작용에 의한 것이 만다고 볼 수 있다.

계속되는 NF_HZ분기는, 등가중심잡음주파수 NㆍF(Hz)에서 케이블절연체가 나타내는 Yc인 기전류능을 표시하는 분기이고, Yc는 케이블의 전연체의 열화발생 및 그 진행에 따라서, 그 절연체내에서 자연발생하는 넓은 주파수범위에 걸친 잡음전류기전류능을 종합대표하는 등가중심잡음주파수에 있어서의 잡음전류기전류능이다.

제 3분기는, 상용주파수F(Hz)에서 케이블의 하류측에 위치하는 부하측전력기기가 나타내는 X_L인 기전류능을 표시하는 분기이다. 계속되는 MF_HZ,분기는, 등가중심잡음 주파수MㆍF(Hz)에서 케이블의 하류측에 위치하는 부하측전력기기가 나타내는 Y_L인 기전류능을 표시하는 분기이고, Y_L은 부하측전력기기의 절연체의 열화발생 및 그 진행에 따라서, 그 절연체내에서 자연발생하는 넓은 주파수범위에 걸친 잡음전류기전류능을 종합대표하는 등가중심잡음주파수에 있어서의 잡음전류기전류능이다.

이들 4분기가 가진 기전류능이 검출소자(15)에 종합적(실효적)으로 작용한 결과 나타나는 전압이, E_C.C+_L, E_R1.C+_L, E_R2.C+_L이다. 제 4도에는, 검출소자(15)의 내부의 임피던스의 조합상황을 표시한다.

제 1조합은 (Ec)로 표시한 바와 같이, 정전용량 C₀+C₁만으로 이루어진다.

제 2조합은 (E_R1)로 표시한 바와 같이, 정전용량C₀와 제 2저항 R₂의 조합으로 이루어진다. 각각의 전압은 기전류능 및 N, M치를 적절하게 가정하면, 다음과 같이 계산에 의해 구해진다. 또한=2F이다.

다음에, 제3도(b)는 대상케이블(2)의 부하측단부에서 그 주위에 장착한 ZCT(5)의 2차측으로부터 전압정보를 얻는 경우의 등가회로도이다. 이 경우는 검출소자(15)에 전류를 보내는 기전류능의 분기는, 케이블의 하류측에 위치하는 부하측 전력기기(8)가 나타내는 상용주파수F(Hz)에서의 X_L인 기전류능의 분기와, 마찬가지로 케이블의 하류측에 있는 부하측전력기기(8)가 나타내는 등가중심잡음주파수MㆍF(Hz)에서의 Y_L인 기전류능의 분기가 2개뿐이고, 케이블에 기인하는 기전류능의 분기는 관계하지 않는다. 이 경우의 전압 E_C.L, E_R1.L, E_R2.L은 다음과 같이 계산된다.

또한, 제 3도(c)에 표시한 케이블단체의 전압정보 E_C.C, E_R1.C, E_R2.C는 하기의 식에 의해 계산할 수 있다.

식 ⑦~⑨로 표시되는 전압정보는, 후술의 제 5도의 실시예의 경우를 제외하고, 통상은 실수(實數)를 측정할 수 없다. 전압정보실수를 측정할 수 있는 식 ①~③ 및 ④~⑥을 사용해서 3원연립방정식을 풀면, X_C, Y_C, X_L, Y_L, N, M은 모두 구할 수 있다. 기전류능은 ZCT 1차로 환산한다.

최종적으로 원하는 것은 Y_C, Y_L즉 대상케이블(2)의 절연체 및 케이블의 하류측에 위치하는 부하측전력기기(8)가 나타내는 각각의 등가중심잡음주파수 NㆍF(Hz)에서의 잡음전류기전류능치이다.

다음에, 본 발명에 의한 활선하절연열화진단장치A를 사용해서 전력케이블(2) 또는 이것과 부하측전력기기(8)의 절연열화진단을 실시할 경우, 이하의 수순으로 행한다.

1) 활선운전중의 전력케이블(2)의 전원측단부 및 부하측단부의 2개소에 ZCT(4), (5)를 장착한다.

2) 측정기(6) 또는 (6')의 한측, 예를들면 측정기(6)에 있어서, 절환스위치(14)를 C포지션으로해서, ZCT(4)의 2차측으로부터의 전류에 의한 그때의 전압강하를 교류실효치측정전압계(13)에서 측정해서 E_C.C+_L라고 한다. 마찬가지로해서,

절환스위치(14)를 R₁포지션으로 해서 E_R1.C+_L,그리고 R₂포지션으로해서 E_R2.C+_L을 얻는다. E_C.C+_L, E_R1.C+_L, E_R2.C+_L은 전력케이블의 절연열화에 관한 정보뿐만 아니라, 전력케이블 하류의 부하측전력기기의 절연열화에 관한 정보도 포함하고 있다.

3) 측정기(6) 또는 (6')의 다른측, 즉 측정기(6')에 있어서, 절환스위치(14)를 C포지션으로 해서, ZCT(5)의 2차측으로부터의 전류에 의한 그때의 전압강하를 교류실효치측정전압계(13)에서 측정해서 E_C.L라고한다. 마찬가지로해서, 절환스위치(14)를 R₁포지션으로해서, E_R1.L, 그리고 R₂포지션으로 해서 E_R2.L을 얻는다. E_C.L, E_R1.L, E_R2.L은 전력케이블과는 관계없는 케이블하류의 부하측전력기기의 절연열화에 관한 정보를 포함하고 있다.

4) 먼저 식 ④~⑥을 풀고, X_L, Y_L, M의 실수를 구한다.

다음에 이들 값을 대입해서 식 ①~③을 풀고, X_C, Y_C, N의 실수를 구한다.

기전류능 X_C, Y_C, X_L, Y_L은, ZCT 1차로 환산한다. 이에 의해 얻어진 기전류능중 Y_C를 전력케이블의 절연열화정도의 지표로서 사용해서, 절연열화진단을 행한다. 또, 이때 얻어지는 Y_L은, 전력기기의 절연열화정도의 지표로서 사용해서 열화진단을 행할 수도 있다.

다음에, 활선하절연열화진단장치A를 사용해서 부하측전력기기(8)만의 절연열화진단을 실시할때의 수순을 이하에 표시한다.

1) 활선운전중의 부하측전력기기(8)의 상류에 직접 위치하는 전력케이블(2)의 부하측단부의 1개소에 ZCT(5)를 장착한다.

2) 측정기(6')에 있어서 절환스위치(14)를 C포지션으로 해서, ZCT(5)의 2차측으로부터이 영상전류에 의한 그때의 전압강하를 교류실효치측정전압계(13)에서 측정해서 E_C.L로 한다.

마찬가지로 해서, 절환스위치(14)를 R₁포지션으로 해서 E_R1.L, 그리고 R₂포지션으로 해서 E_R2.L을 얻는다. E_C.L, E_R1.L, E_R2.L은, 전력케이블과는 관계없는 케이블하류측의 부하측전력기기의 절연열화에 관한 정보를 포함하고 있다.

3) 상기 3점의 전압치로부터 식 ④~⑥을 풀고, X_L, Y_L, M을 구하고, 그리고 기전류능 X_L, Y_L은 ZCT 1차로 환산한다. 이에 의해 얻어진 기전류능중 Y_L은 부하측전력기기(8)의 절연열화정도의 지표로서 사용해서, 그 절연열화진단을 행한다.

다음에, 본 발명의 환선하절연열화진단장치의 구체화에 있어서 중요한 주의사항을 설명한다.

첫째로, 정전용량 C₀는, 저항R₁또는 R₂와 병렬로 삽입하는 것이, 측정치에 주파수요소를 도입하기 위하여 필수적이나, 정전용량C₁과의 병렬은 필수적이지 않다.

도시한 바와 같이 구성한 편이 간단함으로, 자연히 C₁과 병렬로 삽입될 뿐이다. 단, C₁+C₀(병렬임피던스)의 대신에 순저항을 삽입하는 것은, 방정식은 풀수 있어도 실용적인 분해능을 얻기 위해서는 피하는 것이 바람직하다.

둘째로, 전압계(13)는 사인파를 측정하는 것이 아니라, 고주파잡음성분을 포함한 변형전압을 측정하는 것이므로, 주파수영역이 넓고, 소위 true R,M,S측정형 교류실효치측정전압계로 할 필요가 있다.

셋째로, 스위치(14)는 랩기구를 가진 절환스위치로서 설명했으나, 마찬가지의 기능을 가지면 어떠한 구성이어도 된다.

넷째로, 케이블단부에 차폐접지선이 있으면 제 1도에 표시한 바와 같이 ZCT의 내부를 반드시 빠져나가게 할 필요가 있다. ZCT는 케이블의 3상도체전류의 벡터합을 측정하는 것이므로, 그 이외의 차폐접지전류는 ZCT내를 변환함으로써 제거할 필요가 있기 때문이다.

다섯째로, 케이블(2)에 이미 ZCT가 장착되어 있어도, 이것은 이미 결정된 용도에 사용되고 있는 것이므로, 본 발명을 위해서는 사용할 수 없다. 그러므로, 실제 문제로서, ZCT(4) 및 (5)의 각각은 분할형구조이고, 기설케이블에 나중에 장착할 수 있는 것을 사용하는 것이 편리하다.

여섯째로, 도시한 바와 같이 2개의 ZCT(4) 및 (5)를 장착할 수 있으면 2개소에서의 측정을 동시에 행할 수 있고, 시간적으로 측정전류치에 변동이 있는 경우에 대해서 바람직하나, 1개의 ZCT를 교대로 측정할 수도 있다. 따라서 측정기(6) 및 (6')의 각각은 별도인 경우도 있고, 동일한 것을 교대로 측정할 수 있는 경우도 있다.

일곱째로, ZCT(5) 및 측정기(6')만을 사용해서 부하측전력기기(8)만의 진단을 행하는 경우는, ZCT(4) 및 측정기(6)의 장착은 불필요하다.

여덟째로, 통상 용도의 ZCT와 달리 본 발명의 경우는 ZCT의 2차측에 접속하는 검출소자의 임피던스를 높게 하고, 따라서 에너지소비가 거의 없으므로, 권선변성비를 높게 할 수 있다. 그렇다고 해서, 검출소자의 임피던스를 너무 높게하면, 잡음전압의 도입을 초래하기 쉽게되므로, 전압계(13)에 의해서 측정하는 전압실효치가 1V이하가 되도록 변성비 및 검출소자의 정수를 선택하면 된다.

다음에, 시뮬레이션에 의해 분해능효과가 높은 것이 판명되고 있는일례에 대해서 표시한다.

C₀=0.05변성비 1200/1

C₁=1.0

R₁=5000

R₂=2500

상기 정수는 F=60Hz에서 1차측으로 환산하면,

C₀=0.072F

C₁=1.44F

R₁=3.472m

R₂=1.736m

가 된다.

이들 값은 영상회로에 거의 부담을 주지 않는 것을 알 수 있다.

다음에, 제 5도는 본 발명의 활선하절연열화진단장치의 제 2실시예를 표시한 것이다. 이 실시예의 진단장치B는, 대상케이블(2')이 짧은 길이(수십m길이이하)인 경우에 적합한 것이고, 2대의 ZCT(4'), (5')와, 이들 ZCT의 2차배선의 중간에 도시한 바와 같이 차동적으로 배치한 측정기(6),(제 2도의 회로구조를 가짐)로 이루어지고, 직접 케이블단체의 절연열화에 대한 정보전압을 얻도록 한 것이다. 이 경우, 각 ZCT의 2차측의 접속극성에 유의할 필요가 있다.

케이블(2')의 어느 한쪽의 단말의 차폐접지선이 없으면 없어도 되나, 있으면 그쪽의 ZCT내부를 통과하게 한다. 부하측전력기기(8')의 열화지단이 필요한 경우는, 이 실시예의 진단장치는 사용할 수 없다.

활선하절연열화진단장치 B에서 전력케이블(2')의 절연열화진단을 실시할 때에는, 이하의 수순으로 행한다. 또한, 상기한 주의사항은, 이 제 2실시예에 있어서도 동일하다.

1) 활선운전중의 전력케이블(2)의 전원측단부 및 부하측단부의 2개소에 ZCT(4'),(5')를 장착한다.

2) 차동배치한 측정기(6)에 있어서, 절환스위치(14)를 C포지션으로 해서, ZCT(4')의 2차측으로부터의 전류와 ZCT(5')의 2차측으로부터의 전류의 차분에 의한 그때의 전압강하를 교류실효치측정전압계(13)에서 측정해서 E_C.C라고한다. 마찬가지로해서, 절환스위치(14)를 R₁포지션으로 해서 E_R1.C, 그리고 R₂포지션으로 해서 E_R2.C는, 전력케이블의 절연열화에 관한 정보만을 포함하고 있다.

3) 상기 3점의 전압치로부터, 식 ⑦~⑨를 풀고, X_C, Y_C, N을 구하고, 그리고 기전류능 X_C, Y_C는, ZCT 1차로 환산한다. 이에 의해 얻어진 기전류능중 Y_C를 전력케이블의 절연열화정도의 지표로서 사용해서, 그 절연열화진단을 행한다.

제 1도 또는 제 5도의 본 발명의 진단장치를 사용한 경우의 측정수치의 구체예를 시뮬레이션에 의해 표시한다.

또한, 검출소자정수는 상기와 같다. 또, 기전류능은 ZCT 1차로 환산한 값이다.

예 1. 전력케이블이 절연불량, 부항측전력기기가 절연양호의 일례

E_C.C+_L=37.54mV E_C.L=7.583mV

E_R1.C+_L=153.9mV E_R1.L=15.37mV

E_R2.C+_L=80.46mV E_R2.L=7.826mV

상기 측정치로부터 다음과같이 분해할 수 있었다.

예 2. 전력케이블이 절연양호, 부하측전력기기가 절연불량의 일례

E+=32.94mV E=7.989mV

E+=74.39mV E=39.33mV

E+=39.64mV E=23.82mV

상기 측정치로부터 다음과 같이 분해할 수 있었다.

예 3. 부하측전력기기만에 대해 실시한 일례

E=18.4mV

E=139.7mV

E=73.6mV

X=1.1mV

Y=36mVㆍㆍㆍ불량

M=4.1

상기 여러예에서, 절연양호, 절연불량의 임계치는 y=3mA로 하고 있다. 케이블사용상 주의를 요하는 것은, 적어도 그 1자리수위의 값으로까지 증가한 후라고 생각되므로, 임계치를 초과하면, 시계열적인 변화를 감시하는 것이 중요하다.

또한 X, X이나 N,M의 값의 대소는, 특별히 문제로 하지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 활선하 절연열화진단방법 및 장치에 의하면, 전력케이블 또는 부하측전력기기의 등가중심잡음주파수에 있어서의 기전류능을 구하고, 그 대소로부터 절연열화정도를 판단하도록 한 것이므로, 케이블의 차폐 또는 부하측전력기기의 구체의 접지방식이 다중접지 또는 1점접지이어도, 마찬가지로, 활선항에서 절연열화진단을 행할 수 있다. 이 때문에, 방식층절연저항이 매우 불량한 케이블에서도, 그 열화진단을 행할 수 있다. 또, 사실상 모든 구체가 직접 접지되어 있는 고압모터나 변압기 등의 부하측전력기기에 대해서도, 열화진단을 행할 수 있다.

또, ZCT를 미리 케이블에 장착하고 있지 않은 경우에도, ZCT를 분할형구조로 하면, 어떠한 케이블에 대해서 어떠한 때에도 장착할 수 있고, 또한, 어떠한 측정용신호전원의 준비도, 또 그것의 고압계에의 접속도 불필요하기 때문에, 열화진단을 용이하게 실행으로 옮길 수 있다.

이에 더하여, 측정소요시간은 예를들면 1분간이하로 매우 단축할 수 있다. 또한, 고전압부분에 접근할 필요가 없으므로 안전하다. 또, 케이블과 전력기기에서 분리한 측정치가 얻어지고, 또한, 절연열화와 관계없는 기전류능과, 절연열화와 관계가 있는 기전류능으로 분리할 수 있으므로, 잘못 판단하는 일이 없다. 또, 특히 정밀, 고가의 측정기를 준비하지 않아도 실시할 수 있으므로, 경제성이 풍부하다는 이점이 있다.

이와 같이, 이제까지 실시불가능으로서 방치되었던 다중접지전력케이블이나 방식층절연불량케이블 및 이것에 연결되는 구체(驅體)가 직접 접지되어 있는 고압모터나 변압기 등의 부하측전력기기의 활선하절연감시가 가능하게 된다.

Claims (17)

1. 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단을 행하거나 또는 활선운전중의 상기 전력케이블과 이보다 하류측의 전력기기의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단방법에 있어서, a) 상기 전력케이블의 전원측단부에서 제 1영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과; b) 상기 전력케이블의 부하측단부에서 제 2영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과; c) 상기 제 1영상전류를, 다른 값의 제 1, 제 2, 제 3임피던스로 순번대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 1전압치, 제 2전압치, 제 3전압치를 얻는 스텝과; d) 상기 제 2영상전류를, 상기 제 1, 제 2, 제 3임피던스와 각각 동일 임피던스치의 제 4, 제 5, 제 6임피던스로 순번대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 4전압치, 제 5전압치, 제 6전압치를 얻는 스텝과; e) 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6전압치로부터 상기 전력케이블의 절연열화에 관한 정보 또는 상기 전력케이블과 이보다 하류측의 상기 전력기기의 절연열화에 관한 정보를 산출하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단방법.
2. 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단방법에 있어서, a) 상기 전력케이블의 전원측단부에서 제 1영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과; b) 상기 전력케이블의 부하측단부에서 제 2영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과; c) 상기 제 1영상전류와 상기 제 2영상전류의 차분을, 다른 값의 제 1, 제 2, 제 3임피던스로 순번대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 1전압치, 제 2전압치, 제 3전압치를 얻는 스텝과; d) 상기 제 1, 제 2, 제 3전압치로부터 상기 전력케이블의 절연열화에 관한 정보를 산출하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단방법.
3. 활선운전중의 전력기기의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단방법에 있어서, a) 상기 전력기기의 상류측에 직접 위치하는 전력케이블의 부하측에서 영상전류를 전자적으로 검출하는 스텝과; b) 상기 영상전류를, 다른 값의 제 1, 제 2, 제 3임피던스로 순서대로 흐르게 함으로써, 각각에 발생하는 교류실효전압강하를 나타내는 제 1전압치, 제 2전압치, 제 3전압치를 얻는 스텝과; c) 상기 제 1, 제 2, 제 3전압치로부터 상기 전력기기의 절연열화에 관한 정보를 산출하는 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단방법.
4. 제1항에 있어서, 절연열화에 관한 정보를 산출하는 상기 스텝은, 상기 전력케이블 또는 상기 전력기기의 등가중심잡음주파수에 있어서의 기전류능(起電流能)을 구하는 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단방법.
5. 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단을 행하거나 또는 활선운전중의 이 전력케이블과 이보다 하류측의 전력기기의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단장치에 있어서, a) 상기 전력케이블의 전원측단부에 장착하는 제 1ZCT와; b) 상기 전력케이블의 부하측단부에 장착하는 제 2 ZCT와; c) 상기 제 1ZCT의 2차측에 접속하는 제 1측정기로서, ⓘ 상기 제 1 ZCT의 상기 2차측에 접속하고 또한, 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 제 1검출소자와,이 소자의 전압강하를 검출하기 위한 제 1전압계를 포함한 상기 제 1측정기와; d) 상기 제 2 ZCT의 2차측에 접속하는 제 2측정기로서, ⓘ 상기 제 2 ZCT의 상기 2차측에 접속하는 상기 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 제 2검출소자와,이 소자의 전압강하를 검출하기 위한 제 2전압계를 포함한 제 2측정기를 구비한 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
6. 활선운전중의 전력케이블의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단장치에 있어서, a) 상기 전력케이블의 전원측단부에 장착하는 제 1ZCT와; b) 상기 전력케이블의 부하측단부에 장착하는 제 2 ZCT와; c) 상기 제 1 ZCT의 2차측과 상기 제 2 ZCT의 2차측의 사이에 차동적으로 접속하는 측정기로서, ⓘ 상기 제 1 ZCT의 상기 2차측과 상기 제 2 ZCT의 상기 2차측의 사이에 접속하고 또한 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 검출소자와,이 소자의 전압강하를 검출하기 위한 전압계를 포함한 측정기를 구비한 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
7. 활성운전중의 전력기기의 절연열화진단을 행하는 활선하절연열화진단장치에 있어서, a) 상기 전력기기의 상류측에 직접 위치하는 전력케이블의 부하측단부에 장착하는 ZCT와; b) 상기 ZCT의 2차측에 접속하는 측정기로서, ⓘ 상기 ZCT의 상기 2차측에 접속하는 3개의 다른 임피던스치를 가지도록 가변할 수 있는 검출소자와,이 검출 소자의 전압강하를 검출하기 위한 전압계를 포함한 상기 측정기를 구비한 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 제 1 ZCT와 상기 제 2 ZCT는 공통의 ZCT이고, 상기 제 1측정기와 상기 제 2측정기는 공통의 측정기인 것을 특징으로 하는 활선하절연열하진단장치.
9. 제5항 또는 제8항에 있어서, 상기 전력케이블 또는 상기 전력기기의 등가중심잡음주파수에 있어서의 기전류능을 구하는 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
10. 제5항 또는 제8항에 있어서, 상기 검출소자는, a)제 1정전용량과, b)제 2정전용량과, c)제 1저항과, d)제 2저항과, e)상기 제 1정전용량에 대하여, 상기 제 2정전용량, 제 1저항, 제 2저항중에서 선택한 1개를 병렬로 접속하기 위한 절환스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
11. 제2항에 있어서, 절연열화에 관한 정보를 산출하는 상기 스텝은, 상기 전력케이블 또는 상기 전력기기의 등가중심잡음주파수에 있어서의 기전류능(起電流能)을 구하는 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단방법.
12. 제3항에 있어서, 절연열화에 관한 정보를 산출하는 상기 스텝은, 상기 전력케이블 또는 상기 전력기기의 등가중심잡음주파수에 있어서의 기전류능(起電流能)을 구하는 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단방법.
13. 제6항에 있어서, 상기 전력케이블 또는 상기 전력기기의 등가중심잡음주파수에 있어서의 기전류능을 구하는 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 검출소자는, a)제 1정전용량과, b)제 2정전용량과, c)제 1저항과, d)제 2저항과, e)상기 제 1정전용량에 대하여, 상기 제 2정전용량, 제 1저항, 제 2저항중에서 선택한 1개를 병렬로 접속하기 위한 절환스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
15. 제7항에 있어서, 상기 전력케이블 또는 상기 전력기기의 등가중심잡음주파수에 있어서의 기전류능을 구하는 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 검출소자는, a)제 1정전용량과, b)제 2정전용량과, c)제 1저항과, d)제 2저항과, e)상기 제 1정전용량에 대하여, 상기 제 2정전용량, 제 1저항, 제 2저항중에서 선택한 1개를 병렬로 접속하기 위한 절환스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.
17. 제9항에 있어서, 상기 검출소자는, a)제 1정전용량과, b)제 2정전용량과, c)제 1저항과, d)제 2저항과, e)상기 제 1정전용량에 대하여, 상기 제 2정전용량, 제 1저항, 제 2저항중에서 선택한 1개를 병렬로 접속하기 위한 절환스위치로 이루어진 것을 특징으로 하는 활선하절연열화진단장치.