KR100504120B1 - 부분방전 측정용 차폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분방전 측정용 차폐장치에 관한 것으로, 피검사대상인 전력기기가 수납되되, 독립적으로 일단을 접지시킨 외부차폐층과, 상기 외부차폐층과 전기적으로 절연되는 내부차폐층을 포함하는 차폐실과; 일단은 상기 피검사대상인 전력기기에 연결되되 그 차폐선이 상기 차폐실의 내부차폐층에 접지되고, 타단은 BNC(British National Connector) 단자에 연결되는 제 1 동축케이블과; 상기 피검사대상인 전력기기에서 발생되는 부분방전에 따라 전하를 충전하고, 이를 방전시킴으로써 부분방전 신호를 검출하여 출력하는 커플링 캐패시터와; 일단은 상기 커플링 캐패시터에 연결되되 그 차폐선이 상기 차폐실의 내부차폐층에 접지되고, 타단은 상기 BNC 단자에 연결되는 제 2 동축케이블을 포함하는 차폐부를 포함도록 구성하여 다양한 유입 경로를 통해 인입되는 잡음을 평형 브릿지 방식으로 상쇄 및 보상하여 소규모 전력기기의 고압절연물에서 발생하는 부분방전 현상을 효과적으로 측정할 수 있고, 대규모의 차폐실을 설비하지 않고도 전력기기 생산 공장 등 외부 잡음이 있는 환경에서 소규모, 저비용으로 간단하게 설치하여 사용가능하고, 설치공간이 적게 소요되도록 한 것이다.

Description

부분방전 측정용 차폐장치{Shielding apparatus for partial discharge measurement}

본 발명은 부분방전 측정용 차폐장치에 관한 것으로, 특히 외부 잡음이 존재하는 장소에서 소형 전력기기의 절연성능을 측정할 수 있는 소규모, 저비용으로 제작 가능한 부분방전 측정용 차폐장치에 관한 것이다.

생산된 전력기기는 출고시에 절연 성능의 시험이 요구된다. 절연 성능의 시험은 고전압에 의한 절연파괴 시험보다는 비파괴 시험인 부분방전을 측정하는 방식이 선호되고 있다.

부분방전 측정에는 도 1 에 도시한 균형 브리지(Balanced Bridge) 방식이 많이 통용되고 있다.

상기 균형 브리지(Balanced Bridge) 방식은 전원입력단과 전원부하측 접지단간에 피검사대상 전력기기(10)와 제 1 임피던스 정합회로(20)를 직렬연결하고, 이 직렬연결과 병렬로 전원입력단과 전원부하측 접지단간에 커플링 캐패시터(30)와 제 2 임피던스 정합회로(40)를 직렬연결하고, 상기 피검사대상 전력기기(10)와 제 1 임피던스 정합회로(20)의 접속점과 커플링 캐패시터(30)와 제 2 임피던스 정합회로(40)의 접속점간에 부분방전 측정장치(50)를 설치한 것으로, 피검사대상 전력기기(10)에서 발생하는 부분방전 신호를 상기 커플링 캐패시터(30)를 통해 검출하여 상기 부분방전 측정장치(50)를 통해 측정하는 동작을 한다.

한편, 상기 피검사대상 전력기기(10)의 임피던스와 상기 커플링 캐패시터(30)의 임피던스가 동일해야만 잡음이 상쇄되게 되어 정확한 부분방전 측정이 가능해지므로, 상기 제 1 임피던스 정합회로(20)와 제 2 임피던스 정합회로(40)를 통해 피검사대상 전력기기(10)의 임피던스와 상기 커플링 캐패시터(30)의 임피던스를 조정한다.

이때, 잡음을 최소화하기 위해 외부 공중파 잡음을 제거할 수 있는 차폐실에서 피검사대상 전력기기에서 발생하는 부분방전을 측정해야만 하나, 피검사대상 전력기기는 소형에서부터 초대형에 이르기까지 그 형태 및 크기가 다양하기 때문에 차폐실 건립시 이들을 모두 수용할 수 있는 대규모의 차폐실이 요구된다.

그러나, 이러한 차폐실은 대규모 설치공간과 과도한 설치비가 요구되므로 현실적으로 중소규모의 업체에서는 차폐실 설치에 많은 어려움이 있으며, 차폐실을 구비했다하더라도 부분방전을 측정할 피검사대상 전력기기를 생산공장에서 차폐실까지 운반해야 하는 불편함이 있었다.

따라서, 본 발명자는 대규모의 차폐실을 설비하지 않고도 전력기기 생산 공장 등 외부 잡음이 있는 환경에서 소규모, 저비용으로 외부잡음을 효과적으로 차폐하여 전력기기에서 발생하는 부분방전을 측정할 수 있는 부분방전 측정용 차폐장치에 대한 연구를 하게 되었다.

본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 적절한 차폐와 접지를 통해 부분방전 측정시 잡음을 효과적으로 제거할 수 있는 소규모, 저비용의 부분방전 측정용 차폐장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 피검사대상인 전력기기가 수납되되, 독립적으로 일단을 접지시킨 외부차폐층과, 상기 외부차폐층과 전기적으로 절연되는 내부차폐층을 포함하는 차폐실과; 일단은 상기 피검사대상인 전력기기에 연결되되 그 차폐선이 상기 차폐실의 내부차폐층에 접지되고, 타단은 BNC(British National Connector) 단자에 연결되는 제 1 동축케이블과; 상기 피검사대상인 전력기기에서 발생되는 부분방전에 따라 전하를 충전하고, 이를 방전시킴으로써 부분방전 신호를 검출하여 출력하는 커플링 캐패시터와; 일단은 상기 커플링 캐패시터에 연결되되 그 차폐선이 상기 차폐실의 내부차폐층에 접지되고, 타단은 상기 BNC 단자에 연결되는 제 2 동축케이블을 포함하는 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 상기 차폐부가 상기 전력기기 및 커플링 캐패시터를 구동하는 전원을 공급하되, 독립적으로 일단 접지시킨 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 공급되는 전원의 잡음을 제거하는 고주파 전원 필터 및 입력전원 차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 전원입력단과 전원부하측 접지단간에 상기 피검사대상인 전력기기와 직렬연결되는 제 1 임피던스 정합회로와; 전원입력단과 전원부하측 접지단간에 상기 커플링 캐패시터와 직렬연결되고, 상기 전력기기와 제 1 임피던스 정합회로의 직렬연결체와는 병렬연결되는 제 2 임피던스 정합회로와; 상기 전력기기와 제 1 임피던스 정합회로의 접속점과, 상기 커플링 캐패시터와 제 2 임피던스 정합회로의 접속점간에 연결되는 부분방전 측정회로와; 상기 회로들을 수납하고, 외부 잡음을 차폐하는 차폐실을 포함하는 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 상기 제 1 동축케이블과 제 2 동축케이블의 상기 측정부 접속측 차폐선을 접지시킴으로써 상기 차폐부의 내부차폐층이 접지되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 상기 측정부의 부분방전 측정회로를 접지시킨 것을 특징으로 한다.

본 발명의 부가적인 양상에 따르면, 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 외부 잡음의 파형 및 위상을 보상하기 위해 상기 제 1 동축케이블과 제 2 동축케이블의 길이 조정이 가능한 BNC 단자를 채용한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 2 는 차폐실이 차폐하여야 할 잡음을 설명하기 위한 도면으로, 피검사대상인 전력기기의 부분방전 측정시 영향을 주는 잡음으로는 외부 잡음과 내부 부분방전 잡음으로 나누어지며, 도면에 도시한 바와같이 외부 잡음으로는 전원 잡음, 공중방송파 잡음, 접지잡음을 포함한다.

상기한 전력기기의 부분방전 측정시 영향을 주는 잡음을 효과적으로 차폐하기 위한 본 발명 구성의 일실시예를 도 3 및 도 4 에 도시하였다.

도 3 은 본 발명 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 차폐부의 구성도, 도 4 는 본 발명 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 측정부의 회로도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 크게 피검사대상인 전력기기 및 이 전력기기에서 발생하는 부분방전 신호를 검출하는 센서가 외부잡음을 차단된 상태로 수납되는 차폐부(100)와, 상기 차폐부(100)내의 센서로부터 검출된 부분방전 신호로부터 해당 전력기기에서 발생하는 부분방전을 측정하는 측정부(200)를 포함하고 있다.

상기 차폐부(100)는 외부차폐층(110a) 및 내부차폐층(110b)으로 이루어진 2중구조의 차폐실(110)과, 제 1 동축케이블(120a)과, 센서인 커플링 캐패시터(130)와, 제 2 동축케이블(120b)과, 전원공급부(140)와, 고주파 전원 필터 및 입력전원 차폐부(150)를 포함한다.

상기 측정부(200)는 제 1 임피던스 정합회로(210)와, 제 2 임피던스 정합회로(220)와, 부분방전 측정회로(230)와, 차폐실(240)을 포함한다.

도 3 을 참조하여 이 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 차폐부(100)를 상세히 설명한다.

상기 차폐실(110)은 외부차폐층(110a) 및 내부차폐층(110b)으로 이루어진 2중구조로, 피검사대상인 전력기기(10) 및 센서인 커플링 캐패시터(130)가 수납된다. 상기 외부차폐층(110a)은 독립적으로 일단을 접지시켜 이 접지단을 통해 부분방전 측정시 외부잡음으로 작용하는 외부공중파 신호를 제거한다. 상기 내부차폐층(110b)은 상기 외부차폐층(110a)과 전기적으로 절연되고 접지되어 이 접지단을 통해 부분방전 측정시 내부 부분방전 잡음인 내부 부분방전 신호의 공중파가 제거된다. 상기 내부차폐층(110b)의 접지에 관해서는 하기하는 측정부(200)에서 설명한다.

상기 제 1 동축케이블(120a)은 일단은 상기 피검사대상인 전력기기(10)에 연결되되 그 차폐선(121a)이 상기 차폐실(110)의 내부차폐층(110b)에 접지되고, 타단은 BNC(British National Connector) 단자(160)에 연결된다.

상기 커플링 캐패시터(130)는 상기 피검사대상인 전력기기(10)에서 발생되는 부분방전에 따라 전하를 충전하고, 이를 방전시킴으로써 부분방전 신호를 검출하여 출력한다.

상기 제 2 동축케이블(120b)은 일단은 상기 커플링 캐패시터(130)에 연결되되 그 차폐선(121b)이 상기 차폐실(110)의 내부차폐층(110b)에 접지되고, 타단은 상기 BNC 단자(160)에 연결된다.

상기 전원공급부(140)는 상기 전력기기(10) 및 커플링 캐패시터(130)에 부분방전을 발생시키는 전원을 공급하되, 독립적으로 일단 접지되어 이 접지단을 통해 부분방전 측정시 외부잡음으로 작용하는 전원잡음을 제거한다.

상기 고주파 전원 필터 및 입력전원 차폐부(150)는 상기 전원공급부(140)로부터 공급되는 전원의 잡음을 제거한다.

따라서, 이 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 차폐부(100)는 상기 전원공급부(140)로부터 공급된 전원을 상기 고주파 전원 필터 및 입력전원 차폐부(150)를 통해 필터링하여 상기 내부차폐층(110b)에 수납되는 피검사대상인 전력기기(10) 및 센서인 커플링 캐패시터(130)에 공급하여 상기 전력기기(10) 및 커플링 캐패시터(130)를 구동하고, 상기 전력기기(10)에서 발생되는 부분방전을 상기 커플링 캐패시터(130)를 통해 검출하여 출력하는데, 이 때, 부분방전 측정시 외부잡음으로 작용하는 외부공중파 신호는 상기 외부차폐층(110a)의 접지단을 통해 제거되고, 내부 부분방전 잡음인 내부 부분방전 신호의 공중파는 내부차폐층(110b)에 일측 차폐선(121a)(121b)이 접지된 제 1 동축케이블(120a) 및 제 2 동축케이블(120b)을 통해 타측 접지단으로 유입되어 제거되고, 외부잡음으로 작용하는 전원잡음은 독립적으로 일단 접지시킨 전원입력측 접지단을 통해 제거함으로써 잡음이 제거된 부분방전 검출신호를 출력하는 동작을 한다.

도 4 를 참조하여 이 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 측정부(200)를 상세히 설명한다. 이 측정부(200)는 상기 차폐부(100)의 BNC 단자(160)를 통해 연결되어 상기 측정부(200)로부터 신호를 입력받는다.

이 때, 상기 BNC 단자(160)를 통해 상기 차폐부(100)의 내부차폐층(110b)에 일측 차폐선(121a)(121b)을 접지시킨 상기 제 1 동축케이블(120a)과 제 2 동축케이블(120b)의 상기 측정부 접속측 차폐선(122a)(123a)을 접지시킴으로써 상기 차폐부의 내부차폐층이 접지되도록 하여 부분방전 측정시 내부 부분방전 잡음인 내부 부분방전 신호의 공중파가 제거되게 된다.

상기 제 1 임피던스 정합회로(210)는 전원입력단과 전원부하측 접지단간에 상기 피검사대상인 전력기기(10)와 직렬연결되어, 이와 병렬연결되는 상기 커플링 캐패시터(130)와 제 2 임피던스 정합회로(220)의 직렬접속체에 인가되는 임피던스와 동일하도록 임피던스를 조정한다.

상기 제 2 임피던스 정합회로(220)는 전원입력단과 전원부하측 접지단간에 상기 커플링 캐패시터(130)와 직렬연결되어, 이와 병렬연결되는 상기 전력기기(10)와 제 1 임피던스 정합회로(210)의 직렬접속체에 인가되는 임피던스와 동일하도록 임피던스를 조정한다.

상기 부분방전 측정회로(230)는 상기 전력기기(10)와 제 1 임피던스 정합회로(210)의 접속점과, 상기 커플링 캐패시터(130)와 제 2 임피던스 정합회로(220)의 접속점간에 연결되어, 상기 피검사대상 전력기기(10)에서 발생하는 부분방전에 따라 상기 차폐부(100)의 커플링 캐패시터(130)에 의해 검출되는 부분방전 측정신호로부터 상기한 접지 및 차폐를 통해 잡음이 제거된 신호를 분석하여 부분방전을 측정하고, 이를 모니터 등의 출력수단으로 출력한다. 이 때, 이 부분방전 측정회로(230)를 접지시켜 내부잡음을 소거하는 것이 바람직하다. 이 부분방전 측정회로(230)는 당업계에서 이미 다양하게 공지되어 시행되는 통상의 회로이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하고자 한다.

상기 차폐실(240)은 상기 회로들을 수납하고, 외부 잡음을 차폐하여 측정부(200)에 외부잡음이 유입되는 것을 방지한다.

따라서, 이 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 측정부(200)는 상기 차폐부(100)의 커플링 캐패시터(130)로부터 출력되는 부분방전 측정신호를 분석하여 부분방전을 측정하는 동작을 하게되는데, 이 때 상기 전력기기(10)와 제 1 임피던스 정합회로(210)의 직렬접속체와 상기 커플링 캐패시터(130)와 제 2 임피던스 정합회로(220)의 직렬접속체는 전원입력단과 전원부하측 접지단간에서 서로 병렬연결되어 도 1 에 도시한 것과같은 균형 브리지(Balanced Bridge)를 이루게되므로, 두 브리지 암(Bridge Arm)에 각각 인가되는 임피던스가 동일해야 즉, 잡음의 파형 및 위상이 같아야 잡음이 상쇄되게 되어 정확한 부분방전 측정이 가능해진다.

한편, 상기 부분방전 측정회로(230)의 길이 차이 때문에 생기는 외부 잡음의 파형 및 위상차는 상기 제 1 동축케이블(120a)과 제 2 동축케이블(120b)의 길이를 다단계로 조정할 수 있는 BNC 단자를 채용함으로써 보상할 수 있다.

또한, 상기 피검사대상인 전력기기(10)는 부분방전 측정시마다 다른 전력기기이므로, 연결 및 분리의 편리성을 위해 상기 전원공급부와 연결되는 고압선과, 상기 측정부(200)와 연결되는 동축 케이블(120a)은 연결 및 분리가 용이하도록 전선 클립을 이용해 상기 피검사대상인 전력기기(10)와 연결하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 2중의 차폐막을 형성하고, 전원공급측 전원 접지, 외부차폐막 접지, 동축케이블 및 내부차폐막 접지, 부분방전 측정회로 접지, 전원부하측 전원 접지로 분류되는 5개의 독립적인 접지단을 통해 부분방전 측정시 유입될 수 있는 잡음을 효율적으로 제거할 수 있게 되어 대규모의 차폐실을 설비하지 않고 외부 잡음이 있는 환경에서 저비용, 소규모로 전력기기의 부분방전 측정이 가능하게 되어, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 부분방전 측정용 차폐장치는 다양한 유입 경로를 통해 인입되는 잡음을 평형 브릿지 방식으로 상쇄 및 보상하여 소규모 전력기기에서 발생하는 부분방전을 효과적으로 측정할 수 있고, 대규모의 차폐실을 설비하지 않고도 전력기기 생산 공장 등 외부 잡음이 있는 환경에서 소규모, 저비용으로 간단하게 설치하여 사용가능하고, 설치공간이 적게 소요되는 유용한 효과를 가진다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자라면 이로부터 다양한 변형예를 도출할 수 있음이 명백하다. 따라서 본 발명은 이 같은 변형예들을 포괄하도록 의도된 특허청구범위에 의해 해석되어져야 한다.

도 1 은 부분방전 측정에 사용되는 통상의 균형 브리지(Balanced Bridge) 방식의 회로 계통도

도 2 는 차폐실이 차폐하여야 할 잡음을 설명하기 위한 도면

도 3 은 본 발명 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 차폐부의 구성도

도 4 는 본 발명 실시예에 따른 부분방전 측정용 차폐장치의 측정부의 회로도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전력기기 20, 210 : 제 1 임피던스 정합회로

30, 130 : 커플링 캐패시터 40, 220 : 제 2 임피던스 정합회로

50 : 부분방전 측정장치 100 : 차폐부

110, 240 : 차폐실 110a: 외부차폐층

110b : 내부차폐층 120a : 제 1 동축케이블

120b : 제 2 동축케이블 140 : 전원공급부

150 : 고주파 전원 필터 및 입력전원 차폐부

200 : 측정부 230 : 부분방전 측정회로

Claims (7)

1. 삭제
2. 피검사대상인 전력기기를 수납하는 내부차폐층과, 상기 내부차폐층과 전기적으로 절연되고 접지되도록 형성한 외부차폐층을 포함하는 차폐실과;

   그 일단은 상기 피검사대상인 전력기기에 연결되고, 그 타단은 BNC(British National Connector) 단자에 연결되되, 그 차폐선이 상기 차폐실의 내부차폐층에 접지되는 제 1 동축케이블과;

   상기 피검사대상인 전력기기에 연결되어 상기 피검사대상인 전력기기에서 발생되는 부분방전에 따라 전하를 충전하고, 이를 방전시킴으로써 부분방전 신호를 검출하는 커플링 캐패시터와;

   그 일단은 상기 커플링 캐패시터에 연결되고, 그 타단은 상기 BNC 단자에 연결되되, 그 차폐선이 상기 차폐실의 내부차폐층에 접지되는 제 2 동축케이블과;

   상기 피검사대상인 전력기기 및 커플링 캐패시터를 구동하는 전원을 공급하는 전원공급부와;

   상기 전원공급부로부터 상기 피검사대상인 전력기기 및 커플링 캐패시터로 공급되는 전원의 잡음을 제거하는 고주파 전원 필터 및 입력전원 차폐부를;

   포함하는 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 측정용 차폐장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 부분방전 측정용 차폐장치가:

   전원입력단과 전원부하측 접지단간에 상기 피검사대상인 전력기기와 직렬연결되는 제 1 임피던스 정합회로와;

   전원입력단과 전원부하측 접지단간에 상기 커플링 캐패시터와 직렬연결되고, 상기 전력기기와 제 1 임피던스 정합회로의 직렬연결체와는 병렬연결되는 제 2 임피던스 정합회로와;

   상기 전력기기와 제 1 임피던스 정합회로의 접속점과, 상기 커플링 캐패시터와 제 2 임피던스 정합회로의 접속점간에 연결되는 부분방전 측정회로와;

   상기 회로들을 수납하고, 외부 잡음을 차폐하는 차폐실을;

   포함하는 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 측정용 차폐장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 동축케이블과 제 2 동축케이블의 상기 측정부 접속측 차폐선을 접지시킴으로써 상기 차폐부의 내부차폐층이 접지되도록 한 것을 특징으로 하는 부분방전 측정용 차폐장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 측정부의 부분방전 측정회로를 접지시킨 것을 특징으로 하는 부분방전 측정용 차폐장치.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   외부 잡음의 파형 및 위상을 보상하기 위해 상기 제 1 동축케이블과 제 2 동축케이블의 길이 조정이 가능한 BNC 단자를 채용한 것을 특징으로 하는 부분방전 측정용 차폐장치.
7. 삭제