KR100765108B1 - System and method for preventing dielectric breakdown in a power cable - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 케이블의 절연파괴 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for preventing breakdown of power cables.
본 발명은 전압 인가부의 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 시스템에 있어서, 무유도 저항(noninductive resistance)을 구비하며, 전력 케이블에 절연파괴 현상이 발생할 시 절연파괴 발생지점으로부터 시간차를 두어 전달되는 부분방전신호를 감지하는 제1 부분방전신호 감지부와; 상기 제1 부분방전신호 감지부에서 감지된 시간차를 두어 전달된 부분방전신호를 분석하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하는 절연파괴 발생지점 산출부와 전력 케이블로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하는 제2 부분방전신호 감지부와; 상기 제2 부분방전신호 감지부에서 출력된 부분방전신호의 크기를 산출하여 전력 케이블의 절연파괴 현상에 의해 발생된 신호인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과를 이용하여 상기 절연파괴 발생지점 산출부를 제어하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하도록 하며, 해당 산출된 절연파괴 발생지점의 위치를 상기 절연파괴 발생지점 산출부로부터 보고받으면, 상기 전력 케이블에 과전 전압이 인가되는 것을 차단 제어하는 부분방전 판단부와; 상기 부분방전 판단부의 제어에 따라 전압 인가부에서 전력 케이블로 인가되는 과전 전압을 차단하는 과전 차단부를 포함하여 구성된다. The present invention has a non-inductive resistance in a system for preventing the occurrence of electrical insulation breakdown in the power cable that delivers the high voltage of the voltage applying unit, the insulation breakdown when the power breakdown occurs in the power cable A first partial discharge signal detection unit detecting a partial discharge signal transmitted at a time difference from the generation point; The first breakdown point detection unit detects the partial breakdown signal transmitted from the power cable and the breakdown point generation point that calculates the position of the breakdown point by analyzing the partial discharge signal transmitted by the time difference sensed by the first partial discharge signal detector. 2 partial discharge signal detection unit; The magnitude of the partial discharge signal output from the second partial discharge signal detection unit is calculated to determine whether the signal is generated by an insulation breakdown phenomenon of a power cable, and the insulation breakdown point calculation unit is controlled using the determination result. To calculate the location of the dielectric breakdown point, and when the calculated position of the dielectric breakdown point is reported from the dielectric breakdown point calculation unit, a partial discharge determining unit for controlling to block the overvoltage applied to the power cable. Wow; It is configured to include an over-current cut-off unit for blocking the over-voltage applied to the power cable from the voltage applying unit under the control of the partial discharge determination unit.
따라서, 본 발명은 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 감지하고, 그 감지 결과로 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하며, 절연파괴 발생지점의 위치를 산출함에 따라 상기 전력 케이블로 인가되는 과전 전압을 자동으로 차단함으로써, 전력 케이블의 금속 차폐를 일부 제거하여야 함으로 발생하는 전력 케이블의 손상을 방지하고, 절연파괴 발생지점을 자동으로 찾을 수 있어 전력 케이블의 길이가 긴 경우에도 용이하게 절연파괴 발생지점을 검출하는 효과가 있다.Accordingly, the present invention detects the occurrence of electrical breakdown phenomenon in the power cable that delivers high voltage, calculates the location of the breakdown occurrence point as a result of the detection, and calculates the location of the breakdown occurrence point as the power cable By automatically cutting off the overvoltage applied to the system, it is possible to prevent the damage of the power cable caused by removing some metal shielding of the power cable and to find the point of insulation breakdown automatically, so it is easy even when the length of the power cable is long. It is effective to detect the breakdown point of insulation.
Description
도 1은 본 발명 전력 케이블의 절연파괴 방지 시스템의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of the breakdown prevention system of the power cable of the present invention.
도 2는 본 발명 전력 케이블의 절연파괴 방지 방법의 동작과정을 보인 순서도.Figure 2 is a flow chart showing the operation of the method of preventing breakdown of the power cable of the present invention.
도 3은 도 2에서, 부분방전 판단부에서 감지된 부분방전신호가 절연파괴 직전의 신호인지 여부를 판단하는 예를 그래프로 도시한 도면. 3 is a graph illustrating an example of determining whether the partial discharge signal detected by the partial discharge determining unit is a signal immediately before insulation breakdown in FIG. 2.
도 4는 도 2에서, 절연파괴 발생지점 산출부에서 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하는 예를 보인 예시도.4 is an exemplary view showing an example of calculating the position of the breakdown occurrence point in the breakdown occurrence point calculation unit in FIG.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
10 : 전력 케이블 11 : 전압 인가부10
12 : 제1 부분방전신호 감지부 13 : 절연파괴 발생지점 산출부12: first partial discharge signal detection unit 13: breakdown occurrence point calculation unit
14 : 제2 부분방전신호 감지부 15 : 제1 증폭기14 second discharge
16 : 노이즈 필터 17 : 제2 증폭기16
18 : 부분방전 판단부 19 : 과전 차단부18: partial discharge determination unit 19: over-discharge blocker
본 발명은 전력 케이블의 절연파괴 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 감지하고, 그 감지 결과로 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하며, 절연파괴 발생지점의 위치를 산출함에 따라 상기 전력 케이블로 인가되는 과전 전압을 자동으로 차단함으로써, 전력 케이블의 금속 차폐를 일부 제거하여야 함으로 발생하는 전력 케이블의 손상을 방지하고, 절연파괴 발생지점을 자동으로 찾을 수 있어 전력 케이블의 길이가 긴 경우에도 용이하게 절연파괴 발생지점을 검출하는 전력 케이블의 절연파괴 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for preventing breakdown of power cables, and particularly, to detect the occurrence of electrical breakdown in power cables carrying high voltage, and to calculate the location of the breakdown point as a result of the detection. By calculating the location of the breakage occurrence point, the overvoltage applied to the power cable is automatically cut off, thereby preventing damage to the power cable caused by removing some metal shielding of the power cable, and automatically detecting the breakdown occurrence point. The present invention relates to a system and method for preventing breakdown of a power cable that can easily detect a breakdown point even when the power cable is long.
초고압 전력 케이블용 전구 차단 장치란, 전력 케이블의 전기적 절연파괴 원인을 관찰하기 위한 시험 장치로서, 전력 케이블의 전기적 절연파괴로 인한 절연체의 탄화가 발생하기 직전에 과전 전압을 신속히 제거함으로써, 절연파괴 예상 지점 또는 구간과 그 지점에서의 절연체 내부를 관찰하는 것을 가능케 하는 장치이다. Lightbulb breaker for high voltage power cable is a test device for observing the cause of electrical breakdown of power cable, and is expected to breakdown by quickly removing the overvoltage immediately before carbonization of insulator due to electrical breakdown of power cable occurs. A device that makes it possible to observe a point or section and the interior of the insulator at that point.
종래 초고압 전력 케이블용 전구 차단 장치는, 전력 케이블의 금속 차폐가 제거된 지점을 중심으로 양측에 일정 크기의 한 쌍의 금속 전극을 설치한 후, 금속 전극에서 검출되는 미소 방전신호(부분방전)의 크기와 극성을 분석하고, 그 분석된 신호가 절연파괴 직전에 나타나는 신호로 판정되면, 전력 케이블에 과전 중이던 전압을 제거하는 방식이다. Conventional ultra-high voltage electric bulb light shielding device has a pair of metal electrodes of a predetermined size on both sides of the point where the metal shielding of the power cable is removed, and then the micro discharge signal (partial discharge) detected by the metal electrode When the magnitude and polarity are analyzed, and the analyzed signal is determined to be a signal appearing immediately before insulation breakdown, the voltage that is being overloaded in the power cable is removed.
이때, 절연파괴 직전의 신호인지 여부는, 각 금속 전극에서의 신호의 크기와 극성을 비교하는 장치를 사용하여 판정하고, 절연파괴 예상지점은 계속적으로 금속 차폐를 끊으면서 이와 같은 방식의 미소 방전 신호 검출 및 분석을 반복해 나가면서 그 발생 지점에 대한 범위를 좁혀 나가는 방식으로 검출한다. At this time, whether or not the signal immediately before the dielectric breakdown is determined using a device that compares the magnitude and polarity of the signal at each metal electrode, and the expected breakdown point is a micro-discharge signal of this type while the metal shielding is continuously interrupted. The detection and analysis are repeated to narrow the scope of the point of occurrence.
그런데, 상기와 같은 종래 초고압 전력 케이블용 전구 차단 장치에서는 한 쌍의 금속 전극을 이용하여 미소 방전 신호(부분방전)를 검출하기 위해 전력 케이블의 금속 차폐를 일부 제거하여야 함으로써, 상기 전력 케이블의 손상이 불가피하게 발생하고, 이때 상기 전력 케이블의 길이가 길 경우에는, 시험자가 원하는 구간까지의 절연파괴 발생 예상 지점을 찾기 위하여 차폐 분리, 금속전극의 설치 및 신호 검출을 반복적으로 실시해야 함으로써, 검출 시간 및 검출을 위한 인력이 많이 소요되는 문제점이 있었다. By the way, in the conventional light bulb breaker for ultra-high voltage power cable as described above, the metal shield of the power cable must be partially removed to detect the micro discharge signal (partial discharge) using a pair of metal electrodes, thereby preventing damage to the power cable. Inevitably, if the length of the power cable is long, the tester should repeatedly perform shield separation, installation of metal electrodes, and signal detection to find an expected point of occurrence of insulation breakdown to a desired section. There was a problem that requires a lot of manpower for detection.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 감지하고, 그 감지 결과로 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하며, 절연파괴 발생지점의 위치를 산출함에 따라 상기 전력 케이블로 인가되는 과전 전압을 자동으로 차단하도록 하는 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and detects the occurrence of electrical breakdown phenomenon in the power cable that delivers high voltage, and calculates the position of the breakdown occurrence point as a result of the detection, It is an object of the present invention to provide a system and method for automatically cutting off the overvoltage applied to the power cable by calculating the position of the breakdown occurrence point.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전압 인가부의 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 시스템에 있어서, 무유도 저항(noninductive resistance)을 구비하며, 전력 케이블에 절연파괴 현상이 발생할 시 절연파괴 발생지점으로부터 시간차를 두어 전달되는 부분방전신호를 감지하는 제1 부분방전신호 감지부와; 상기 제1 부분방전신호 감지부에서 감지된 시간차를 두어 전달된 부분방전신호를 분석하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하는 절연파괴 발생지점 산출부와 전력 케이블로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하는 제2 부분방전신호 감지부와; 상기 제2 부분방전신호 감지부에서 출력된 부분방전신호의 크기를 산출하여 전력 케이블의 절연파괴 현상에 의해 발생된 신호인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과를 이용하여 상기 절연파괴 발생지점 산출부를 제어하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하도록 하며, 해당 산출된 절연파괴 발생지점의 위치를 상기 절연파괴 발생지점 산출부로부터 보고받으면, 상기 전력 케이블에 과전 전압이 인가되는 것을 차단 제어하는 부분방전 판단부와; 상기 부분방전 판단부의 제어에 따라 전압 인가부에서 전력 케이블로 인가되는 과전 전압을 차단하는 과전 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a system for preventing electrical breakdown from occurring in a power cable that delivers a high voltage of a voltage applying unit, and includes a non-inductive resistance. A first partial discharge signal detecting unit detecting a partial discharge signal transmitted at a time difference from the breakdown point of insulation when a breakdown phenomenon occurs; The first breakdown point detection unit detects the partial breakdown signal transmitted from the power cable and the breakdown point generation point that calculates the position of the breakdown point by analyzing the partial discharge signal transmitted by the time difference sensed by the first partial discharge signal detector. 2 partial discharge signal detection unit; The magnitude of the partial discharge signal output from the second partial discharge signal detection unit is calculated to determine whether the signal is generated by an insulation breakdown phenomenon of a power cable, and the insulation breakdown point calculation unit is controlled using the determination result. To calculate the location of the dielectric breakdown point, and when the calculated position of the dielectric breakdown point is reported from the dielectric breakdown point calculation unit, a partial discharge determining unit for controlling to block the overvoltage applied to the power cable. Wow; It characterized in that it comprises an over-current cut-off unit for blocking the over-voltage applied to the power cable from the voltage applying unit under the control of the partial discharge determination unit.
또한, 본 발명은 전압 인가부의 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 시스템의 제어 방법에 있어서, 전력 케이블로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하여 그 크기를 산출하는 단계와; 상기 산출된 크기의 부분방전신호가 절연파괴 직전의 신호인지 여부를 판단하는 단계와; 상기 판단 결과, 절연파괴 직전의 신호인 경우, 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하는 단계와; 상기 산출된 절연파괴 발생지점의 전력 케이블로 인가되는 과전 전압 을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention provides a control method of a system for preventing the occurrence of electrical insulation breakdown in the power cable that delivers the high voltage of the voltage applying unit, the step of detecting the partial discharge signal transmitted from the power cable to calculate the magnitude Wow; Determining whether the calculated partial discharge signal is a signal immediately before insulation breakdown; Calculating the position of the breakdown occurrence point when the signal is immediately before the breakdown; And cutting off the overvoltage applied to the calculated power breakdown point of the power cable.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명 전력 케이블의 절연파괴 방지 시스템의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 전압 인가부(11)의 고전압을 전달하는 전력 케이블(10)에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 시스템에 있어서, 무유도 저항(noninductive resistance)을 구비하며, 전력 케이블(10)에 절연파괴 현상이 발생할 시 절연파괴 발생지점으로부터 시간차를 두어 전달되는 부분방전신호를 감지하는 제1 부분방전신호 감지부(12)와; 상기 제1 부분방전신호 감지부(12)에서 감지된 시간차를 두어 전달된 부분방전신호를 분석하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하는 절연파괴 발생지점 산출부(13)와; 전력 케이블(10)로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하는 제2 부분방전신호 감지부(14)와; 상기 제2 부분방전신호 감지부(14)에서 감지된 부분방전신호를 증폭하는 제1 증폭기(15)와; 상기 제1 증폭기(15)의 출력에서 서지(surge)를 제거하거나 교류성분의 노이즈(noise)를 제거하는 노이즈 필터(16)와; 상기 노이즈 필터(16)의 출력을 증폭하는 제2 증폭기(17)와; 상기 제2 증폭기(17)에서 출력된 부분방전신호의 크기를 산출하여 전력 케이블(10)의 절연파괴 현상에 의해 발생된 신호인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과를 이용하여 상기 절연파괴 발생지점 산출부(13)를 제어하여 절연파괴 발생지점의 위치를 보고받으며, 그에 따라 상기 전력 케이블(10)에 과전 전압이 인가되는 것을 차단 제어하는 부분방전 판단부(18)와; 상기 부분방전 판단부(18)의 제어에 따라 전압 인가부(11)에서 전력 케이블(10)로 인가되는 과전 전압을 차단하는 과전 차단부(19)로 구성한다. 1 is a block diagram showing a configuration of a breakdown prevention system of a power cable according to the present invention. As shown in FIG. 1, an electrical breakdown phenomenon occurs in a
또한, 본 발명을 구현하기 위한 방법은, 도 2에 도시한 바와 같이, 전압 인가부(11)의 고전압을 전달하는 전력 케이블(10)에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 시스템의 제어 방법에 있어서, 전력 케이블(10)로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하여 그 크기를 산출하는 단계(S20,S21)와; 상기 산출된 크기의 부분방전신호가 절연파괴 직전의 신호인지 여부를 판단하는 단계(S22)와; 상기 판단 결과, 절연파괴 직전의 신호인 경우, 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하는 단계(S23)와; 상기 산출된 절연파괴 발생지점의 전력 케이블(10)로 인가되는 과전 전압을 차단하는 단계(S24)로 구성한다. In addition, the method for implementing the present invention, as shown in Figure 2, the control of the system for preventing the occurrence of electrical breakdown phenomenon in the
이상과 같은 구성을 통해, 본 발명은 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 감지하고, 그 감지 결과로 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하며, 절연파괴 발생지점의 위치를 산출함에 따라 상기 전력 케이블로 인가되는 과전 전압을 자동으로 차단함으로써, 전력 케이블의 금속 차폐를 일부 제거하여야 함으로 발생하는 전력 케이블의 손상을 방지하고, 절연파괴 발생지점을 자동으로 찾을 수 있어 전력 케이블의 길이가 긴 경우에도 용이하게 절연파괴 발생지점을 검출할 수 있게 된다. Through the above configuration, the present invention detects the occurrence of electrical breakdown phenomenon in the power cable carrying a high voltage, calculates the position of the breakdown occurrence point as a result of the detection, calculates the position of the breakdown occurrence point By automatically cutting off the overvoltage applied to the power cable, it is possible to prevent the damage of the power cable caused by removing some of the metal shielding of the power cable, and to automatically find the point of occurrence of insulation breakdown, the length of the power cable Even if the length is long, it is possible to easily detect the occurrence point of the dielectric breakdown.
본 발명은 전압 인가부의 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 시스템에 적용할 수 있으며, 특히 본 발명의 시스템은 전력 케이블(10)에 절연파괴 현상이 발생하는 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하기 위하여 절연파괴 지점으로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하는 제1 부분방전신호 감지부(12)와, 상기 전력 케이블(10)로부터 전달되는 부분방전신호가 절연파괴 현상이 발생하기 직전의 신호인지 여부를 감지하는 제2 부분방전신호 감지부(14)를 이용하여, 절연파괴 현상이 발생하기 전의 부분방전신호 감지 및 그 위치를 산출하고, 상기 각 감지부(12,14)의 감지 결과를 이용하여 과전 차단부(19)를 통해 전력 케이블(10)로 인가되는 과전 전압을 차단하는 역할을 한다. The present invention can be applied to a system for preventing the occurrence of electrical breakdown phenomenon in the power cable that delivers the high voltage of the voltage applying unit, in particular the system of the present invention is the insulation that the breakdown phenomenon occurs in the
도 1의 시스템에서, 전압 인가부(11)는 전력 케이블(10)로 고전압을 인가하고, 제1 부분방전신호 감지부(12)는 무유도 저항(noninductive resistance)을 이용하여 구성하며, 전력 케이블(10)에 절연파괴 현상이 발생할 시 절연파괴 발생지점으로부터 시간차를 두어 전달되는 부분방전신호를 감지한다. In the system of FIG. 1, the
여기서, 상기 제1 부분방전신호 감지부(12)에서 무유도 저항을 사용하는 이이유는, 절연파괴 발생지점으로부터 전달되는 부분방전신호는 상기 절연파괴 발생지점으로부터 한쪽 끝으로 직접 전달되는 제1 부분방전신호와 다른 쪽 끝단에서 반사되어 되돌아오는 제2 부분방전신호로 이루어지는데, 상기 제2 부분방전신호의 경우 이동거리로 인해 그 신호가 약하기 때문에, 이를 용이하게 감지하기 위함이다. 그리고 상기 무유도 저항은 인덕턴스(inductance)가 없는 저항을 말하는 것으로, 실제로 인덕턴스가 전혀 없는 것은 아니지만, 인덕턴스의 영향이 무시되는 저항을 의미하며, 탄소 피막 저항기, 솔리드 저항기 등을 사용한다. Here, the reason for using the non-inductive resistor in the first partial discharge
절연파괴 발생지점 산출부(13)는 상기 제1 부분방전신호 감지부(12)에서 감지된 시간차를 두어 전달된 부분방전신호를 분석하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하여 부분방전 판단부(18)로 보고한다. The breakdown occurrence
제2 부분방전신호 감지부(14)는 전력 케이블(10)로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하고, 이에 제1 증폭기(15)는 아이솔레이션(isolation)을 위한 트랜지스터를 이용하여 상기 제2 부분방전신호 감지부(14)에서 감지된 부분방전신호를 소정 레벨로 증폭하고, 노이즈 필터(16)는 상기 제1 증폭기(15)의 출력에서 서지(surge)를 제거하거나 교류성분의 노이즈(noise)를 제거하며, 제2 증폭기(17)는 상기 노이즈 필터(16)의 출력을 높은 레벨로 증폭하는 등 상기 제2 부분방전신호 감지부(14)에서 감지된 부분방전신호가 신호 처리되어 부분방전 판단부(18)로 전달된다. The second partial
여기서, 상기 제2 부분방전신호 감지부(14)는 인덕터(inductor)와 커패시터(capacitor)를 이용하여 구성하여, 부분방전신호의 주파수 대역 이외의 신호를 차단하도록 한다. Here, the second partial
부분방전 판단부(18)는 상기 제2 증폭기(17)에서 출력된 부분방전신호의 크기를 산출하여 전력 케이블(10)의 절연파괴 현상에 의해 발생된 신호인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과를 이용하여 절연파괴 발생지점 산출부(13)를 제어하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하도록 하고, 해당 산출된 절연파괴 발생지점의 위치를 상기 절연파괴 발생지점 산출부(13)로부터 보고받으면, 과전 차단부(19)를 제어하여 전력 케이블(10)에 과전 전압이 인가되는 것을 차단 제어한다. The partial discharge determiner 18 calculates the magnitude of the partial discharge signal output from the
여기서, 상기 부분방전 판단부(18)는 전압 인가부(11)에서 전압이 출력되는 주기인, '약 20ms'의 전압 주기마다, 상기 제2 부분방전신호 감지부(14)를 통해 전력 케이블(10)로부터 부분방전신호가 감지되는지 여부를 확인하고, 내부에 ADC(Analog Digital Converter)(미도시)를 구비하여, 상기 ADC(미도시)를 통해 상기 확인된 부분방전신호를 디지털 신호로 변환하여 그 크기를 산출한다. Here, the
그리고 과전 차단부(19)는 상기 부분방전 판단부(18)의 제어에 따라, 전압 인가부(11)에서 전력 케이블(10)로 인가되는 과전 전압을 차단하는 스위칭 역할을 한다. In addition, the over-current
한편, 이상과 같이 동작하는 시스템을 이용하여 구현한 전력 케이블의 절연파괴 방지 방법을 설명하면 다음과 같다. Meanwhile, a method of preventing insulation breakdown of a power cable implemented using the system operating as described above is as follows.
본 발명에서는 전압 인가부(11)의 고전압을 전달하는 전력 케이블(10)에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 전력 케이블(10)에 제1 및 제2 부분방전신호 감지부(12,14)를 연결하여 상기 전력 케이블(10)로부터 전달되는 부분방전신호를 감지함으로써, 각기 절연파괴 발생지점의 위치와 해당 부분방전신호인지 여부의 판단하게 된다.In the present invention, the first and second partial discharge
즉, 제2 부분방전신호 감지부(14)에서 전력 케이블(10)로부터 전달되는 부분방전신호를 감지하여(S20), 제1 증폭기(15), 노이즈 필터(16) 및 제2 증폭기(17)를 통해 증폭, 서지(surge) 혹은 교류성분의 노이즈 제거 등으로 신호 처리하여 부분방전 판단부(18)로 전달하면, 상기 부분방전 판단부(18)에서 상기 감지된 부분방전신호의 크기를 산출한다(S21).That is, the second partial
이때, 상기 부분방전 판단부(18)는 전압 인가부(11)에서 전압이 출력되는 주기인, '약 20ms'의 전압 주기마다, 상기 제2 부분방전신호 감지부(14)를 통해 전력 케이블(10)로부터 부분방전신호가 감지되는지 여부를 확인하고, 그 확인된 부분방전신호를 내부의 ADC(Analog Digital Converter)(미도시)를 통해 디지털 신호로 변환하여 그 크기를 산출하게 되며, 그 다음에는 도 3의 그래프에 도시한 바와 같이, 임계 전압(threshold voltage) 이상의 펄스가 소정의 지연시간 동안 연속하여 검출되는지 확인함으로써, 상기 산출된 크기의 부분방전신호가 절연파괴 직전의 신호인지 여부를 판단한다(S22).In this case, the
여기서, 상기 임계 전압 및 지연시간은, 과전 전압의 크기, 전력 케이블(10)의 재료, 특성 등에 따라 달라질 수 있는 값으로, 각 경우의 수에 따라 실험에 의하여 임계 전압 레벨과 지연시간 간격을 조절할 수 있으며, 상기 단계(S22)의 판단에 의해 전력 케이블(10)의 전기적 절연파괴 현상으로 인해 절연체의 탄화가 발생하는 시점을 예측할 수 있게 된다. Here, the threshold voltage and the delay time are values that may vary depending on the magnitude of the overvoltage, the material, the characteristics of the
그 다음 상기 판단 결과, 제2 부분방전신호 감지부(14)에서 감지된 부분방전감지신호가 절연파괴 직전의 신호인 경우, 부분방전 판단부(18)는 절연파괴 발생지점 산출부(13)를 제어하여 제1 부분방전신호 감지부(12)를 이용하여 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하도록 하고(S23), 해당 산출된 절연파괴 발생지점의 위치를 상기 절연파괴 발생지점 산출부(13)로부터 보고받으면, 과전 차단부(19)로 제어신호를 전달함으로써, 상기 과전 차단부(19)의 스위칭 동작으로 해당 전력 케이블(10)로 인가되는 과전 전압을 차단하게 된다(S24).Next, when the partial discharge detection signal detected by the second partial discharge
여기서, 상기 절연파괴 발생지점 산출부(13)에서 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하는 방법을, 도 4에 도시한 예시도를 참조하여 설명하면, 길이가 'L'인 전력 케이블(10)의 임의의 지점 'x'에서 절연파괴 현상이 발생하는 경우, 제1 부분방전신호 감지부(12)에는 상기 절연파괴 발생지점(x)으로부터 전달되는 한쪽 끝으로 직접 전달되는 제1 부분방전신호(t1)와 상기 전력 케이블(10)의 다른 쪽 끝단에서 반사되어 되돌아오는 제2 부분방전신호(t2)가 도달하게 되는데, 상기 절연파괴 발생지점 산출부(13)는 상기 제1 및 제2 부분방전신호(t1,t2)를 하기의 수학식 1에 대입하여 상기 절연파괴 발생지점(x)의 위치를 계산한다. Here, the method of calculating the position of the dielectric breakdown generation point by the dielectric breakdown generation
여기서, L은 전력 케이블의 전체 길이, V는 제1 및 제2 부분방전신호의 속도이며, V는 전력 케이블의 재질, 특성 등에 따라 달라지는 값으로 실험에 의하여 각 전력 케이블별로 미리 산출하여야 한다. Here, L is the total length of the power cable, V is the speed of the first and second partial discharge signal, V is a value that varies depending on the material, characteristics, etc. of the power cable to be calculated in advance for each power cable by experiment.
그리고 제1 부분방전신호(t1)는 절연파괴 발생지점 산출부(13)가 구동되어, 상기 제1 부분방전신호 감지부(12)로부터 최초로 감지되는 부분방전신호로 하고, 제2 부분방전신호(t2)는 그 이후에 감지되는 부분방전신호가 되는 것으로 가정한다. In addition, the first partial discharge signal t1 is driven by the breakdown occurrence
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고전압을 전달하는 전력 케이블에 전기적 절연파괴 현상이 발생하는 것을 감지하고, 그 감지 결과로 절연파괴 발생지점의 위치를 산출하며, 절연파괴 발생지점의 위치를 산출함에 따라 상기 전력 케이블로 인가되는 과전 전압을 자동으로 차단함으로써, 전력 케이블의 금속 차폐를 일부 제거하여야 함으로 발생하는 전력 케이블의 손상을 방지하고, 절연파괴 발생지점을 자동으로 찾을 수 있어 전력 케이블의 길이가 긴 경우에도 용이하게 절연파괴 발생지점을 검출하는 효과가 있다. As described above, the present invention is to detect the occurrence of electrical breakdown phenomenon in the power cable carrying a high voltage, to calculate the location of the breakdown occurrence point as a result of the detection, to calculate the location of the breakdown occurrence point Accordingly, by automatically cutting off the overvoltage applied to the power cable, it is possible to prevent the damage of the power cable caused by removing some of the metal shielding of the power cable, and to automatically find the occurrence point of insulation breakdown, so that the length of the power cable Even when it is long, there is an effect of easily detecting the occurrence point of dielectric breakdown.
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