KR100960881B1 - Partial discharge detector - Google Patents

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Abstract

부분 방전의 감도를 높이고 단파 대역의 동작 상한 주파수를 극 초단파까지 확장시키고 가혹한 열적 및 기계적 설치 조건에서도 안정된 특성을 가질 수 있는 부분 방전 검출 장치가 제공된다. 신호 도전체는 고압 회전기의 부분 방전을 검출하기 위하여 고정자 슬롯의 권선과 웨지 사이에 설치되며, 상기 고정자 슬롯의 권선으로부터의 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도된다. 접지 도체는 상기 신호 도전체와 동일 평면에 위치하여 동일 평면 도파관 구조(CPW: co-planar waveguide)를 형성한다.There is provided a partial discharge detection device which can increase the sensitivity of the partial discharge, extend the upper frequency limit of operation of the short wave band to the ultra-high frequency, and have stable characteristics even under severe thermal and mechanical installation conditions. The signal conductor is installed between the windings of the stator slots and the wedges to detect partial discharges of the high voltage rotor, and the partial discharge pulses from the windings of the stator slots are electromagnetically induced. The ground conductor is coplanar with the signal conductor to form a coplanar waveguide structure (CPW).

부분 방전 검출, 동일 평면 도파관 Partial discharge detection, coplanar waveguide

Description

부분 방전 검출 장치{Partial discharge detector}Partial discharge detector

본 발명은 부분 방전 검출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고전압 회전기의 절연 상태를 진단하기 위한, 고정자 슬롯 설치식 부분 방전 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a partial discharge detection device, and more particularly, to a stator slot-mounted partial discharge detection device for diagnosing the insulation state of a high voltage rotor.

고전압에서 동작하는 발전기와 모터 등 고압 회전기들의 고정자 권선을 둘러싸는 절연물들은 시간이 지나면서 열화를 하게 된다. 이러한 열화로 인하여 부분방전이 발생하며, 부분방전은 절연체를 추가로 열화시키는 악 순환이 일어나게 되어 종국에는 절연파괴와 고장으로 이어진다. 그러므로, 절연체의 열화 정도를 감시하고 수리시기를 예측하는 것은 매우 중요하며, 부분방전의 측정 및 감시로 이러한 예측과 관리가 가능하다. 초기에는 고전압 회전기들을 정지시킨 후 권선에 외부 고전압을 가하여 고가의 결합 커패시터로 부분 방전량을 측정하는 방법이 이용되어왔다. 그러나 정지중 측정법은 시간이 많이 걸리고, 고용량의 고전압발생기가 필요하며, 실운전 상태에만 나타나는 특정한 방전의 경우 그 결과를 측정하기가 어려운 문제가 있다. 따라서 운전중 진단법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 결과 도 1과 같이 고정자 슬롯(12)의 웨지(16) 하부에 적용하는 형태의 검출 장치가 개발되어 일부 이용중이다. 이러한 고정자 슬롯(12)에 설치하는 측정 장치는, 고정자 권선(10) 주위의 절연물에서 발생하는 부분방전에 의해 유도된 광대역의 임펄스 전류신호가 고정자 권선을 따라 흐르다가 검출 장치(14)의 도체에 전자기적으로 커플링되는 원리로 동작한다. 이러한 종류의 검출장치는 권선 도체에 직접적인 연결을 하지 않고 반 도전층 바깥쪽에 설치하므로 비교적 안전하고, 잡음 신호의 큰 원인 중 하나인 상분리 모선과 떨어져 있고 부분방전 발생부위와 가까워, 잡음에 강한 장점이 있다.The insulation surrounding the stator windings of high voltage rotors, such as generators and motors operating at high voltages, deteriorates over time. Due to this deterioration, partial discharge occurs, and partial discharge causes a vicious cycle in which the insulator is further degraded, which eventually leads to insulation breakdown and failure. Therefore, it is very important to monitor the degree of deterioration of the insulator and to predict the time of repair, and the measurement and monitoring of the partial discharge enables such prediction and management. Initially, a method of measuring the partial discharge amount by using an expensive coupling capacitor by stopping the high voltage rotor and applying an external high voltage to the winding has been used. However, the measuring method during stopping takes a long time, requires a high-capacity high-voltage generator, and in the case of a specific discharge appearing only in a running state, it is difficult to measure the result. Therefore, studies on the diagnostic method during operation is actively progressed, and as a result, a detection device of a type applied to the lower part of the wedge 16 of the stator slot 12 as shown in FIG. The measuring device installed in the stator slot 12 has a broadband impulse current signal induced by the partial discharge generated in the insulator around the stator winding 10 along the stator winding and then to the conductor of the detection device 14. It works on a principle that is electromagnetically coupled. This type of detection device is relatively safe because it is installed outside the semi-conductive layer without direct connection to the winding conductor, and is far from the phase separation busbar, one of the major sources of noise signals, and close to the partial discharge generating area. have.

기존 고정자 슬롯 설치식 부분 방전 검출장치는 도 2와 같은 마이크로스트립이나 그것을 적층한 구조로 검출 장치(14)의 신호 도전체(20) 및 접지 도체면(22)이 회로 기판의 다른 평면에 있다. 이러한 형태는 신호를 검출하는 신호 도전체(20)의 폭이 좁고, 검출된 신호의 전송시 주로 제작된 회로기판 평면에 수직인 방향으로 신호 도전체(20) 주변에 전자기장이 형성되어, 도 3에서 보여지는 부분 방전 발생시 검출장치 설치위치에서의 전계 분포와 부합하지 않아 고정자 권선(10)으로부터 효과적인 커플링이 힘들고 감도가 낮다. 검출장치의 낮은 감도로 인한 잡음의 영향을 극복하기 위하여, 두 개의 출력 단자로부터 수신하여 신호의 방향성을 이용한 잡음 판별법을 사용하게 되는데, 이것은 검출장치 설치시 동축 신호선(24)이 대상 전력 기기의 안쪽에 추가로 위치하게 되어 설치가 어렵고 안정성을 요하는 전력 기기에 추가적인 위험 요소로 작용할 수 있다. 또한 기존 검출장치는 동축 신호선과의 연결시 단순한 도체 연결 구조로 되어있어 임펄스 파형의 광대역 부분 방전 신호중 초단파 대역 이상의 주파수성분은 정합이 되지 않아 상당 부분 소실되어 파형이 왜곡된다.The conventional stator slot-mounted partial discharge detection device has a microstrip as shown in FIG. 2 or a stacked structure, and the signal conductor 20 and the ground conductor surface 22 of the detection device 14 are on different planes of the circuit board. This type has a narrow width of the signal conductor 20 for detecting a signal, and an electromagnetic field is formed around the signal conductor 20 in a direction perpendicular to the circuit board plane mainly manufactured when the detected signal is transmitted. In the case of partial discharge occurrence shown in Fig. 2, the coupling between the stator windings 10 is difficult and the sensitivity is low because it does not match the electric field distribution at the installation position of the detector. In order to overcome the effect of noise due to the low sensitivity of the detection device, a noise discrimination method using the directionality of signals received from two output terminals is used, which means that when the detection device is installed, the coaxial signal line 24 is connected to the inside of the target power device. Its additional location can pose additional risks to power devices that are difficult to install and require stability. In addition, the existing detection device has a simple conductor connection structure when connected to the coaxial signal line, so that the frequency component of the broadband partial discharge signal of the impulse waveform is not matched and the waveform is distorted due to loss of a considerable portion.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부분 방전의 감도를 높이고 단파 대역의 동작 상한 주파수를 극 초단파까지 확장시키고 가혹한 열적 및 기계적 설치 조건에서도 안정된 특성을 가질 수 있는 부분 방전 검출 장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, to increase the sensitivity of the partial discharge, to extend the upper frequency limit of operation of the short-wave band to the ultra-high frequency and to detect the partial discharge that can have a stable characteristic even in harsh thermal and mechanical installation conditions The object is to provide a device.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 부분 방전 검출 장치는 고압 회전기의 부분 방전을 검출하기 위하여 고정자 슬롯의 권선과 웨지 사이에 설치되며, 상기 고정자 슬롯의 권선으로부터의 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도되는 신호 도전체; 및 상기 신호 도전체와 동일 평면에 위치하여 동일 평면 도파관 구조를 형성하는 접지 도체를 포함하는 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the partial discharge detection apparatus according to the present invention is provided between the winding of the stator slot and the wedge to detect the partial discharge of the high-voltage rotor, the partial discharge pulse from the winding of the stator slot is electromagnetically Induced signal conductors; And a ground conductor positioned on the same plane as the signal conductor to form a coplanar waveguide structure.

바람직하게는, 상기 부분 방전 검출 장치는 검출된 신호의 초단파 및 극초단파 대역 주파수 성분을 계측기까지 전달하기 위하여 일단이 상기 부분 방전 검출 장치의 동일 평면 도파관 형태의 전송 선로에 연결되고 타단이 동축 케이블에 접속하는 회로기판 고정형 고주파 커넥터; 및 상기 신호 도전체와 상기 접지 도체가 길이 방향으로 일정한 특성 임피던스를 갖도록 테이퍼 구조로 상기 회로기판 고정형 고주파 커넥터에 연결되는 출력부, 상기 회로 기판 고정형 고주파 커넥터 및 상기 동축 케이블을 열적 및 기계적으로 보호하기 위하여 상기 부분 방전 검출 장치의 상부 또는 하부에 고강도 절연 재료로 가공되어 접착되는 보강재, 및 상기 접지 도체에 연결되는 상기 부분 방전 검출 장치의 측면을 도금하여 상기 접지 도체를 상기 전기적으로 연결하는 도금부를 더 포함한다. 더욱 바람직하게는 상기 동축 케이블에 연결되는 상기 출력부가 하나일 경우, 상기 출력부의 대향 위치에 임피던스 정합용 저항이 설치된다.Preferably, the partial discharge detection device has one end connected to a coplanar waveguide-type transmission line of the partial discharge detection device and the other end connected to a coaxial cable in order to deliver the microwave and microwave band frequency components of the detected signal to the measuring instrument. A circuit board fixed high frequency connector; And an output part connected to the circuit board fixed high frequency connector in a tapered structure such that the signal conductor and the ground conductor have a constant characteristic impedance in a longitudinal direction, and thermally and mechanically protect the circuit board fixed high frequency connector and the coaxial cable. Reinforcement is processed and bonded to the upper or lower portion of the partial discharge detection device to a high strength insulating material, and the plating portion for plating the side of the partial discharge detection device connected to the ground conductor to electrically connect the ground conductor further Include. More preferably, when there is one output unit connected to the coaxial cable, an impedance matching resistor is installed at an opposite position of the output unit.

본 발명의 다른 실시예에 따른 부분 방전 검출 장치는 고압 회전의 부분 방전을 검출하기 위하여 고정자 권선과 웨지 사이에 설치되어, 상기 고정자 권선으로부터의 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도되는 신호 도전체; 및 전송 선로 구조로 상기 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도되고 전송될 때 접지 도체로서의 기능을 수행하는 고정자 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.Partial discharge detection apparatus according to another embodiment of the present invention is provided between the stator winding and the wedge to detect the partial discharge of the high-voltage rotation, the signal conductor is electromagnetically induced partial discharge pulse from the stator winding; And a stator slot that performs a function as a ground conductor when the partial discharge pulse is electromagnetically induced and transmitted in a transmission line structure.

바람직하게는, 상기 부분 방전 검출 장치는, 상기 접지 도체에 연결된 상기 부분 방전 검출 장치의 측면을 도금하여 상기 접지 도체를 상기 고정자 슬롯에 전기적으로 연결하는 도금부를 더 포함한다.Preferably, the partial discharge detection device further comprises a plating portion for plating the side of the partial discharge detection device connected to the ground conductor to electrically connect the ground conductor to the stator slot.

본 발명의 부분 방전 검출 장치의 감도 및 상한주파수 증가는 더 미약한 부분방전 신호를 측정할 수 있게 하고, 광대역 주파수 특성의 부분방전 펄스를 적은 왜곡으로 측정하여, 보다 신뢰성 있는 회전기 절연 상태 진단을 가능하게 한다. 또한, 수신감도의 증가는 센서 설치 슬롯뿐 아니라, 인접 슬롯의 고정자 권선에서 발생하는 부분방전 신호의 측정을 가능하게 하여 필요 센서의 수를 줄일 수 있다. 또한, 단일 출력단자를 가지므로, 설치가 간편하고 내부방향 케이블에 의한 추가적인 위험성이 없으며, 보강재 적용으로 검출장치의 열적 기계적 안정성을 높였다.Increasing the sensitivity and the upper limit frequency of the partial discharge detection device of the present invention makes it possible to measure a weaker partial discharge signal, and measure the partial discharge pulse of the broadband frequency characteristic with less distortion, thereby enabling more reliable diagnosis of the rotor insulation state. Let's do it. In addition, the increase in the reception sensitivity enables the measurement of the partial discharge signal generated in the stator windings of the adjacent slots as well as the sensor installation slots, thereby reducing the number of necessary sensors. In addition, since it has a single output terminal, it is easy to install and there is no additional danger by the inward cable, and the reinforcement is applied to increase the thermal mechanical stability of the detection device.

이하, 첨부된 예시 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 검출 장치를 상세히 설명한다. Hereinafter, a partial discharge detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 제1 실시예인 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a partial discharge detection device of a coplanar waveguide structure as a first embodiment of the present invention.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예인 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치는 고압 회전기(도시안됨)의 부분 방전을 검출하기 위하여 고정자 슬롯(12)의 권선(10)과 웨지(16) 사이에 설치된다.1 and 4, the partial discharge detection apparatus of the coplanar waveguide structure, which is the first embodiment of the present invention, includes the winding 10 of the stator slot 12 to detect the partial discharge of the high voltage rotor (not shown). It is installed between the wedges 16.

상기 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치는 신호 도전체(20) 및 접지 도체(22)를 포함한다.The partial discharge detection device of the coplanar waveguide structure includes a signal conductor 20 and a ground conductor 22.

신호 도전체(20)에는 상기 고정자 슬롯(12)의 권선(10)으로부터의 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도된다.The signal conductor 20 is electromagnetically induced with a partial discharge pulse from the winding 10 of the stator slot 12.

접지 도체(22)는 상기 신호 도전체(20)와 동일 평면에 위치하여 동일 평면 도파관 구조를 형성한다. The ground conductor 22 is coplanar with the signal conductor 20 to form a coplanar waveguide structure.

본 발명의 부분방전 검출장치는, 도 4와 같이 신호 도전체(20)와 접지 도체(22)이 동일 평면에 위치한 동일 평면 도파관(CPW: co-planar waveguide) 구조로, 검출 신호의 전송시 신호 도전체(20)와 양쪽 접지면 사이에 x축(좌우) 방향으로 전기장이 분포하므로, 도 3의 부분방전 발생시 전계 분포와 부합하여 효과적인 커플링이 가능한 특징이 있다. 또한, 검출 장치의 기판 재료와 두께에 의존하여 상 기 신호 도전체(20)의 폭이 제한되는 마이크로-스트립 구조와는 달리 동일 평면 도파관 구조는 신호 도전체(20)의 폭을 감도 상승을 목적으로 증가시켜도 접지 도체(22)와의 간격을 조절하여 특성 임피던스를 만족시킬수 있는 장점이 있다. 따라서, 신호도 전체(20)의 폭을 넓게 설계하면, 신호 검출 대상인 고정자 권선(10)과의 용량성(capacitance)을 증가시켜 검출 장치의 감도를 상승시킬 수 있다. 이때 부분 방전 검출 장치의 중앙부 전송 선로의 특성 임피던스는 신호 도전체(20)와 접 지 도체(22) 간의 간격으로 조정하며 검출장치 전 구간에서 일정하다.The partial discharge detection apparatus of the present invention has a co-planar waveguide (CPW) structure in which the signal conductor 20 and the ground conductor 22 are coplanar, as shown in FIG. Since the electric field is distributed in the x-axis (left and right) direction between the conductor 20 and both ground planes, there is a characteristic that an effective coupling is possible in accordance with the electric field distribution when partial discharge of FIG. 3 occurs. In addition, unlike the micro-strip structure in which the width of the signal conductor 20 is limited depending on the substrate material and thickness of the detection device, the coplanar waveguide structure aims at increasing the sensitivity of the width of the signal conductor 20. Even if it is increased to have a characteristic that it can satisfy the characteristic impedance by adjusting the distance to the ground conductor (22). Therefore, if the signal is also designed to have a wide width, the sensitivity of the detection apparatus can be increased by increasing the capacitance with the stator winding 10 that is the signal detection target. At this time, the characteristic impedance of the central transmission line of the partial discharge detection device is adjusted by the interval between the signal conductor 20 and the ground conductor 22 and is constant throughout the detection device.

본 발명에 따른 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치는 검출된 신호의 초단파 및 극초단파 대역 주파수 성분을 계측기(도시안됨)까지 전달하기 위하여 일단이 상기 부분 방전 검출 장치의 동일 평면 도파관 형태의 전송 선로에 연결되고 타단이 동축 케이블(24)에 접속하는 회로기판 고정형 고주파 커넥터(26); 및 상기 신호 도전체(20)와 상기 접지 도체(22)가 길이 방향으로 일정한 특성 임피던스를 갖도록 테이퍼 구조로 상기 회로기판 고정형 고주파 커넥터(26)에 연결되는 출력부(28)를 더 포함한다.The partial discharge detection device of the coplanar waveguide structure according to the present invention has one end connected to a coplanar waveguide type transmission line of the partial discharge detection device in order to deliver the microwave and microwave band frequency components of the detected signal to a measuring instrument (not shown). A circuit board fixed high frequency connector 26 connected to the other end and connected to the coaxial cable 24; And an output part 28 connected to the circuit board fixed high frequency connector 26 in a tapered structure such that the signal conductor 20 and the ground conductor 22 have a constant characteristic impedance in the longitudinal direction.

상기 출력부(28)는 계측기와 연결되는 동축 케이블(24)과의 정합에 적합하도록 극초단파영역까지 고려하여 설계되었다. 단파 대역 이하의 회로연결시 사용되는 단순한 도전체 연결이 아니라 극초단파대역의 정합을 위하여 회로기판 고정형 고주파 커넥터(26)를 사용하였고, 넓은 신호 도전체(20)가 위치한 검출장치 중앙의 특성 임피던스를 유지하면서 동축케이블에 연결하기 위하여, 테이퍼(tapered) 구조로 설계한다.The output unit 28 is designed in consideration of the microwave region to be suitable for matching with the coaxial cable 24 connected to the measuring instrument. The circuit board fixed high frequency connector 26 is used for the matching of the microwave band instead of the simple conductor connection used for the circuit connection of the short wave band and the characteristic impedance at the center of the detection device where the wide signal conductor 20 is located is maintained. In order to connect to coaxial cable, it is designed as tapered structure.

상기 동축 케이블(26)에 연결되는 출력부(28)가 하나일 경우, 상기 출력부(28)의 대향 위치에 하나의 저항(30)가 설치된다. 본 발명의 실시예에서는 상호 병렬 또는 직렬로 연결되는 다수의 임피던스 정합용 저항(30)이 상기 출력부(28)의 대향 위치에 설치될 수 있다.When there is only one output unit 28 connected to the coaxial cable 26, one resistor 30 is installed at an opposite position of the output unit 28. In the embodiment of the present invention, a plurality of impedance matching resistors 30 connected in parallel or in series may be installed at opposite positions of the output unit 28.

본 발명의 부분 방전 검출 장치는 하나의 출력단자를 가지므로, 설치가 간편하고 내부방향 케이블에 의한 추가적인 위험성이 없다. 내부방향 단자를 단순히 없애고 전기적 개방(open)상태로 설계할 경우 반사파에 의한 파형 왜곡과 중첩 펄스가 측정되는 등 측정시 혼란이 올 수 있으므로, 내부 쪽 검출 장치의 끝단의 임피던스 정합이 필요하다. 따라서, 본 발명에서는 신호 도전체(20)와 접지 도체(22) 사이에 다수의 칩 저항(30)을 병렬 연결하는 방식으로 광대역 임피던스 정합을 하였으며, 이러한 방법은 하나의 저항을 이용한 정합보다 효과적이고, 설치 후 일부 칩 저항이 손상되어도 검출장치가 동작 가능하여 더욱 안정적인 장점이 있다.Since the partial discharge detection device of the present invention has one output terminal, it is easy to install and there is no additional danger by the inward cable. If the internal terminal is simply removed and designed to be electrically open, confusion may occur during measurement such as waveform distortion caused by reflected waves and superimposed pulses. Therefore, impedance matching of the ends of the internal detection apparatus is required. Therefore, in the present invention, the broadband impedance matching is performed by connecting a plurality of chip resistors 30 in parallel between the signal conductor 20 and the ground conductor 22. This method is more effective than the matching using one resistor. After the installation, even if some chip resistance is damaged, the detection device can be operated to have a more stable advantage.

상기 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치는 상기 접지 도체(22)에 연결된 상기 부분 방전 검출 장치의 측면을 도금하고, 상기 접지 도체(22)를 상기 고정자 슬롯(12)에 전기적으로 연결하는 도금부(32)를 더 포함한다.The partial discharge detection device of the coplanar waveguide structure plated the side surface of the partial discharge detection device connected to the ground conductor 22, and a plating portion electrically connecting the ground conductor 22 to the stator slot 12. (32) is further included.

본 발명의 부분방전 검출장치가 극초단파 대역이상에서도 원활히 동작하기 위하여, 검출장치의 접지면과 설치대상 구조물의 고정자 슬롯이 밀착되어야 한다. 단순히 일부 영역만 접촉될 경우 극초단파 이상의 주파수대역에서 효과적인 커플링이 어려워 감도가 떨어질 뿐 아니라 위상 차에 의한 파형의 왜곡이 발생할 수 있다. 그래서 본 검출장치는 옆면을 도금하여 도금부(32)를 형성함으로써 검출장치의 접지 도체(22)와 고정자 슬롯(12) 사이의 전기적 접속을 향상시켜 극초단파이상의 표면파가 최소의 왜곡으로 진행할 수 있도록 하였다.In order for the partial discharge detection device of the present invention to operate smoothly even in the microwave band or more, the ground plane of the detection device and the stator slot of the structure to be installed must be in close contact. If only a partial region is touched, effective coupling is difficult in the frequency band beyond the microwave, and the sensitivity may be degraded, and the waveform may be distorted due to the phase difference. Therefore, the present detection device is formed by plating the side surface to form a plated portion 32 to improve the electrical connection between the ground conductor 22 and the stator slot 12 of the detection device so that the surface wave on the ultra short pie wave can proceed with minimum distortion. .

도 5는 본 발명의 제2 실시예인 슬롯접지 구조의 부분 방전 검출 장치를 나타낸 도면이다. 도 5의 슬롯 접지형 부분방전 검출장치는 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치를 추가로 개선한 형태로, 신호 도전체(20)의 폭을 최대화하여 검출장치의 감도를 더 향상시킨 것이다. 더욱 넓어진 신호 도전체(20)로 인하여 동일 평면의 접지 도체가 없는 대신, 도 1에 도시된, 부분방전 검출장치가 설치되는 고정자 슬롯(12)을 접지로 이용한다. 이때 부분방전 검출장치의 중앙부 전송선로의 특성 임피던스는 신호 도전체(20)와 설치될 고정자 슬롯(12) 사이의 간격으로 조정하며 검출장치 전 구간에서 일정하다. 슬롯접지형 부분 방전 검출장치의 출력부(26)와 반대쪽 정합부, 도금부(32), 보강재(40) 사용 등은 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치(14)와 동일한 목적과 특징이 있다.5 is a view showing a partial discharge detection device of a slot ground structure as a second embodiment of the present invention. The slot grounded partial discharge detection device of FIG. 5 is a further improvement of the partial discharge detection device having a coplanar waveguide structure, and further improves the sensitivity of the detection device by maximizing the width of the signal conductor 20. Due to the wider signal conductor 20, there is no ground plane in the same plane, but the stator slot 12 in which the partial discharge detection device shown in FIG. 1 is installed is used as the ground. At this time, the characteristic impedance of the central transmission line of the partial discharge detection device is adjusted by the interval between the signal conductor 20 and the stator slot 12 to be installed and is constant in the entire detection device section. The use of the matching part opposite to the output part 26, the plating part 32, the reinforcing material 40, etc. of the slot-ground partial discharge detection device has the same purpose and characteristics as the partial discharge detection device 14 having the coplanar waveguide structure. .

도 6은 보강재(40)가 적용된 본 발명의 부분 방전 검출 장치(14)를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a partial discharge detection device 14 of the present invention to which the reinforcing material 40 is applied.

본 발명의 부분 방전 검출 장치는, 상기 회로 기판 고정형 고주파 커넥터(26) 및 상기 동축 케이블(24)을 열적 및 기계적으로 보호하기 위하여 상기 검출 장치의 상부 또는 하부에 고강도 절연 재료로 가공되어 접착되는 보강재(40)를 더 포함한다.The partial discharge detection device of the present invention is a reinforcing material which is processed and bonded with a high strength insulating material to the upper or lower portion of the detection device in order to thermally and mechanically protect the circuit board fixed high frequency connector 26 and the coaxial cable 24. It further includes 40.

본 발명의 부분방전 검출장치는 고온이고 기계적 진동이 심한 위치에 설치되지만 검출장치에 문제가 생길 경우 수리나 교체가 용이하지 않으므로, 안정적인 동 작 특성이 요구된다. 본 검출장치의 기계적 열적 내성을 강화하기 위하여, 도 6과 같이 고강도 절연재료를 가공한 보강재(40)를 적용하였다. 보강재(40) 내부의 적절한 가공과 완충재 삽입으로 검출 장치의 칩 저항(30), 고주파 커넥터(26), 연결된 동축 케이블(24)이 보호될 수 있도록 설계하였다.Although the partial discharge detection device of the present invention is installed at a high temperature and severe mechanical vibration, it is not easy to repair or replace when a problem occurs in the detection device, and thus requires stable operation characteristics. In order to enhance the mechanical and thermal resistance of the present detection device, a reinforcing material 40 processed with a high-strength insulating material is applied as shown in FIG. 6. The chip resistor 30, the high frequency connector 26, and the connected coaxial cable 24 of the detection device are designed to be protected by proper processing and insertion of a buffer material in the reinforcement 40.

기존의 부분방전 검출장치가 설치된 슬롯의 고정자 권선에서 발생하는 임펄스 신호만을 측정할 수 있는 것과는 달리, 향상된 감도를 가진 본 발명의 검출장치는 인접슬롯의 고정자 권선에서 발생하는 부분 방전 신호를 측정할 수 있어 필요 검출 장치의 수를 줄일 수 있다. 또한, 극초단파 이상의 주파수 성분을 측정할 수 있는 특징이 있으므로, 최근의 향상된 샘플링율의 계측장치와 향상된 속도의 데이터 처리장치에 대응할 수 있어 더욱 심화되고, 신뢰성 있는 고전압 회전기 진단이 가능하다.Unlike the conventional partial discharge detection device can measure only the impulse signal generated from the stator winding of the slot, the detection device of the present invention with improved sensitivity can measure the partial discharge signal generated from the stator winding of the adjacent slot. Thereby, the number of necessary detection devices can be reduced. In addition, since there is a feature that can measure the frequency component of the microwave or more, it is possible to cope with the recent improved sampling rate measuring device and the improved speed data processing device, further deepening, and reliable high voltage rotor diagnosis is possible.

도 7 및 도 8은 동일한 부분방전 펄스를 본 발명의 신호검출장치들과 고주파 컨넥터를 적용한 마이크로-스트립형 검출장치로 측정한 파형과 주파수 스펙트럼이다.7 and 8 are waveforms and frequency spectra of the same partial discharge pulses measured by the micro-strip detection device to which the signal detection devices of the present invention and the high frequency connector are applied.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.Although the present invention has been described as a specific preferred embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Anyone with a variety of variations will be possible.

본 발명에 따른 부분 방전 검출 장치는 부분 방전 검출 분야에 사용될 수 있 다.The partial discharge detection apparatus according to the present invention can be used in the field of partial discharge detection.

도 1은 고정자 슬롯 단면 및 부분 방전 검출 장치의 설치 위치를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the installation position of a stator slot cross section and a partial discharge detection apparatus.

도 2는 종래의 마이크로스트립 구조의 검출 장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a detection apparatus of a conventional microstrip structure.

도 3은 검출 장치 설치 위치에서의 부분 방전 발생시 유도되는 전기장 분포를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing an electric field distribution induced when partial discharge occurs at a detection device installation position.

도 4는 본 발명의 제1 실시예인 동일 평면 도파관 구조의 부분 방전 검출 장치를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a partial discharge detection device of a coplanar waveguide structure as a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예인 슬롯접지 구조의 부분 방전 검출 장치를 나타낸 도면이다.5 is a view showing a partial discharge detection device of a slot ground structure as a second embodiment of the present invention.

도 6은 보강재가 적용된 본 발명의 부분 방전 검출 장치를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a partial discharge detection apparatus of the present invention to which the reinforcing material is applied.

도 7은 종래 및 본 발명의 부분 방전 검출 장치로 검출된 부분 방전 펄스를 나타낸 파형도이다.7 is a waveform diagram showing partial discharge pulses detected by conventional and partial discharge detection apparatuses of the present invention.

도 8은 종래 및 본 발명의 부분 방전 검출 장치로 검출된 부분 방전 펄스의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면이다. Fig. 8 is a diagram showing the frequency spectrum of partial discharge pulses detected by conventional and partial discharge detection apparatuses of the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of reference numerals for main parts of the drawings>

10: 고정자 권선10: stator winding

12: 슬롯12: slot

14: 부분 방전 검출 장치14: partial discharge detection device

20: 신호 도전체20: signal conductor

22: 접지 도체22: grounding conductor

24: 동축 케이블24: coaxial cable

26: 고주파 커넥터26: high frequency connector

28: 출력부28: output unit

30: 저항30: resistance

32: 도금부32: plating part

40: 보강재40: reinforcement

Claims (11)

고압 회전기의 부분 방전을 검출하기 위하여 고정자 슬롯의 권선과 웨지 사이에 설치되며,It is installed between the winding of the stator slot and the wedge to detect partial discharge of the high pressure rotor, 상기 고정자 슬롯의 권선으로부터의 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도되는 신호 도전체; 및A signal conductor in which a partial discharge pulse from the winding of the stator slot is electromagnetically induced; And 상기 신호 도전체와 동일 평면에 위치하여 동일 평면 도파관 구조를 형성하는 접지 도체를 포함하는 특징으로 하는 부분 방전 검출 장치.And a ground conductor positioned on the same plane as the signal conductor and forming a coplanar waveguide structure. 제1 항에 있어서, 검출된 신호의 초단파 및 극초단파 대역 주파수 성분을 계측기까지 전달하기 위하여 일단이 상기 부분 방전 검출 장치의 동일 평면 도파관 형태의 전송 선로에 연결되고 타단이 동축 케이블에 접속하는 회로기판 고정형 고주파 커넥터; 및The fixed circuit board according to claim 1, wherein one end of the partial discharge detection device is connected to a coaxial cable transmission line and the other end thereof is connected to a coaxial cable so as to transmit the microwave and microwave band frequency components of the detected signal to the measuring instrument. High frequency connectors; And 상기 신호 도전체와 상기 접지 도체가 길이 방향으로 일정한 특성 임피던스를 갖도록 테이퍼 구조로 상기 회로기판 고정형 고주파 커넥터에 연결되는 출력부를 더 포함하는 부분 방전 검출 장치.And an output unit connected to the circuit board fixed high frequency connector in a tapered structure such that the signal conductor and the ground conductor have a constant characteristic impedance in a longitudinal direction. 제2 항에 있어서, 상기 동축 케이블에 연결되는 상기 출력부가 하나일 경우, 상기 출력부의 대향 위치에 임피던스 정합용 저항이 설치되는 부분 방전 검출 장치.The partial discharge detection device according to claim 2, wherein when there is one output unit connected to the coaxial cable, a resistor for impedance matching is installed at an opposite position of the output unit. 삭제delete 제2 항에 있어서, 상기 회로 기판 고정형 고주파 커넥터 및 상기 동축 케이블을 열적 및 기계적으로 보호하기 위하여 상기 부분 방전 검출 장치의 상부 또는 하부에 고강도 절연 재료로 가공되어 접착되는 보강재를 더 포함하는 부분 방전 검출 장치.The partial discharge detection according to claim 2, further comprising a reinforcement which is processed and bonded to a high or low insulating material on or below the partial discharge detection device to thermally and mechanically protect the circuit board fixed high frequency connector and the coaxial cable. Device. 제1 항에 있어서, 상기 접지 도체에 연결된 상기 부분 방전 검출 장치의 측면을 도금하여 상기 접지 도체를 상기 고정자 슬롯에 전기적으로 연결하는 도금부를 더 포함하는 부분 방전 검출 장치.The partial discharge detection device according to claim 1, further comprising a plating unit plating a side surface of the partial discharge detection device connected to the ground conductor to electrically connect the ground conductor to the stator slot. 고압 회전의 부분 방전을 검출하기 위하여 고정자 권선과 웨지 사이에 설치되며,It is installed between the stator winding and the wedge to detect partial discharge of high pressure rotation, 상기 고정자 권선으로부터의 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도되는 신호 도전체; 및A signal conductor in which a partial discharge pulse from the stator winding is electromagnetically induced; And 전송 선로 구조로 상기 부분 방전 펄스가 전자기적으로 유도되고 전송될 때 접지 도체로서의 기능을 수행하는 고정자 슬롯을 포함하는 부분 방전 검출 장치.And a stator slot configured to function as a ground conductor when the partial discharge pulse is electromagnetically induced and transmitted in a transmission line structure. 제7 항에 있어서, 검출된 신호의 초단파 및 극초단파 대역 주파수 성분을 계측기까지 전달하기 위하여 일단이 상기 신호 도전체에 연결되고 타단이 동축 케이블에 접속하는 회로기판 고정형 고주파 커넥터; 및8. The apparatus of claim 7, further comprising: a circuit board fixed high frequency connector, one end of which is connected to the signal conductor and the other end of which is connected to a coaxial cable, to transmit the microwave and microwave band frequency components of the detected signal to the measuring instrument; And 상기 신호 도전체와 상기 접지 도체가 길이 방향으로 일정한 특성 임피던스를 갖도록 테이퍼 구조로 상기 회로기판 고정형 고주파 커넥터에 연결되는 출력부를 더 포함하는 부분 방전 검출 장치.And an output unit connected to the circuit board fixed high frequency connector in a tapered structure such that the signal conductor and the ground conductor have a constant characteristic impedance in a longitudinal direction. 삭제delete 제8 항에 있어서, 상기 회로 기판 고정형 고주파 커넥터 및 상기 동축 케이블을 열적 및 기계적으로 보호하기 위하여 상기 부분 방전 검출 장치의 상부 또는 하부에 고강도 절연 재료로 가공되어 접착되는 보강재를 더 포함하는 부분 방전 검출 장치.The partial discharge detection of claim 8, further comprising a reinforcing member which is processed and bonded to a high or low insulating material on the upper or lower portion of the partial discharge detection device to thermally and mechanically protect the circuit board fixed high frequency connector and the coaxial cable. Device. 제7 항에 있어서, 상기 접지 도체에 연결된 상기 부분 방전 검출 장치의 측면을 도금하여 상기 접지 도체를 상기 고정자 슬롯에 전기적으로 연결하는 도금부를 더 포함하는 부분 방전 검출 장치.8. The partial discharge detection device of claim 7, further comprising a plating unit for plating a side surface of the partial discharge detection device connected to the ground conductor to electrically connect the ground conductor to the stator slot.
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