KR101175738B1 - 애자의 누설전류 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 애자의 열화 또는 부분 절연파괴 등의 원인으로 발생되는 애자의 누설전류를 검출할 수 있는 애자의 누설전류 검출장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치는, 애자에 접하도록 설치되는 도체 링과, 일단은 도체 링에 연결되고 타단은 접지되는 도체선과, 애자에서 누설전류가 발생할 때 도체 링을 거쳐 도체선을 따라 흐르는 누설전류를 검출하기 위한 전류검출기를 포함한다. 본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치는 애자에 누설전류가 발생하면 누설전류가 도체 링 및 도체선을 따라 접지부로 흐르게 되고, 이때 전류검출기가 도체선을 따라 흐르는 전류를 검출함으로써 애자의 누설전류 발생 여부와 애자의 상태를 손쉽게 확인할 수 있다.

Description

애자의 누설전류 검출장치{Device for detecting leakage current of insulator}
본 발명은 애자의 누설전류 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 애자의 열화 또는 부분 절연파괴 등의 원인으로 발생되는 애자의 누설전류를 검출함으로써 애자의 상태를 진단하고 그 교체 시기에 대한 판단 정보를 제공할 수 있는 애자의 누설전류 검출장치에 관한 것이다.
애자는 송전선이나 전기기기의 나선 부분을 절연하고 동시에 기계적으로 유지 또는 지지하기 위하여 사용되는 절연체이다.
애자는 전기적으로 충분한 절연내력 확보를 위해 다수의 주름이 형성된 구조를 갖는 것이 일반적이다. 이러한 구조는 표면이 습할 때, 특히 염분이나 먼지 등이 부착될 때 절연내력이 저하되는 것을 방지하는 데 효과가 있다. 애자는 사용 대상에 따라 송전선용 애자, 배전선용 애자, 옥내배선용 애자, 차단기?피뢰기용 애자 등 다양한 종류가 있다.
일반적으로 애자의 주재료로는 경질자기가 주로 이용되어 왔다. 경질자기는 절연내력를 가지며 변질하지 않고 온도변화와 태양광선 등의 환경에도 강한 기계력을 갖는 특성이 있다. 근래에는 경량이면서 우수한 절연특성을 갖는 폴리머 애자의 사용이 증가하고 있다.
애자는 물리적 충격, 온도, 습도, 염분 등에 의한 영향으로 손상될 수 있다. 열화되거나 부분 절연파괴된 애자는 섬락(flashover)을 유발시킨다. 섬락은 송배전선의 애자 등 절연물을 끼워 놓은 두 도체 간의 전압이 어떤 전압(섬락전압) 이상이 되었을 때 절연물 표면에 있는 공기를 통해 아크 방전이 일어나 이것이 지속되는 현상을 말하다. 섬락발생은 대규모 정전사태나 안전사고로 이어질 수 있다. 따라서, 애자의 손상에 의한 문제를 줄이기 위해서는 애자의 열화나 절연파괴 시점을 신속하게 검출하고 손상된 애자를 즉시 교체해 주어야 한다. 그러나 애자의 열화나 절연파괴는 가시적으로 발견하기가 매우 어렵다.
애자의 열화나 절연파괴를 진단하기 위한 방법으로 애자 표면에 흐르는 누설전류를 측정하는 방법이 알려져 있다. 일례로, 대한민국 등록특허공보 제1093171호(2011. 12. 06. 등록)에는 애자의 누설전류를 측정하기 위한 누설전류 측정장치가 개시되어 있다. 상기 공보에 개시된 누설전류 측정장치는 애자의 연결 금구에 장착되는 것으로, 애자의 누설전류에 상응하는 제 1 검출 전압을 검출하는 제 1 로고우스키 코일 센서와, 제 1 로고우스키 코일 센서와 미리 지정된 거리만큼 이격되어 위치하여 제 1 검출 전압에 포함된 노이즈 전압인 제 2 검출 전압을 검출하는 제 2 로고우스키 코일 센서와, 제 1 검출 전압에서 제 2 검출 전압을 감산하여 애자의 누설 전압을 산출하는 누설 전압 산출부와, 산출된 누설 전압을 누설전류로 변환하는 누설전류 변환부를 포함한다.
그런데 상술한 것과 같은 종래 기술은 구조가 복잡하고, 제 1 로고우스키 코일 센서와 제 2 로고우스키 코일 센서를 연결 금구에 접촉하지 않도록 하면서 연결 금구를 둘러싸는 형태로 설치해야 하므로 설치가 쉽지 않다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 설치가 용이하며, 애자의 열화 또는 부분 절연파괴 등에 의한 원인으로 발생되는 애자의 누설전류를 검출함으로써 애자의 상태를 진단하고, 애자의 교체 시기에 대한 판단 정보를 제공할 수 있는 애자의 누설전류 검출장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치는, 애자에 접하도록 설치되는 도체 링, 일단은 상기 도체 링에 연결되고 타단은 접지되는 도체선, 상기 애자에서 누설전류가 발생할 때 상기 도체 링을 거쳐 상기 도체선을 따라 흐르는 누설전류를 검출하기 위한 전류검출기를 포함한다.
상기 전류검출기는 상기 도체선을 둘러싸도록 배치되는 영상전류변류기(ZCT)를 포함할 수 있다.
상기 도체 링은 상기 애자의 하면 둘레에 접하도록 상기 애자의 하면에 결합되어 상기 애자를 떠받치는 절연 받침대 상면에 배치될 수 있다.
상기 도체선의 타단은 상기 절연 받침대의 하면에 결합되어 한쪽 끝단이 접지된 접지선과 연결될 수 있다.
상기 도체 링은 상기 애자의 외측면 일부를 감싸도록 상기 애자의 외측면에 결합될 수 있다.
본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치는 애자에 누설전류가 발생하면 누설전류가 도체 링 및 도체선을 따라 접지부로 흐르게 되고, 이때 전류검출기가 도체선을 따라 흐르는 전류를 검출함으로써 애자의 누설전류 발생 여부와 애자의 상태를 손쉽게 확인할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치는 애자의 열화, 손상, 부분 절연파괴 등 애자의 상태를 신속하고 쉽게 검출함으로써, 애자의 교체 시기에 대한 판단 정보를 제공하고 안전사고의 위험을 줄여준다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치의 설치 상태를 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치의 일부 구성이 애자에 결합된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치의 설치 상태를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치의 일부 구성이 애자에 결합된 상태를 나타낸 평면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치의 설치 상태를 나타낸 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치의 일부 구성이 애자에 결합된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치(100)는 애자(10)에 결합되어 애자(10)의 열화 또는 부분 절연파괴 등에 의해 애자(10)에서 발생되는 누설전류를 검출함으로써 애자의 상태를 진단할 수 있다. 이러한 애자의 누설전류 검출장치(100)는 애자(10)에 접하도록 설치되는 도체 링(110)과, 도체 링(110)에 연결되는 도체선(120)과, 도체선(120)을 따라 흐르는 누설전류를 검출하기 위한 전류검출기(130)를 포함한다.
도체 링(110)은 황동, 알루미늄, 철 등 애자(10)에서 발생하는 누설전류가 흐를 수 있는 도전성 소재로 이루어진다. 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 도체 링(110)은 애자의 직경보다 큰 직경의 링 형상으로 이루어지고, 애자(10)의 하면에 결합되는 절연 받침대(20) 상면에 배치됨으로써 애자(10)의 하면 둘레에 접한다. 도체 링(110)에는 도체선(120)의 고정을 위한 고정부재(40)가 삽입될 수 있는 삽입구멍(111)이 마련된다. 애자(10)의 열화, 손상, 부분 절연파괴 등의 원인으로 애자(10)의 표면에 발생하는 누설전류는 도체 링(110)으로 흐르게 된다.
절연 받침대(20)는 에폭시나 PTFE 등의 각종 절연성 소재로 이루어지며 애자(10)를 떠받친다. 절연 받침대(20)의 상부 둘레에는 도체 링(110) 형상에 대응하는 결합홈(21)이 마련되며, 이 결합홈(21)에 도체 링(110)이 삽입됨으로써 도체 링(110)은 절연 받침대(20)로부터 돌출되지 않고 절연 받침대(20)에 안정적으로 결합될 수 있다. 절연 받침대(20)의 하면에는 한쪽 끝단이 접지된 접지선(30)이 결합된 접지부(35)가 마련된다.
도체선(120)은 전류가 흐를 수 있는 도전성 소재로 이루어지는 전선(121)과 전선(121)을 감싸는 피복물(122)로 구성된다. 전선(121)의 양쪽 끝단에는 단자(123)(124)가 구비된다. 전선(121)의 일단에 구비된 단자(123)는 도체 링(110)에 결합되는 고정부재(40)에 의해 도체 링(110)에 고정되고, 전선(121)의 타단에 구비된 단자(124)는 절연 받침대(20) 하면의 접지부(35)에 결합되어 접지선(30)과 연결된다. 따라서, 애자(10)의 표면에 발생하는 누설전류는 도체 링(110)에서 도체선(120)을 따라 접지부(35) 쪽으로 흐르게 된다.
전류검출기(130)는 도체선(120)을 따라 흐르는 누설전류를 검출하는 전류검출부(131)와 전류검출부(131)에서 발생한 전류를 출력 신호로 변환하는 신호변환부(132)로 구성된다. 도체선(120)을 따라 누설전류가 흐를 때 전류검출부(131)에 전류가 유도되고, 전류검출부(131)에서 발생된 유도 전류를 신호변환부(132)에서 사용자가 알 수 있는 출력 신호로 변환함으로써, 사용자가 애자(10)에 누설전류가 발생했음을 확인할 수 있다.
전류검출부(131)로는 도체선(120)을 둘러싸도록 배치되는 영상전류변류기(zero current transformer; ZCT)가 이용될 수 있다. 알려진 것과 같이, 영상전류변류기는 영상전류를 검출하기 위한 것으로 3상 전류를 1차 전류로 변환하는 변류기이다. 영상전류변류기 이외에 전류검출부(131)로는 도체선(120)을 따라 흐르는 전류를 검출할 수 있는 다양한 종류의 장치가 이용될 수 있다. 신호변환부(132)도 유도된 전류를 사용자가 확인할 수 있는 다양한 형태의 출력 신호로 변환할 수 있는 다양한 종류의 장치가 이용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 신호변환부(132)는 전류검출부(131)에 발생한 전류로부터 애자(10)의 상태를 진단할 수 있는 진단부로 변경될 수 있다. 신호변환부(132) 대신 진단부를 배치하면 애자(10)의 열화 정도나, 절연파괴 정도를 바로 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치(100)는 애자(10)에 누설전류가 발생하면 누설전류가 도체 링(110) 및 도체선(120)을 따라 접지부(35)로 흐르게 되고, 이때 전류검출기(130)가 도체선(120)을 따라 흐르는 전류를 검출함으로써, 애자(10)의 누설전류 발생 여부와 애자(10)의 상태를 손쉽게 확인할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치의 설치 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치(200)는 상술한 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치(100)와 대부분의 구성이 같다. 이하에서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치(200)를 설명함에 있어서 상술한 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치(100)와 같은 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치(200)는 애자(10)에 접하도록 설치되는 도체 링(210)과, 도체 링(210)에 연결되는 도체선(220)과, 도체선(220)을 따라 흐르는 누설전류를 검출하기 위한 전류검출기(130)를 포함한다. 여기에서, 전류검출기(130)는 전류검출부(131)와 신호변환부(132)를 포함하는 것으로, 그 구체적인 구성이나 배치구조는 상술한 것과 같다.
도체 링(210)은 애자(10)에서 발생하는 누설전류가 흐를 수 있는 도전성 소재의 링 형상으로 이루어지고, 애자(10)의 외측면 일부를 감싸도록 애자(10)의 외측면에 결합된다. 도체선(220)은 전류가 흐를 수 있는 도전성 소재로 이루어지는 전선(221)과 전선(221)을 감싸는 피복물(222)로 구성되고, 전선(221)의 양쪽 끝단에는 단자(223)(224)가 구비된다. 전선(221)의 일단에 구비된 단자(223)는 도체 링(210)에 결합되고, 전선(221)의 타단에 구비된 단자(224)는 절연 받침대(20) 하면의 접지부(35)에 결합되어 접지선(30)과 연결된다. 전선(221)의 일단에 구비된 단자(223)는 용접 등의 방법으로 도체 링(210)에 고정될 수 있다.
이러한 본 발명의 다른 실시예에 의한 본 발명에 의한 애자의 누설전류 검출장치(200)의 작용은 상술한 본 발명의 일실시예에 의한 애자의 누설전류 검출장치(100)와 같다. 즉, 애자(10)에 누설전류가 발생하면 누설전류가 도체 링(210) 및 도체선(220)을 따라 접지부(35)로 흐르게 되고, 이때 전류검출기(130)가 도체선(220)을 따라 흐르는 전류를 검출함으로써, 애자(10)의 누설전류 발생 여부와 애자(10)의 상태를 손쉽게 확인할 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 애자 20 : 절연 받침대
30 : 접지선 35 : 접지부
100, 200 : 애자의 누설전류 검출장치 110, 210 : 도체 링
120, 220 : 도체선 121, 221 : 전선
122, 222 : 피복선 123, 124, 223, 224 : 단자
130 : 전류검출기 131 : 전류검출부
132 : 신호변환부

Claims (6)

  1. 애자에 접하도록 설치되는 도체 링;
    일단은 상기 도체 링에 연결되고, 타단은 접지되는 도체선: 및
    상기 애자에서 누설전류가 발생할 때, 상기 도체 링을 거쳐 상기 도체선을 따라 흐르는 누설전류를 검출하기 위한 전류검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 애자의 누설전류 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류검출기는 상기 도체선을 둘러싸도록 배치되는 영상전류변류기(ZCT)를 포함하는 것을 특징으로 하는 애자의 누설전류 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도체 링은 상기 애자의 하면 둘레에 접하도록 상기 애자의 하면에 결합되어 상기 애자를 떠받치는 절연 받침대 상면에 배치되는 것을 특징으로 하는 애자의 누설전류 검출장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도체선의 타단은 상기 절연 받침대의 하면에 결합되어 한쪽 끝단이 접지된 접지선과 연결되는 것을 특징으로 하는 애자의 누설전류 검출장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 도체 링은 상기 애자의 외측면 일부를 감싸도록 상기 애자의 외측면에 결합되는 것을 특징으로 하는 애자의 누설전류 검출장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도체선의 타단은 상기 애자의 하면에 결합되어 상기 애자를 떠받치는 절연 받침대의 하면에 결합되어 한쪽 끝단이 접지된 접지선과 연결되는 것을 특징으로 하는 애자의 누설전류 검출장치.
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