KR101252678B1 - 폴리머 애자의 내오손 시험시스템 - Google Patents

폴리머 애자의 내오손 시험시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직류송전 선로에 사용하는 직류용 폴리머 애자(Polymer Insulator)의 내오손 시험시 인가하는 직류 전압을 반파정류시보다 안정된 전파정류에 의한 전압인가를 목적으로 하며, 시험 중 직류 전압의 극성 변환시 회로의 결선변경 없이 용이하게 하기 위한 직류용 폴리머애자의 내오손 시험장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 시험용 폴리머 애자를 설치할 수 있는 소정의 내부용적을 가지는 챔버부와, 챔버부 상단에 설치되어 챔버부 내부로 안개 및 염무 등을 공급하여 오손조건을 형성하는 인공 오손부와, 챔버부 내의 시험용 폴리머 애자에 고압의 직류 전원을 공급하는 전원부 및 시험용 폴리머 애자에 공급되는 전원 및 안내 및 염무를 제어하고 시험용 폴리머 애자에 흐르는 누설전류를 계측하여 내오손 특성평가를 위해 분석하는 제어 및 계측분석부로 구성된 것으로서 염해, 안개, 비와 같은 자연 환경하에서 직류인가시의 영향을 평가하고, 각종 산업발전에 큰 파급효과를 가져올 수 있다.

Description

폴리머 애자의 내오손 시험시스템{Against contamination testing system of polymer insulator}
본 발명은 직류 사용전압 하에서 오손에 대한 폴리머 애자의 장기 특성을 평가하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 폴리머 애자에 직류 사용전원이 인가된 상태로 습도 및 염해와 같은 스트레스를 모의 시험할 수 있는 폴리머 애자의 내오손 시험시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 직류송전 선로에 사용하는 직류용 폴리머 애자(Polymer Insulator)의 내오손 시험시 인가하는 직류 전원을 반파정류시보다 안정된 전파정류에 의한 직류전원을 인가하고, 시험 중 직류 전원의 극성 변환시 회로의 결선변경 없이 용이하게 할 수 있도록 하는 폴리머 애자의 내오손 시험시스템에 관한 것이다.
현재 대부분의 송전ㆍ배전계통은 특수한 구간을 제외하곤 모두 교류를 사용하고 있어, 이에 사용되는 모든 절연 디바이스 제품들은 교류 전압에 대한 성능시험만을 진행하고 있으나, 최근 중국을 비롯하여 각국에서 직류 송전이 증가하는 추세에 있다.
직류 송전은 유전체 손실이 없으며 안정도가 좋아 송전용량이 크고 송전효율이 높으며 선로의 절연계급이 낮으므로 경제적이고, 주파수가 다른 계통과 비동기 연계가 가능하여 고효율 녹색기술로 크게 각광받고 있다. 또한 동일한 도체를 사용할 경우 AC 3상 2회선을 DC 2극 3회선으로 바꾸면 송전전력은 147% 증가하고 선로 손실저감은 68%에 이른다.
직류 송전 가공 절연의 필수기기인 애자는 직류 특유의 정전 현상으로 기존 AC 방식의 애자와는 다르게 오손물을 많이 흡착하므로 내오손 성능이 크게 요구되는데, 발수성이 우수한 폴리머 재질의 애자가 기존의 자기나 유리 애자보다 훨씬 뛰어난 것으로 평가되고 있다.
그러나 폴리머 재질의 애자의 경우 직류 환경에서는 단방향 전계에 의한 정전현상으로 인해 오손물의 흡착이 교류에 비해 많이 일어나며, 이는 폴리머 애자의 발수성을 떨어뜨리고 국부방전을 일으켜 열화를 촉진시키고 섬락을 발생하게 만들어 계통사고를 유발하게 될 것이다.
또한 직류 송전시에는 극성(정극성/부극성)에 따라 서로 다른 환경 특성을 가지며 이러한 극성별 특성 평가 및 직류 환경에 대한 내오손 특성평가를 위한 장치나 방법이 전무한 상태이다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 챔버 내부에 시험용 폴리머 애자를 설치하고 직류 전원을 인가하면서 안개나 염해와 같은 오손조건을 만들어 내오손성을 평가하고, 특히 직류 전원의 극성변환을 위한 극성변환수단을 구비하여 직류전원의 특성인 양극성(정극성/부극성)에 대한 내오손 특성평가를 손쉽게 시험할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 폴리머 애자의 내오손 시험시스템은, 시험용 폴리머 애자(Polymer Insulator)를 설치할 수 있는 소정의 내부용적을 가지는 챔버부; 상기 챔버부 상단에 설치되어 상기 챔버부 내부로 안개 및 염무 등을 공급하여 오손조건을 형성하는 인공 오손부; 상기 챔버부 내의 시험용 폴리머 애자에 고압의 직류 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 시험용 폴리머 애자에 공급되는 전원 및 안개 및 염무를 제어하고 상기 시험용 폴리머 애자에 흐르는 누설전류를 계측하여 내오손 특성평가를 위해 분석하는 제어 및 계측분석부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 인공 오손부는, 안개를 분무하여 습도를 변화시키거나 염무를 분무하여 염해지역의 환경을 조성하는 분무장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전원부는, 교류 전원을 고압의 교류 전원으로 승압시키는 고압 변압기와, 상기 승압된 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 정류기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전원부는, 상기 시험용 폴리머 애자에 공급되는 직류 전원의 극성을 정극성 또는 부극성으로 변환시키기 위한 스위칭부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 정류기는 교류 전원을 전파 정류하는 전파 정류기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 전원부로부터 상기 챔버부 내부의 상기 시험용 폴리머 애자로 공급되는 직류 전원은 2개의 부싱부를 통해 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 챔버부 내부에는 2개 이상의 시험용 폴리머 애자가 설치되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 본 발명은 시험용 폴리머 애자에 안개와 같은 습도 변화 및 염해지역의 환경을 고려한 염수 분무 등의 인공 오손환경을 가하고 직류 전원을 인가하여 누설전류의 양을 측정하고 직류전원 환경에서의 오손특성을 관측하여 분석하고 직류전원에서의 장기성능을 평가할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명은 직류 환경에서 폴리머 애자의 장기특성을 평가하고 극성별 영향에 따른 직류전원 환경을 분석하여 직류용 폴리머 애자의 개발에 성능 향상을 가능하게 하고 현장 설치시의 장기 신뢰성을 검증할 수 있으며, 또한 본 발명은 기타 다른 직류용 전력설비의 내오손 특성평가에 활용될 수 있으므로 산업발전에 크게 이바지할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 폴리머 애자의 내오손 시험시스템을 보인 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 개시된 스위칭부의 동작상태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 챔버부의 다른 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1은 본 발명에 의한 폴리머 애자의 내오손 시험시스템을 보인 개략도이고, 도 2a, 도 2b는 도1에 개시된 스위칭부(14)의 동작상태를 설명하기 위한 개략도이며, 도 3은 챔버부(20)의 다른 예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1은 본 발명에 의한 폴리머 애자의 내오손 시험시스템의 구성도로서 챔버부(20)와 전원부(10), 인공 오손부(30) 그리고 폴리머 애자(22)의 내오손 특성평가를 위한 프로그램이 탑재된 PC나 노트북 등과 같은 단말기인 제어 및 계측분석부(40) 등을 구비한다.
상기 챔버부(20)는 통상적인 항온항습조와 유사한 구조와 기능을 가지는 챔버로서 시험용 폴리머 애자(22)의 내오손 특성평가를 위해 챔버 내부의 온도와 습도 및 염도 등을 조절 및 측정할 수 있으며, 소정의 내부용적을 가지는 챔버 내부에는 도 1에서와 같이 하나의 시험용 폴리머 애자(22) 또는 도 3에서와 같이 두 개 이상의 시험용 폴리머 애자(22a)(22b)를 설치할 수 있는 구조를 가진다.
상기 인공 오손부(30)는 안개를 분무하여 습도를 변화시키거나 염무를 분무하여 염해지역의 환경을 조성하는 분무장치를 포함하는 것으로서 챔버부(20) 상단에 설치되어 챔버부(20) 내부로 안개 및 염무 등을 공급하여 자연환경에서 시험용 폴리머 애자(22)에 악영향을 주는 오손조건을 형성한다.
여기서, 오손조건으로는 순수한 물에 의해 형성된 안개를 챔버부(20) 내부에 공급하여 습도를 조절하는 방식과 염도(소금)를 가지는 소금물에 의해 형성된 염무를 공급하여 챔버부(20) 내부의 습도와 염도를 조절하는 방식 그리고 챔버부(20)를 가열하여 온도를 조절하는 방식들 중 하나 혹은 두 개 이상의 방식에 의해 형성된 챔버부(20) 내부의 환경을 일컫는다.
상기 전원부(10)는 챔버부(20) 내의 시험용 폴리머 애자(22)에 고압의 직류 전원을 공급하는 것으로서 220V 등의 교류 전원(11)을 고압의 교류 전원으로 승압시키는 고압 변압기(12)와, 승압된 고압의 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키는 정류기(13)를 구비한다.
또한 전원부(10)는 시험용 폴리머 애자(22)에 공급되는 직류 전원의 극성을 정극성 또는 부극성으로 변환시키기 위한 스위칭부(14)를 가지는데, 이는 도 2a에서와 같이 정류기(13)에서 출력되는 고압의 직류전원이 챔버부(20) 내부의 시험용 폴리머 애자(22)에 정극성, 즉 정방향으로 공급되거나, 도 2b에서와 같이 정류기(13)에서 출력되는 고압의 직류전원이 챔버부(20) 내부의 시험용 폴리머 애자(22)에 부극성 즉, 역방향으로 공급되도록 제어한다.
특히, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 정류기(13)가 교류 전원을 전파 정류하는 전파 정류기이므로 정류기(13)로부터 챔버부(10) 내부의 시험용 폴리머 애자(22)에 보다 안정화된 직류 전원이 인가된다.
여기서, 전원부(10) 즉, 스위칭부(14)를 통해 챔버부(20) 내부의 시험용 폴리머 애자(22)로 공급되는 직류 전원은 2개의 부싱부(21a)(21b)를 통해 공급되므로 시험용 폴리머 애자(22)의 내오손 특성평가를 하는 과정에서 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
상기 제어 및 계측분석부(40)는 위에서도 언급했듯이 시험용 폴리머 애자(22)의 내오손 특성평가를 위한 프로그램이 탑재된 단말기로서 시험용 폴리머 애자(22)의 내오손 특성평가를 위해 전원부(10)와 도시되지 않은 온도조절수단, 인공 오손부(30)를 동작시켜 시험용 폴리머 애자(22)의 양단에 걸리는 직류전압과 챔버부(10) 내부온도, 습도 그리고 염도 등을 조절한다. 또한 제어 및 계측 분석부(40)는 도시되지 않은 전압계측수단과, 온도계측수단, 습도계측수단, 염도를 계측하는 계측수단, 시험용 폴리머 애자(22)에 흐르는 누설전류 등을 계측하는 누설전류 계측수단에 의해 시험용 폴리머 애자(22)의 양단에 걸리는 전압, 온도, 습도, 염도, 누설전류 등을 계측하고, 이를 분석하여 시험용 폴리머 애자(22)의 내오손 특성평가를 분석한다.
위와 같이 구성된 본 발명에 의한 시스템의 동작을 설명한다.
먼저, 챔버부(22) 내에 시험용 애자(22)를 설치한 상태에서, 제어 및 계측 분석부(40)는 도시되지 않은 온도 조절수단과 인공 오손부(30)를 구동시켜 챔버부(10) 내부의 환경을 내오손 특성평가를 위한 환경으로 형성한다. 물론, 제어 및 계측 분석부(40)는 각종 계측수단으로부터 얻어지는 온도나 습도, 염도 등에 대한 데이터를 분석하여 챔버부(10) 내부를 특성평가 시험에 적합한 환경으로 조성한다.
이때, 온도나 습도, 염도 등의 오손조건은 시험용 폴리머 애자(22)의 특성평가 항목에 따라 변경될 수 있다.
위와 같이 챔버부(10) 내부 환경이 조성된 상태에서 제어 및 계측분석부(40)는 고압 변압기(12)와 정류기(13), 스위칭부(14)를 포함하는 전원부(10)를 구동시켜 시험용 폴리머 애자(22)의 고압의 직류전원을 인가한다.
즉, 교류 전원(11)은 고압 변환기(12)에 의해 고압의 교류 전원으로 승압되고, 이 승압된 교류 전원은 정류기(13)에 의해 직류 전원으로 변환되어 스위칭부(14)를 통해 챔버부(10) 내의 시험용 폴리머 애자(22)에 정방향 또는 역방향으로 공급된다.
이때, 제어 및 계측 분석부(40)는 도시되지 않은 전압계측수단과, 온도계측수단, 습도계측수단, 염도를 계측하는 계측수단, 시험용 폴리머 애자(22)에 흐르는 누설전류 등을 계측하는 누설전류 계측수단에 의해 시험용 폴리머 애자(22)의 양단에 걸리는 전압, 챔버부(10)의 내부온도, 습도, 염도, 그리고 시험용 폴리머 애자(22)에 르는 누설전류 등을 계측하고, 이를 분석하여 제어 및 계측 분석부(40)의 제어로 형성된 내오손 조건에 따른 시험용 폴리머 애자(22)의 내오손 특성을 얻을 수 있다.
10 : 전원부 11 : 교류전원
12 : 고압 변압기 13 : 정류기
14 : 스위칭부 20 : 챔버부
21a, 21b : 부싱부 22 : 시험용 폴리머 애자
30 : 인공 오손부 40 : 제어 및 계측분석부

Claims (7)

  1. 시험용 폴리머 애자(22)를 설치할 수 있는 소정의 내부용적을 가지는 챔버부(20)와, 상기 챔버부(20) 상단에 설치되어 상기 챔버부(20) 내부로 안개 및 염무 등을 공급하여 오손조건을 형성하는 인공 오손부(30)와, 상기 챔버부(20) 내의 시험용 폴리머 애자(22)에 고압의 전원을 공급하는 전원부(10) 및 상기 시험용 폴리머 애자(22)에 공급되는 전원 및 안개 및 염무를 제어하고 상기 시험용 폴리머 애자(22)에 흐르는 누설전류를 계측하여 내오손 특성평가를 위해 분석하는 제어 및 계측분석부(40)를 포함하는 폴리머 애자의 내오손 시험시스템에 있어서,
    상기 전원부(10)는 교류 전원(11)을 고압의 교류 전원으로 승압시키는 고압 변압기(12)와, 상기 승압된 교류 전원을 직류 전원으로 전파 변환시키는 전파정류기(13)를 구비하고, 상기 시험용 폴리머 애자(22)에 공급되는 직류 전원의 극성을 정극성 또는 부극성으로 변환시키기 위한 스위칭부(14)를 구비하는 것을 특징으로 하는 폴리머 애자의 내오손 시험시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전원부(10)로부터 상기 챔버부(20) 내부의 상기 시험용 폴리머 애자(22)로 공급되는 직류 전원은 2개의 부싱부(21a)(21b)를 통해 공급되는 것을 특징으로 하는 폴리머 애자의 내오손 시험시스템.
  7. 삭제
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