KR101256163B1

KR101256163B1 - 누설자속 감지장치

Info

Publication number: KR101256163B1
Application number: KR1020110075753A
Authority: KR
Inventors: 김병래; 이영준; 이상길
Original assignee: 한국전력공사; 한국남동발전 주식회사; 한국동서발전(주); 한국서부발전 주식회사; 한국남부발전 주식회사; 한국중부발전(주)
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-04-19
Also published as: KR20130013864A

Abstract

누설자속 감지장치를 개시한다. 발전기의 회전자의 권선으로부터 발생되는 누설자속을 감지하는 누설자속 감지장치는 일축을 기준으로 회전하며 외면에서 서로 대향하는 위치에 배치되어 권선을 수납하는 복수의 홈을 구비하는 회전자, 회전자를 사이에 두고 회전자의 양측에 배치되어 회전자의 권선에서 발생된 누설자속을 감지하는 제1 및 제2 감지센서, 제1 및 제2 감지센서 각각이 삽입되어 수납되고 회전자의 양측에 각각 배치되는 베이스부 및 제1 및 제2 감지센서 각각에서 감지된 신호를 입력받아 비교하고 비교결과를 통해 회전자의 권선의 이상 여부를 확인하는 신호 비교부를 포함한다.

Description

누설자속 감지장치{Device for detecting Leakage Flux}

본 발명은 누설자속 감지장치에 관한 것이다.

일반적인 발전기 회전자 권선의 단락을 진단하는 장치는 발전기를 정지한 상태에서 절단저항시험, 성극지수시험, 분단점압측정 등의 간이 진단 방법을 이용하여 단락을 진단한다. 종래에는 발전기 회전자 권선의 단락 여부를 진단하기 위해 발전기의 작동을 정지해야 하는 불편함이 있었다.

이러한 불편함을 해소하기 위해 발전기 회전자의 회전시 권선에 의해 발생되는 누설자속을 측정하여 발전기 회전자 권선의 단락 여부를 진단하는 방법이 제안되었다. 제안된 방법에 따라 누설자속을 감지하는 감지센서는 둥근 막대형의 공심형 코일로 제작되며 인출 신호선과 함께 설치용 베이스 장치에 완전 몰딩형으로 고착되어 단일 형태로 제작된다.

이러한 감지센서는 크기가 커져 발전기의 회전자로부터 인출과 삽입시 파손 가능성이 높으며, 손상되면 사용이 어렵다. 또한, 감지센서는 단일 고착형 몸체로 이루어지므로 장치 전체를 교체해야 하고 오랜 정비 기간과 많은 정비 비용이 소요된다.

또한, 감지센서에서 출력되는 신호를 분석하여 발전기의 회전자에 설치된 권선의 이상 여부를 판단하기 위해 별도의 신호 분석 프로그램이 내장된 특수 장비가 필요하고 이로 인해 즉각적인 분석이 불가하다.

한국등록특허공보 10-0338410

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 두개의 감지센서를 대칭 위치에 설치하고 두개의 감지센서에서 출력되는 감지신호의 차이를 관찰하여 누설자속 불평형을 감지할 수 있는 누설자속 감지장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 감지센서의 크기를 줄이고 감도가 향상된 누설자속 감지장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고장시 정비 기간과 비용을 줄이기 위해 감지센서가 삽입되는 형태로 결합되는 누설자속 감지장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 누설자속 감지장치를 제공한다.

발전기의 회전자의 권선으로부터 발생되는 누설자속을 감지하는 누설자속 감지장치는 일축을 기준으로 회전하며 외면에서 서로 대향하는 위치에 배치되어 권선을 수납하는 복수의 홈을 구비하는 회전자, 회전자를 사이에 두고 회전자의 양측에 배치되어 회전자의 권선에서 발생된 누설자속을 감지하는 제1 및 제2 감지센서, 제1 및 제2 감지센서 각각이 삽입되어 수납되고 회전자의 양측에 각각 배치되는 베이스부 및 제1 및 제2 감지센서 각각에서 감지된 신호를 입력받아 비교하고 비교결과를 통해 회전자의 권선의 이상 여부를 확인하는 신호 비교부를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치는 회전자를 사이에 두고 회전자의 양측에 감지센서를 누설자속을 감지함으로써 회전자의 권선 이상과 이상 발생 위치를 신속하게 파악할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치는 감지센서의 크기를 감소시켜 감지센서의 파손 가능성을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치는 삽입 방식으로 감지센서를 설치하여 누설자속 감지를 위한 최적 위치에서 최적의 감지신호를 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치는 감지센서의 이상 발생시 감지 센서만 교체가 가능하여 정비 시간을 단축시키고 정비 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치는 감지신호를 분석하기 위한 프로그램이 설치된 장치가 없어도 단순한 신호 측정 장치를 통해 상태 진단을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치는 경보 발생부에 의해 이상 발생을 쉽게 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지센서의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지센서의 외관을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스부의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수납부 커버를 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 누설자속 감지장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설자속 감지장치(100)는 제1 감지센서(120), 제2 감지센서(130), 베이스부(140), 신호 조정부(160), 신호 비교부(190), 신호 측정 표시부(200), 증폭부(220) 및 경보 표시부(230)를 포함한다.

여기서는 누설자속 감지장치(100)가 발전기의 회전자(110)에서 발생되는 누설자속을 감지하므로 설명의 편의를 위해 회전자(110)를 먼저 설명한다.

회전자(110)는 자속을 발생시킨다. 여기서 회전자(110)는 발전기에 설치되어 회전할 수 있다. 회전자(110)는 N극(111) 및 S극(112)의 대칭으로 형성될 수 있다. 그리고 회전자(110)는 원통형으로 형성될 수 있다. 회전자(110)는 표면에 형성된 적어도 한쌍의 제1 홈(113) 및 제2 홈(115)을 구비할 수 있다.

제1 홈(113)과 제2 홈(115)은 회전자(110)의 표면에 서로 대칭되어 위치할 수 있다. 또한, 제1 홈(113)과 제2 홈(115) 각각은 회전자 권선을 수납할 수 있다. 여기서 제1 홈(113) 및 제2 홈(115) 각각에는 같은 횟수의 회전자 권선이 감겨져 있다. 그리고 제1 홈(113) 및 제2 홈(115) 각각에 감져진 회전자 권선은 전류가 흐를 경우 주변에 동일한 누설 자속을 발생시킨다.

제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130)는 누설자속을 감지한다. 제1 감지센서(120)는 제1 홈(113)에 수납된 회전자 권선에서 발생되는 누설자속을 감지할 수 있다. 제2 감지센서(130)는 제2 홈(115)에 수납된 회전자 권선에서 발생되는 누설자속을 감지할 수 있다. 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각은 신호 전송선(150)을 통해 누설자속에 대한 감지 신호를 신호 비교부(190)로 출력할 수 있다. 여기서 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각은 서로 역위상을 갖는 감지 신호를 출력하도록 신호 전송선(150)이 결선될 수 있다.

베이스부(140)는 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각을 수납하여 고정한다. 여기서 베이스부(140)는 복수개가 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각을 수납하여 회전자(110)를 사이에 두고 배치될 수 있다. 이러한 베이스부(140)에 대해서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

신호 조정부(160)는 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각에서 출력되는 감지 신호를 조정한다. 여기서 신호 조정부(160)는 콘덴서(165) 및 제1 가변저항(170)을 포함할 수 있다.

콘덴서(165)는 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130)나 신호 전송선(150)을 통해 유도되는 고주파 신호를 바이패스하는 기능을 수행한다.

제1 가변저항(170)은 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130)로부터 입력받은 감지 신호를 서로 같은 크기로 조정한다.

신호 비교부(190)는 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각으로부터 출력된 감지 신호를 비교한다. 여기서 신호 비교부(190)는 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각의 감지신호의 파형을 비교할 수 있다. 이때, 신호 비교부(190)는 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130)의 감지 신호의 파형을 합성하여 합성된 신호를 분석할 수 있다. 예를 들면, 신호 비교부(190)는 합성된 신호로부터 제1 감지센서(120)의 감지 신호와 제2 감지센서(130)의 감지 신호가 동일한지 비교할 수 있다. 이때, 신호 비교부(190)는 두 감지 신호가 다를 경우 회전자 권선의 층간 단락 발생으로 판단할 수 있다. 또한, 신호 비교부(190)는 합성된 신호에서 두 감지 신호의 차이가 발생하는 파형 지점을 확인하여 층간 단락이 발생된 회전자 권선의 위치를 파악할 수 있다. 그리고 신호 비교부(190)는 감지신호의 차전압의 크기가 제2 가변저항(210)으로 설정한 설정값 이상일 경우 경보 신호를 출력할 수 있다.

이러한 신호 비교부(190)에서 확인된 층간 단락은 신호 측정 단자(180)에 신호 측정 표시부(200)를 연결하여 표시할 수 있다.

구체적으로 신호 측정 단자(180)에는 오실로스코프 등의 신호 측정 표시부(200)가 연결될 수 있다. 신호 측정 표시부(200)는 신호 측정 단자(180)에서 제1 감지센서(120) 및 제2 감지센서(130) 각각의 감지 신호를 측정하여 차전압을 측정하고 표시할 수 있다. 이러한 차전압은 회전자(110)의 회전 상태가 정상일 경우 0으로 측정될 수 있다. 여기서 신호 측정 표시부(200)에서 감지 신호의 전압 크기(파형)를 표시하면 회전자 권선에서의 층간 단락 여부와 층간 단락 정도를 확인할 수 있다.

특히, 제1 홈(113)에 수납된 회전자 권선에서 층간 단락이 있을 경우 대칭 위치에 있는 제2 홈(115)에 비해 제1 홈(113)의 누설자속이 줄어든다. 그리고 줄어든 누설자속에 의해 신호 측정 표시부(200)에서 측정되는 감지신호의 크기에 차이가 발생한다. 그리고 신호 측정 표시부(200)에 감지신호의 크기 차이가 표시될 수 있다. 이처럼 신호 측정 표시부(200)에 표시되는 파형으로 회전자 권선의 층간 단락 발생과, 층간 단락이 발생된 회전자 권선의 위치를 표시할 수 있다.

증폭부(220)는 신호 비교부(190)에서 출력되는 경보 신호를 증폭시킨다. 여기서 증폭부(220)는 경보 신호를 증폭시켜 경보 표시부(230)로 출력할 수 있다.

경보 표시부(230)는 경보를 나타낸다. 여기서 경보 표시부(230)는 경보 신호를 입력받아 경보 신호에 상응하는 경보를 표시한다. 이때, 경보 표시부(230)는 빛, 소리 등을 이용하여 경보를 표시할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지센서의 단면 구조를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지센서의 외관을 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지센서(300)는 센싱 도체(310), 센싱 코일(320), 단자핀(330), 지지대(340), 삽입 가이드(350) 및 센싱코일 몰딩체(360)를 포함한다.

센싱 도체(310)는 투자율이 높은 물질로 이루어진다. 여기서 센싱 도체(310)는 규소강판 적층철심 또는 자성분말 압착체로 이루어질 수 있다. 이러한 센싱 도체(310)는 페라이트 코어와 유사한 특성을 가질 수 있다.

센싱 코일(320)은 누설자속에 반응하여 신호를 생성한다. 여기서 센싱 코일(320)은 센싱 도체(310)를 감싸며 배치될 수 있다. 예를 들면, 센싱 코일(320)은 센싱 도체(310)의 둘레에 코일을 감고 코일의 두 끝단을 외부 장치와 연결시킨다.

단자핀(330)은 센싱 코일(320)과 외부 장치를 전기적으로 연결한다. 여기서 단자핀(330)은 센싱 코일(320)의 끝단에 결합된다. 예를 들면, 단자핀(330)은 용접으로 센싱 코일(320)의 끝단에 결합될 수 있다.

지지대(340)는 센싱 도체(310)와 센싱 코일(320)을 지지한다. 여기서 지지대(340)는 센싱 코일(320)의 두 끝단 각각과 연결된 단자핀(330) 전체를 몰딩하여 센싱 도체(310)와 센싱 코일(320)을 지지할 수 있다. 이때, 지지대(340)는 센싱 코일(320)의 두 끝단과 외부 연결용 단자핀(330)을 에폭시 몰딩으로 고착시킬 수 있다.

삽입 가이드(350)는 감지센서(300)가 베이스부(140)에 삽입될 때 가이드 기능을 수행한다. 이러한 삽입 가이드(350)는 지지대(340)로부터 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 또한, 삽입 가이드(350)는 지지대(340)가 삽입되는 베이스부(140)의 홈 형상에 상응하게 형성될 수 있다.

센싱코일 몰딩체(360)는 센싱 코일(320)의 외측에서 센싱 코일(320)을 감싸며 형성된다. 이러한 삽입 가이드(360)는 센싱 코일(320)을 보호할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스부의 구조를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스부의 단면 구조를 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스부(140)는 베이스 부재(510), 적어도 하나의 감지센서 수납부(520) 및 단자핀 홀더(530)를 포함한다.

베이스 부재(510)는 감지센서(300)의 수납을 위한 공간을 제공한다. 여기서 베이스 부재(510)는 절연 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 베이스 부재(510)는 페놀 수지 또는 에폭시 그라스 재질로 이루어질 수 있다.

감지센서 수납부(520)는 삽입된 감지센서(300)를 수납한다. 여기서 감지센서 수납부(520)는 베이스 부재(510)의 일면에 홈으로 형성될 수 있다. 이때, 감지센서 수납부(520)는 감지센서(300)의 지지대(340) 및 삽입 가이드(350)에 상응하는 형상과 깊이를 갖는 홈으로 형성될 수 있다.

또한, 감지센서 수납부(520)는 예비용 감지센서(300)를 수납하기 위해 베이스 부재(510)에 복수개가 설치될 수 있다. 예를 들면, 감지센서 수납부(520)는 미리 설정된 간격으로 2 ~ 3개가 베이스 부재(510)에 설치될 수 있다.

단자핀 홀더(530)는 감지센서(300)의 단자핀(330)을 수납한다. 여기서 단자핀 홀더(530)는 감지센서 수납부(520)와 연결되어 감지센서 단자핀(330)이 삽입되는 공간을 마련한다. 이때, 단자핀 홀더(530)는 접속 리드(540)가 상호 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 단자핀 홀더(530)는 접속 리드(540)가 외부 신호인출선(550)과 연결될 수 있다.

한편, 베이스부(140)는 도 6에 도시된 바와 같이 감지센서 수납부(520)에 결합되는 수납부 커버(400)를 더 포함한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수납부 커버를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수납부 커버(400)는 감지센서 수납부(520)를 사용하지 않는 감지센서 수납부(520)의 입구를 막는다. 여기서 수납부 커버(400)는 절연 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 수납부 커버(400)는 절연성 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 그리고 수납부 커버(400)는 감지센서 수납부(520)로부터 이탈되지 않도록 외부에 노출된 일단부가 에폭시로 감지센서 수납부(520)와 접착될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 누설자속 감지장치
110: 회전자
120: 제1 감지센서
130: 제2 감지센서
140: 베이스부
150: 신호 전송선
160: 신호 조정부
165: 콘덴서
170: 제1 가변저항
180: 신호 측정 단자
190: 신호 비교부
200: 신호 측정 표시부
210: 제2 가변저항
220: 증폭부
230: 경보 표시부

Claims

일축을 기준으로 회전하며 외면에서 서로 대향하는 위치에 배치되어 권선을 수납하는 복수의 홈을 구비하는 발전기 회전자의 권선으로부터 발생되는 누설자속을 감지하는 누설자속 감지장치에 있어서,
회전자를 사이에 두고 상기 회전자의 양측에 배치되어 상기 회전자의 권선에서 발생된 누설자속을 감지하는 제1 및 제2 감지센서;
상기 제1 및 제2 감지센서 각각이 삽입되어 수납되고 상기 회전자의 양측에 각각 배치되는 베이스부; 및
상기 제1 및 제2 감지센서 각각에서 감지된 신호를 입력받아 비교하고 비교결과를 통해 상기 회전자의 권선의 이상 여부를 확인하는 신호 비교부를 포함하되,
상기 신호 비교부는 상기 제1 및 제2 감지센서 각각에서 출력된 감지신호의 파형을 합성하고 합성된 신호로부터 상기 제1 감지센서의 감지 신호와 상기 제2 감지센서의 감지 신호가 동일한지 비교하여 상기 회전자의 권선의 단락 발생을 확인하는 것을 특징으로 하는 누설자속 감지장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 감지센서 각각은
전도성 물질로 이루어진 센싱 도체;
상기 센싱 도체를 감싸며 상기 누설자속에 반응하여 신호를 생성하는 센싱 코일;
상기 센싱 코일의 양 끝단에 결합되어 외부 장치와 전기적으로 연결되는 단자핀; 및
상기 센싱 코일과 상기 단자핀 전체를 몰딩하여 상기 센싱 도체와 상기 센싱 코일을 지지하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설자속 감지장치.
제2 항에 있어서,
상기 베이스부는
상기 제1 및 제2 감지센서 각각의 수납을 위한 공간을 제공하는 베이스 부재;
상기 베이스 부재 각각에서 상기 제1 및 제2 감지센서 각각을 수납하는 홈으로 이루어진 적어도 하나의 감지센서 수납부; 및
상기 감지센서 수납부에 결합되어 상기 단자핀을 수납하고 상기 단자핀을 외부 장치와 전기적으로 연결하는 단자핀 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설자속 감지장치.
제3 항에 있어서,
상기 감지센서 수납부가 상기 베이스 부재에서 복수개가 설치될 경우 상기 단자핀 홀더는 상기 감지센서 수납부 각각에 설치되어 신호인출선을 통해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 누설자속 감지장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 신호 비교부는 상기 권선의 이상 여부를 확인하여 경보 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누설자속 감지장치.
제6 항에 있어서,
상기 경보 신호를 수신하여 경보를 표시하는 경보 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누설자속 감지장치.