KR101840980B1 - Diagnosis device for isolation deterioration of electric apparatus and diagnosis method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
발명은 전기기기의 절연열화 진단장치 및 진단방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing insulation deterioration of an electric apparatus.
일반적으로 변압기, 발전기, 전동기 등 절연된 코일을 철심에 감아서 만들어지는 전기기기는 권선의 인덕턴스, 저항과 층간 캐패시턴스 및 누설저항이 존재하며, 설비의 절연이 열화되거나 구조가 변형되면 이러한 소자들의 값이 변화게 된다. 또한, 이러한 소자들의 값이 기준값 이상으로 변화되면 절연이 파괴되어 사고를 유발하게 된다. 한편, 사고에 도달하기 전에 부분방전(PD) 또는 절연유에 가스가 발생하는 등의 징후가 나타나므로, PD측정, 가스분석을 통해 예방진단을 하고 있다. 그러나, 코일의 내부 코어와 인접부근에서 PD가 발생하면 코어로 흡수되므로 검출이 어렵고, 가스가 절연유로 흡수되어 검출되기까지는 시간이 오래 걸리므로, 절연 파괴에 대한 효과적인 예방진단에 어려움이 있다. Generally, electrical devices such as transformers, generators, and motors are produced by winding insulated coils around an iron core. The inductance, resistance, interlayer capacitance, and leakage resistance of the winding are present. When the insulation of the equipment deteriorates or the structure is deformed, . Also, if the value of these elements is changed beyond the reference value, the insulation breaks down and causes an accident. On the other hand, before reaching the accident, there are signs such as partial discharge (PD) or generation of gas in insulating oil. Therefore, PD diagnosis and gas analysis are used for preventive diagnosis. However, when PD is generated near the inner core of the coil, it is difficult to detect because it is absorbed into the core, and it takes a long time until the gas is absorbed and detected by the insulating oil.
본 발명은 권선에 유입 및/또는 유출되는 전류와 인가되는 전압의 기본파 성분과 고조파 성분을 분석하여, 권선의 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설 저항의 값을 검출하여, 실시간으로 절연열화를 진단할 수 있는 전기기기의 절연열화 진단장치 및 진단방법을 제공한다.The present invention analyzes the fundamental wave component and the harmonic component of a current flowing into and / or out of a winding and a voltage applied thereto, and detects a value of capacitance, inductance, resistance, ground capacitance, and leakage resistance between ground The present invention provides an apparatus and method for diagnosing an insulation deterioration of an electric device capable of diagnosing insulation deterioration in real time.
본 발명에 의한 전기기기의 절연열화 진단방법은 권선에 흐르는 전류와 전압을 검출하는 검출 단계; 상기 검출 단계에서 검출된 전류와 전압을 열화검출 알고리즘에 대입하여, 상기 권선의 층간 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설저항을 계산하는 연산 단계; 및 상기 연산 단계에서 계산된 값을 각각 실시간으로 저장하고, 각각의 계산된 값이 기준 범위를 벗어나면 상기 권선이 열화된 것으로 판단하는 저장 판단 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of diagnosing an electrical deterioration of an electric device, comprising: detecting a current and a voltage flowing in a winding; Calculating an inter-layer capacitance, an inductance, a resistance, a ground-to-ground composite capacitance, and a ground-to-ground composite leakage resistance by substituting the current and voltage detected in the detection step into a deterioration detection algorithm; And a storage determining step of storing the values calculated in the calculating step in real time and determining that the winding is deteriorated when each calculated value is out of a reference range.
상기 전기기기는 1차권선 또는 2차권선을 구비하고, 상기 1차권선의 인덕턴스(L1)는 다음 수학식에 의해 계산되며, Wherein the electric machine has a primary winding or a secondary winding, and the inductance (L 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
상기 1차권선의 저항(R1)은 다음 수학식에 의해 계산되고,The resistance (R 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
상기 1차권선의 층간 캐패시턴스(C1)는 다음 수학식에 의해 계산되며,The interlayer capacitance (C 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
여기서, here,
이고, ego,
Y11은 기본파 1차권선 어드미턴스, Y13은 3조파 1차권선 어드미턴스일 수 있다.Y 11 is the primary wave primary winding admittance, and Y 13 is the tertiary primary winding admittance.
상기 기본파 1차권선 어드미턴스(Y11)는 다음 수학식에 의해 계산되고,The fundamental wave primary winding admittance (Y 11 ) is calculated by the following equation,
상기 3조파 1차권선 어드미턴스(Y13)는 다음 수학식에 의해 계산되며,The third harmonic primary winding admittance (Y 13 ) is calculated by the following equation,
여기서, I011은 기본파 1차측 여자전류, θI011은 I011의 위상각, E11은 기본파 1차권선 전압, θE11은 E11의 위상각, I013은 3조파 1차측 여자전류, θI013은 I013의 위상각, E13은 3조파 1차권선 전압, θE13은 E13의 위상각을 나타낼 수 있다.Here, I 011 is the fundamental wave a primary excitation current, θI 011 is phase angle of the I 011, E 11 is the phase angle of the fundamental primary winding voltage, θE 11 is E 11, I 013 3 Sowing primary excitation current, θI is the phase angle 013, the E 13 I 013 3 Sowing the primary winding voltage, θE 13 may represent a phase angle E of 13.
상기 1차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg1)은 다음 수학식에 의해 계산되고,The composite leakage resistance Rg 1 between the primary windings is calculated by the following equation,
상기 1차권선의 대지간 합성 캐패시턴스(Cg1)는 다음 수학식에 의해 계산되며,The ground-to-ground composite capacitance (Cg 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
여기서, Yg11은 기본파 1차권선 누설 어드미턴스일 수 있다.Here, Yg 11 may be a fundamental wave a primary winding leakage admittance.
상기 2차권선의 인덕턴스(L2)는 다음 수학식에 의해 계산되며,The inductance (L 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
상기 2차권선의 저항(R2)은 다음 수학식에 의해 계산되고,The resistance (R 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
상기 2차권선의 층간 캐패시턴스(C2)는 다음 수학식에 의해 계산되고,The interlayer capacitance (C 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
여기서, here,
이고, ego,
Y21은 기본파 2차권선 어드미턴스, Y23은 3조파 2차권선 어드미턴스일 수 있다.Y 21 is the fundamental wave secondary winding admittance, and Y 23 is the tertiary secondary winding admittance.
상기 기본파 2차권선 어드미턴스(Y21)은 다음 수학식에 의해 계산되고,The fundamental wave secondary winding admittance (Y 21 ) is calculated by the following equation,
상기 3조파 2차권선 어드미턴스(Y23)은 다음 수학식에 의해 계산되며,The third harmonic secondary winding admittance (Y 23 ) is calculated by the following equation,
여기서, I021은 기본파 2차측 여자전류, θI021은 I021의 위상각, E21은 기본파 2차권선 전압, θE21은 E21의 위상각, I023은 3조파 2차측 여자전류, θI023은 I023의 위상각, E23은 3조파 2차권선 전압, θE23은 E23의 위상각을 나타낼 수 있다.Here, I 021 is the fundamental wave secondary side excitation current, θI 021 is phase angle of the I 021, E 21 is a fundamental wave secondary winding voltage, θE 21 is the phase angle, I 023 of the E 21 3 Sowing secondary side excitation current, θI 023 has a phase angle of 023 I, 23 E 3 Sowing secondary winding voltage, θE 23 may represent a phase angle E of 23.
상기 2차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg2)은 다음 수학식에 의해 계산되고,The combined leakage resistance Rg 2 between the secondary windings is calculated by the following equation,
상기 2차권선의 대지간 합성 캐패시턴스(Cg2)는 다음 수학식에 의해 계산되며,The ground-to-ground composite capacitance (Cg 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
여기서, Yg21은 기본파 2차권선 누설 어드미턴스일 수 있다.Here, Yg 21 may be the fundamental wave secondary winding leakage admittance.
상기 전기기기가 변압기인 경우 상기 1차권선 및 상기 2차권선을 모두 구비하고, 상기 연산 단계에서는 상기 1차권선의 층간 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설저항과, 상기 2차권선의 층간 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설저항을 계산하여 열화를 판단할 수 있다.Wherein the electric device is provided with both of the primary winding and the secondary winding when the electric device is a transformer, and in the calculating step, the interlayer capacitance, inductance, resistance, interground mass composite capacitance and interground earth combined leakage resistance of the primary winding, The deterioration can be determined by calculating the interlayer capacitance, inductance, resistance, ground capacitance, and ground leakage resistance of the secondary winding.
상기 전기기기가 분로리액터인 경우, 상기 기본파 1차측 여자전류(I011)를 기본파 1차권선 유출전류(I11)로 변경하고, 상기 3조파 1차측 여자전류(I013)를 3조파 1차권선 유입전류(I13)으로 변경하여 적용할 수 있다.Wherein when the electric device is a shunt reactor, the fundamental wave primary exciting current (I 011 ) is changed to the fundamental wave primary winding output current (I 11 ), and the triple wave primary electromotive force current (I 013 ) (I 13 ) of the primary winding.
상기 전기기기가 모터인 경우, 상기 연산 단계에서는 상기 1차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg1) 및 대지간 합성 캐패시턴스(Cg1)를 계산하여 열화를 판단할 수 있다.In the case where the electric device is a motor, in the calculating step, the deterioration can be determined by calculating the composite leakage resistance Rg 1 and the intergrounding composite capacitance Cg 1 of the primary winding.
상기 전기기기가 발전기인 경우, 상기 연산 단계에서는 상기 2차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg2) 및 대지간 합성 캐패시턴스(Cg2)를 계산하여 열화를 판단할 수 있다.In the case where the electric device is a generator, in the calculating step, deterioration can be determined by calculating the composite leakage resistance Rg 2 and the intergrounding composite capacitance Cg 2 of the secondary winding.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기기기의 절연열화 진단장치는 권선에 유입 및/또는 유출되는 전류와 인가되는 전압의 기본파 성분과 고조파 성분을 분석하여, 권선의 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설 저항의 값을 검출하고, 이를 통해 권선을 열화를 실시간으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 전기기기의 절연열화 진단장치는 열화측정 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 전기기기의 안전성을 향상시킬 수 있다. The apparatus for diagnosing an electric deterioration of an electric device according to an embodiment of the present invention analyzes a fundamental wave component and a harmonic component of an electric current flowing into and / or out of a coil and a voltage applied thereto and determines the capacitance, inductance, resistance, It is possible to detect the leakage resistance value of the composite capacitance and the earth leakage current, and thereby to detect the deterioration of the winding in real time. Accordingly, the apparatus for diagnosing an electric deterioration of an electric device according to the present invention can reduce deterioration measurement time and cost, and can improve the safety of the electric device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기기의 절연열화 진단장치를 도시한 블럭도이다.
도 2a는 전기기기 중 변압기의 등가회로를 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 등가회로를 보다 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 전기기기 중 변압기의 2차권선의 절연열화를 측정하기 위한 상태를 도시한 회로도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for diagnosing an electrical deterioration of an electric device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram showing an equivalent circuit of a transformer in an electric machine, and FIG. 2B is a diagram showing a more simplified equivalent circuit in FIG. 2A.
3 is a circuit diagram showing a state for measuring the insulation deterioration of the secondary winding of the transformer in the electric equipment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기기의 절연열화 진단장치를 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for diagnosing an electrical deterioration of an electric device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기기의 절연열화 진단장치(100)는 검출부(110), 연산부(120), 저장 판단부(140) 및 신호 출력부(150)를 포함한다. 여기서, 전기기기는 절연된 코일을 철심에 감아서 만들어지는, 즉, 권선을 구비하는 전기기기를 말한다. 구체적으로, 상기 전기기기는 변압기, 발전기, 모터, 분로리액터 또는 전동기를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, an apparatus for diagnosing an electrical deterioration of an electric apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a detecting
상기 검출부(110)는 열화를 진단하려는 전기기기에서 권선에 유입 및/또는 유출되는 전류와 인가되는 전압을 실시간으로 검출한다. 또한, 상기 검출부(110)에서 검출된 전류 및 전압은 연산부(120)로 전달된다. 여기서, 상기 검출부는 별도의 측정기를 사용하여 권선에 유입 및/또는 유출되는 전류와 인가되는 전압을 측정할 수 있으나, 본 발명에서 그 방법을 한정하는 것은 아니다. The
상기 연산부(120)는 상기 검출부(110)에서 검출된 전류 및 전압의 기본파 성분 및 고조파 성분을 분석한다. 한편, 본 발명에서는 고조파 성분 중 3조파 성분을 분석하여 열화를 검출하였으나, 상기 고조파 성분은 5조파, 7조파, 9조파 등 어느 차수의 고조파를 사용하여도 무방하다. 구체적으로, 상기 연산부(120)는 검출된 전류 및 전압을 열화검출 알고리즘에 대입하여, 권선의 층간 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설 저항의 값을 계산한다. 상기 열화검출 알고리즘은 1차권선 알고리즘 및 2차권선 알고리즘을 포함한다. 이는 권선을 갖는 전기기기가 1차측 또는 2차측 권선만 가지거나 혹은 1차측 및 2차측 권선을 모두 가질 수 있기 때문에 적용되는 전기기기의 권선 상태에 따라 다른 알고리즘을 사용할 수 있다. 이러한 열화검출 알고리즘은 하기에서 보다 자세히 설명하기로 한다. The
상기 저장 판단부(130)는 상기 연산부(120)에서 계산된 권선의 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설 저항의 값을 실시간으로 저장하고, 저장된 값의 분석하여 열화 상태를 판단한다. 구체적으로, 상기 저장 판단부(130)는 측정된 각각의 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설 저항의 값이 기준 범위를 벗어나면 열화가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설 저항의 기준 범위에 대한 값은 저장 판단부(130)에 미리 저장되어 있다. The
상기 신호 출력부(140)는 상기 저장 판단부(130)의 판단 결과에 따른 신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 신호 출력부(140)는 상기 저장 판단부(130)에서 권선의 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설 저항의 값 중 어느 하나가 기준 범위를 벗어난 것으로 판단되면 알람을 발생시킬 수 있다. The
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기기의 절연열화 진단장치가 변압기의 열화를 진단하는 방법을 설명하기로 한다. Next, a method for diagnosing deterioration of a transformer of an electric deterioration diagnosis apparatus for an electric device according to an embodiment of the present invention will be described.
도 2a는 전기기기 중 변압기의 등가회로를 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 등가회로를 보다 간략하게 나타낸 도면이다.FIG. 2A is a diagram showing an equivalent circuit of a transformer in an electric machine, and FIG. 2B is a diagram showing a more simplified equivalent circuit in FIG. 2A.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 변압기는 1차권선과 2차권선을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따른 전기기기의 절연열화 진단장치(100)에서 상기 연산부(120)는 변압기의 1차권선의 절연열화를 측정하기 위해 1차권선 알고리즘을 적용하고, 변압기의 2차권선의 절연열화를 측정하기 위해 2차권선 알고리즘을 적용한다. As shown in Figs. 2A and 2B, the transformer includes a primary winding and a secondary winding. Therefore, in the apparatus for diagnosing an electrical deterioration of an electric apparatus 100 according to the present invention, the calculating
먼저, 도 2b에서 E11은 기본파 1차권선 전압, C1은 1차권선 층간 커패시턴스, R1은 1차권선 저항, L1은 1차권선 인덕턴스, I'11은 기본파 1차권선 유입전류, I11은 기본파 1차권선 유출전류, Ig11은 기본파 1차권선 대지간 유출전류, Rg1은 1차권선 대지간 합성누설저항, Cg1은 1차권선 대지간 합성캐패시턴스를 나타낸다. 또한, E21은 기본파 2차권선 전압, C2은 2차권선 층간 커패시턴스, R2은 2차권선 저항, L2은 2차권선 인덕턴스, I'21은 기본파 2차권선 유출전류, I21은 기본파 2차권선 유입전류, Ig21은 기본파 2차권선 대지간 유출전류, Rg2은 2차권선 대지간 합성누설저항, Cg2은 2차권선 대지간 합성 캐패시턴스를 나타낸다.First, in Fig. 2b E 11 is the fundamental primary winding voltage, C 1 is the primary winding interlayer capacitance, R 1 is the primary winding resistance, L 1 is the primary winding inductance, I '11 is the fundamental primary winding flows current, I 11 denotes a fundamental wave a primary winding leakage current, Ig 11 is the fundamental primary composite capacitance between wires between grounds leakage current, Rg 1 is the primary composite leakage between wires ground resistance, Cg 1 is the primary winding Property . In addition, E 21 is a fundamental wave secondary winding voltage, C 2 is the secondary winding interlayer capacitance, R 2 is a secondary winding resistance, L 2 is a secondary winding inductance, I '21 is the fundamental wave secondary winding leakage current, I 21 is the fundamental wave secondary winding current, Ig 21 is the fundamental wave secondary winding earth leakage current, Rg 2 is the composite leakage resistance between the secondary windings, and Cg 2 is the composite capacitance between the secondary windings.
상기 1차권선 알고리즘은 다음 수학식 1 내지 수학식 13의 순서로 연산되어, 최종적으로 1차권선의 인덕턴스(L1), 저항(R1), 층간 캐패시턴스(C1), 대지간 합성 누설 저항(Rg1) 및 대지간 합성 캐패시턴스(Cg1)를 구할 수 있다.The primary winding algorithm is calculated in the order of the following equations (1) to (13), and finally the inductance L1 of the primary winding, the resistance R1, the interlayer capacitance C1, And the ground-to-ground composite capacitance (Cg1).
여기서, Y11은 기본파 1차권선 어드미턴스, I011은 기본파 1차측 여자전류, θI011은 I011의 위상각, E11은 기본파 1차권선 전압, θE11은 E11의 위상각을 나타낸다. 또한, I011 = I11-I21으로 구할 수 있다.Wherein, Y 11 is the phase angle of the fundamental primary winding admittance, I 011 is the fundamental wave a primary excitation current, θI 011 is phase angle of the I 011, E 11 is the fundamental primary winding voltage, θE 11 is E 11 . Further, I 011 = I 11 -I 21 can be obtained.
여기서, Y13은 3조파 1차권선 어드미턴스, I013은 3조파 1차측 여자전류, θI013은 I013의 위상각, E13은 3조파 1차권선 전압, θE13은 E13의 위상각을 나타낸다. 또한, I013 = I13-I23으로 구할 수 있다. 여기서, I13은 3조파 1차권선 유출전류, I23은 3조파 2차권선 유입전류를 말한다. Wherein, Y 13 is a three-wave primary winding admittance, I 013 3 Sowing primary excitation current, θI 013 is the phase angle, E 13 of I 013 3 Sowing the primary winding voltage, θE 13 is a phase angle E 13 . Further, I 013 = I 13 -I 23 can be obtained. Where I 13 is the third harmonic primary winding out current and I 23 is the third harmonic secondary winding inrush current.
상기 수학식 2와 수학식 5로부터 다음 수학식 7을 구할 수 있다.From Equation (2) and Equation (5), the following Equation (7) can be obtained.
여기서,here,
이다.to be.
또한, 상기 수학식 3과 수학식 6으로부터 다음 수학식 8과 수학식 9를 구할 수 있다.Further, the following equations (8) and (9) can be obtained from the equations (3) and (6).
상기 수학식 8과 수학식 9로부터 다음 수학식 10을 구할 수 있다.From Equation (8) and Equation (9), the following Equation (10) can be obtained.
그리고, 수학식 10에 수학식 7을 대입하면 다음과 같다.Substituting Equation (7) into Equation (10) results in the following.
따라서, 1차권선의 인덕턴스(L1)는 다음과 같다.Therefore, the inductance (L 1 ) of the primary winding is as follows.
상기 L1 값을 수학식 7에 대입하면, 1차권선의 저항(R1)을 구할 수 있다. By substituting the value of L 1 into the expression (7), the resistance (R 1 ) of the primary winding can be obtained.
또한, 상기 L1과 R1 값을 수학식 8에 대입하면, 1차권선의 층간 캐패시턴스(C1)를 구할 수 있다. In addition, by substituting the values of L 1 and R 1 into the equation (8), the interlayer capacitance (C 1 ) of the primary winding can be obtained.
여기서, Yg11은 기본파 1차권선 누설 어드미턴스, Ig11은 기본파 1차권선 대지간 유출전류, θIg11은 Ig11의 위상각, E11은 기본파 1차권선 전압, θE11은 E11의 위상각을 나타낸다. 또한, Ig11 = I'11 - I11으로 구할 수 있다.Here, Yg 11 is a fundamental wave a primary winding leakage admittance, Ig 11 is the phase angle between the fundamental primary winding earth leakage current, θIg 11 is Ig 11, E 11 is the fundamental primary winding voltage, θE 11 is E 11 Respectively. In addition, Ig 11 = I '11 - can be determined as I 11.
상기 수학식 12로부터 1차권선 대지간 합성 누설저항(Rg1)을 구할 수 있다.From the above equation (12), the composite leakage resistance Rg 1 between the primary windings can be obtained.
또한, 상기 수학식 13으로부터 1차권선 대지간 합성 캐패시턴스(Cg1)을 구할 수 있다.Also, the composite capacitance Cg 1 between the primary windings can be obtained from Equation (13).
다음으로, 도 3은 전기기기 중 변압기의 2차권선의 절연열화를 측정하기 위한 상태를 도시한 회로도이다.Next, Fig. 3 is a circuit diagram showing a state for measuring the insulation deterioration of the secondary winding of the transformer in the electric equipment.
상기 2차권선 알고리즘은 다음 수학식 14 내지 수학식 22 의 순서로 연산되어, 최종적으로 2차권선의 인덕턴스(L2), 저항(R2), 층간 캐패시턴스(C2), 대지간 합성 누설 저항(Rg2) 및 대지간 합성 캐패시턴스(Cg2)를 구할 수 있다. 여기서, 2차권선의 층간 열화와 관련된 인덕턴스(L2), 저항(R2), 층간 캐패시턴스(C2)를 측정할 때, 1차측에서 전력을 공급한 상태에서는 검출이 곤란하므로, 도 3 도시된 바와 같이, 1차측의 차단기를 개방하고 2차측에서 전력을 공급하여 측정한다. 또한, 2차권선의 대지간 열화와 관련된 대지간 합성 누설 저항(Rg2) 및 대지간 합성 캐패시턴스(Cg2)를 측정할 때는 1차측 전력 공급상태에서도 상시 감시가 가능하다.The secondary winding algorithm is calculated in the order of the following equations (14) to (22), and finally the inductance L 2 , the resistance R 2 , the interlayer capacitance C 2 , (Rg 2 ) and ground-to-ground composite capacitance (Cg 2 ). Here, when the inductance (L 2 ), the resistance (R 2 ) and the interlayer capacitance (C 2 ) associated with the interlayer deterioration of the secondary winding are measured, it is difficult to detect the state when power is supplied from the primary side. As shown, the circuit breaker on the primary side is opened and power is supplied from the secondary side to measure. Also, when measuring the combined leakage resistance (Rg 2 ) and ground-to-ground composite capacitance (Cg 2 ) associated with deterioration of the ground between secondary windings, it is possible to monitor at all times in the primary power supply state.
여기서, Y21은 기본파 2차권선 어드미턴스, I021은 기본파 2차측 여자전류, θI021은 I021의 위상각, E21은 기본파 2차권선 전압, θE21은 E21의 위상각을 나타낸다. 또한, I021 = I21 - I11으로 구할 수 있다. Wherein, Y 21 is the phase angle of the fundamental wave secondary winding admittance, I 021 is the fundamental wave secondary side excitation current, θI 021 is phase angle of the I 021, E 21 is a fundamental wave secondary winding voltage, θE 21 is E 21 . Further, I 021 = I 21 - I 11 can be obtained.
여기서, Y23은 3조파 2차권선 어드미턴스, I023은 3조파 2차측 여자전류, θI023은 I023의 위상각, E23은 3조파 2차권선 전압, θE23은 E23의 위상각을 나타낸다. 또한, I023 = I23 - I13으로 구할 수 있다.Wherein, Y 23 is a three-wave secondary winding admittance, I 023 3 Sowing secondary side excitation current, θI 023 is phase angle of the I 023, E 23 is a three-wave secondary winding voltage, θE 23 is a phase angle E 23 . Further, I 023 = I 23 - I 13 can be obtained.
더불어, 상기 1차권선 알고리즘과 동일한 연산과정을 통하여 상기 수학식 14 내지 수학식 19로부터, 하기와 같이 2차권선의 인덕턴스(L2), 저항(R2), 층간 캐패시턴스(C2)를 구할 수 있다. In addition, the inductance (L 2 ), the resistance (R 2 ), and the interlayer capacitance (C 2 ) of the secondary winding are obtained from the equations (14) to (19) through the same calculation process as the primary winding algorithm .
여기서, Yg21은 기본파 2차권선 누설 어드미턴스, Ig21은 기본파 2차권선 대지간 유출전류, θIg21은 Ig21의 위상각, E21은 기본파 2차권선 전압, θE21은 E21의 위상각을 나타낸다. 또한, Ig21 = I21 - I'21으로 구할 수 있다.Here, Yg 21 is a fundamental wave secondary winding leakage admittance, Ig 21 is a fundamental wave secondary winding between grounds leakage current, θIg 21 is the phase angle of the Ig 21, E 21 is a fundamental wave secondary winding voltage, θE 21 is E 21 Respectively. In addition, Ig 21 = I 21 - I 'can be found in 21.
상기 수학식 21로부터 2차권선 대지간 합성 누설저항(Rg2)을 구할 수 있다.From the above equation (21), the composite leakage resistance Rg 2 between the secondary windings can be obtained.
또한, 상기 수학식 22로부터 2차권선 대지간 합성 캐패시턴스(Cg2)을 구할 수 있다.Further, the composite capacitance (Cg 2 ) between the secondary windings can be obtained from Equation (22).
더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기기기 절연열화 진단장치는 변압기 외에도 분로리액터, 모터 및 발전기의 열화도 측정할 수 있다. In addition, the deterioration diagnosis apparatus for electrical equipment according to an embodiment of the present invention can measure deterioration of shunt reactors, motors, and generators in addition to a transformer.
예를 들어, 분로리액터의 열화를 측정할 때에는 상기 1차권선 알고리즘을 동일하게 사용하되, 상기 수학식에서 I011을 I11으로 변경하고, I013을 I13으로만 변경하여 그대로 적용 가능하다. For example, in measuring the deterioration of the shunt reactor, the primary winding algorithm is used in the same manner, but in the above equation, I 011 is changed to I 11 , and I 013 is changed to I 13 .
또한, 모터나 발전기와 같은 회전기는 변압기와는 다르게 층간 열화보다는 대지간 열화가 주요인이므로, 상기 1차권선 알고리즘 및 2차권선 알고리즘에서 대지간 열화와 관련된 부분만 적용하여 열화의 정도를 측정할 수 있다.In addition, since rotors such as motors and generators have a deterioration in intergranular deterioration rather than interlayer deterioration unlike transformers, the degree of deterioration can be measured by applying only the portions related to intergranular deterioration in the primary winding algorithm and the secondary winding algorithm have.
모터의 대지간 열화를 측정할 때는 상기 1차권선 알고리즘에서 수학식 11 내지 수학식 13을 적용하여, 모터의 대지간 합성 누설저항 및 대지간 합성 캐패시턴스를 구할 수 있다. In measuring the deterioration between the ground of the motor, the composite leakage resistance between the ground and the inter-site composite capacitance of the motor can be obtained by applying Equations (11) to (13) in the primary winding algorithm.
또한, 발전기의 열화를 측정할 때는 상기 2차권선 알고리즘에서 수학식 20 내지 수학식 22를 적용하여, 발전기의 대지간 합성 누설저항 및 대지간 합성 캐패시턴스를 구할 수 있다.Further, when measuring the deterioration of the generator, the combined leakage resistance and ground-to-ground combined capacitance of the generator can be obtained by applying Equations (20) to (22) in the secondary winding algorithm.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전기기기의 절연열화 진단장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be embodied in various forms without departing from the spirit or scope of the following claims. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
110: 검출부
120: 연산부
130: 저장 판단부
140: 신호 출력부110:
120:
130:
140: Signal output section
Claims (12)
상기 검출 단계에서 검출된 전류와 전압을 열화검출 알고리즘에 대입하여, 상기 권선의 층간 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설저항을 계산하는 연산 단계; 및
상기 연산 단계에서 계산된 값을 각각 실시간으로 저장하고, 각각의 계산된 값이 기준 범위를 벗어나면 상기 권선이 열화된 것으로 판단하는 저장 판단 단계;를 포함하고,
전기기기는 1차권선 또는 2차권선을 구비하고,
상기 1차권선의 인덕턴스(L1)는 다음 수학식에 의해 계산되며,
상기 1차권선의 저항(R1)은 다음 수학식에 의해 계산되고,
상기 1차권선의 층간 캐패시턴스(C1)는 다음 수학식에 의해 계산되며,
여기서,
이고,
Y11은 기본파 1차권선 어드미턴스, Y13은 3조파 1차권선 어드미턴스인 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.A detecting step of detecting a current and a voltage flowing in the winding;
Calculating an inter-layer capacitance, an inductance, a resistance, a ground-to-ground composite capacitance, and a ground-to-ground composite leakage resistance by substituting the current and voltage detected in the detection step into a deterioration detection algorithm; And
And a storage determining step of storing the values calculated in the calculating step in real time and judging that the winding is deteriorated when each calculated value is out of a reference range,
The electric device has a primary winding or a secondary winding,
The inductance (L 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
The resistance (R 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
The interlayer capacitance (C 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
here,
ego,
Y 11 is a fundamental wave primary winding admittance, and Y 13 is a tertiary wave primary winding admittance.
상기 기본파 1차권선 어드미턴스(Y11)는 다음 수학식에 의해 계산되고,
상기 3조파 1차권선 어드미턴스(Y13)는 다음 수학식에 의해 계산되며,
여기서, I011은 기본파 1차측 여자전류, θI011은 I011의 위상각, E11은 기본파 1차권선 전압, θE11은 E11의 위상각, I013은 3조파 1차측 여자전류, θI013은 I013의 위상각, E13은 3조파 1차권선 전압, θE13은 E13의 위상각을 나타내는 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.The method according to claim 1,
The fundamental wave primary winding admittance (Y 11 ) is calculated by the following equation,
The third harmonic primary winding admittance (Y 13 ) is calculated by the following equation,
Here, I 011 is the fundamental wave a primary excitation current, θI 011 is phase angle of the I 011, E 11 is the phase angle of the fundamental primary winding voltage, θE 11 is E 11, I 013 3 Sowing primary excitation current, θI 013 I is the phase angle of 013, E 13 is a three-wave voltage primary winding, θE 13 is isolated degradation diagnostic method of the electrical device, characterized in that represents the phase angle of the 13 E.
상기 1차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg1)은 다음 수학식에 의해 계산되고,
상기 1차권선의 대지간 합성 캐패시턴스(Cg1)는 다음 수학식에 의해 계산되며,
여기서, Yg11은 기본파 1차권선 누설 어드미턴스인 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.The method according to claim 1,
The composite leakage resistance Rg 1 between the primary windings is calculated by the following equation,
The ground-to-ground composite capacitance (Cg 1 ) of the primary winding is calculated by the following equation,
Here, Yg 11 is a fundamental wave primary winding leakage admittance.
상기 2차권선의 인덕턴스(L2)는 다음 수학식에 의해 계산되며,
상기 2차권선의 저항(R2)은 다음 수학식에 의해 계산되고,
상기 2차권선의 층간 캐패시턴스(C2)는 다음 수학식에 의해 계산되고,
여기서,
Y21은 기본파 2차권선 어드미턴스, Y23은 3조파 2차권선 어드미턴스인 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.The method according to claim 1,
The inductance (L 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
The resistance (R 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
The interlayer capacitance (C 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
here,
Y 21 is a fundamental wave secondary winding admittance, and Y 23 is a tertiary wave secondary winding admittance.
상기 기본파 2차권선 어드미턴스(Y21)은 다음 수학식에 의해 계산되고,
상기 3조파 2차권선 어드미턴스(Y23)은 다음 수학식에 의해 계산되며,
여기서, I021은 기본파 2차측 여자전류, θI021은 I021의 위상각, E21은 기본파 2차권선 전압, θE21은 E21의 위상각, I023은 3조파 2차측 여자전류, θI023은 I023의 위상각, E23은 3조파 2차권선 전압, θE23은 E23의 위상각을 나타내는 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.6. The method of claim 5,
The fundamental wave secondary winding admittance (Y 21 ) is calculated by the following equation,
The third harmonic secondary winding admittance (Y 23 ) is calculated by the following equation,
Here, I 021 is the fundamental wave secondary side excitation current, θI 021 is phase angle of the I 021, E 21 is a fundamental wave secondary winding voltage, θE 21 is the phase angle, I 023 of the E 21 3 Sowing secondary side excitation current, θI is the phase angle 023, the E 23 I 023 3 Sowing secondary winding voltage, θE 23 is isolated degradation diagnostic method of the electrical device, characterized in that represents the phase angle of the 23 E.
상기 2차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg2)은 다음 수학식에 의해 계산되고,
상기 2차권선의 대지간 합성 캐패시턴스(Cg2)는 다음 수학식에 의해 계산되며,
여기서, Yg21은 기본파 2차권선 누설 어드미턴스인 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.The method according to claim 1,
The combined leakage resistance Rg 2 between the secondary windings is calculated by the following equation,
The ground-to-ground composite capacitance (Cg 2 ) of the secondary winding is calculated by the following equation,
Wherein Yg 21 is a fundamental wave secondary winding leakage admittance.
상기 전기기기가 변압기인 경우 상기 1차권선 및 상기 2차권선을 모두 구비하고, 상기 연산 단계에서는 상기 1차권선의 층간 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설저항과, 상기 2차권선의 층간 캐패시턴스, 인덕턴스, 저항, 대지간 합성 캐패시턴스 및 대지간 합성 누설저항을 계산하여 열화를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.The method according to claim 1,
Wherein the electric device is provided with both of the primary winding and the secondary winding when the electric device is a transformer, and in the calculating step, the interlayer capacitance, inductance, resistance, interground mass composite capacitance and interground earth combined leakage resistance of the primary winding, Wherein the deterioration is determined by calculating the interlayer capacitance, inductance, resistance, ground capacitance, and ground leakage resistance of the secondary winding.
상기 전기기기가 분로리액터인 경우, 상기 기본파 1차측 여자전류(I011)를 기본파 1차권선 유출전류(I11)로 변경하고, 상기 3조파 1차측 여자전류(I013)를 3조파 1차권선 유입전류(I13)으로 변경하여 적용하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.The method of claim 3,
Wherein when the electric device is a shunt reactor, the fundamental wave primary exciting current (I 011 ) is changed to the fundamental wave primary winding output current (I 11 ), and the triple wave primary electromotive force current (I 013 ) the primary winding current flows insulation degradation diagnosis method of the electrical device, characterized in that the application by changing the (I 13).
상기 전기기기가 모터인 경우, 상기 연산 단계에서는 상기 1차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg1) 및 대지간 합성 캐패시턴스(Cg1)를 계산하여 열화를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.5. The method of claim 4,
If the electrical machine is a motor, the insulation in the operating step electric machine, characterized in that for determining the deterioration by calculating the composite capacitance (Cg 1) to ground between the composite leakage resistance (Rg 1) and the premises of the primary winding Deterioration diagnostic method.
상기 전기기기가 발전기인 경우, 상기 연산 단계에서는 상기 2차권선의 대지간 합성 누설저항(Rg2) 및 대지간 합성 캐패시턴스(Cg2)를 계산하여 열화를 판단하는 것을 특징으로 하는 전기기기의 절연열화 진단방법.8. The method of claim 7,
Wherein when the electric device is a generator, the calculating step determines the deterioration by calculating a combined leakage resistance (Rg 2 ) and an intergrounding composite capacitance (Cg 2 ) of the secondary winding of the secondary winding Deterioration diagnostic method.
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Legal Events
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GRNT | Written decision to grant |