KR101844825B1 - 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치 및 방법 - Google Patents

비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는, 안전장구에 교류 전압을 인가하는 전압 인가부와, 안전장구에 흐르는 교류 전류를 검출하는 전류 검출부와, 교류 전압과 교류 전류의 위상차를 검출하는 위상차 검출부와, 위상차에 대응되는 절연내력 성능 정보를 생성하는 처리부를 포함할 수 있다.

Description

비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치 및 방법 {NON-DESTRUCTIVE SAFETY EQIUPMENT DIELECTRIC TEST APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력작업을 진행하기 위해서는 고전력/고전압에 저항이 가능한 안전모, 절연장화 등 여러 가지의 안전장구를 착용하여 작업을 실시하게 된다.
이러한 안전장구는 고전력/고전압에 대비할 수 있도록 사전에 절연내력 안전기준을 시험하게 되며, 안전기준에 합격한 안전장구만을 사용하여 작업인력의 안전을 확보할 수 있도록 하고 있다.
종래에는 고전력/고전압을 직접 안전장구에 인가하는 파괴시험을 통해서 안전장구의 절연내력을 시험하여 왔으나, 이는 안전장구 불량에 의한 절연파괴 및 아크방전을 유발하여 화재나 감전사고를 유발할 수 있으며, 고전력/고전압을 인가하기 위한 준비시간 및 운전시간을 필요로 한다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2013-0047430호
본 발명의 일 실시 예는, 상대적으로 안전하게 안전장구의 절연내력을 시험할 수 있고 시험시간을 단축할 수 있는 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는, 안전장구에 교류 전압을 인가하는 전압 인가부; 상기 안전장구에 흐르는 교류 전류를 검출하는 전류 검출부; 상기 교류 전압과 상기 교류 전류의 위상차를 검출하는 위상차 검출부; 및 상기 위상차에 대응되는 절연내력 성능 정보를 생성하는 처리부; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 교류 전압의 주파수는 0.01Hz 이상 1Hz 이하이고, 상기 처리부는 상기 위상차 검출부에 의해 검출된 위상차와 기준 위상차를 비교하고 비교 결과에 따른 절연내력 성능 정보를 생성하고, 상기 기준 위상차가 적용된 탄델타 값은 0.0012 이상 0.0022 이하일 수 있다.
예를 들어, 상기 처리부는 상기 안전장구의 종류 정보를 입력 받고, 상기 종류 정보에 대응되는 기준 위상차를 결정하고, 상기 위상차 검출부에 의해 검출된 위상차와 상기 기준 위상차를 비교하고 비교 결과에 따른 절연내력 성능 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는, 상기 전압 인가부에 전력을 공급하는 전력 공급부; 및 상기 교류 전압의 크기와 기준 전압의 크기를 비교하고 상기 교류 전압의 크기가 상기 기준 전압의 크기보다 클 경우에 상기 전력 공급부의 전력 공급을 차단하는 차단부; 를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 전압 인가부는 상기 안전장구의 종류 정보를 입력 받고, 상기 종류 정보에 대응되는 교류 전압을 상기 안전장구에 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 방법은, 안전장구에 교류 전압을 인가하는 단계; 상기 안전장구에 흐르는 교류 전류를 검출하는 단계; 상기 교류 전압과 상기 교류 전류의 위상차를 검출하는 단계; 및 상기 위상차에 대응되는 절연내력 성능 정보를 생성하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치 및 방법은, 상대적으로 안전하게 안전장구의 절연내력을 시험할 수 있고 시험시간을 단축할 수 있으며, 절연내력 시험의 안전성 확보를 위해 설치되는 절연성 부재들의 크기를 줄일 수 있어서 시험공간을 축소시킬 수 있고, 다양한 안전장구에 대한 효율적이고 안전한 시험 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 방법을 나타낸 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는, 전압 인가부(110), 전류 검출부(120), 위상차 검출부(130) 및 처리부(140)를 포함할 수 있으며, 전력 공급부(150) 및 차단부(160)를 더 포함할 수 있으며, 안전장구(10)의 절연내력을 비파괴 방식으로 시험할 수 있다.
전압 인가부(110)는 안전장구(10)에 교류 전압을 인가할 수 있다.
상기 전압 인가부(110)는 VLF(Very Low Frequency) 방식으로 저주파수의 교류 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 상기 교류 전압의 주파수는 0.01Hz 이상 1Hz 이하이며, 상기 교류 전압의 피크 전압은 약 20kV일 수 있다.
안전장구(10)의 임피던스는 상대적으로 큰 리액턴스와 작은 저항값을 가질 수 있다. 여기서, 리액턴스는 상기 교류 전압의 주파수에 반비례하므로, 상기 안전장구(10)의 임피던스는 상기 교류 전압의 주파수가 낮을수록 커질 수 있다.
상기 안전장구(10)에는 상기 전압 인가부(110)의 교류 전압 인가에 따른 교류 전류가 흐를 수 있다. 여기서, 상기 교류 전류의 크기는 상기 안전장구(10)의 임피던스에 반비례할 수 있다. 즉, 상기 안전장구(10)에 흐르는 교류 전류의 크기는 전압 인가부(110)가 인가하는 교류 전압의 주파수가 낮을수록 작을 수 있다.
절연내력 시험 과정에서의 절연파괴 및 아크방전 빈도는 상기 안전장구(10)에 흐르는 교류 전류가 클수록 높으므로, 절연내력 시험은 상기 교류 전류가 작을수록 더욱 안전하게 진행될 수 있다.
전류 검출부(120)는 안전장구(10)에 흐르는 교류 전류를 검출할 수 있다. 교류 전압의 피크 전압이 20kV일 경우, 상기 교류 전류는 약 50mA일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
위상차 검출부(130)는 상기 교류 전압과 상기 교류 전류의 위상차를 검출할 수 있다. 상기 교류 전류는 안전장구(10)의 저항값에 따른 저항성 손실전류(resistive loss current)와 안전장구(10)의 리액턴스에 따른 용량성 전류(capacitive current)를 포함할 수 있다. 상기 위상차는 용량성 전류의 저항성 손실전류에 대한 상대적인 크기에 클수록 90도에 가까워질 수 있다.
상기 위상차는 하기의 수학식 1로 표현될 수 있다. 수학식 1에서, IR은 저항성 손실전류이고, IC는 용량성 전류이고, U는 교류 전압이고, R은 안전장구의 절연저항, ω는 교류 전압의 주파수에 대응되는 값이고, C는 안전장구의 정전용량을 나타낸다.
Figure 112017031829746-pat00001
처리부(140)는 상기 위상차에 대응되는 절연내력 성능 정보를 생성할 수 있다. 안전장구(10)에 존재하는 결함이 저항성 손실전류를 유발하므로, 안전장구(10)의 절연내력 성능은 상기 위상차가 90도에 가까울수록 우수하다고 판단될 수 있다.
예를 들어, 상기 처리부(140)는 위상차 검출부(130)에 의해 검출된 위상차와 기준 위상차를 비교하고 비교 결과에 따른 절연내력 성능 정보를 생성할 수 있다. 또한, 상기 처리부(140)는 수학식 1의 탄젠트와 같이 비교 대상 위상차 각각을 탄젠트 값으로 변환하고 변환된 값들을 비교할 수 있다. 상기 탄젠트 값은 탄델타 또는 유전정접으로 정의될 수 있다.
만약 검출된 위상차가 적용된 탄젠트 값이 기준 위상차가 적용된 탄젠트 값보다 클 경우, 상기 처리부(140)는 안전장구(10)의 절연내력 성능이 불량이라는 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 위상차가 적용된 탄젠트 값은 0.0012 이상 0.0022 이하일 수 있다.
또한, 상기 처리부(140)는 상기 기준 위상차의 개수를 복수로 하여 절연내력 성능 정보를 다양화시킬 수 있다.
예를 들어 검출된 위상차가 적용된 탄젠트 값이 0.0012 이하일 경우, 상기 처리부(140)는 안전장구(10)의 절연내력 성능을 양호로 판단할 수 있다.
예를 들어 검출된 위상차가 적용된 탄젠트 값이 0.0012 초과 0.0022 미만일 경우, 상기 처리부(140)는 안전장구(10)의 절연내력 성능을 위험으로 판단할 수 있다.
예를 들어 검출된 위상차가 적용된 탄젠트 값이 0.0022 이상일 경우, 상기 처리부(140)는 안전장구(10)의 절연내력 성능을 불가로 판단할 수 있다.
전력 공급부(150)는 전압 인가부(110)에 전력을 공급할 수 있다.
차단부(160)는 전압 인가부(110)가 인가하는 교류 전압의 크기와 기준 전압의 크기를 비교하고 상기 교류 전압의 크기가 상기 기준 전압의 크기보다 클 경우에 전력 공급부(150)의 전력 공급을 차단할 수 있다. 이에 따라, 절연내력 시험의 안전성은 더욱 향상될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는, 전압 인가부(210), 전류 센서(221), 전류 검출부(222), 전압 검출부(223), 위상차 검출부(230), 전압 표시부(241), 전류 표시부(242), 위상각 표시부(243), 전압 전류 연산부(244), 위상 특성 연산부(245), 결과 판정부(246) 및 시험 결과 표시부(247)를 포함할 수 있다.
전압 인가부(210)는 안전장구(10)에 교류 전압을 인가할 수 있다.
전류 센서(221)는 전압 인가부(210)와 안전장구(10) 사이에 흐르는 교류 전류를 감지할 수 있으며, 변류기 등으로 구현될 수 있다.
전류 검출부(222)는 소정의 주기 마다 샘플링하는 방식으로 전류 센서(221)가 감지한 교류 전류를 트래킹할 수 있다.
전압 검출부(223)는 소정의 주기 마다 샘플링하는 방식으로 전압 인가부(210)와 안전장구(10) 사이의 전압을 트래킹할 수 있다.
위상차 검출부(230)는 교류 전류의 위상과 교류 전압의 위상을 기초로 위상차를 검출할 수 있다.
전압 표시부(241)는 전압 검출부(223)에 의해 검출된 교류 전압의 파형을 표시할 수 있다.
전류 표시부(242)는 전류 검출부(222)에 의해 검출된 교류 전류의 파형을 표시할 수 있다.
위상각 표시부(243)는 위상차 검출부(230)에 의해 검출된 위상차로부터 탄델타와 같은 위상각을 표시할 수 있다.
전압 전류 연산부(244)는 교류 전압의 피크 전압 또는 교류 전류의 피크 전류를 연산할 수 있다. 피크 전압 또는 피크 전류는 전압 인가부(210)의 교류 전압 제어에 활용될 수 있다.
위상 특성 연산부(245)는 검출된 위상각에 대응되는 값과 기준 위상각에 대응되는 값을 비교할 수 있다.
결과 판정부(246)는 위상 특성 연산부(245)의 비교 결과에 기초하여 안전장구(10)의 절연내력 성능 정보를 생성할 수 있다.
시험 결과 표시부(247)는 생성된 절연내력 성능 정보를 표시할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는, 안전장구(10)의 종류 정보를 입력 받고, 상기 종류 정보에 대응되는 기준 위상차를 결정하고, 검출된 위상차와 상기 기준 위상차를 비교하고 비교 결과에 따른 절연내력 성능 정보를 생성할 수 있다.
즉, 상기 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는 종류 정보(시험 기종선정 정보)를 입력(248)받고, 입력된 기종선정 정보를 Data base(249)에 저장하고, Data base(249)로부터 시험대상 특성을 추출(250)할 수 있다. 상기 시험대상 특성은 기준 위상차 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 안전장구(10)의 종류 정보는 절연재료에 따라 구분될 수 있다. 절연재료에 따른 기준 탄델타 값은 하기의 표 1과 같다.
절연재료 PE XLPE PVC EPR
탄델타 0.001 0.008 0.1 0.04
이에 따라, 상기 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는 다양한 안전장구에 대한 효율적인 시험 환경을 제공할 수 있다.
또한, 상기 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는 종류 정보에 대응되는 교류 전압 시험 전압 인가 특성을 결정(251)하고, 결정된 특성에 대응되는 교류 전압을 안전장구(10)에 인가할 수 있다.
이에 따라, 상기 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치는 다양한 안전장구에 대한 안전한 시험 환경을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 방법은, 안전장구에 교류 전압을 인가하는 단계(S10), 상기 안전장구에 흐르는 교류 전류를 검출하는 단계(S20), 상기 교류 전압과 상기 교류 전류의 위상차를 검출하는 단계(S30) 및 상기 위상차에 대응되는 절연내력 성능 정보를 생성하는 단계(S40)를 포함할 수 있으며, 도 1 및 도 2를 통해 전술한 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치에 의해 수행될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 방법은, 프로세서, 메모리, 스토리지, 입력 디바이스, 출력 디바이스 및 통신 접속을 포함하는 컴퓨팅 환경에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서는 전술한 처리부에 대응될 수 있으며, 상기 메모리는 전술한 Data base에 대응될 수 있으며, 상기 입력 디바이스는 전술한 종류 정보를 입력 받을 수 있으며, 상기 출력 디바이스는 전술한 표시부에 대응될 수 있다.
또한, 본 실시 예에서 사용되는 '~부' 라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 시스템 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
10: 안전장구
100: 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치
110: 전압 인가부
120: 전류 검출부
130: 위상차 검출부
140: 처리부
150: 전력 공급부
160: 차단부

Claims (6)

  1. 안전장구에 교류 전압을 인가하는 전압 인가부;
    상기 안전장구에 흐르는 교류 전류를 검출하는 전류 검출부;
    상기 교류 전압과 상기 교류 전류의 위상차를 검출하는 위상차 검출부; 및
    상기 위상차에 대응되는 절연내력 성능 정보를 생성하는 처리부; 를 포함하고,
    상기 처리부는 상기 안전장구의 종류 정보를 입력 받고, 상기 종류 정보에 대응되는 기준 위상차를 결정하고, 상기 위상차 검출부에 의해 검출된 위상차와 상기 기준 위상차를 비교하고 비교 결과에 따른 절연내력 성능 정보를 생성하는 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교류 전압의 주파수는 0.01Hz 이상 1Hz 이하이고,
    상기 처리부는 상기 위상차 검출부에 의해 검출된 위상차와 기준 위상차를 비교하고 비교 결과에 따른 절연내력 성능 정보를 생성하고,
    상기 기준 위상차가 적용된 탄델타 값은 0.0012 이상 0.0022 이하인 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전압 인가부에 전력을 공급하는 전력 공급부; 및
    상기 교류 전압의 크기와 기준 전압의 크기를 비교하고 상기 교류 전압의 크기가 상기 기준 전압의 크기보다 클 경우에 상기 전력 공급부의 전력 공급을 차단하는 차단부; 를 더 포함하는 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전압 인가부는 상기 안전장구의 종류 정보를 입력 받고, 상기 종류 정보에 대응되는 교류 전압을 상기 안전장구에 인가하는 비파괴 방식의 안전장구 절연내력 시험 장치.
  6. 삭제
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