KR102089185B1 - Ｇｉｓ 부분방전 진단장치 및 진단시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 GIS 부분방전 진단장치 및 진단시스템에 관한 것으로, GIS 부분방전 진단장치(100)는 GIS의 전면부 또는 후면부에 설치되며 단자공(111)이 형성된 절연단자대 애자(110)와 상기 절연단자대 애자(110)의 전면에 이격되게 고정되며 상기 GIS의 내부에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파 신호를 검출하는 부분방전 신호 검출센서(130)와 상기 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되며 중앙에 접속공(141)이 구비되는 절연단자 커버(140)와 일측은 상기 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되고 반대되는 타측은 상기 절연단자 커버(140)의 접속공(141)에 위치되어 부분방전 신호를 외부로 송출하기 위한 커넥터(190)와 연결되는 신호 인출관(150)을 포함한다. 본 발명은 절연단자대 애자 및 절연단자 커버에 일체형으로 제작하여 GIS 구조와 관계없이 현장에 적용하여 부분방전 진단이 가능하므로 현장 활용성이 높고 부분방전 진단의 신뢰성이 높은 이점이 있다.

Description

ＧＩＳ 부분방전 진단장치 및 진단시스템{APPARATUS AND SYSTEM FOR DIAGNOSING PARTIAL DISCHARGE OF GAS INSULATED SWITCHGEAR}
본 발명은 GIS 부분방전 진단장치 및 진단시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 효율적이고 부분방전 진단 신뢰도가 높은 GIS 부분방전 진단장치 및 진단시스템에 관한 것이다.
345kV 또는 154kV의 변전설비는 휴대용 온라인 진단장비, 내장센서, 집합반을 통해 설비 점검을 한다. 반면, 25.8kV GIS 설비는 다양한 제작사와 각기 다른 구조로 인해 내장센서 및 외장센서 현장 취부가 곤란하므로 측정 위치별로 지그에 고정된 센서를 이용하여 1개소 당 10초 이상 정지 후 파형을 관찰하고 있으나, 절연물 노출부위가 없을 경우에는 진단이 어려워 데이터 신뢰도가 저하된다.
즉, 에폭시 절연물 외부 노출 타입 GIS는 절연 스페이서, 접지인출용 부싱 등이 직접 노출되어 부분방전 신호의 경로가 있고 거리가 짧아 외장형 센서 적용이 가능하다. 그러나 외부로 에폭시 절연물이 노출되지 않는 타입 GIS는 절연 스페이서, 접지인출용 부싱 등이 직접 노출되지 않아 부분방전 신호 전달경로가 대부분 차단되므로 부분방전 진단이 어렵다.
현재, 25.8kV GIS 부분방전 측정에는 170kV 이상 설비에 사용되는 센서를 이용하여 부분방전을 측정하고 있다. 그러나 센서가 측정개소에 밀착되지 않기 때문에 외부 노이즈 신호가 유입되어 부분방전 신호 판별에 혼선을 주며, 노이즈 과다 발생시 부분방전 신호가 노이즈 신호에 가려져 검출이 어려운 문제점이 있다.
또한, 외부로 절연물이 노출되지 않는 타입의 GIS는 케이블 접속부에 센서를 밀착시켜 부분방전을 측정하고 있으나, GIS 내부의 부분방전 신호라고 확신하기 어렵고 케이블 측정에 가깝기 때문에 설비 내부의 문제를 파악하는데 어려움이 있다.
또한, 변류기(CT), 변압기(PT) 단자대 커버를 열고 측정하는 방법이 있으나 측정시 혼촉 위험이 있으며, 단자대측을 일반 센서로 측정시 외부 노이즈에 매우 취약한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 부분방전 진단이 효율적이고 부분방전 진단 신뢰도가 높으며, 외부로 에폭시 절연물이 노출되는 타입 및 외부로 에폭시 절연물이 노출되지 않는 타입의 GIS 등 어느 구조에도 적용 가능한 GIS 부분방전 진단장치 및 진단시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 GIS의 전면부 또는 후면부에 설치되며 단자공이 형성된 절연단자대 애자, 상기 절연단자대 애자의 전면에 이격되게 고정되며 상기 GIS의 내부에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파 신호를 검출하는 부분방전 신호 검출센서, 상기 절연단자대 애자와 상기 부분방전 신호 검출센서의 사이에 설치되는 혼촉방지용 커버, 상기 부분방전 신호 검출센서에 고정되며 중앙에 접속공이 구비되는 절연단자 커버, 및 일측은 상기 부분방전 신호 검출센서에 고정되고 반대되는 타측은 상기 절연단자 커버의 접속공에 위치되어 부분방전 신호를 외부로 송출하기 위한 커넥터와 연결되는 신호 인출관을 포함하고, 상기 절연단자대 애자와 상기 혼촉방지용 커버는 양단 볼트부와 중앙의 다각 형상의 유지부를 구비하는 다수 개의 간격유지볼트로 고정되어 서로 이격되도록 구성된다.
삭제
상기 혼촉방지용 커버는 아크릴 재질로 이루어질 수 있다.
삭제
상기 절연단자 커버는 상기 절연단자대 애자와 상기 부분방전 신호 검출센서를 감싸고, 일측에 상기 단자공에 설치되는 단자대에 연결되는 케이블을 외부로 인출하기 위한 케이블 인출구가 형성된 형상이다.
상기 부분방전 신호 검출센서와 상기 절연단자 커버는 일단 체결홈과 반대되는 타단의 볼트부와 중앙의 다각형상의 지지부를 구비하는 다수 개의 지지볼트로 고정되어 서로 이격된다.
상기 간격유지볼트는 일단 볼트부가 상기 절연단자대 애자에 형성한 연결공에 체결되고 반대되는 타단 볼트부가 상기 혼촉방지용 커버에 형성한 연통공과 상기 부분방전 신호 검출센서에 형성한 관통공을 관통하여 상기 부분방전 신호 검출센서의 상면으로 돌출되며, 상기 지지볼트는 일단 체결홈에 상기 부분방전 신호 검출센서의 상면으로 돌출된 상기 간격유지볼트의 일단 볼트부가 체결되며 반대되는 타단 볼트부는 상기 절연단자 커버에 형성한 체결공을 관통하고, 상기 체결공을 관통한 상기 지지볼트의 볼트부에 고정너트가 결합된다.
상기 부분방전 신호 검출센서는 UHF 대역 주파수 신호를 검출한다.
상기 신호 인출관은 구리로 되며, 일측은 상기 부분방전 신호 검출센서의 중앙에 형성된 인출공에 끼워진 상태에서 인출관 고정볼트에 의해 고정되며 상기 절연단자 커버의 접속공에 위치되는 타측은 신호 송출 접속홈이 형성된다.
상기 절연단자의 커버의 접속공에 접속부가 구비되며, 상기 접속부에 상기 커넥터가 결합되고, 상기 커넥터의 커넥터 핀이 상기 신호 송출 접속홈에 삽입되어 상기 신호 인출관과 접속된다.
상기 커넥터는 N형 커넥터이다.
상기 절연단자 커버는 상기 접속공을 포함하는 중앙의 이격부와 상기 이격부에서 단차져 형성되며 상기 부분방전 신호 검출센서와 고정되는 날개부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 절연단자대 애자와 상기 혼촉방지용 커버는 양단 볼트부와 중앙의 다각 형상의 유지부를 구비하는 다수 개의 간격유지볼트로 고정되어 서로 이격될 수 있다.
상기 간격유지볼트는 일단 볼트부가 상기 절연단자대 애자에 형성한 연결공에 체결되고 반대되는 타단 볼트부가 상기 혼촉방지용 커버에 형성한 연통공과 상기 부분방전 신호 검출센서에 형성한 관통공과 상기 절연단자 커버의 체결공을 관통하여 상기 절연단자 커버의 날개부로 돌출되며, 상기 절연단자 커버의 날개부로 돌출된 상기 간격유지볼트의 타단 볼트부에 고정너트가 결합된다.
GIS 부분방전 진단시스템은 부분방전 진단장치와 부분방전 진단장치의 신호를 취득하고 가공하여 전송하는 데이터 취득장치와 데이터 취득장치로부터 데이터를 전송받아 외부로 표시하는 모니터링장치를 포함한다.
상기 데이터 취득장치는 상기 부분방전 진단장치에서 취득한 신호의 측정파형에서 방전 크기의 펄스 수를 이용하여 부분방전을 카운터하고, 부분방전 진단장치에 할당된 채널번호와 해당 채널번호의 부분방전 카운터 개수를 표시할 수 있다.
상기 모니터링장치는 상기 데이터 취득장치로부터 전송받은 데이터를 이용하여 GIS의 상태를 모니터링하고 이상 발생시 경보를 표시할 수 있다.
본 발명은 절연단자대 애자 및 절연단자 커버에 일체형으로 제작하여 외부로 에폭시 절연물이 노출되는 타입 및 외부로 에폭시 절연물이 노출되지 않는 타입의 GIS 등 어느 구조에도 적용이 가능하다. 따라서 GIS 구조와 관계없이 현장에 적용하여 부분방전 진단이 가능하므로 현장 활용성이 높고 GIS 추가 증설시도 설치 용이성이 확보되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 GIS의 외부로 노출되는 절연단자대 애자에 부분방전 신호 검출센서를 설치하는 경우 절연단자 커버가 절연단자대 애자와 부분방전 신호 검출센서를 감싸 측정부위 외의 신호를 감쇄하거나 차폐하도록 구성되므로 외부 노이즈 없이 GIS의 내부에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파 신호만을 검출할 수 있어 부분방전 진단의 신뢰성이 높은 효과가 있다.
또한 본 발명은 부분방전 진단장치를 데이터 취득장치 및 모니터링장치와 연결하여 시스템화하므로, 관리자가 현장에 나와 GIS의 전자파 신호를 측정하지 않아도 GIS 운전 상태에서 상시 감시가 가능하고 부분방전 신호를 조기에 감지하여 사전에 GIS 고장을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 부분방전 진단장치를 보인 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 부분방전 진단장치가 GIS의 후면부에 설치된 모습을 보인 도면.
도 3은 도 2의 A-A 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 부분방전 진단장치를 보인 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 부분방전 진단장치가 GIS의 전면부에 설치된 모습을 보인 도면.
도 6은 도 5의 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 부분방전 진단 시스템을 보인 구성도.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 부분방전 진단 시스템에서 데이터 취득장치의 화면을 보인 도면.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 GIS 부분방전 진단장치(이하 '부분방전 진단장치'라 칭함)는 GIS 외부 절연단자에 일체로 설치된다.
GIS는 가스절연개폐기이다. GIS 외부 절연단자는 GIS에 전력을 공급하기 위한 케이블이 연결되는 단자대를 절연물을 매개로 GIS에 설치한 것이다. 절연물은 케이블이 연결되는 단자대 주위를 막아 GIS의 내부가 가압이 되게 하면서 GIS의 내부 신호가 외부로 방출될 수 있어 부분방전 신호의 검출이 가능하도록 한다.
GIS 외부 절연단자는 GIS의 내부와 마주보도록 설치되며 다수 개의 단자대가 설치되는 절연단자대 애자를 포함한다. 단자대에 케이블이 연결된다.
이 절연단자대 애자에 GIS 내부의 부분방전 진단을 위한 부분방전 진단장치를 일체형으로 제작하여 부분방전 진단이 가능하고 단자대 보호도 가능하도록 한다.
부분방전 진단장치는 GIS의 후면부와 전면부에 설치되는 형상이 상이하다. 이는 GIS의 후면부는 절연단자대 애자가 외부로 노출되고 GIS의 전면부는 절연단자대 애자가 외함 내에 배치되고 외함을 개폐하는 별도의 커버가 있기 때문이다.
설명의 편의를 위해 GIS의 후면부에 설치되는 실시예의 부분방전 진단장치에 대해 먼저 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 부분방전 진단장치(100)는 절연단자대 애자(110), 혼촉방지용 커버(120), 부분방전 신호 검출센서(130), 절연단자 커버(140) 및 신호 인출관(150)을 포함한다.
절연단자대 애자(110)는 원판 형상으로 형성되며 고무 또는 플라스틱 재질로 된다. 절연단자대 애자(110)는 중앙에 다수 개의 단자공(111)이 형성된다. 단자공(111)은 케이블 연결을 위한 단자대가 설치된다. 절연단자대 애자(110)는 가장자리를 둘러 고정공(113)과 연결공(115)이 교번 형성된다.
고정공(113)은 절연단자대 애자(110)를 GIS의 후면부에 고정하기 위한 애자고정볼트(117)가 체결된다. 연결공(115)은 후술할 간격유지볼트(160)의 일단이 체결된다. 절연단자대 애자(110)는 GIS의 후면부 변압기(PT)에 설치된다. 절연단자대 애자(110)는 후면이 GIS의 외함에 내부를 마주보도록 설치된다(도 2 및 도 3 참조).
혼촉방지용 커버(120)는 절연단자대 애자(110)에 설치되는 단자대(10)와 부분방전 신호 검출센서(130)의 사이의 혼촉을 방지하여 절연 안정도를 확보한다. 혼촉방지용 커버(120)는 원판 형상으로 형성되며 아크릴 재질로 이루어진다. 아크릴 재질은 절연단자대 애자(110)와 마찬가지로 GIS의 내부 신호가 방출될 수 있다. 혼촉방지용 커버(120)는 절연단자대 애자(110)에 형성된 연결공(115)과 연통되는 위치에 연통공(125)이 형성된다. 연통공(125)은 후술할 간격유지볼트(160)의 타단이 관통된다.
부분방전 신호 검출센서(130)는 절연단자대 애자(110)의 전면에 이격되게 고정되어 GIS의 내부에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파 신호를 검출한다. 부분방전 신호 검출센서(130)는 혼촉방지용 커버(120)와 함께 절연단자대 애자(110)의 전면에 이격되게 고정된다.
절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)의 사이 공간을 통해 케이블(20)이 절연단자대 애자(110)의 단자공(111)에 설치된 단자대(10)에 연결될 수 있다.
부분방전 신호 검출센서(130)는 UHF 대역 주파수 신호를 검출하는 원판 형상의 UHF 안테나일 수 있다. 부분방전 신호 검출센서(130)가 검출하는 UHF 대역은 300MHz~3000MHz이며, 더 상세하게는 500MHz~1500MHz 영역의 주파수 신호이다. 부분방전 신호 검출센서(130)는 1m 거리에서 IEC60270에 의한 겉보기 방전크기인 5pC 이하의 부분방전을 검출할 수 있다. 부분방전 신호 검출센서(130)의 출력은 검출대역에서 -40dBm(10㎛, 50Ω 기준) 이상일 수 있다.
부분방전 신호 검출센서(130)는 중앙에 신호가 집약되는 인출공(131)이 형성된다. 부분방전 신호 검출센서(130)에 수신된 부분방전 신호는 도선을 통해 중앙의 인출공(131)으로 집약될 수 있다. 인출공(131)에 집약된 부분방전 신호는 인출공(131)에 결합되는 신호 인출관(150)을 통해 외부로 송출될 수 있다. 부분방전 신호 검출센서(130)는 혼촉방지용 커버(120)의 연통공(125)과 연통되는 관통공(135)이 형성된다. 관통공(135)은 후술할 간격유지볼트(160)의 타단이 관통된다.
절연단자 커버(140)는 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되며 중앙에 접속공(141)이 구비된다. 절연단자 커버(140)는 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120) 및 부분방전 신호 검출센서(130)를 감싸는 원통 형상으로 형성된다.
절연단자 커버(140)는 절연단자대 애자(110)와 부분방전 신호 검출센서(130)를 감싸 측정부위 외의 신호를 차폐함으로써 부분방전 신호 검출센서(130)가 GIS의 내부에서 발생하는 부분방전 신호만 측정할 수 있도록 한다. 절연단자 커버(140)는 외부 신호가 내부로 유입되는 것을 차폐하도록 금속 재질로 이루어진다.
절연단자 커버(140)는 내경이 혼촉방지용 커버(120)의 외경에 대응되는 것이 바람직하다. 절연단자대 애자(110)의 외경 및 부분방전 신호 검출센서(130)의 외경은 절연단자 커버(140)의 내경에 대응되거나 상대적으로 작을 수 있다.
절연단자 커버(140)는 중앙에 접속공(141)이 형성되고 접속공(141)의 주위에 볼트공(143)이 형성된다. 접속공(141)에 커넥터(190) 연결을 위한 접속부(147)가 설치된다. 접속부(147)는 커넥터(190)를 나사 고정식으로 연결하기 위한 것으로 외주에 나사산이 형성되고 중앙에 접속공(141)과 연통되는 구멍이 형성되며 가장자리는 절연단자 커버(140)의 볼트공(143)에 볼트로 고정되기 위한 볼트공이 형성된다.
절연단자 커버(140)는 부분방전 신호 검출센서(130)의 관통공(135)과 연통되는 체결공(145)이 형성된다. 체결공(145)은 절연단자 커버(140)를 부분방전 신호 검출센서(130)와 고정하기 위한 구성이다. 체결공(145)은 지지볼트(170)의 타단이 관통된다.
절연단자 커버(140)는 부분방전 신호 검출센서(130)와 지지볼트(170)로 고정되어 서로 이격된다. 구체적으로 절연단자 커버(140)는 신호 인출관(150)의 연결을 위해 접속공(141)이 형성된 면이 부분방전 신호 검출센서(130)와 소정 간격 이격된다. 절연단자 커버(140)는 일측에 단자공(111)에 설치되는 단자대(10)에 연결되는 케이블(20)을 외부로 인출하기 위한 케이블 인출구(149)가 형성된다(도 3 참조).
신호 인출관(150)은 부분방전 신호 검출센서(130)가 검출한 부분방전 신호를 외부로 송출하기 위한 것이다. 신호 인출관(150)은 구리로 된다. 신호 인출관(150)은 일측이 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되고 반대되는 타측이 절연단자 커버(140)의 접속공(141)에 위치된다. 접속공(141)에 위치된 신호 인출관(150)의 타단은 부분방전 신호를 외부로 송출하기 위한 커넥터(190)와 연결된다.
실시예에서 신호 인출관(150)은 일측이 부분방전 신호 검출센서(130)의 중앙에 형성된 인출공(131)에 끼워진 상태에서 인출관 고정볼트(151)에 의해 고정되며, 절연단자 커버(140)의 접속공(141)에 위치되는 타측은 신호 송출 접속홈(153)이 형성된다. 신호 송출 접속홈(153)은 접속부(147)에 결합되는 커넥터(190)의 커넥터 핀(191)이 삽입된다. 커넥터(190)는 N형 커넥터이다. N형 커넥터는 주파수가 높은 UHF 대역 주파수 신호에 대해 손실을 최소화하고 외부 연결 부속품과 견고히 고정시킬 수 있다.
간격유지볼트(160)는 다수 개가 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)의 사이에 배치되어 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)를 서로 이격시킨다. 간격유지볼트(160)는 양단 볼트부(163,165)와 중앙의 다각 형상의 유지부(161)를 포함하는 형상으로 된다.
간격유지볼트(160)는 일단 볼트부(165)가 절연단자대 애자(110)에 형성한 연결공(115)에 체결되고, 타단 볼트부(163)가 혼촉방지용 커버(120)에 형성한 연통공(125)과 부분방전 신호 검출센서(130)에 형성한 관통공(135)을 관통하여 부분방전 신호 검출센서(130)의 상면으로 돌출된다.
지지볼트(170)는 다수 개가 부분방전 신호 검출센서(130)와 절연단자 커버(140)의 사이에 배치되어 신호 검출센서(130)와 절연단자 커버(140)를 서로 이격시킨다. 지지볼트(170)는 일단 체결홈(175)과 반대되는 타단의 볼트부(173)와 중앙의 다각형상의 지지부(171)를 포함하는 형상으로 된다.
지지볼트(170)는 일단 체결홈(175)에 부분방전 신호 검출센서(130)의 상면으로 돌출된 간격유지볼트(160)의 볼트부(163)가 체결되고, 타단 볼트부(173)가 절연단자 커버(140)에 형성한 체결공(145)을 관통한다. 체결공(145)을 관통한 지지볼트(170)의 타단 볼트부(173)에는 고정너트(180)가 결합된다.
간격유지볼트(160)와 지지볼트(170)는 절연단자대 애자(110)와 부분방전 신호 검출센서(130)의 간격을 유지하고, 부분방전 신호 검출센서(130)와 절연단자 커버(140)의 간격을 유지하면서 절연단자 커버(140)가 절연단자대 애자(110)와 부분방전 신호 검출센서(130)를 감싸 일체로 고정하도록 한다.
간격유지볼트(160)와 지지볼트(170)는 부분방전 신호 검출센서(130)에 전류가 흐르지 않도록 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 부분방전 진단장치(100)는 GIS의 후면부(1)에 설치되며 GIS의 외부로 노출된다. 그러나 부분방전 진단장치(100)는 금속재질의 절연단자 커버(140)가 절연단자대 애자(110), 혼촉방지용 커버(120) 및 부분방전 신호 검출센서(130)를 감싸고 있는 형상이므로 측정부위 외의 외부 신호가 내부로 유입되는 것이 차폐된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 절연단자대 애자(110)는 고정공(113)에 애자고정볼트(117)가 체결되어 후면이 GIS(1)에 내부를 마주보도록 설치된다.
절연단자대 애자(110)의 단자공(111)에는 단자대(10)가 설치되고 단자대(10)에 케이블(20)이 연결된다. 단자대(10)에 연결된 케이블(20)은 절연단자 커버(140)에 형성된 인출구(149)를 통해 외부로 인출될 수 있다.
혼촉방지용 커버(120)는 절연단자대 애자(110)와 부분방전 신호 검출센서(130)의 사이에 배치되어 단자대(10)와 부분방전 신호 검출센서(130)의 혼촉을 방지할 수 있다.
또한, 절연단자 커버(140)에 형성된 인출구(149)는 케이블이 인출될 수 있는 최소한의 크기로만 형성되어 인출구를 통한 외부 신호 유입은 최소화될 수 있다.
절연단자대 애자(110)는 혼촉방지용 커버(120) 및 부분방전 신호 검출센서(130)와 다수 개의 간격유지볼트(160)로 고정되어 서로 이격되며, 이격된 사이로 케이블(20)이 절연단자대 애자에 설치된 단자대(10)에 연결될 수 있다.
또한, 부분방전 신호 검출센서(130)와 절연단자 커버(140)는 다수 개의 지지볼트로 고정되어 서로 이격될 수 있다.
간격유지볼트(160)의 일단 볼트부(165)가 절연단자대 애자(110)에 형성한 연결공(115)에 체결되고 반대되는 타단 볼트부(163)가 혼촉방지용 커버(120)에 형성한 연통공(125)과 부분방전 신호 검출센서(130)에 형성한 관통공(135)을 관통하여 부분방전 신호 검출센서(130)의 상면으로 돌출된다.
그리고 부분방전 신호 검출센서(130)의 상면으로 돌출된 간격유지볼트(160)의 볼트부(163)가 지지볼트(170)의 일단 체결홈(175)에 체결되고 반대되는 타단 지지볼트(170)의 볼트부(173)가 절연단자 커버(140)에 형성한 체결공(145)을 관통하고, 체결공(145)을 관통한 지지볼트(170)의 볼트부(173)에 고정너트(180)가 결합된다.
그에 따라 절연단자대 애자(110)에 혼촉방지용 커버(120), 부분방전 신호 검출센서(130) 및 절연단자 커버(140)가 일체로 고정된다.
신호 인출관(150)은 일측이 부분방전 신호 검출센서(130)의 중앙에 형성된 인출공(131)에 끼워진 상태에서 인출관 고정볼트(151)에 의해 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되며 반대되는 타측의 신호 송출 접속홈(153) 부분은 절연단자 커버(140)의 접속공(141)에 위치된다.
절연단자 커버(140)의 접속공(141)에는 접속부(147)가 볼트를 매개로 고정된다. 접속부(147)에 N형 커넥터(190)가 결합된다. 접속부(147)에 N형 커넥터(190)가 결합되면 N형 커넥터의 커넥터 핀(191)이 신호 인출관(150)의 신호 송출 접속홈(153)에 삽입되어 신호 인출관(150)과 접속되므로 부분방전 신호를 외부로 송출할 수 있다.
상술한 GIS의 후면부에 설치되는 부분방전 진단장치(100)는 GIS의 내부 결함으로 인한 이상징후 발생시 나타나는 UHF 주파수 대역의 전자파 신호를 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)를 통해 부분방전 신호 검출센서(130)가 수신한다. 부분방전 신호 검출센서(130)가 수신한 전자파 신호는 도선을 통해 인출공(131)으로 집약된다.
인출공(131)으로 집약된 전자파 신호는 신호 인출관의 신호 송출 접속홈(153)에 접속된 N형 커넥터(190)의 커넥터 핀(191)을 통해 외부로 송출될 수 있다.
다음으로, GIS의 전면부에 설치되는 다른 실시예의 부분방전 진단장치에 대해 설명하기로 한다.
GIS의 전면부는 절연단자대 애자(110)가 외함 내에 배치되고 외함을 개폐하는 별도의 커버가 있다(도 5 참조). 따라서, 외함 커버를 닫을 경우 외부 신호가 외함 내부로 유입되지 않으므로 절연단자 커버(140a)가 절연단자대 애자(110) 및 부분방전 신호 검출센서(130)를 감싸는 형상으로 형성되지 않아도 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 부분방전 진단장치(100a)는 절연단자대 애자(110), 혼촉방지용 커버(120), 부분방전 신호 검출센서(130), 절연단자 커버(140a) 및 신호 인출관(150)을 포함한다.
절연단자대 애자(110), 혼촉방지용 커버(120), 부분방전 신호 검출센서(130), 신호 인출관(150)은 실시예와 동일하므로 간단하게만 설명하고, 절연단자 커버(140a)를 중심으로 설명하기로 한다.
절연단자대 애자(110)는 GIS의 전면부 변압기(PT)에 설치된다. 절연단자대 애자(110)는 후면이 GIS의 내부를 마주보도록 설치된다(도 5 및 도 6 참조).
절연단자대 애자(110)는 원판 형상으로 형성되며 고무 또는 플라스틱 재질로 된다. 절연단자대 애자(110)는 중앙에 다수 개의 단자공(111)이 형성된다. 절연단자대 애자(110)는 가장자리를 둘러 고정공(113)과 연결공(115)이 교번 형성된다.
혼촉방지용 커버(120)는 절연단자대 애자(110)에 설치되는 단자대(10)와 부분방전 신호 검출센서(130)의 사이의 혼촉을 방지한다. 혼촉방지용 커버(120)는 원판 형상으로 형성되며 아크릴 재질로 이루어진다. 혼촉방지용 커버(120)는 절연단자대 애자(110)에 형성된 연결공(115)과 연통되는 위치에 연통공(125)이 형성된다.
부분방전 신호 검출센서(130)는 절연단자대 애자(110)의 전면에 이격되게 고정되어 GIS의 내부에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파 신호를 검출한다. 부분방전 신호 검출센서(130)는 혼촉방지용 커버(120)와 함께 절연단자대 애자(110)의 전면에 이격되게 고정된다.
부분방전 신호 검출센서(130)는 중앙에 신호가 집약되는 인출공(131)이 형성된다. 부분방전 신호 검출센서(130)는 혼촉방지용 커버(120)의 연통공(125)과 연통되는 관통공(135)이 형성된다.
절연단자 커버(140a)는 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되며 중앙에 접속공(141)이 구비된다.
절연단자 커버(140a)는 접속공(141)이 형성되는 중앙의 이격부(140a')와 이격부(140a')에서 단차져 형성되며 부분방전 신호 검출센서(130)와 고정되는 날개부(140a")를 포함하는 형상으로 된다.
절연단자 커버(140a)는 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)의 사이 공간을 차폐하지 않는 형상으로 형성된다. 이는 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)의 사이 공간을 통해 케이블(20)이 절연단자대 애자(110)의 단자공(111)에 설치된 단자대(10)에 원활하게 연결될 수 있다.
GIS의 전면부는 절연단자대 애자(110)가 외함 내에 배치되고 외함을 개폐하는 별도의 커버가 있어, 외함 커버를 닫을 경우 외부 신호가 외함 내부로 유입되지 않으므로 절연단자 커버(140a)가 절연단자대 애자(110) 및 부분방전 신호 검출센서(130)를 감싸는 형상으로 형성되지 않아도 된다.
따라서, 절연단자 커버(140a)는 신호 인출관(150)을 지지하고 신호 인출관(150)에 커넥터(190)를 연결할 수 있는 형상으로만 형성되면 된다.
절연단자 커버(140a)는 접속공(141)의 주위에 볼트공(143)이 형성된다. 접속공(141)에 커넥터(190) 연결을 위한 접속부(147)가 설치된다.
절연단자 커버(140a)는 날개부(140a")에 부분방전 신호 검출센서(130)의 관통공(135)과 연통되는 체결공(145)이 형성된다. 체결공(145)은 절연단자 커버(140a)를 부분방전 신호 검출센서(130)와 고정하기 위한 구성이다. 체결공(145)은 간격유지볼트(160)의 타단이 관통된다.
신호 인출관(150)은 일측이 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되고 반대되는 타측이 절연단자 커버(140a)의 접속공(141)에 위치된다. 접속공(141)에 위치된 신호 인출관(150)의 타단은 부분방전 신호를 외부로 송출하기 위한 커넥터(190)와 연결된다.
신호 인출관(150)은 일측이 부분방전 신호 검출센서(130)의 중앙에 형성된 인출공(131)에 끼워진 상태에서 인출관 고정볼트(151)에 의해 고정되며, 반대되는 타측은 절연단자 커버(140a)의 접속공(141)에 위치된다.
간격유지볼트(160)는 다수 개가 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)의 사이에 배치되어 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)를 서로 이격시킨다. 간격유지볼트(160)는 양단 볼트부(163,165)와 중앙의 다각 형상의 유지부(161)를 포함하는 형상으로 된다.
간격유지볼트(160)는 일단 볼트부(165)가 절연단자대 애자(110)에 형성한 연결공(115)에 체결되고, 타단 볼트부(163)가 혼촉방지용 커버(120)에 형성한 연통공(125)과 부분방전 신호 검출센서(130)에 형성한 관통공(135)과 절연단자 커버(140a)의 체결공(145)을 관통하여 절연단자 커버(140a)의 날개부(140a")의 상면으로 돌출된다.
절연단자 커버(140a)의 날개부(140a")로 돌출된 간격유지볼트(160)의 타단 볼트부에 고정너트(180)가 결합된다.
간격유지볼트(160)는 절연단자대 애자(110)와 부분방전 신호 검출센서(130)의 간격을 유지하고, 절연단자 커버(140a)가 절연단자대 애자(110) 및 부분방전 신호 검출센서(130)와 일체로 고정되게 한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 부분방전 진단장치(100a)는 GIS의 전면부(1')에 설치되며 GIS의 외함 내부에 배치된다.
따라서 절연단자 커버(140a)가 절연단자대 애자(110)와 부분방전 신호 검출센서(130)를 감싸는 형상으로 형성되지 않아도 외함의 커버를 닫으면 외부 신호의 유입이 차단되고 GIS 내부의 부분방전 신호만 검출할 수 있다.
그리고 절연단자대 애자(110)의 단자공(111)에 설치된 단자대(10)에 연결된 케이블(20)은 절연단자대 애자(110)와 혼촉방지용 커버(120)의 사이 공간을 통해 외부로 원활하게 인출될 수 있다.
혼촉방지용 커버(120), 부분방전 신호 검출센서(130) 및 절연단자 커버(140a)는 다수 개의 간격유지볼트(160)로 절연단자대 애자(110)에 고정될 수 있다.
간격유지볼트(160)의 일단 볼트부(165)가 절연단자대 애자(110)에 형성한 연결공(115)에 체결되고 반대되는 타단 볼트부(163)가 혼촉방지용 커버(120)에 형성한 연통공(125)과 부분방전 신호 검출센서(130)에 형성한 관통공(135)과 절연단자 커버(140a)에 형성한 체결공(145)을 관통하여 절연단자 커버(140a)의 날개부(140a")의 상면으로 돌출된다.
그리고 절연단자 커버(140a)의 날개부(140a")의 상면으로 돌출된 간격유지볼트(160)의 볼트부(163)에 고정너트(180)가 결합된다.
그에 따라 절연단자대 애자(110)에 혼촉방지용 커버(120), 부분방전 신호 검출센서(130) 및 절연단자 커버(140a)가 일체로 고정된다.
신호 인출관(150)은 일측이 부분방전 신호 검출센서(130)의 중앙에 형성된 인출공(131)에 끼워진 상태에서 인출관 고정볼트(151)에 의해 부분방전 신호 검출센서(130)에 고정되며 반대되는 타측의 신호 송출 접속홈(153) 부분은 절연단자 커버(140a)의 접속공(141)에 위치된다.
절연단자 커버(140a)의 접속공(141)에는 접속부(147)가 볼트를 매개로 고정된다. 접속부(147)에 N형 커넥터(190)가 결합된다. 접속부(147)에 N형 커넥터(190)가 결합되면 N형 커넥터의 커넥터 핀(191)이 신호 인출관(150)의 신호 송출 접속홈(153)에 삽입되어 신호 인출관(150)과 접속되므로 부분방전 신호를 외부로 송출할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, GIS 부분방전 진단시스템은 전술한 부분방전 진단장치(100,100a), 데이터 취득장치(200) 및 모니터링장치(300)를 포함한다.
데이터 취득장치(200)는 부분방전 진단장치(100,100a)의 신호를 취득하고 가공하여 모니터링장치(300)로 전송한다. 데이터 취득장치(200)는 N형 커넥터 및 동축케이블을 통해 부분방전 진단장치(100,100a)와 연결된다. UHF영역은 대역이 높은 주파수이므로 신호 손실이 적은 동축케이블을 사용하여 부분방전 진단장치(100,100a)의 신호를 취득할 수 있다.
데이터 취득장치(200)는 GIS 부근에 설치되고 부분방전 진단장치(100,100a)에서 취득한 신호를 IEC 61850 포로토콜 데이터 포멧(Protocol Data Format)으로 가공하여 측정 소프트웨어에 전송하는 역할을 수행한다.
데이터 취득장치(200)는 부분방전 진단장치(100,100a)에서 취득한 신호에서 GIS의 내부 결함에 의한 부분방전 또는 이상 발생시 전자파를 검출할 수 있다. 그 방법은 부분방전 진단장치(100,100a)에서 취득한 신호의 측정파형에서 방전 크기의 펄스 수를 이용하여 부분방전을 카운터함으로써 GIS 운전 상태에서 GIS의 부분 방전을 상시 감시 가능하다.
데이터 취득장치(200)는 카운터 및 설정 기능이 표기되는 화면부와 메뉴 보기가 가능한 메뉴 버튼이 구비한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 데이터 취득장치(200)의 화면부는 메인화면에 GIS의 전면부와 후면부에 설치된 각 부분방전 진단장치에 할당된 채널번호와 해당 채널번호의 부분방전 카운터 개수 등을 표시할 수 있다.
예를 들어, 데이터 취득장치(200)의 화면부는 리셋 카운트(Reset Count) 화면과 토탈 카운트(Total Count) 화면으로 전환될 수 있다, 리셋 카운트(Reset Count) 화면은 토탈 카운트 여부, 채널번호, 부분방전 카운터 개수, IP Adress 등을 표시할 수 있고, 메인화면에서 리셋 가능하며 리셋 카운트 화면에서 부분방전 진단장치 카운트 개수 확인 후 토탈 카운트 화면으로 전환하여 총 누적 카운터 개수를 확인할 수 있다.
모니터링장치(300)는 데이터 취득장치(200)로부터 데이터를 전송받아 외부로 표시할 수 있다, 모니터링장치(300)는 관리자의 컴퓨터일 수 있다.
모니터링장치(300)는 데이터 취득장치(200)로부터 전송받은 데이터를 이용하여 GIS의 상태를 모니터링하고 이상 발생시 경보를 표시하여 관리자가 경보에 대해 조치할 수 있도록 한다. 이는 관리자가 현장에 나와 전자파 신호를 측정하지 않아도 GIS 운전 상태에서 상시 감시가 가능하고 부분방전 신호를 조기에 감지하여 사전에 고장을 예방할 수 있도록 한다.
모니터링장치(300)는 부분방전 개수 및 부분방전 경향정보를 표시할 수 있고, 이를 데이터 및 그래프로 표시할 수 있다.
상술한, 부분방전 진단장치는 절연단자대 애자 및 절연단자 커버에 일체형으로 제작하여 GIS 구조와 관계없이 현장에 적용하여 부분방전 진단이 가능하므로 현장 활용성이 높다.
또한, 커넥터가 접속되는 접속부가 절연단자 커버에 위치하므로 별도의 기구 없이도 부분방전 신호 검출센서에 신호 인출을 위한 케이블을 탈부착할 수 있다. 또한,
특히, 본 발명은 외부 노출 절연 물질이 없는 25.8kV 가스절연개폐기의 부분방전 발생 개소 판정이 가능하고, 부분방전 위치 추적시 보다 정확한 발생원 판단을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1,1': GIS 10: 단자대
20: 케이블 30: 플렉시블관
100, 100a: 부분방전 진단장치 110: 절연단자대 애자
111: 단자공 113: 고정공
115: 연결공 117: 애자고정볼트
120: 혼촉방지용 커버 125: 연통공
130: 부분방전 신호 검출센서 131: 인출공
135: 관통공 140, 140a: 절연단자 커버
141: 접속공 143: 볼트공
145: 체결공 147: 접속부
149: 케이블 인출구 150: 신호 인출관
151: 인출관 고정볼트 153: 신호 송출 접속홈
160: 간격유지볼트 161: 유지부
163,165: 볼트부 170: 지지볼트
171: 지지부 173: 볼트부
175: 체결홈 180: 고정너트
190: 커넥터(N형 커넥터) 191: 커넥터 핀
200: 데이터 취득장치 300: 모니터링장치

Claims (17)

  1. GIS의 전면부 또는 후면부에 설치되며 단자공이 형성된 절연단자대 애자;
    상기 절연단자대 애자의 전면에 이격되게 고정되며 상기 GIS의 내부에서 발생하는 부분방전에 따른 전자파 신호를 검출하는 부분방전 신호 검출센서;
    상기 절연단자대 애자와 상기 부분방전 신호 검출센서의 사이에 설치되는 혼촉방지용 커버;
    상기 부분방전 신호 검출센서에 고정되며 중앙에 접속공이 구비되는 절연단자 커버; 및
    일측은 상기 부분방전 신호 검출센서에 고정되고 반대되는 타측은 상기 절연단자 커버의 접속공에 위치되어 부분방전 신호를 외부로 송출하기 위한 커넥터와 연결되는 신호 인출관을 포함하고,
    상기 절연단자대 애자와 상기 혼촉방지용 커버는 양단 볼트부와 중앙의 다각 형상의 유지부를 구비하는 다수 개의 간격유지볼트로 고정되어 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼촉방지용 커버는 아크릴 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연단자 커버는 상기 절연단자대 애자와 상기 부분방전 신호 검출센서를 감싸고, 일측에 상기 단자공에 설치되는 단자대에 연결되는 케이블을 외부로 인출하기 위한 케이블 인출구가 형성된 형상인 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 부분방전 신호 검출센서와 상기 절연단자 커버는 일단 체결홈과 반대되는 타단의 볼트부와 중앙의 다각형상의 지지부를 구비하는 다수 개의 지지볼트로 고정되어 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 간격유지볼트는 일단 볼트부가 상기 절연단자대 애자에 형성한 연결공에 체결되고 반대되는 타단 볼트부가 상기 혼촉방지용 커버에 형성한 연통공과 상기 부분방전 신호 검출센서에 형성한 관통공을 관통하여 상기 부분방전 신호 검출센서의 상면으로 돌출되며,
    상기 지지볼트는 일단 체결홈에 상기 부분방전 신호 검출센서의 상면으로 돌출된 상기 간격유지볼트의 일단 볼트부가 체결되며 반대되는 타단 볼트부는 상기 절연단자 커버에 형성한 체결공을 관통하고, 상기 체결공을 관통한 상기 지지볼트의 볼트부에 고정너트가 결합되는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 부분방전 신호 검출센서는 UHF 대역 주파수 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 인출관은 구리로 되며,
    일측은 상기 부분방전 신호 검출센서의 중앙에 형성된 인출공에 끼워진 상태에서 인출관 고정볼트에 의해 고정되며 상기 절연단자 커버의 접속공에 위치되는 타측은 신호 송출 접속홈이 형성된 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 절연단자 커버의 접속공에 접속부가 구비되며, 상기 접속부에 상기 커넥터가 결합되고, 상기 커넥터의 커넥터 핀이 상기 신호 송출 접속홈에 삽입되어 상기 신호 인출관과 접속되는 것을 특징으로 GIS 부분방전 진단장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 커넥터는 N형 커넥터인 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연단자 커버는
    상기 접속공을 포함하는 중앙의 이격부; 및
    상기 이격부에서 단차져 형성되며 상기 부분방전 신호 검출센서와 고정되는 날개부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  13. 삭제
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 간격유지볼트는 일단 볼트부가 상기 절연단자대 애자에 형성한 연결공에 체결되고 반대되는 타단 볼트부가 상기 혼촉방지용 커버에 형성한 연통공과 상기 부분방전 신호 검출센서에 형성한 관통공과 상기 절연단자 커버의 체결공을 관통하여 상기 절연단자 커버의 날개부로 돌출되며,
    상기 절연단자 커버의 날개부로 돌출된 상기 간격유지볼트의 타단 볼트부에 고정너트가 결합되는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단장치.
  15. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 5 내지 청구항 12, 청구항 14 중 어느 한 항의 부분방전 진단장치;
    상기 부분방전 진단장치의 신호를 취득하고 가공하여 전송하는 데이터 취득장치; 및
    상기 데이터 취득장치로부터 데이터를 전송받아 외부로 표시하는 모니터링장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 데이터 취득장치는 상기 부분방전 진단장치에서 취득한 신호의 측정파형에서 방전 크기의 펄스 수를 이용하여 부분방전을 카운터하고,
    부분방전 진단장치에 할당된 채널번호와 해당 채널번호의 부분방전 카운터 개수를 표시하는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단시스템.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 모니터링장치는 상기 데이터 취득장치로부터 전송받은 데이터를 이용하여 GIS의 상태를 모니터링하고 이상 발생시 경보를 표시하는 것을 특징으로 하는 GIS 부분방전 진단시스템.
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