KR102596464B1 - Surge arrester and the method of diagnosing deterioration of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피뢰기 및 이의 열화 진단방법에 관한 것으로, 제어부는 피뢰기 본체에 급격하게 전류가 흐를 때 피뢰기 본체에 흐르는 방전전류값을 측정하고, 방전전류값과 방전전류 데이터를 비교하여 열화를 진단하거나, 기 저장된 시간동안 피뢰기 본체를 유동한 전하량에 대응하는 방전에너지값을 측정하고, 방전에너지값과 방전에너지 데이터를 비교하여 열화를 진단하여, 송전단에 배치되는 송전용 피뢰기는 배전용 피뢰기와는 달리 피뢰기가 열화된 경우에도 정확하게 열화여부를 진단할 수 있는 피뢰기 및 이의 열화 진단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lightning arrester and a method for diagnosing its deterioration. The control unit measures the discharge current value flowing through the lightning arrester body when a current rapidly flows through the lightning arrester body, and compares the discharge current value with the discharge current data to diagnose deterioration. The discharge energy value corresponding to the amount of charge flowing through the arrester body during the stored time is measured, and deterioration is diagnosed by comparing the discharge energy value and discharge energy data. Transmission arresters placed at the transmission end are different from distribution arresters. This relates to a lightning arrester and a method for diagnosing its deterioration that can accurately diagnose the deterioration of the lightning arrester even when the arrester is deteriorated.
Description
본 발명은 피뢰기 및 이의 열화 진단방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송전부에서 열화를 진단하는 피뢰기 및 이의 열화 진단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lightning arrester and a method for diagnosing its deterioration, and more specifically, to a lightning arrester and a method for diagnosing its deterioration in a power transmission unit.
피뢰기는 송전, 배전, 발전소, 변전소 및 전차선로에서 낙뢰 또는 회로 개폐에 의한 서지(Surge) 전압과 같은 일시적인 과전압을 제한함으로써, 전력 기기의 절연 파괴나 전기 및 전자 기기의 파손 및 수명 단축을 방지하는 보조 장치이다. Lightning arresters prevent insulation breakdown of power equipment, damage to electrical and electronic devices, and shortened lifespan by limiting temporary overvoltage such as surge voltage caused by lightning or circuit switching in power transmission, distribution, power plants, substations, and tram lines. It is an auxiliary device.
이러한 피뢰기는 대부분 야외에 위치하고 있고, 낙뢰 및 과전압에 노출되어 부식, 열화 등에 의한 고장이 발생하며, 이 경우 빠른 고장 진단과 함께 교체 작업이 수행되어야 한다.Most of these lightning arresters are located outdoors, and are exposed to lightning and overvoltage, causing breakdowns due to corrosion and deterioration. In this case, rapid malfunction diagnosis and replacement work must be performed.
피뢰기는 고압 또는 특고압 전로에 배치된다. 배전용 피뢰기는 가공선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압 측에 배치된다. 송전용 피뢰기는 발전소에서 변압기로 송전되는 송전용 철탑에 배치된다. 배전용 피뢰기는 일반적으로 도시나 마을의 전주에 배치되는 특징이 있다. 반면에, 송전용 피뢰기는 발전소에서부터 도시나 마을로 향하는 송전용 철탑에 배치되는 바, 도시나 마을이 아닌 산이나 바다 등 인적이 드문 곳에 배치되는 특징이 있다.Lightning arresters are placed in high-voltage or extra-high-voltage circuits. A distribution lightning arrester is placed on the high-voltage side of a distribution transformer connected to an overhead line. Transmission lightning arresters are placed on transmission pylons where power is transmitted from the power plant to the transformer. Lightning arresters for distribution are generally placed on electric poles in cities or villages. On the other hand, transmission lightning arresters are placed on transmission pylons from power plants to cities or villages, and have the characteristic of being placed in sparsely populated places such as mountains or the sea, rather than cities or villages.
선행기술로, 국내 공개특허 제10-2019-0030257호를 제시한다. 선행기술은 피뢰기 및 피뢰기의 진단방법에 관한 발명이다. 선행기술에 따른 피뢰기 진단방법은 피뢰기를 육안으로 관찰하여 피뢰기의 불량을 판단할 수 있다. As prior art, domestic patent publication No. 10-2019-0030257 is presented. The prior art is an invention related to a lightning arrester and a diagnostic method for the lightning arrester. The lightning arrester diagnosis method according to the prior art can determine defects in the lightning arrester by visually observing the lightning arrester.
선행기술에 따른 피뢰기는 부식, 열화 등에 의해 발열하는 경우, 피뢰기 표면의 변색층의 색상 변화로 인해 인접 피뢰기와 다른 색상을 가지며, 이로써 육안으로 간단히 피뢰기의 불량을 진단할 수 있고, 피뢰기 관리자뿐만 아니라 인근 주민도 피뢰기의 불량을 판단할 수 있는 장점이 있다.When a lightning arrester according to the prior art generates heat due to corrosion, deterioration, etc., the color of the discolored layer on the surface of the lightning arrester changes, causing it to have a different color from the adjacent lightning arrester. This makes it possible to easily diagnose a fault in the lightning arrester with the naked eye, and not only for lightning arrester managers, but also for lightning arrester managers. There is an advantage in that nearby residents can also determine if the lightning arrester is defective.
하지만, 선행기술은 피뢰기 본체 및 그 일부의 표면에 변색층을 포함하고, 변색층의 색이 변경되는 것을 사용자가 육안으로 확인하여 진단하는 것으로, 사용자가 육안으로 확인할 수 없는 경우에는 진단이 불가능하다는 문제점이 있었다.However, the prior art includes a discoloration layer on the surface of the lightning arrester body and some parts thereof, and the diagnosis is made by visually checking the color of the discoloration layer by the user. If the user cannot confirm it with the naked eye, diagnosis is impossible. There was a problem.
특히, 송전용 철탑은 배전용 전주와는 달리, 대략 30~150m 로 높게 배치되고, 송전전압도 154~765kV로 높아 사용자가 피뢰기 본체를 육안으로 확인할 수 있는 위치까지 다가갈 수 없다. 또한, 송전용 철탑은 일반적으로 사용자의 접근이 어려운 산악지대나 해상에 배치되는 경우도 많으므로, 사용자가 피뢰기 본체를 육안으로 확인할 수 없다는 문제점도 있었다.In particular, unlike distribution poles, transmission pylons are placed high, approximately 30 to 150 m, and the transmission voltage is high, 154 to 765 kV, making it difficult for users to approach the location where they can visually check the lightning arrester body. In addition, since power transmission pylons are generally placed in mountainous areas or at sea that are difficult for users to access, there was a problem in that users could not visually check the lightning arrester body.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 송전용 철탑에 배치되는 피뢰기의 열화 여부를 용이하게 판단할 수 있는 피뢰기 및 이의 열화 판단방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a lightning arrester that can easily determine whether a lightning arrester placed on a power transmission tower is deteriorated and a method for determining its deterioration.
본 발명의 또 다른 과제는 사용자가 육안으로 확인할 수 없는 위치에 배치된 피뢰기의 열화여부를 용이하게 판단할 수 있는 피뢰기 및 이의 열화 판단방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lightning arrester and a method for determining its deterioration that can easily determine whether a lightning arrester placed in a location that cannot be visually confirmed by the user is deteriorated.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 피뢰기는, 송전단에 배치되는 피뢰기 본체, 피뢰기 본체의 열화를 진단하는 제어부, 기준 방전전류 데이터를 저장하는 저장부를 포함한다. 제어부는 피뢰기 본체에 급격하게 전류가 흐를 때 피뢰기 본체에 흐르는 방전전류값을 측정하고, 방전전류값과 방전전류 데이터를 비교하여 열화를 진단한다.In order to achieve the above object, the lightning arrester according to an embodiment of the present invention includes a lightning arrester main body disposed at a power transmission end, a control unit that diagnoses deterioration of the lightning arrester main body, and a storage unit that stores reference discharge current data. The control unit measures the discharge current value flowing through the arrester body when a current rapidly flows through the arrester body, and compares the discharge current value with the discharge current data to diagnose deterioration.
제어부는 방전전류값이 방전전류 데이터의 값 이상일 때 열화라고 판단할 수 있다.The control unit may determine deterioration when the discharge current value is greater than or equal to the value of the discharge current data.
본 발명의 다른 실시예에 따른 피뢰기는 송전단에 배치되는 피뢰기 본체, 피뢰기 본체의 열화를 진단하는 제어부, 기준 방전에너지 데이터를 저장하는 저장부를 포함한다. 제어부는 기 저장된 시간동안 피뢰기 본체를 유동한 전하량에 대응하는 방전에너지값을 측정하고, 방전에너지값과 방전에너지 데이터를 비교하여 열화를 진단한다.A lightning arrester according to another embodiment of the present invention includes a lightning arrester main body disposed at a power transmission end, a control unit that diagnoses deterioration of the lightning arrester main body, and a storage unit that stores reference discharge energy data. The control unit measures the discharge energy value corresponding to the amount of charge flowing through the lightning arrester body during the stored time, and compares the discharge energy value with the discharge energy data to diagnose deterioration.
제어부는 방전에너지값이 방전에너지 데이터의 값 이상일 때 열화라고 판단할 수 있다.The control unit may determine deterioration when the discharge energy value is greater than or equal to the value of the discharge energy data.
제어부는 방전전류값이 방전전류 데이터의 값 이상이거나, 방전에너지값이 방전에너지 데이터의 값 이상일 때, 피뢰기가 열화되었다고 판단할 수 있다.The control unit may determine that the lightning arrester has been deteriorated when the discharge current value is greater than or equal to the value of the discharge current data or when the discharge energy value is greater than or equal to the value of the discharge energy data.
제어부는 피뢰기 본체와 이격되게 배치되고, 피뢰기 본체에 인접하게 배치되고 방전전류값을 제어부에 전송하는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.The control unit is disposed to be spaced apart from the lightning arrester main body and may further include a communication module that is disposed adjacent to the lightning arrester main body and transmits the discharge current value to the control unit.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 피뢰기 및 이의 열화 진단방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the lightning arrester and its deterioration diagnosis method of the present invention, one or more of the following effects are achieved.
첫째, 송전단에 배치되는 송전용 피뢰기는 배전용 피뢰기와는 달리 피뢰기가 열화된 경우에도 누설전류가 갭에 의해 차단되어 피뢰기의 열화여부를 판단할 수 없으나, 낙뢰가 있는 경우 피뢰기를 흐르는 방전전류값을 측정함으로써 피뢰기의 열화여부를 판단할 수 있다는 장점이 있다.First, unlike the lightning arrester for distribution, the transmission lightning arrester placed at the transmission end cannot determine whether the lightning arrester is deteriorated because the leakage current is blocked by the gap even when the lightning arrester is deteriorated. However, when there is a lightning strike, the discharge current flowing through the lightning arrester It has the advantage of being able to determine whether the lightning arrester has deteriorated by measuring the value.
둘째, 낙뢰가 없어 피뢰기를 흐르는 방전전류값이 기준 방전전류 데이터 미만인 경우에도, 피뢰기를 유동하는 방전에너지값을 측정함으로써 피뢰기의 열화여부를 판단할 수 있다는 장점도 있다.Second, even when there is no lightning and the discharge current value flowing through the lightning arrester is less than the standard discharge current data, there is also the advantage of being able to determine whether the lightning arrester is deteriorated by measuring the discharge energy value flowing through the lightning arrester.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 배전용 피뢰기 열화 메커니즘을 도시한 도,
도 2는 송전용 피뢰기 어셈블리의 일 형태를 도시한 도,
도 3은 본 발명에 따른 송전용 피뢰기 열화 메커니즘을 도시한 도,
도 4는 본 발명에 따른 피뢰기 열화여부 진단 및 업데이트를 도시한 흐름도,
도 5는 송전용 피뢰기에서 측정한 값과 저장부에 저장된 기준 데이터를 비교하는 단계를 도시한 흐름도,
도 6은 피뢰기에 인접하게 통신부가 배치된 것을 도시한 도,
도 7은 통신부에 태양광 발전모듈이 배치된 것을 도시한 도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송전용 피뢰기 열화 진단방법의 흐름도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 송전용 피뢰기 열화 진단방법의 흐름도이다.1 is a diagram showing a lightning arrester deterioration mechanism for distribution;
2 is a diagram showing one form of a lightning arrester assembly for power transmission;
Figure 3 is a diagram showing the deterioration mechanism of a lightning arrester for power transmission according to the present invention;
Figure 4 is a flowchart showing diagnosis and update of lightning arrester deterioration according to the present invention;
Figure 5 is a flowchart showing the steps of comparing the value measured by the lightning arrester for transmission and the reference data stored in the storage unit;
Figure 6 shows a communication unit arranged adjacent to a lightning arrester;
Figure 7 shows a solar power generation module arranged in the communication unit;
Figure 8 is a flowchart of a method for diagnosing deterioration of a lightning arrester for power transmission according to an embodiment of the present invention;
Figure 9 is a flowchart of a method for diagnosing deterioration of a lightning arrester for power transmission according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to be understood by those skilled in the art. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the technology disclosed in this application is not limited to the specific examples described herein and may be embodied in other forms.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
단지, 여기서 소개되는 구체예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 또한 설명의 편의를 위하여 구성요소의 일부만을 도시하기도 하였으나, 당업자라면 구성요소의 나머지 부분에 대하여도 용이하게 파악할 수 있을 것이다.However, the specific examples introduced here are provided to ensure that the disclosed content is thorough and complete and that the spirit of the present application can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. In order to clearly express the components of each device in the drawing, the sizes of the components, such as width and thickness, are shown somewhat enlarged. In addition, for convenience of explanation, only some of the components are shown, but those skilled in the art will be able to easily understand the remaining components.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있으며, '바로 위', '바로 아래', '바로 상부', '바로 하부' 등을 명백히 표현하지 않는 한, 위, 아래, 상부 및 하부는 그 사이에 다른 요소가 개재될 수도 있음을 나타낸다.When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in the specification are used, other parts may be added unless 'only' is used, and 'immediately above', 'immediately below', ' Unless explicitly expressed as 'immediately above', 'immediately below', etc., above, below, top and bottom indicate that other elements may be interposed between them.
구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.When a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.
또한, 구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In addition, when interpreting components, it is interpreted to include the margin of error even if there is no separate explicit description.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 피뢰기 및 이의 열화 진단방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining a lightning arrester and a method for diagnosing its deterioration according to embodiments of the present invention.
도 1은 배전용 피뢰기(10)의 열화 진단방법에 관하여 간략하게 도시한 도이다.Figure 1 is a diagram briefly illustrating a method for diagnosing deterioration of a lightning arrester 10 for distribution.
피뢰기(10)에서 열화는 산화금속 재료의 열화와 여러 개의 산화금속 소재를 쌓아 하우징 내에 패킹하는 기구의 절연열화로 나뉠 수 있는데 이들 열화에 공통적 원인으로 작용하는 것이 과도한 온도상승과 낙뢰 등에 의한 서지충격이다. Deterioration in the lightning arrester 10 can be divided into deterioration of the metal oxide material and insulation deterioration of the mechanism that stacks several metal oxide materials and packs them within the housing. Common causes of this deterioration are excessive temperature rise and surge shock due to lightning, etc. am.
일반적으로, 배전용 피뢰기(10)는 열화가 진행되면 산화금속 소재를 통해 상도체로부터 접지로 흘러나가는 누설전류가 증가하게 되고, 이 누설전류는 점진적으로 증가하다가 전류 크기가 어느 정도(수~수십 mA) 이상이 되면 피뢰기(10) 내부의 온도 상승을 유발한다. In general, as the lightning arrester 10 for distribution progresses in deterioration, the leakage current flowing from the upper conductor to the ground through the metal oxide material increases, and this leakage current gradually increases and then decreases to a certain level (several to tens of tens). mA) or more, the temperature inside the lightning arrester 10 increases.
피뢰기(10)에 축적되는 열이 외부로 방출되는 열보다 커지는 임계점을 넘어서게 되면 피뢰기(10) 열화가 가속되고 누설되는 전류도 급증하는 폭주현상이 발생하여 결국 소손, 파괴, 폭발 등의 고장을 초래하게 된다. 피뢰기(10)가 정상인 경우에는 안정된 온도를 가지는데 반하여, 피뢰기(10)가 손상을 입은 경우, 온도가 증가하는 문제점이 있다. 따라서, 피뢰기(10)가 손상을 입은 경우에는 교체를 해주어야 한다.When the heat accumulated in the lightning arrester 10 exceeds the critical point where it exceeds the heat emitted to the outside, the deterioration of the lightning arrester 10 accelerates and a runaway phenomenon occurs in which the leaked current rapidly increases, ultimately leading to failures such as burnout, destruction, or explosion. I do it. When the lightning arrester 10 is normal, it has a stable temperature, but when the lightning arrester 10 is damaged, there is a problem in that the temperature increases. Therefore, if the lightning arrester 10 is damaged, it must be replaced.
즉, 피뢰기(10)가 폭주하기 직전에 이러한 누설전류 증가와 온도상승이 지속되는 불안정 상태가 나타나는 것에 착안하여 피뢰기 누설전류 관측 및 피뢰기 온도관측을 통해 배전용 피뢰기(10)의 열화 정도를 판별하고자 하는 연구들이 다수 진행되어 왔다.That is, focusing on the fact that an unstable state in which the leakage current increases and the temperature rises appears immediately before the lightning arrester 10 runs away, the purpose of determining the degree of deterioration of the lightning arrester 10 for distribution is through observation of the lightning arrester leakage current and lightning arrester temperature. Many studies have been conducted.
도 2는 송전용 피뢰기 어셈블리의 일 형태를 도시한 도이다.Figure 2 is a diagram showing one form of a lightning arrester assembly for power transmission.
일 실시예에 의하면, 송전용 피뢰기 어셈블리는 중앙에 갭(20,Gap)을 두고 양쪽에 피뢰기(10) 2개가 배치되는 구조로 설치한다. 또는, 하나의 피뢰기(10)가 반대쪽 금구의 아킹혼 등과 갭(20)을 형성하도록 설치한다. 송전용 피뢰기 어셈블리는 누설전류가 흐르는 경로가 갭(20)에 의해 차단된 구조를 갖는다. According to one embodiment, the lightning arrester assembly for power transmission is installed in a structure in which two lightning arresters 10 are placed on both sides with a gap 20 in the center. Alternatively, one lightning arrester 10 is installed to form a gap 20 with the arcing horn of the opposite metal fitting. The lightning arrestor assembly for power transmission has a structure in which the path through which leakage current flows is blocked by a gap 20.
배전용 피뢰기 어셈블리에도 갭(20)이 있는 경우가 있는데, 이 경우 대부분 갭(20)과 병렬로 분로저항을 설치하여 금속산화물 소자가 열화되면 분로저항으로 누설전류가 흐르는 경로가 생성된다. 하지만 갭(20)을 보유한 형태로 분로저항이 설치되지 않는 송전용 피뢰기(10)의 구조적 특성으로 볼 때 배전용 피뢰기(미도시)와는 다르게 열화진전에 따른 누설전류가 거의 흐르지 않게 된다.There are cases where there is a gap 20 in the lightning arrester assembly for distribution. In most cases, a shunt resistor is installed in parallel with the gap 20, so when the metal oxide element deteriorates, a path through which leakage current flows is created through the shunt resistor. However, considering the structural characteristics of the lightning arrester for transmission (10), which has a gap (20) and is not installed with a shunt resistance, unlike the lightning arrester for distribution (not shown), almost no leakage current flows due to deterioration progress.
한편, 송전용 피뢰기(10)의 상태진단, 수명예측, 교체시기 등 유지보수 점검사항을 배전용 피뢰기와 동일하게 적용하기에는 여러 가지 문제점이 발생한다. 송전용 철탑은 배전용 전주와는 달리 송전전압에 따라 다르지만 대략 30~150m로 높고, 송전 전압도 154~765kV로 높아 일상점검이 매우 어렵다. 또한, 송전선로의 경우 사람들의 접근이 어려운 산악지대나 해상을 통과하는 경로로 건설되는 경우가 많아 유지보수에 더욱 어려움이 있다. 따라서, 현재로서는 송전용 피뢰기(10)의 열화진단 및 유지보수를 위해 현실적으로 가능한 방법은 고장이 발생한 피뢰기(10)의 우선 교체와 일정 기간이 지난 피뢰기(10)에 대한 일괄교체 방식이 유일한 대안으로 인식되고 있다.Meanwhile, various problems arise in applying maintenance inspection items such as status diagnosis, life expectancy, and replacement time of the transmission lightning arrester 10 in the same way as the lightning arrester for distribution. Unlike distribution poles, transmission steel towers are high at approximately 30 to 150 m, depending on the transmission voltage, and the transmission voltage is also high at 154 to 765 kV, making daily inspection very difficult. In addition, transmission lines are often constructed in mountainous areas or routes that pass through the sea, which are difficult for people to access, making maintenance more difficult. Therefore, at present, the only realistically possible method for diagnosing and maintaining the lightning arrester 10 for power transmission is to first replace the faulty lightning arrester 10 and replace the lightning arrester 10 after a certain period of time in batches. It is being recognized.
한편, 피뢰기(10)의 유지보수 방법으로 크게 다음의 두 가지가 있다. Meanwhile, there are two main maintenance methods for the lightning arrester 10:
TBM(Time Based Maintenance) 방식은 일정한 사용기간을 결정하고, 일정한 사용기간이 경과한 때 일괄체하는 방법이다. 이 방법의 경우, 건전한 피뢰기(10)들의 강제교체로 인해 경제적으로도 불리한 측면이 있다. The TBM (Time Based Maintenance) method is a method of determining a certain period of use and making a lump sum when the certain period of use has elapsed. In the case of this method, there is an economic disadvantage due to the forced replacement of healthy lightning arresters 10.
CBM(Condition Based Maintenance) 방식은 피뢰기(10)가 설치된 송전선로 구간의 뇌격 횟수, 피뢰기(10)를 통해 방전된 전류 크기, 통과에너지 누적량 등의 감시를 통해 피뢰기(10)의 상태를 진단하고, 피뢰기(10)의 성능이 저하된 경우, 저하된 피뢰기(10)만을 교체하는 방법이다. The CBM (Condition Based Maintenance) method diagnoses the status of the lightning arrester 10 by monitoring the number of lightning strikes in the transmission line section where the lightning arrester 10 is installed, the size of the current discharged through the lightning arrester 10, and the accumulated amount of passing energy, When the performance of the lightning arrester 10 is deteriorated, only the deteriorated lightning arrester 10 is replaced.
하지만, 송전용 피뢰기(10)의 경우 배전용 피뢰기와는 달리 진단이 어려운 바, 현재까지는 TBM 방식으로 일괄교체하였고, 경제적인 문제가 존재하였다. However, in the case of the lightning arrester 10 for transmission, unlike the lightning arrester for distribution, diagnosis is difficult, and so far, it has been replaced en masse using the TBM method, and economic problems exist.
즉, 송전용 피뢰기(10)의 경우에는 열화가 진행되더라도 피뢰기(10)를 통해 접지로 흐르는 전류 경로가 구조적으로 확보되지 않아, 누설전류가 흐르지 않는다. 따라서, 배전용 피뢰기에서 사용하였던 기존의 누설전류에 의한 진단방법의 적용이 불가능하였다. That is, in the case of the lightning arrester 10 for power transmission, even if deterioration progresses, the current path flowing to the ground through the lightning arrester 10 is not structurally secured, so leakage current does not flow. Therefore, it was impossible to apply the existing diagnostic method based on leakage current used in lightning arresters for distribution.
이에 본 발명에 따른 피뢰기(10)는 송전용 피뢰기(10)가 설치된 환경 및 송전선로의 특성을 고려한 송전용 피뢰기(10)의 열화진단에 다음과 같은 방법을 이용한다.Accordingly, the lightning arrester 10 according to the present invention uses the following method to diagnose the deterioration of the lightning arrester 10 for power transmission considering the environment in which the lightning arrester 10 for power transmission is installed and the characteristics of the transmission line.
첫째는 전류충격 강도에 의한 열화진단방법이다. 본 방법에 따르면, 낙뢰 등 서지전류의 충격에 의한 피뢰기(10) 내부 금속산화물의 기계적, 물리적, 전기적 특성변화 정도를 관측하고, 이에 관한 기준 방전전류 데이터(I_m)를 저장부(70)에 저장한다. 그리고, 송전선로에 설치된 피뢰기(10)의 방전전류를 측정한다. 저장부(70)에 저장된 기준 방전전류 데이터(I_m)와 실제 측정한 측정 방전전류값(I_in)을 비교하여 열화정도를 판단한다. The first is a deterioration diagnosis method based on the intensity of current shock. According to this method, the degree of change in the mechanical, physical, and electrical characteristics of the metal oxide inside the lightning arrester 10 due to the impact of surge current such as lightning is observed, and the reference discharge current data (I_m) related thereto is stored in the
둘째는 방전에너지 강도에 의한 열화진단방법이다. 본 발명에 따르면, 낙뢰 등 서지전류의 충격이 없는 경우에도, 방전에너지 또는 유동하는 전하량에 따른 피뢰기(10) 내부의 금속산화물의 기계적, 물리적, 전기적 특성변화를 추정할 수 있다. 다시 말해, 속류 차단 실패 사이클 수 및 일시적 과전압(TOV)에 의한 AC 방전전류 에너지 전달을 관측하고, 이에 관한 기준 방전에너지 데이터(Q_m)를 저장부(70)에 저장한다. 그리고, 송전선로에 설치된 피뢰기(10)에서의 방전에너지를 측정한다. 저장부(70)에 저장된 기준 방전에너지 데이터(Q_m)와 실제 측정한 측정 방전전류값(I_in)을 비교하여 열화정도를 판단한다.The second is a deterioration diagnosis method based on discharge energy intensity. According to the present invention, even when there is no impact of surge current such as lightning, it is possible to estimate changes in the mechanical, physical, and electrical properties of the metal oxide inside the lightning arrester 10 according to the discharge energy or the amount of flowing charge. In other words, the number of subsequent current blocking failure cycles and AC discharge current energy transfer due to temporary overvoltage (TOV) are observed, and the reference discharge energy data (Q_m) related thereto is stored in the
이때, 상술한 두가지 방법을 병용하여, 어느 한쪽이라도 측정값이 기준데이터값을 초과하는 경우, 피뢰기가 열화된 것으로 판단할 수 있다.At this time, by using the two methods described above in combination, if the measured value of either method exceeds the standard data value, it can be determined that the lightning arrester has deteriorated.
또는, 전류충격 강도에 의한 열화정도와 방전에너지 강도에 의한 열화정도를 동시에 참고하여, 피뢰기(10)에 축적된 피로도를 산출할 수 있다. 산출된 피로도는 저장부(70)에 저장된 기준 피로데이터와 비교하여, 피뢰기(10)의 열화정도를 판단할 수 있다.Alternatively, the degree of fatigue accumulated in the arrester 10 can be calculated by simultaneously referring to the degree of deterioration due to the current shock intensity and the degree of deterioration due to the intensity of discharge energy. The calculated fatigue degree can be compared with the standard fatigue data stored in the
한편, 측정된 방전전류값(I_in)은 저장부(70)에 전송되어, 기준 방전전류 데이터(I_m)가 업데이트될 수 있다. 마찬가지로, 측정된 방전에너지값은 저장부(70)에 전송되어, 기준 방전에너지 데이터(Q_m)가 업데이트될 수 있다.Meanwhile, the measured discharge current value (I_in) can be transmitted to the
이하, 전류충격 강도에 의한 열화진단방법을 설명한다. 제어부(60)는 피뢰기(10) 본체에 급격하게 전류가 흐를 때, 피뢰기(10) 본체에 흐르는 방전전류값(I_in)을 측정하고, 방전전류값(I_in)과 방전전류 데이터를 비교하여 열화를 진단한다.Hereinafter, a method for diagnosing deterioration based on current shock intensity will be described. When a current rapidly flows through the main body of the lightning arrester 10, the
도 3을 참조하면, 피뢰기(10)의 열화진단은 전류충격 강도를 기초로 할 수 있다.Referring to FIG. 3, the diagnosis of deterioration of the lightning arrester 10 can be based on the intensity of the current shock.
전류충격 강도는 단시간에 피뢰기(10) 본체에 전달되어 온도를 불균일하게 급상승시키는 충격량 개념을 포함한다. The current shock intensity includes the concept of shock amount that is delivered to the main body of the lightning arrester 10 in a short period of time and causes the temperature to rapidly increase unevenly.
전류충격 강도에 의한 열화진단방법은 저장부(70)에 저장된 기준 방전전류 데이터(I_m)와 송전단에서 측정한 측정 방전전류값(I_in)을 비교하여 진단한다. 보다 상세하게, 측정 방전전류값(I_in)이 기준 방전전류 데이터(I_m)의 값 이상인 경우, 피뢰기(10)가 열화되었다고 판단한다.The deterioration diagnosis method based on the intensity of the current shock is diagnosed by comparing the reference discharge current data (I_m) stored in the
도 4는 측정 방전전류값(I_in)과 기준 방전전류 데이터(I_m)를 비교하고, 값을 업데이트하는 것을 간략하게 도시한 도이다. 측정 방전전류값(I_in)이 기준 방전전류값(I_m) 이상인 경우, 피뢰기(10)가 열화되었다고 판단하고, 사용자에 정보를 전달한다. 그 후, 측정 방전전류값(I_in)을 기준 방전전류 데이터(I_m)로 업데이트 한다. 따라서, 차회 열화진단방법에서는 업데이트된 새로운 방전전류 데이터로 피뢰기(10)의 열화진단을 할 수 있다.Figure 4 is a diagram briefly showing comparing the measured discharge current value (I_in) and the reference discharge current data (I_m) and updating the value. When the measured discharge current value (I_in) is greater than or equal to the reference discharge current value (I_m), it is determined that the lightning arrester 10 is deteriorated, and information is transmitted to the user. Afterwards, the measured discharge current value (I_in) is updated to the reference discharge current data (I_m). Therefore, in the next deterioration diagnosis method, deterioration of the lightning arrester 10 can be diagnosed using the new updated discharge current data.
이하, 방전에너지 강도에 의한 열화진단방법을 설명한다. 제어부(60)는 기 저장된 시간동안 피뢰기(10) 본체를 유동한 전하량에 대응하는 방전에너지값을 측정하고, 방전에너지값과 방전에너지 데이터를 비교하여 열화를 진단한다.Hereinafter, a method for diagnosing deterioration based on discharge energy intensity will be described. The
도 3을 참조하면, 피뢰기(10)의 열화진단은 방전에너지 강도를 기초로 할 수 있다.Referring to FIG. 3, the diagnosis of deterioration of the lightning arrester 10 can be based on the intensity of discharge energy.
방전에너지 강도는 피뢰기(10) 특성요소를 통과하여 내부 온도를 전체적으로 확산 상승시키는 가열량 개념을 포함한다. The discharge energy intensity includes the concept of a heating amount that passes through the characteristic elements of the arrester 10 and increases the overall internal temperature.
방전에너지 강도에 의한 열화진단방법은 저장부(70)에 저장된 기준 방전에너지 데이터(Q_m)와 송전단에서 측정한 측정 방전에너지값(Q_in)을 비교하여 진단한다. 보다 상세하게, 측정 방전에너지값(Q_in)이 기준 방전에너지 데이터(Q_m)의 값 이상인 경우, 피뢰기(10)가 열화되었다고 판단한다.The deterioration diagnosis method based on discharge energy intensity is diagnosed by comparing the standard discharge energy data (Q_m) stored in the
도 4를 참조하면, 측정 방전에너지값(Q_in)과 기준 방전에너지 데이터(Q_m)를 비교하고, 값을 업데이트하는 것을 유추할 수 있다. 측정 방전에너지값(Q_in)이 기준 방전에너지값(Q_m) 이상인 경우, 피뢰기(10)가 열화되었다고 판단하고, 사용자에 정보를 전달한다. 그 후, 측정 방전에너지값(Q_in)을 기준 방전에너지 데이터(Q_m)로 업데이트 한다. 따라서, 차회 열화진단방법에서는 업데이트된 새로운 방전에너지 데이터로 피뢰기(10)의 열화진단을 할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be inferred that the measured discharge energy value (Q_in) is compared with the reference discharge energy data (Q_m) and the value is updated. If the measured discharge energy value (Q_in) is greater than or equal to the reference discharge energy value (Q_m), it is determined that the lightning arrester 10 is deteriorated, and information is transmitted to the user. Afterwards, the measured discharge energy value (Q_in) is updated with the reference discharge energy data (Q_m). Therefore, in the next deterioration diagnosis method, deterioration of the lightning arrester 10 can be diagnosed using the updated new discharge energy data.
기준값은 수회 갱신될 수 있다. 제1기준값은 피뢰기(10)의 생산시를 기준으로 결정된다. 제2기준값은 수치해석에 의하여 획득될 수 있다. The reference value may be updated several times. The first reference value is determined based on the time of production of the lightning arrester 10. The second reference value can be obtained through numerical analysis.
제어부(60)는 상기 전류충격강도에 의한 열화진단 또는 방전에너지 강도에 의한 열화진단을 택일적으로 수행하고, 적어도 어느 하나의 조건이 만족할 때 피뢰기(10)가 열화되었다고 판단할 수 있다. 제어부(60)는 방전전류값(I_in) 또는 방전에너지값 중 적어도 어느 하나가 제어부(60)에 저장된 데이터의 값 이상일 때 열화라고 판단할 수 있다. 제어부(60)는 방전전류값(I_in)이 기준 방전전류 데이터(I_m) 이상인 조건 또는 방전에너지값(Q_in)이 기준 방전에너지 데이터(Q_m) 이상인 조건 중 적어도 어느 하나를 만족한 경우에 피뢰기(10)가 열화된 것으로 판단할 수 있다.The
도 6을 참조하면, 피뢰기(10)는 통신부(40)를 포함한다. 통신부(40)는 일정기간동안 측정하고 저장부(70)에 저장된 데이터를 무선 송수신장치에 의해 제어부(60)로 전송할 수 있다. 제어부(60)는 수신한 데이터를 기초로 송전단의 피뢰기(10)의 열화정도를 진단하고 그 결과를 분석시스템 상에 표시할 수 있다. 제어부(60)는 열화된 피뢰기(10)가 교체 대상임을 점등, 알람, 기타 시스템상에 표시하는 방법으로 관리자에게 전달되도록 진단 시스템을 구성한다.Referring to FIG. 6, the lightning arrester 10 includes a
도 7를 참조하면, 통신모듈(40)에는 태양광 발전모듈(50)이 장착될 수 있다 태양광 발전모듈(50)은 내부에 내장된 배터리에 충전하여 측정 이벤트가 발생할 시 측정회로를 구동하는 방식으로 절전정능을 높여 측정대기 시간을 확장하는 구조로 구현한다.Referring to FIG. 7, the
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 피뢰기(10) 및 이의 열화 진단방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the lightning arrester 10 and its deterioration diagnosis method according to the present invention configured as described above will be described as follows.
본 발명에 따르면, 피뢰기(10)의 열화 진단방법은 적어도 2가지 방법이 있다.According to the present invention, there are at least two methods for diagnosing deterioration of the lightning arrester 10.
도 8을 참조하면, 하나는 전류충격 강도에 의한 열화진단방법이다. 이는 피뢰기(10)에 낙뢰가 떨어지는 등 피뢰기(10) 본체에 급격하게 전류가 흐를 때, 피뢰기(10) 본체에 흐르는 방전전류값(I_in)을 측정하고, 방전전류값(I_in)과 방전전류 데이터를 비교하여 열화를 진단한다. 본 방법에 따르면, 피뢰기(10)의 열화가 발생하여도 누설전류가 흐르지 않는 경우에, 피뢰기(10)의 열화여부를 진단할 수 있다는 효과가 있다.Referring to Figure 8, one is a deterioration diagnosis method based on current shock intensity. This measures the discharge current value (I_in) flowing through the lightning arrester (10) body when a current rapidly flows through the lightning arrester (10) body, such as when lightning strikes the lightning arrester (10), and discharge current value (I_in) and discharge current data. Diagnose deterioration by comparing . According to this method, it is possible to diagnose the deterioration of the lightning arrester 10 when leakage current does not flow even if the lightning arrester 10 is deteriorated.
도 8을 참조하면, 다른 하나는 방전에너지 강도에 의한 열화진단방법이다. 이는 피뢰기(10)에 낙뢰가 떨어지지 않는 경우에도, 일정 시간동인 피뢰기(10) 본체에 유동한 전하량을 측정하여, 방전에너지값과 방전에너지 데이터를 비교하여 열화를 진단한다. 본 방법에 따르면, 낙뢰가 떨어지는 등 피뢰기(10)에 서지전류가 인가되지 않는 경우에도 피뢰기(10)의 열화여부를 진단할 수 있다는 효과가 있다.Referring to Figure 8, the other is a deterioration diagnosis method based on discharge energy intensity. Even when lightning does not strike the lightning arrester 10, the amount of charge flowing in the main body of the lightning arrester 10 is measured for a certain period of time, and deterioration is diagnosed by comparing the discharge energy value and discharge energy data. According to this method, it is possible to diagnose whether the lightning arrester 10 is deteriorated even when a surge current is not applied to the lightning arrester 10, such as when a lightning strike occurs.
도 9를 참조하면, 제1진단방법과 제2진단방법을 병렬로 수행할 수 있다. 제1진단방법 또는 제2진단방법 중 적어도 어느 하나가 만족하는 조건에서 피뢰기(10)의 열화여부를 판단하는 바, 보다 정확한 진단이 가능하다는 효과가 있다.Referring to FIG. 9, the first diagnosis method and the second diagnosis method can be performed in parallel. Deterioration of the lightning arrester 10 is determined under conditions that at least one of the first diagnosis method or the second diagnosis method satisfies, which has the effect of enabling a more accurate diagnosis.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been shown and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and can be used in the technical field to which the invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the patent claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or perspective of the present invention.
10: 피뢰기 20: 갭
30: 애자련 40: 통신부
50: 태양광 발전모듈 60: 제어부
70: 저장부
I_in: 측정 방전전류 I_m: 기준 방전전류
Q_in: 측정 방전에너지 Q_m: 기준 방전에너지10: lightning arrester 20: gap
30: Aejae-ryeon 40: Ministry of Communications
50: solar power module 60: control unit
70: storage unit
I_in: Measured discharge current I_m: Standard discharge current
Q_in: Measured discharge energy Q_m: Standard discharge energy
Claims (10)
상기 피뢰기 본체의 사이에 형성되는 갭;
상기 피뢰기 본체의 열화를 진단하는 제어부;
기준 방전에너지 데이터를 저장하는 저장부;를 포함하고,
상기 저장부는,
속류 차단 실패 사이클 수 및 일시적 과전압에 의한 AC 방전전류 에너지 전달로부터 관측된 방전에너지 데이터를 저장하고,
상기 제어부는,
기 저장된 시간동안 상기 피뢰기 본체를 유동한 전하량에 대응하는 방전에너지값을 측정하고,
상기 방전에너지값과 상기 방전에너지 데이터를 비교하여 열화를 진단하는 피뢰기.Lightning arrester main body disposed at the transmission end;
a gap formed between the lightning arrester main bodies;
a control unit that diagnoses deterioration of the lightning arrester main body;
It includes a storage unit that stores reference discharge energy data,
The storage unit,
Stores discharge energy data observed from the number of follow-current blocking failure cycles and AC discharge current energy transfer due to temporary overvoltage,
The control unit,
Measure the discharge energy value corresponding to the amount of charge flowing through the lightning arrester body during the previously stored time,
A lightning arrester that diagnoses deterioration by comparing the discharge energy value and the discharge energy data.
상기 제어부는,
상기 방전에너지값이 상기 방전에너지 데이터의 값 이상일 때 열화라고 판단하는 피뢰기.According to paragraph 3,
The control unit,
A lightning arrester that determines deterioration when the discharge energy value is greater than or equal to the value of the discharge energy data.
상기 측정한 방전 전류값과 저장부에 저장된 기준 방전전류 데이터를 비교하여 피뢰기의 열화를 진단하는 단계;
를 포함하고,
송전단에 배치되는 피뢰기 본체에 기 저장된 시간동안 유동한 전하량에 대응하는 방전에너지값을 측정하는 단계; 및
상기 측정한 방전 에너지값과 저장부에 저장된 기준 방전에너지 데이터를 비교하여 피뢰기의 열화를 진단하는 단계;를 더 포함하고,
상기 방전전류값이 상기 기준 방전전류 데이터 이상인 조건 또는 상기 방전에너지값이 상기 기준 방전에너지 데이터 이상인 조건 중 적어도 어느 하나를 만족한 경우에 피뢰기가 열화된 것으로 판단하는 피뢰기 열화 진단방법.When a current rapidly flows through a lightning arrester body disposed at a power transmission end, measuring a discharge current value flowing through the lightning arrester body; and
Diagnosing deterioration of the lightning arrester by comparing the measured discharge current value with reference discharge current data stored in a storage unit;
Including,
Measuring a discharge energy value corresponding to the amount of charge flowing during a time previously stored in the lightning arrester body disposed at the power transmission end; and
Diagnosing deterioration of the lightning arrester by comparing the measured discharge energy value with reference discharge energy data stored in the storage unit,
A lightning arrester deterioration diagnosis method that determines that the lightning arrester is deteriorated when at least one of the conditions that the discharge current value is greater than or equal to the reference discharge current data or the condition that the discharge energy value is greater than or equal to the reference discharge energy data is satisfied.
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2020
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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