KR102604654B1 - 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정 장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고압 기기의 전압 및 부분방전 측정장치는 상기 고압 기기의 부분방전 및 전압을 측정하는 측정부; 상기 측정부와 상기 캐패시터형 전압 센서를 접속선을 통하여 연결하는 접속부; 및 상기 측정부와 접지단자를 연결하는 접지부를 포함하고, 상기 측정부는 절연 소재로 형성된 케이싱; 상기 케이싱 내부에 형성되고, 상기 고압 기기의 전압을 측정하는 적어도 하나의 전압 측정부; 및 상기 케이싱 내부에서 상기 전압 측정부에 연결되고, 상기 고압 기기의 부분방전을 측정하는 적어도 하나의 부분방전 측정부를 포함할 수 있다.

Description

고압 기기용 전압 및 부분방전 측정 장치{Voltage and partial discharge measuring device for high voltage equipment}
본 발명은 전압 및 부분방전 측정 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는, 고압 기기용 전압 및 부분방전을 동시에 측정하는 전압 및 부분방전 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차단기 및 개폐기와 같은 고압 기기는 전력이 변전소 또는 수변전설비 등에 송수전되면서 발생할 수 있는 이상 전압, 절연 성능 저하 등에 의한 전력 설비 고장을 방지하기 위하여 설치되는 전기기기이다.
이러한 고압 기기는 특고압에 해당하는 절연설계가 고려되나, 이상전압 발생 등에 의한 결함이 발생할 수 있다. 이에 따라, 사고 발생을 방지하고자 공급 전압 측정 및 모니터링을 통하여 이상 여부를 확인하고 있다.
하지만 고압 기기는 이상 전압에 의한 결함이 발생할 뿐만 아니라 절연열화 등에 의한 절연성능 저하 및 절연파괴 등의 위험이 있다. 이러한 절연열화를 진단하기 위한 방법으로 부분방전을 감시 및 분석하는 부분방전 측정 방법이 있다. 이를 적용하여, 고압 기기에서 부분방전 여부를 측정해야하나 실제 적용이 어려운 문제점이 있다.
출원특허공보 제2019960066091호 (1996.12.31.)
종래 기술은 고압 기기에서 이상 전압, 절연 성능 저하 등을 측정하기 위하여 전압 측정을 통한 모니터링을 수행하고 있다. 다만, 고압 기기에서의 절연 성능 저하를 감지하기 위하여 부분방전 여부를 측정해야하나 고압 기기에 실제 적용이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 고압 기기에 전압 측정 및 부분방전 여부를 동시에 측정할 수 있는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치는 상기 고압 기기의 부분방전 및 전압을 측정하는 측정부; 상기 측정부와 상기 캐패시터형 전압 센서를 접속선을 통하여 연결하는 접속부; 및 상기 측정부와 접지단자를 연결하는 접지부를 포함하고, 상기 측정부는 절연 소재로 형성된 케이싱; 상기 케이싱 내부에 형성되고, 상기 고압 기기의 전압을 측정하는 적어도 하나의 전압 측정부; 및 상기 케이싱 내부에서 상기 전압 측정부에 연결되고, 상기 고압 기기의 부분방전을 측정하는 적어도 하나의 부분방전 측정부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치는 상기 접속부는 상기 고압 기기의 전원측 및 부하측에 설치되어 있는 상기 캐패시터형 전압 센서 각각에 연결되는 상기 접속선을 포함하고, 상기 접속선마다 상기 전압 측정부와 상기 부분방전 측정부가 연결되는 것을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치는 상기 접속부는 상기 고압 기기의 전원측에 설치되어 있는 상기 캐패시터형 전압 센서에 연결되는 상기 접속선을 포함하고, 상기 접속선에 상기 전압 측정부와 상기 부분방전 측정부가 연결되는 것을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명은 전압 측정에 사용하는 센서의 회로에 부분방전 측정 센서를 설치하여 전압측정과 부분방전을 동시에 측정하면서도, 부분방전 측정이 전압측정에 영향을 주지 않을 수 있다.
또한, 본 발명은 부분방전 측정 센서를 고압 기기의 전원측 및 부하측의 3상 각각에 설치가 가능하여 부분방전이 어느 상에서 발생하는지 확인할 수 있다.
또한, 고압 기기와 근접하여 측정하거나 고압 기기를 제어하고 전압/전류 측정이 가능한 제어함 내부에 설치하여 사용할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 가공용 고압 기기의 전압 측정장치의 구성도.
도 2는 종래기술에 따른 지중용 고압 기기의 전압 측정장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 단상용 가공용 고압 기기에 설치된 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 3상용 가공용 고압 기기의 전원측에 설치된 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치의 구성도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 단상용 지중용 고압 기기의 전원측에 설치된 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치의 구성도.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 3상용 지중용 고압 기기의 전원측에 설치된 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치의 구성도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 3 내지 도 5를 살펴보면, 고압 기기(H)는 가공용 고압 기기일 수 있으며, 단상용 또는 3상용 고압 기기(H)일 수 있다.
캐패시터형 전압 센서(2)는 고압 기기(H)의 전원측 및 부하측 각 상에 설치되어 고압 기기(H)의 선로 전압을 측정할 수 있다.
이 때, 캐패시터형 전압 센서(2)는 고압 기기(H)의 전원측에 1개 및 부하측에 1개가 설치될 수도 있으나 본 발명에서는 캐패시터형 전압 센서(2)는 고압 기기(H)의 전원측 및 부하측의 각 상마다 1개씩 설치되는 것을 예시로 한다.
본 발명에 따른 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 고압 기기(H)의 전원측 및 부하측 각 상에 설치되는 캐패시터형 전압 센서(2)와 연결될 수 있다.
이 때, 캐패시터형 전압 센서(2)에 연결된 리드선(21)이 고압 기기(H) 외부로 연장 형성되어, 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)와 연결될 수 있다. 예를 들어 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)의 접속선(210)이 상기 리드선(21)과 연결되는 형태가 될 수 있다.
이에 따라 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 캐패시터형 전압 센서(2)와 분리가 가능한 형태로 설치될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명에서 접속부(100)는 리드선(21)과 접속선(110)이 연결되는 부분일 수 있다.
또한, 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 고압 기기(H) 내부의 캐패시터형 전압 센서(2)의 리드선(21)과 연결됨으로써 별도의 배선작업을 수행해야 하는 번거로움을 해소할 수 있으며, 고압 기기(H)의 내부 절연설계의 변경없이 전압 및 부분방전을 측정할 수 있어 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
고압 기기(H)의 전원측 및 부하측은 에폭시 절연유를 포함하여 구성될 수 있는데, 에폭시의 유전율에 의하여 캐패시터형 전압 센서(2)의 캐패시터 용량이 증가할 수 있다. 또한, 캐패시터형 전압 센서(2)의 유전강도는 캐패시터의 전극간격을 조정하여 변화시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에서는 고압 기기(H)의 전원측 어느 1상에 연결되는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)를 설명하며, 3상용 고압 기기(H)의 전원측의 나머지 2상 및 부하측 3상에 연결되는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1) 및 단상용 고압 기기(H)에 연결되는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)와 동일할 수 있다.
본 발명의 고압 기기(H)의 캐패시터형 전압센서(2)는 접속부(100), 측정부(200), 접지부(300)를 포함할 수 있으며, 접속부(100)는 접속선(110)을 포함할 수 있다.
접속선(110)은 캐패시터형 전압 센서(2)에 연결된 리드선(21)과 연결될 수 있고, 리드선(21)과 연결된 접속선(110)의 타측에 측정부(200)가 연결될 수 있다.
측정부(200)는 케이싱(210), 전압 측정부(220), 부분방전 측정부(230) 및 회로선(240)을 포함할 수 있는데, 케이싱(210)은 절연 소재로 형성될 수 있고, 케이싱(210)의 내부에 전압 측정부(220)와 부분방전 측정부(230)가 형성될 수 있다.
접속선(110)은 케이싱(210)에 내입되어 회로선(240)과 연결될 수 있다.
회로선(240)은 접속선(110)과 연결된 후, 제1회로선(241), 제2회로선(242)으로 분기하여 형성될 수 있으며 병렬 형태일 수 있다.
제1회로선(241)과 제2회로선(242) 각각에 부분방전 측정부(230)와 전압 측정부(220)가 결합되어 있을 수 있다. 이 때, 부분방전 측정부(230)는 제1회로선(241) 및 제2회로선(242)과 물리적으로 결합되지 아니할 수 있다.
제1회로선(241)에 부분방전 측정부(230) 및 전압 측정부(220)가 직렬로 설치될 수 있다.
마찬가지로 제2회로선(242)에 부분방전 측정부(230) 및 전압 측정부(220)가 직렬로 설치될 수 있다.
전압 측정부(220)는 각각의 캐패시터형 전압 센서(2)와 직렬로 결합될 수 있다. 전압 측정부(220)는 제1캐패시터(221) 및 제2캐패시터(222)를 포함하여 구성될 수 있는데, 제1캐패시터(221)와 제2캐패시터(222)는 병렬로 연결될 수 있다.
제1캐패시터(221)와 제2캐패시터(222)는 캐패시터형 전압 센서(2)와 연결되어 용량성 결합원리에 의하여 고압 기기(H) 전원측에 인가된 고전압을 저전압으로 변환이 가능할 수 있다. 이 때 고압 기기(H) 전원측에 인가된 전압은 고압 기기(H) 내부에서 인가된 전압일 수 있으며, 부하측에 인가된 전압과 동일한 수치일 수 있다.
저전압은 제1캐패시터(221)와 제2캐패시터(222)에 설정된 일정한 비율로 분압된 전압 중 제2캐패시터(222)에서 측정된 전압일 수 있다. 이 때 각 캐패시터 용량과 분압비(capacitive divider ratio)는 사용자의 설정 값에 의하여 변경될 수 있으며 본 발명의 일 실시 예에서의 분압비는 3300:1로 가정할 수 있다.
제2캐패시터(222)에서 측정된 분압된 전압의 값을 기설정된 연산에 의하여 전원측에서 인가된 전압과 동일한 값인지 확인할 수 있다.
예를 들면, 전원측에 인가된 전압이 25.8kV일 수 있으며, 제2캐패시터(222)에서 분압된 전압의 값은 7.816V일 수 있다. 제2캐패시터(222)에서 측정된 값은 기설정된 연산에 의하여 25.8kV가 도출될 수 있고, 전원측에 인가된 전압과 일치하는 값인지 확인할 수 있다. 이 때, 기설정된 연산에 의하여 도출되는 전압은 실제로 출력되지 아니할 수 있으며, 기설정된 연산을 통하여 전원측에 인가된 전압과의 일치 여부만을 판단할 수 있다.
이를 통하여 고압 기기(H) 전원측의 전압을 모니터링할 수 있다.
전원측에 인가된 전압은 일 실시 예로써 사용환경 및 고압 기기(H)의 특성에 따라 변경될 수 있다.
또한, 다른 일실시예로써 전압 측정부(220)는 제1저항(미도시) 및 제2저항(미도시)을 포함하여 구성될 수 있으며 이때 제1저항과 제2저항은 병렬로 연결될 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 고주파 변류기(High Frequency Current Transformer, HFCT)를 포함할 수 있으며, 고압 기기(H)의 부분방전을 측정할 수 있다. 이 때 부분방전 측정부(230)는 부분방전시 발생하는 전하량을 측정할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 제1부분방전 센서(231), 제2부분방전 센서(232)를 포함할 수 있으며, 제1캐패시터(221)과 제2캐패시터(222)의 상단부에 각각 제1부분방전 센서(231), 제2부분방전 센서(232)가 설치될 수 있다. 부분방전 측정부(230)는 캐패시터형 전압 센서(2)과 연결된 형태이기 때문에 고압 기기(H)의 자체 절연설계의 변경없이 설치가 가능하며 부분방전을 측정할 수 있다.
제1부분방전 센서(231), 제2부분방전 센서(232)는 제1캐패시터(221)과 제2캐패시터(222)의 하단부에 각각 설치될 수 있으며, 부분방전 측정부(230)는 설치 위치에 따라 동일한 부분방전량을 측정할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 전원측 3상 및 부하측 3상 각각에 설치될 수 있으며 각 상에서 부분방전이 측정될 수 있어 부분방전이 어느 상에서 발생하였는지 특정할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 부분방전시 발생하는 전하량을 측정하여 부분방전량 또는 부분방전 파형을 출력할 수 있으며 부분방전을 발생시키는 결함에 따라 부분방전 파형의 형태가 달라질 수 있으며, 이를 통하여 결함의 종류를 분석할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 관통형의 형태로써 회로와 물리적으로 접촉하지 아니할 수 있으며, 마찬가지로 임피던스 결합이 일어나지 아니할 수 있고, 전압 측정부(220)와 다른 주파수 대역을 사용함으로써 회로적으로 결합되지 아니할 수 있다.
즉, 부분방전 측정부(230)는 전압 측정부(220)와 물리적으로 회로적으로 결합되지 않으므로 전압 계측에 사용되는 전압 측정부(220)에 연결되어 부분방전을 측정하면서도 전압 계측에 영향을 주지 않을 수 있다.
예를 들어, 부분방전 측정부(230)가 고주파 변류기를 포함하고 있는 경우, 고주파 변류기는 부분방전을 측정하기 위하여 1MHz에서 300MHz 대역을 사용하고, 전압 측정부(220)에서 전압 계측은 60Hz를 사용함으로써 부분방전 및 전압 측정에 사용하는 주파수에 차이를 두어 부분방전을 측정하면서도 전압 측정에 영향을 주지 않을 수 있다.
즉, 부분방전을 측정하면서도 전압 측정에 영향을 주지 않음으로써 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 전압을 계측하는 동시에 부분방전을 측정할 수 있으며 전압과 부분방전을 동시에 측정하면서 서로의 측정값에 영향을 미치지 아니할 수 있다.
또한, 부분방전 측정하는데 1MHz에서 300MHz 대역의 높은 주파수를 이용하기 때문에 외부 노이즈의 영향을 저감시킬 수 있으며 부분방전 측정 감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)를 고압 기기(H)와 근접하여 설치할 수 있으며, 고압 기기를 제어하고 전압 및 전류 측정이 가능한 제어함 내부에 설치할 수 있다.
이를 통하여 부분방전 발생원 근처에서 부분방전을 측정할 수 있으며, 외부 노이즈에 의한 영향을 받지 않으면서 부분방전 측정이 가능할 수 있다.
따라서, 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)은 각 상별로 부분방전의 발생 유무를 확인할 수 있고, 부분방전을 측정하면서도 전압 측정에 영향을 주지 않을 수 있다.
접지부(300)는 접지선(310)을 포함할 수 있으며, 접지선(310)은 양측에 측정부(200) 및 접지단자를 연결할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 도 6 내지 도 7의 고압 기기(H)는 지중용 고압 기기일 수 있으며, 단상용 또는 3상용 고압 기기(H)일 수 있다.
캐패시터형 전압 센서(2)는 단상 고압 기기(H)의 전원측에 설치되어 고압 기기(H)의 선로 전압을 측정할 수 있으며, 3상 고압 기기(H)의 전원측의 각 상에 설치되어 고압 기기(H)의 선로 전압을 측정할 수 있는데, 이 때 캐패시터형 전압 센서(2) 1개가 고압 기기(H)의 전원측 3상 전체에 연결되도록 설치될 수도 있다. 도 7은 캐패시터형 전압 센서(2) 1개가 3상 고압 기기(H)의 전원측 3상 전체에 연결되도록 설치한 예시일 수 있다.
본 발명에 따른 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 고압 기기(H)의 전원측에 설치되는 캐패시터형 전압 센서(2)와 리드선(21)을 통하여 연결될 수 있다.
이에 따라 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 고압 기기(H) 및 캐패시터형 전압 센서(2)와 분리가 가능한 형태로 설치될 수 있다.
또한, 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 고압 기기(H) 내부의 캐패시터형 전압 센서(2)의 리드선(21)과 연결됨으로써 별도의 배선작업을 수행해야 하는 번거로움을 해소할 수 있으며, 고압 기기(H)의 내부 절연설계의 변경없이 전압 및 부분방전을 측정할 수 있어 경제성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에서는 3상용 고압 기기(H) 전원측의 어느 한상에 연결되는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)를 설명하며, 3상용 고압 기기(H) 전원측의 나머지 상 및 단상 고압 기기(H)에 연결되는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)와 동일할 수 있다.
본 발명의 고압 기기(H)의 캐패시터형 전압센서(2)는 접속부(100), 측정부(200), 접지부(300)를 포함할 수 있으며, 접속부(100)는 접속선(110)을 포함할 수 있다.
접속선(110)은 캐패시터형 전압 센서(2)에 연결된 리드선(21)과 연결될 수 있고, 리드선(21)과 연결된 접속선(110)의 타측에 측정부(200)가 연결될 수 있다.
측정부(200)는 케이싱(210), 전압 측정부(220), 부분방전 측정부(230) 및 회로선(240)을 포함할 수 있는데, 케이싱(210)은 절연 소재로 형성될 수 있고, 케이싱(210)의 내부에 전압 측정부(220)와 부분방전 측정부(230)가 형성될 수 있다.
접속선(110)은 케이싱(210)에 내입되어 회로선(240)과 연결될 수 있다.
회로선(240)은 접속선(110)과 연결된 후, 제1회로선(241), 제2회로선(242)으로 분기하여 형성될 수 있으며 병렬 형태일 수 있다.
전압 측정부(220)는 각각의 캐패시터형 전압 센서(2)와 직렬로 결합될 수 있다. 전압 측정부(220)는 제1캐패시터(221) 및 제2캐패시터(222)를 포함하여 구성될 수 있는데, 제1캐패시터(221)와 제2캐패시터(222)는 병렬로 연결될 수 있다.
제1캐패시터(221)와 제2캐패시터(222)는 캐패시터형 전압 센서(2)와 연결되어 용량성 결합원리에 의하여 고압 기기(H) 전원측에 인가된 고전압을 저전압으로 변환이 가능할 수 있다. 이 때 고압 기기(H) 전원측에 인가된 전압은 고압 기기(H) 내부에서 인가된 전압일 수 있으며, 부하측에 인가된 전압과 동일한 수치일 수 있다
저전압은 제1캐패시터(221)와 제2캐패시터(222)에 설정된 일정한 비율로 분압된 전압 중 제2캐패시터(222)에서 측정된 전압일 수 있다. 이 때 각 캐패시터 용량과 분압비(capacitive divider ratio)는 사용자의 설정 값에 의하여 변경될 수 있으며 본 발명의 일 실시 예에서의 분압비는 3300:1로 가정할 수 있다.
제2캐패시터(222)에서 측정된 분압된 전압의 값을 기설정된 연산에 의하여 전원측에서 인가된 전압과 동일한 값인지 확인할 수 있다.
이를 통하여 고압 기기(H) 전원측의 전압을 모니터링할 수 있다.
전원측에 인가된 전압은 일 실시 예로써 사용환경 및 고압 기기(H)의 특성에 따라 변경될 수 있다.
또한, 다른 일실시예로써 전압 측정부(220)는 제1저항(미도시) 및 제2저항(미도시)을 포함하여 구성될 수 있으며 이때 제1저항과 제2저항은 병렬로 연결될 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 고주파 변류기(High Frequency Current Transformer, HFCT)를 포함할 수 있으며, 고압 기기(H)의 부분방전을 측정할 수 있다. 이 때 부분방전 측정부(230)는 부분방전시 발생하는 전하량을 측정할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 제1부분방전 센서(231), 제2부분방전 센서(232)를 포함할 수 있으며, 제1캐패시터(221)과 제2캐패시터(222)의 상단부에 각각 제1부분방전 센서(231), 제2부분방전 센서(232)가 설치될 수 있다. 부분방전 측정부(230)는 캐패시터형 전압 센서(2)과 연결된 형태이기 때문에 고압 기기(H)의 자체 절연설계의 변경없이 설치가 가능하며 부분방전을 측정할 수 있다.
제1부분방전 센서(231), 제2부분방전 센서(232)는 제1캐패시터(221)과 제2캐패시터(222)의 하단부에 각각 설치될 수 있으며, 부분방전 측정부(230)는 설치 위치에 따라 동일한 부분방전량을 측정할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 전원측 3상 각각에 설치될 수 있으며 각 상에서 부분방전이 측정될 수 있어 부분방전이 어느 상에서 발생하였는지 특정할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 부분방전시 발생하는 전하량을 측정하여 부분방전량 또는 부분방전 파형을 출력할 수 있으며 부분방전을 발생시키는 결함에 따라 부분방전 파형의 형태가 달라질 수 있으며, 이를 통하여 결함의 종류를 분석할 수 있다.
부분방전 측정부(230)는 관통형의 형태로써 회로와 물리적으로 접촉하지 아니할 수 있으며, 마찬가지로 임피던스 결합이 일어나지 아니할 수 있고, 전압 측정부(220)와 다른 주파수 대역을 사용함으로써 회로적으로 결합되지 아니할 수 있다.
즉, 부분방전 측정부(230)는 전압 측정부(220)와 물리적으로 회로적으로 결합되지 않으므로 전압 계측에 사용되는 전압 측정부(220)에 연결되어 부분방전을 측정하면서도 전압 계측에 영향을 주지 않을 수 있다.
즉, 부분방전을 측정하면서도 전압 측정에 영향을 주지 않음으로써 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)는 전압을 계측하는 동시에 부분방전을 측정할 수 있으며 전압과 부분방전을 동시에 측정하면서 서로의 측정값에 영향을 미치지 아니할 수 있다.
또한, 부분방전 측정하는데 1MHz에서 300MHz 대역의 높은 주파수를 이용하기 때문에 외부 노이즈의 영향을 저감시킬 수 있으며 부분방전 측정 감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)를 고압 기기(H)와 근접하여 설치할 수 있으며, 고압 기기를 제어하고 전압 및 전류 측정이 가능한 제어함 내부에 설치할 수 있다.
이를 통하여 부분방전 발생원 근처에서 부분방전을 측정할 수 있으며, 외부 노이즈에 의한 영향을 받지 않으면서 부분방전 측정이 가능할 수 있다.
따라서, 고압 기기용 전압 및 부분방전 측정장치(1)은 각 상별로 부분방전의 발생 유무를 확인할 수 있고, 부분방전을 측정하면서도 전압 측정에 영향을 주지 않을 수 있다.
접지부(300)는 접지선(310)을 포함할 수 있으며, 접지선(310)은 양측에 측정부(200) 및 접지단자를 연결할 수 있다.
H : 고압 기기
2 : 캐패시터형 전압 센서
21 : 리드선
1 : 고압 기기의 전압 및 부분방전 측정장치
100 : 접속부
110 : 접속선
200 : 측정부
210 : 케이싱
220 : 전압 측정부
221 : 제1캐패시터
222 : 제2캐패시터
230 : 부분방전 측정부
231 : 제1부분방전 센서
232 : 제2부분방전 센서
240 : 회로선
241 : 제1회로선
242 : 제2회로선
300 : 접지부
310 : 접지선

Claims (3)

  1. 고압 기기의 전압 및 부분방전 측정장치에 있어서,
    상기 고압 기기의 부분방전 및 전압을 측정하는 측정부;
    상기 측정부와 캐패시터형 전압 센서를 접속선을 통하여 연결하는 접속부; 및
    상기 측정부와 접지단자를 연결하는 접지부를 포함하고,
    상기 측정부는
    절연 소재로 형성된 케이싱;
    상기 케이싱 내부에 형성되고, 상기 고압 기기의 전압을 측정하는 적어도 하나의 전압 측정부; 및
    상기 케이싱 내부에서 상기 전압 측정부에 연결되고, 상기 고압 기기의 부분방전을 측정하는 적어도 하나의 부분방전 측정부를 포함하고
    상기 접속부는 상기 고압 기기의 전원측 및 부하측에 설치되어 있는 상기 캐패시터형 전압 센서 각각에 연결되는 상기 접속선을 포함하고,
    상기 접속선마다 상기 전압 측정부와 상기 부분방전 측정부가 연결되고
    상기 접속부는 상기 고압 기기의 전원측에 설치되어 있는 상기 캐패시터형 전압 센서에 연결되는 상기 접속선을 포함하고,
    상기 접속선에 상기 전압 측정부와 상기 부분방전 측정부가 연결되고
    상기 캐패시터형 전압 센서의 유전강도는 캐패시터의 전극간격을 조정하여 변화시키고
    상기 접속선은 케이싱에 내입되어 회로선과 연결되고
    상기 회로선은 접속선과 연결된 후, 제1회로선, 제2회로선으로 분기하여 병렬형태를 형성하고
    상기 제1회로선과 제2회로선 각각에 부분방전 측정부와 전압 측정부가 결합되고
    상기 부분방전 측정부는 제1회로선 및 제2회로선과 비결합 하고
    상기 제1회로선에 부분방전 측정부 및 전압 측정부가 직렬로 설치되고,
    상기 전압 측정부는 각각의 캐패시터형 전압 센서와 직렬로 결합되고
    상기 전압 측정부는 제1캐패시터 및 제2캐패시터를 포함하여 구성되고,
    상기 제1캐패시터와 제2캐패시터는 병렬로 연결되고,
    상기 제1캐패시터와 제2캐패시터는 캐패시터형 전압 센서와 연결되어 고압 기기 전원측에 인가된 고전압을 저전압으로 변환하고,
    상기 고압 기기 전원측에 인가된 전압은 고압 기기 내부에서 인가된 전압일 수 있으며, 부하측에 인가된 전압과 동일한 수치이고
    상기 제2캐패시터에서 측정된 분압된 전압의 값을 기설정된 연산에 의하여 전원측에서 인가된 전압과 동일한 값인지 확인하고
    상기 부분방전 측정부는 부분방전시 발생하는 전하량을 측정하여 부분방전량 또는 부분방전 파형을 출력하고, 상기 부분방전 측정부는 관통형의 형태로써 회로와 비접촉 하는 것을 특징으로 하는 고압 기기의 전압 및 부분방전 측정장치.
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  3. 삭제
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