KR200293060Y1

KR200293060Y1 - A temperature measuring device for high power cable using electromagnetic induction

Info

Publication number: KR200293060Y1
Application number: KR2019970030502U
Authority: KR
Inventors: 유경종
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 2003-03-31
Also published as: KR19990017058U

Abstract

본 고안은 전력 설비 등의 고전압 대전류용 케이블의 온도를 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring the temperature of a high voltage high current cable such as power equipment.

본 고안은 변류기(10), 정류기(20), 변환기(30) 및 온도계(40)로 구성하되, 상기 변류기(10)는 대전력용 케이블(50)에 흐르는 1차 전류(i₁)에 의해 유도되는 2차 전류(i₂)를 검출할 수 있도록 상기 대전력용 케이블(50)을 에워싸는 구조로 설치하고, 상기 정류기(20)는 상기 변류기(10)에서 검출된 2차 전류인 교류를 직류로 변환할 수 있도록 상기 변류기(10)의 타단에 설치하며, 상기 변환기(30)는 상기 정류기(20)에서 정류된 직류 전류 신호를 온도 신호로 변환할 수 있도록 상기 정류기(20)의 타단에 설치하고, 상기 온도계(40)는 상기 변환기(30)에서 변환된 온도 신호에 따라 온도를 지시할 수 있도록 상기 변환기(30)의 타단에 설치한다.The present invention consists of a current transformer 10, a rectifier 20, a converter 30 and a thermometer 40, the current transformer 10 is by the primary current (i ₁ ) flowing through the large power cable 50 In order to detect the induced secondary current (i ₂ ) is installed in the structure surrounding the large power cable 50, the rectifier 20 is a direct current of the secondary current detected by the current transformer 10 direct current It is installed at the other end of the current transformer 10 so as to convert to, and the converter 30 is installed at the other end of the rectifier 20 to convert the DC current signal rectified in the rectifier 20 into a temperature signal In addition, the thermometer 40 is installed at the other end of the transducer 30 so as to indicate the temperature according to the temperature signal converted by the transducer 30.

따라서 본 고안의 대전력용 케이블의 온도 측정 장치에 의하면 케이블 또는 부스 바의 과열 여부를 작업자가 직접 확인할 필요가 없고 상시 확인이 가능하므로 인력 및 시간의 낭비를 방지할 수 있고, 고가의 추가 장비가 필요 없으므로 설비 관리 비용이 절감되며, 과열로 판정된 때에는 자동적으로 필요한 응급 조치를 신속하게 취할 수 있으므로 전력 설비 수전반 또는 분전반, 배전반의 소손 사고를 미연에 방지할 수 있는 등 획기적이고 실용적인 효과가 있다.Therefore, according to the temperature measuring device of the high power cable of the present invention, the operator does not need to directly check whether the cable or the bus bar is overheated, and can check at all times, thereby preventing the waste of manpower and time, and additional expensive equipment Since it is not necessary, the cost of facility management is reduced, and when it is determined that it is overheated, it can automatically take necessary emergency measures quickly, and thus it is possible to prevent damages of the power supply board, the distribution board, and the distribution board beforehand. .

Description

Temperature measuring device of high power cable using electromagnetic induction phenomenon {A TEMPERATURE MEASURING DEVICE FOR HIGH POWER CABLE USING ELECTROMAGNETIC INDUCTION}

일반적으로 산업 시설의 대전력용 설비에는 고전압과 대전류가 인가되기 때문에 그 구성 요소인 케이블에는 구경이 크고 전도성이 뛰어난 재질을 사용하고 있다. 예를 들어 전력 설비의 수전반이나 배전반에는 도 1에 도시된 바와 같이 전류의 흐름을 원활하게 하기 위하여 도체인 부스 바(BUS-BAR)를 갖추고 있는데, 상기 부스 바는 고전압 대전류에도 충분히 견딜 수 있도록 동판(Copper Plate)에 은도금을 하여 설치 구성한다.In general, since high voltage and high current are applied to large power equipment of an industrial facility, a cable having a large diameter and excellent conductivity is used. For example, as shown in FIG. 1, a power supply panel or a distribution panel of a power facility is equipped with a conductor bar bus (BUS-BAR) to smoothly flow current, so that the bus bar can sufficiently withstand high voltage and high current. It is installed by plating silver on the copper plate.

그런데, 상기와 같은 대전력용 케이블 또는 부스 바에는 항상 고전압 대전류가 흐르게 되므로 케이블 또는 부스 바 자체의 고유 저항으로 인하여 시간의 경과에 따라 막대한 양의 저항열이 발생되어 온도가 상승한다. 또한 상기 케이블 또는 부스 바는 절연물로 차단된 채로 밀폐된 공간에서 사용되는 것이므로 장시간 설비가 가동됨에 따라 케이블 또는 부스 바의 온도 상승이 급속하게 이루어진다. 이때 케이블 또는 부스 바에서 발생되는 에너지는 다음 식에 의하여 표시된다.However, since a high voltage high current always flows in the high-power cable or bus bar as described above, due to the intrinsic resistance of the cable or bus bar itself, a huge amount of resistance heat is generated over time, thereby increasing the temperature. In addition, since the cable or bus bar is used in a closed space while being blocked by an insulator, the temperature of the cable or bus bar is rapidly increased as the equipment is operated for a long time. At this time, the energy generated from the cable or bus bar is expressed by the following equation.

H = 0.24 ×I²×R ×T (cal)H = 0.24 × I ² × R × T (cal)

H = I²×R ×T (Joule)H = I ² × R × T (Joule)

1 cal (15℃) = 4.186 Joule1 cal (15 ℃) = 4.186 Joule

상기 수학식 1에서 H는 발열량, 0.24는 상수, I는 케이블 또는 부스 바의 전류, R은 케이블 또는 부스 바의 고유 저항이고, T는 시간이다.In Equation 1, H is a calorific value, 0.24 is a constant, I is a current of a cable or bus bar, R is a specific resistance of the cable or bus bar, and T is time.

한편, 상기 케이블 또는 부스 바의 연결을 위하여 일반적으로 볼트가 체결되는데, 이들 연결 부위는 주변 온도 변화에 의해 팽창과 수축을 반복하면서 풀림이나 부식 현상이 발생해 진동 및 접촉부의 볼트 이완 등이 발생하고, 이에 의해 접촉저항의 증가로 인하여 열이 발생되며, 그 열로 인해 부스 바(BUS-BAR)가 소손되거나 고압선이 단락되거나 심할 경우에는 스파크가 발생하여 화재를 유발할 수 있다. 따라서 전력 계통의 사고로 인한 설비 파손 및 산업 재해를 미연에 예방할 수 있도록 상시 대전력용 케이블 또는 부스 바의 발열 여부를 감지하여 용이하게 확인할 수 있는 부스 바 온도 측정 장치가 필요한 것이다.On the other hand, bolts are generally fastened to connect the cables or busbars, and these connection parts are loosened or corroded due to repeated expansion and contraction due to changes in ambient temperature, causing vibration and bolt loosening of the contacts. In this case, heat is generated due to an increase in contact resistance, and if the bus bar (BUS-BAR) is damaged due to the heat, or a high voltage line is shorted or severely, a spark may occur to cause a fire. Therefore, in order to prevent equipment damage and industrial accidents caused by accidents in the power system, there is a need for a bus bar temperature measuring device that can easily check whether a large-scale power cable or bus bar is heated or not.

그런데, 종래에는 상기와 같이 발열된 부스 바의 발열 상태를 측정할 수 있는 특별한 방법이 없었으므로 작업자가 설치현장에 직접 가서 육안으로 확인하는 것이 보통이었고, 고전압 대전류가 통전 중인 케이블 또는 부스 바에 물리적인 접촉을 하여야만 측정이 가능하므로 국내에서는 생산되지도 않는 고가인 터모라벨이나 휴대용 고열계(Portable Pyromiter)를 수입하여 발열 여부를 측정하고 있었으며, 상기 발열 여부는 현장 조업자가 수시로 점검해야 함에도 불구하고 종래의 이러한 순찰 및 점검 방식으로는 과다한 인원과 시간, 비용의 낭비가 초래될 뿐만 아니라 상기 케이블 또는 부스 바의 발열 등의 돌발 사태에도 즉시 대처할 수 없었기 때문에 위험 요인이 항상 존재한다는 문제점이 있었다.However, in the related art, since there was no special method for measuring the heat generation state of the heat generating bus bar as described above, it was common for a worker to go directly to the installation site and visually check the physical state of the cable or bus bar in which a high voltage high current was energized. Since it is possible to measure only by contacting, it was possible to measure the heat generation by importing expensive termorabel or portable pyrometer, which is not produced in Korea. Such patrol and inspection methods not only induce excessive waste of time, money and money, but also could not immediately cope with an unexpected event such as heat generation of the cable or bus bar, there was a problem that there was always a risk factor.

또한 상기 수입 장치는 장시간 사용할 때 그 측정치의 신뢰성에 문제가 있으며, 이로 인해 과열된 케이블 또는 부스 바를 그대로 방치하게 되면 소손으로 인한 절연 저항의 상실로 아크가 발생하여, 이와 관련된 설비를 모두 파손시키는 대형 사고로 확대될 수 있다는 문제점이 있다.In addition, the imported device has a problem in the reliability of the measured value when used for a long time, and if it is left unheated cable or bus bar as it is, an arc occurs due to loss of insulation resistance due to burnout, large damage to all related equipment There is a problem that can be expanded by accident.

따라서 본 고안은 상기 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 대전력용 케이블 또는 부스 바의 발열 상태를 작업자가 직접 현장으로 가서 육안으로 확인하지 않고도 그 발열 상태를 정확하고 용이하게 측정하여 상시 감시할 수 있고, 케이블 또는 부스 바의 발열 등의 비상시에는 즉시 적절한 대응 조치를 용이하게 취할 수 있는 대전력용 케이블의 온도 측정 장치를 제공하고자 하는 것이다.Therefore, the present invention is intended to solve the above problems, it is possible to monitor the heating state of the large-power cable or bus bar accurately and easily by the operator to go directly to the site and check the heating state at all times, It is an object of the present invention to provide a device for measuring the temperature of a large power cable that can readily take appropriate countermeasures in case of an emergency such as heating of a cable or a bus bar.

도 1은 종래의 변류기의 구조도,1 is a structural diagram of a conventional current transformer,

도 2는 본 고안의 온도 측정 장치의 장치 구성도,2 is a device configuration diagram of a temperature measuring device of the present invention,

도 3은 본 고안의 온도 측정 장치의 정류기 회로도,3 is a rectifier circuit diagram of a temperature measuring device of the present invention,

도 4는 본 고안의 온도 측정 장치의 전체 회로도.4 is an overall circuit diagram of a temperature measuring device of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 철심(Iron Core) 2 : 관통구1: Iron Core 2: Through Hole

3 : 2차 권선 4 : 절연물(Insulator)3: Secondary winding 4: Insulator

5 : 취부판 6 : 2차 단자5: Mounting plate 6: Secondary terminal

7 : 시험 단자(Test Terminal)7: Test Terminal

10 : 변류기 20 : 정류기(Rectifier)10: current transformer 20: rectifier

30 : 변환기(Temperature Transducer) 40 : 온도계(Thermometer)30: Temperature Transducer 40: Thermometer

50 : 대전력용 케이블 60 : 보정 신호50: high power cable 60: correction signal

70 : 선택 스위치(Selector Switch)70: selector switch

C1, C2, C3 : 콘덴서C1, C2, C3: Condenser

R : 저항 R2 : 부하 조절용 저항R: Resistor R2: Resistor for load regulation

상기 과제를 달성하기 위하여 본 고안은 도 2에 도시한 바와 같이 모선 도체인 대전력용 케이블(50)을 에워싸는 변류기(10), 상기 변류기(10)의 타단에 연결된 정류기(20), 상기 정류기(20)의 타단에 연결된 변환기(30), 상기 변환기(30)의 타단에 연결된 온도계(40)로 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention, as shown in FIG. 2, the rectifier 10 surrounding the large power cable 50 as a bus conductor, a rectifier 20 connected to the other end of the current transformer 10, the rectifier ( The transducer 30 is connected to the other end of the 20, the thermometer 40 is connected to the other end of the transducer (30).

상기 변류기(10)는 대전력용 케이블(50)에 흐르는 전류(i₁)를 측정할 수 있도록 대전력용 케이블(50)을 에워싸는 구조로 설치되어 있으며, 대전력용케이블(50)에 흐르는 1차 전류(i₁)에 의해 발생되는 자계에 의해 전압이 유도되어 2차 전류(i₂)가 용이하게 흐를 수 있고, 부스 바로부터 발생하는 주울(Joule) 열과 변류기(10)에 흐르는 부하 전류에 의해 절연 파괴의 우려가 적은 소재로 구성된다.The current transformer 10 is installed in a structure surrounding the large power cable 50 to measure the current (i ₁ ) flowing in the large power cable 50, 1 flowing in the large power cable 50 The voltage is induced by the magnetic field generated by the secondary current i ₁ so that the secondary current i ₂ can easily flow, and the joule heat generated from the busbars and the load current flowing through the current transformer 10 Therefore, it consists of a material with little possibility of dielectric breakdown.

상기 정류기(20)는 상기 변류기(10)의 타단에 설치되는데, 상기 변류기(10)에서 검출된 2차 전류인 교류를 직류로 변환하는 역할을 한다. 이하 도 3의 정류기(20)의 회로 구성에 의하여 설명하면, 교류를 직류로 변환하는 과정에서 불안정한 정류가 얻어짐을 방지하기 위하여 콘덴서(C1)와 저항(R)으로 병렬 결합된 RC 회로를 설치한다. 이때 정류된 전류는 다이오드에서 직류로 변환된 후 2개의 콘덴서(C2, C3)로 구성된 평활 회로에서 리플(Ripple)이 감소된 후 양호한 직류 신호로 변환된다.The rectifier 20 is installed at the other end of the current transformer 10, and serves to convert an alternating current, which is a secondary current detected by the current transformer 10, into a direct current. Referring to the circuit configuration of the rectifier 20 of FIG. 3, an RC circuit coupled in parallel with a capacitor C1 and a resistor R is installed in order to prevent unstable rectification in the process of converting alternating current into direct current. . At this time, the rectified current is converted into a direct current in a diode and then converted into a good direct current signal after the ripple is reduced in a smoothing circuit composed of two capacitors C2 and C3.

상기 변환기(30)는 상기 정류기(20)의 타단에 설치되는데, 상기 정류기(20)에서 안정적으로 정류된 직류 전류 신호로부터 온도 신호를 추출하는 역할을 하는데, 이러한 장치를 구현하는 종래의 기술로서 예를 들면 전류의 수준을 여러 범위로 구분하여 각 범위에 해당하는 온도를 미리 매핑하여 저장해 둔 롬을 이용하는 경우에는 특정 범위의 전류가 입력되면 이에 해당하는 특정 온도를 나타내는 전압 또는 전류를 출력하도록 구성하거나, 또는 입력된 전류(I)에 대하여 수학식 1을 계산하고 그 온도(H)를 전압 또는 전류값으로 출력하는 내용을 가지는 통상의 PLC에 의하여 처리하도록 구성할 수 있다.The converter 30 is installed at the other end of the rectifier 20, and serves to extract a temperature signal from the DC current signal stably rectified in the rectifier 20, as a conventional technique for implementing such a device. For example, if the current level is divided into several ranges and ROM is stored by mapping and storing the temperature corresponding to each range in advance, when a specific range of current is inputted, a voltage or current indicating a specific temperature corresponding thereto is outputted or Or, it can be configured to process by a conventional PLC having the content of calculating the equation (1) for the input current (I) and output the temperature (H) as a voltage or current value.

마지막으로 상기 온도계(40)는 상기 변환기(30)의 타단에 설치되는데, 상기변환기(30)에서 출력된 온도 신호인 전압 또는 전류에 따라 이를 온도 정보로서 시각적으로 표시하는 역할을 하며, 이러한 장치를 구현하는 종래의 기술로서 예를 들면 '전류계' 또는 '전압계' 등의 아날로그 계기 종류 뿐만 아니라 디지털로 변환되는 경우에는 LED 또는 LCD 등으로 구성될 수 있다. 이때 상기 변환기(30)에서 출력된 온도 신호(전압 또는 전류치)에 대한 주변 대기 온도의 영향을 반영하기 위하여 별도로 마련된 온도 센서, 즉 대기의 특정 온도에 대하여 특정 전압 또는 전류값을 발생시키는 장치를 이용하여 대기 온도를 측정한 후, 그 전압 또는 전류값에 의하여 변환기(30)의 전압 또는 전류값을 보정시키는 보정신호(60)가 함께 처리되도록 함으로써 실제 부스 바의 온도를 지시할 수 있도록 구성할 수도 있다. 그리고 상기 온도 신호를 일반적인 제어 신호로 활용하면 케이블 또는 부스 바의 과열 상태임을 감지한 경우 이에 인가되는 전류의 차단, 비상램프의 점등 등의 비상 조치를 자동으로 취할 수 있다.Finally, the thermometer 40 is installed at the other end of the converter 30, and serves to visually display it as temperature information according to a voltage or current which is a temperature signal output from the converter 30. As a conventional technology to be implemented, for example, an analog instrument such as an ammeter or a voltmeter, as well as an analog instrument, may be composed of an LED or an LCD. At this time, in order to reflect the influence of the ambient air temperature on the temperature signal (voltage or current value) output from the converter 30, a temperature sensor provided separately, that is, using a device for generating a specific voltage or current value for a specific temperature of the atmosphere After measuring the atmospheric temperature, the correction signal 60 for correcting the voltage or current value of the converter 30 by the voltage or current value is processed together so that the actual bus bar temperature can be configured. have. In addition, when the temperature signal is used as a general control signal, when an overheating state of a cable or a bus bar is detected, emergency measures such as blocking current applied thereto and lighting an emergency lamp may be automatically taken.

도 4는 상기와 같은 구성을 가지는 본 고안의 대전력용 케이블의 온도 측정 장치의 전체 회로도를 나타낸 도면으로서, 케이블 또는 부스 바의 각 상(Phase)의 온도를 분리 측정할 수 있도록 선택 스위치(70)를 설치하였다.4 is a diagram showing the overall circuit diagram of the temperature measuring device of the high-power cable of the present invention having the configuration as described above, selection switch 70 to measure the temperature of each phase (Phase) of the cable or busbar separately ) Was installed.

Claims

In a device for measuring the temperature of a high voltage high current cable, such as power equipment, comprising a current transformer 10, a rectifier 20, a converter 30 and a thermometer 40, the current transformer 10 is a high power cable ( The high power cable 50 is surrounded by a structure that can detect the secondary current i ₂ induced by the primary current i ₁ flowing in the 50, and the rectifier 20 is the current transformer It is installed at the other end of the current transformer 10 so as to convert the alternating current, which is the secondary current detected at 10, into direct current, and the converter 30 converts the direct current current rectified by the rectifier 20 into a temperature signal. It is installed on the other end of the rectifier 20 so that the conversion, and the thermometer 40 is installed on the other end of the transducer 30 so as to indicate the temperature in accordance with the temperature signal converted in the converter 30 Temperature Measurement of High Power Cable Using Electromagnetic Induction Device.