KR200307604Y1 - 가스절연개폐장치용 절연 진단장치 - Google Patents

가스절연개폐장치용 절연 진단장치 Download PDF

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KR200307604Y1
KR200307604Y1 KR20-2002-0038572U KR20020038572U KR200307604Y1 KR 200307604 Y1 KR200307604 Y1 KR 200307604Y1 KR 20020038572 U KR20020038572 U KR 20020038572U KR 200307604 Y1 KR200307604 Y1 KR 200307604Y1
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switchgear
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KR20-2002-0038572U
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김인대
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한전기공주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear

Abstract

본 고안은 발전소에 사용하는 가스절연 개폐장치의 절연 진단을 육안이 아닌 센서를 통하여 인식하고 이를 디스플레이 시키도록 하는 가스절연개폐장치용 절연 진단장치에 관한 것으로,
개폐장치에서 발생하는 소음을 인식하는 제 1 및 제 2 센서와, 각 센서의 인식 출력으로부터의 노이즈를 제거하는 제 1 및 제 2 필터와, 각 필터의 출력을 증폭시키는 오피앰프와, 오피앰프의 출력을 분석하여 처리하는 신호처리부와, 처리한 신호를 받아 설정 파형으로 디스플레이 시키는 디스플레이부와, 디스플레이 데이터를 저장하는 저장부를 포함하여 이루어진다.

Description

가스절연개폐장치용 절연 진단장치{Insulating tester for GIS}
본 고안은 가스절연개폐장치용 절연 진단장치에 관한 것으로, 가스절연개페장치(GIS)의 부분 방전시 발생하는 파형을 인식하여 절연 여부를 진단 토록 한 가스절연개폐장치용 절연 진단장치에 관한 것이다.
산업이 고도로 발달함에 따라 전력소비도 급증하고 있으며 또한 이에 따라 양적인 성장뿐 아니라 질적인 성장에 대한 소비자의 욕구가 증가하고 있는 실정이다.
이에 따라 수도권 전력생산의 상당량을 담당하고 있는 발전소(예를 들어 서인천사업소 #3,4단계에는 가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear)가 71Bay에서 79Bay까지 총31세트가 있음)에는 그의 주요부분인 차단기(Circuit-Breaker), 단로기(Disconnecting Switch), 모선(Bus)등이 가스(SF6)를 충진시킨 금속용기 속에 밀폐되어있어 종래의 대기 절연 기기에 비하여 신뢰도가 높아 무보수 및 무점검으로 운전되는 일이 많다. 그러나 만일 고장이 발생하면 송변전 설비로서의 역할 때문에 그 영향은 상상을 초월할 수 없는 손해를 남기게 된다. 따라서 이상 상태를 빨리 발견하고 필요한 대책을 수립하여 사고를 미연에 방지할 필요가 있다.
고압 가스(SF6)를 절연매체로 하는 대표적인 전력기기인 가스절연 개폐장치(Gas Insu- lated Switchgear)는 높은 절연내력과 밀폐화에 의한 초소형화, 고신뢰화, 정비 간편화 등의 장점을 가지고 있어 발, 변전소에 널리 사용되고 있으나 개폐장치(GIS) 가공 설치과정에서 도체의 돌기, 스페이서 크랙 및 도전성 금속 이물질등이 발생할수 있으며 이러한 결함에 의해 개페장치(GIS) 내 전계집중 현상이 발생하게 되므로 전계집중 부위에서 부분방전이 일어나 절연파괴에 도달할 가능성이 있고 실제 금속 파티클에 의한 절연파괴 사례도 있으나 이상징후 검출기술이 전무하여 발전설비 안정운전에 막대한 위협이 되고 있는 실정으로 이를 조기에 진단하여 적절한 사전조치를 취할수 있는 진단기법 및 장비를 개발이 필요하다.
본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 개폐장치(GIS)의 절연진단을 가능토록 하는 장치를 개발하여 현재 일상점검 방법인 외부 육안점검만 이루어지던 것을 개폐장치 내부에서 부분방전이 발생하면 방출되는 초음파 신호의 파형 및 펄스수(pps), 방전전하량(pC)을 통해 부분방전의 진전과정을상시 감시하여 개폐장치 절연파괴의 사고를 미연에 방지하기 위함이다.
이를 위한 기술적 윈리는 GIS 내부에서 부분방전이 발생하면 진동이나 소리 및 초음파가 발생하고, 이 진동이나 소리 및 초음파는 절연물 또는 도체 등의 고체나 SF6가스를 통하여 금속용기에 전달되는 것을 알고, 이러한 진동이나 소리 및 초음파를 압전형 진동가속계나 AE (Acoustic Emission)센서를 이용하여 초음파 신호의 파형 및 펄스수(pps), 방전전하량(pC)을 통해 부분방전의 추이를 분석할 수 있도록 하고, 오실로스코프등의 디스플레이를 통한 신호의 파형을 분석할수 있도록 한다.
도 1 은 본 고안의 블록도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11,12;센서 21,22;필터 31,32;오피앰프 40;신호처리부 50;디스플레이부 51;디스플레이 52;오실로스코프 60;데이터 저장부
즉, 본 고안은 가스절연개폐장치의 절연을 진단하는 장치로, 절연 파괴시 발생하는 내부 초음파 진동을 인식하는 제 1 및 제 2 센서와,
각 센서로 부터의 인식치를 원하는 주파수만 통과시키는 제 1 및 제 2 대역필터와,
각 필터의 출력을 각각 증폭시키는 오피앰프와,
각 오피앰프의 증폭된 출력을 인식하여 처리하는 신호처리부와,
신호처리부의 처리 신호를 디스플레이 시키는 디스플레이부와,
디스플레이부의 출력치를 저장하는 데이터 저장부를 포함하여 구성한 가스절연개폐장치용 절연진단장치를 제공하려는 것이다.
이하 본 고안의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
가스절연개폐장치의 절연을 진단하는 장치로,
절연 파괴시 발생하는 내부 초음파 진동을 인식하는 제 1 및 제 2 센서(11,12)와,
각 센서(11,12)로 부터의 인식치를 원하는 주파수만 통과시키는 제 1 및 제 2 대역필터(21,22)와,
각 필터(21,22)의 출력을 각각 증폭시키는 오피앰프(31,32)와,
각 오피앰프(31,32)의 증폭된 출력을 인식하여 처리하는 신호처리부(40)와,
신호처리부(40)의 처리 신호를 디스플레이 시키는 디스플레이부(50)와,
디스플레이부(50)의 출력치를 저장하는 데이터 저장부(60)를 포함하여 구성한다.
상기 디스플레이부(50)는 모니터 등과 같이 분석 파형을 나타내는 디스플레이(51)와, 파형을 분석 가능토록 하는 오실로스코프(52)를 포함한다. 상기 신호처리부(40)는 일종의 컴퓨터 메인보드와 같은 기능을 수행토록 구성함이 좋고, 여기에 인터페이스(신호처리부(40)에 내장된 것으로 간주한다)를 통하여 출력부인 디스플레이부(50) 및 데이터 저장부(60)와 접속(예를 들어 RS-232C포트를 통하여 접속)하도록 구성하는 것임을 알 수 있을 것이다.
상기 데이터 저장부(60)는 별도의 외장형 하드디스크나, 저장 가능한 균등한 다른 저장매체로 구현 가능하다.
상기 제 1 센서(11)는 고주파(60키로핼즈)를 인식 하는 것을 들 수 있고, 제 1 센서(12)는 고주파(150키로핼즈)를 인식하는 것을 사용하는 것이 좋다. 따라서필터(21)는 오차범위(5키로핼즈)를 포함하여 더하거나 빼는 범위를 포함하여 통과토록 하는 대역필터로 구성하면 좋고, 필터(22)는 오차범위(5키로핼즈)를 포함하여 더하거나 빼는 범위를 포함하여 통과토록 하는 구성을 들 수 있다.
이와 같이 구성한 본 고안은 가스절연 개폐장치(GIS) 내부에 부분방전이 발생하면 진동이나 소리 및 초음파가 발생되며 이 신호를 개폐장치 외벽에 설치한 제 1 및 제 2 센서()(예를 들어 AE (Acoustic Emission)센서)를 통하여 감지되는 초음파 신호의 레벨은 수십[㎶] 정도로 낮은 상태이므로 초음파 센서 자체에 40[㏈]의 이득을 갖는 전치증폭기를 내장한 것을 사용하여 수[㎷]의 출력을 출력시키고, 이 출력은 잡음제거를 위해 필터부(21,22)를 통과하여 설정한 대역(제 1 필터(21)는 60±5키로핼즈, 제 2 필터(22)는 150±5키로핼즈)만을 통과시켜 대역 주파수를 제외한 성분을 제거한 후 오피앰프(31,32)에서 50[㏈]로 2차 증폭시킨다.
2차 증폭신호를 기초로 신호처리부(40)에서는 기 설정한 기준치와 비교하여 상태를 분석하고, 분석한 결과를 디스플레이부(50)로 디스플레이 시켜 진단 사용자가 진단을 정확히 할 수 잇도록 디스플레이 시킨다. 예를 들어 진단장비에서 디스플레이 시키는 메뉴의 예로는 펄스수(pps), 방전전하량(pC)으로 나타내는 것을 들 수 있고, 이러한 펄스수 (pps), 방전전하량(pC)을 통하여 부분방전 여부를 1차적으로 판단하고 오실로스코프에 나타나는 부분방전의 파형을 분석하여 초음파 파형의 고유한 특성을 고려한 후 최종 부분방전여부를 판정한다.
본 고안에서 제 1 및 제 2 센서(11,12)를 2개 1조로 구비한 것은 절연파괴시 발생하는 초음파 신호의 영역을 세분화시켜 정확한 분석을 가능토록 하기 위함이다.
이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상과 같이 본 고안은 가스절연개페장치(GIS)의 부분방전의 추이과정을 방전시 발생하는 초음파 신호로 분석하여 판단 가능토록 함으로써 최적의 정비계획을 세울 수 있고 운전중 배전반에서 상시 감시할 수 있는 온라인 진단시스템으로 활용하면 가스절연개폐장치의 수명진단 기술을 확보 할 수 있다.

Claims (1)

  1. 가스절연개폐장치의 절연을 진단하는 장치로,
    절연 파괴시 발생하는 내부 초음파 진동을 인식하는 제 1 및 제 2 센서(11,12)와,
    각 센서(11,12)로 부터의 인식치를 원하는 주파수만 통과시키는 제 1 및 제 2 대역필터(21,22)와,
    각 필터(21,22)의 출력을 각각 증폭시키는 오피앰프(31,32)와,
    각 오피앰프(31,32)의 증폭된 출력을 인식하여 처리하는 신호처리부(40)와,
    신호처리부(40)의 처리 신호를 디스플레이 시키는 디스플레이부(50)와,
    디스플레이부(50)의 출력치를 저장하는 데이터 저장부(60)를 포함하여 구성한다.
KR20-2002-0038572U 2002-12-27 2002-12-27 가스절연개폐장치용 절연 진단장치 KR200307604Y1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018044938A (ja) * 2016-09-16 2018-03-22 株式会社東芝 監視システム

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