KR20050036591A - 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서에 관한 것으로서, 일정부위에 점검창이 형성된 가스절연개폐장치의 전자파 신호를 검출하는 부분방전 검출용 센서에 있어서, 상기 가스절연개폐장치에서 발생되는 전자파 신호를 검출할 수 있도록 스파이럴 형상으로 감겨진 도전성 전극이 형성된 제1절연체가 상기 가스절연개폐장치의 점검창 내측에 장착되어 구성됨으로써, 외부 노이즈 혼입에 따른 감도저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

Description

부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서{INTERNAL SPIRAL TYPE SENSOR FOR DISCHARGE DETECTOR}

본 발명은 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 외장형 유에이치에프 부분방전 센서 및 내장형 유에이치에프 부분방전 센서의 단점인 외부 노이즈 혼입에 따른 측정감도 저하의 문제와 센서 취부방식 등을 개선한 것으로 새로운 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서에 관한 것이다.

부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서는 가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgears) 내부에서 부분방전 발생 시에 동반되는 전자파를 검출하여 기기의 이상유무를 판별하는 진단시스템에 적용되는 장치로써, 가스절연개폐 장치의 사고를 미연에 방지하기 위한 진단 시스템의 대부분은 부분방전 발생시 동반되는 전자파신호를 오실로스코프 및 스펙트럼 분석기를 이용하여 검출한 후 검출된 신호를 분석하여 기기의 이상 상태 유무를 판단하게 된다.

이렇게 전자파 신호의 검출을 이용한 측정시스템은 현재 관련 분야에 있어 거의 정형화 되어가고 있는 상태이며, 이와 같은 방법에는 가장 핵심이 되는 것이 바로 부분방전 발생시 동반되는 전자파 신호를 검출할 수 있는 센서의 검출 능력이다. 이러한 센서의 검출능력은 센서의 종류 및 형태와 직접적으로 관련이 있다.

종래의 부분방전 검출을 위해 유에이치에프 센서를 이용한 절연개폐장치의 측정시스템은 센서의 감도 및 형태보다 측정시스템에 중점을 두어 개발되었다 이러한 측정시스템은 검출 신호의 중요성을 배제한 상태에서 개발되었기 때문에 미약한 신호를 증폭하기 위해 성능이 뛰어난 증폭기를 사용해야만 했으며, 이에 따라 원래의 부분방전 신호가 높은 변형율을 가지게 된다.

그리고, 이렇게 증폭한 신호는 정확한 부분방전 신호가 아니기 때문에 검출된 신호를 분석하는 과정에서 많은 오류가 발생할 수 있다. 따라서, 최근에는 측정시스템에 적용하기 위한 고감도의 광대역 센서에 관한 관심이 집중되고 있으며, 부분방전 측정시스템에 적용하기 위한 여러 가지 형태의 외장형 및 내장형 센서가 개발되고 있는 상황이다.

이러한 측정시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 부분방전 발생시 동반되는 외장형 및 내장형 유에이치에프 등에 의하여 전자파 신호를 검출하는 신호 검출부(100)와 신호 검출부(100)에서 수신된 부분방전 신호가 증폭되는 RF AMP(101)와, RF AMP(101)를 통해 증폭된 신호에서 원하는 주파수대역만을 통과시키는 밴드패스 필터(Band-pass Filter)(102)와, 밴드패스 필터(102)를 통과한 부분방전 신호의 파형을 관측하여 시각적으로 표시하는 오실로스코프(103)와, 관측된 데이터가 전송되어 분석 및 저장되는 컴퓨터(104)로 이루어진다.

상기 신호 검출부(100)를 이루는 외장형 유에이치에프 센서는 가스 절연개폐장치 외함(1)의 스페이서(3) 또는 외함주변(4)에 장착되어 부분방전 발생시 동반되는 전자파(2)의 검출에 이용된다. 또한 내장형 유에이치에프 센서는 절연개폐장치의 외함 내부에 장착된다.

그러나, 상기와 같은 종래 구조의 외장형 유에이치에프 센서는 주변환경에 노출되어 있기 때문에 현장에 따라 다르게 발생되는 외부 노이즈의 혼입이 매우 높으므로 절연개폐장치에서 발생하는 부분방전 신호와 외부 노이즈가 혼입으로 인해 검출된 신호로부터 외부 노이즈를 제거하기 위한 처리과정을 거쳐야 하며, 결국에는 측정결과의 신뢰도가 낮아지는 문제가 있다.

또한 내장형 유에이치에프 센서는 외장형 유에이치에프 센서보다 외부 노이즈에 대한 영향이 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있으나 그 복잡한 구조 및 센서의 형태에 따른 구조에 의해 절연개폐장치 내부에 취부하기 어렵고, 측정의 필요성에 의해 센서를 측정시스템에 연결하는 것이 어려우며, 부분 방전 신호의 광대역 검출이 용이하지 못한 문제점을 가지고 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 외부 노이즈의 영향을 줄여 감도를 높임과 동시에 용이하게 조립될 수 있도록 하는 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서는 일정부위에 점검창이 형성된 가스절연개폐장치의 전자파 신호를 검출하는 부분방전 검출용 센서에 있어서, 상기 가스절연개폐장치에서 발생되는 전자파 신호를 검출할 수 있도록 스파이럴 형상으로 감겨진 도전성 전극이 형성된 제1절연체가 상기 외함의 내측부인 점검창 내측에 장착되어 구성된다.

또한, 상기 도전성 전극은 상기 제1절연체의 일측면에 그 중심점을 기준으로 대칭이루도록 각각의 도전성 전극이 스파이럴 형상으로 감겨져 구성되는 것이 효과적이다.

또한, 상기 제1절연체는 원형단면형상과 소정의 두께를 갖으며 그 외측부에는 상기 점검창 내측면에 볼트로 체결될 수 있도록 체결공이 형성되어 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 도전성 전극이 형성된 상기 제1절연체의 일측면에 제2절연체가 얹혀지는 것이 효과적이다.

또한, 상기 제2절연체와 접하는 제1절연체의 일측면과 점검창에 접하는 제1절연체의 타측면에는 적어도 어느 한곳에 가스가 누설되는 것을 방지하도록 오링이 장착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1절연체에는 검출된 전자파 신호를 외부 측정시스템과 연결할 수 있도록 그 일측이 상기 도전성 전극에 연결되고 타측은 상기 제1절연체를 관통하여 돌출되는 케이블 커넥터가 형성되고, 상기 점검창에는 돌출된 케이블 커넥터가 외부로 노출되도록 연결공이 형성되어 구성되는 것이 효과적이다.

또한, 상기 케이블 커넥터의 타측에는 상기 케이블 커넥터를 사용하지 않을 시 그 끝단부를 보호할 수 체결되어 고정되는 커넥터 커버가 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 점검창의 내측면에는 소정의 내부 공간을 갖는 제3절연체가 체결되고, 상기 점검창과 일정한 간격을 갖도록 형성된 제3절연체의 내측면에 상기 도전성 전극이 접하도록 상기 제1절연체가 장착되는 것이 효과적이다.

또한, 상기 제3절연체가 장착되어 형성되는 상기 내부 공간에 센서를 습기로부터 보호하기 위한 실리카겔이 포함되어 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 점검창 커버에는 검출된 전자파신호를 외부 측정시스템과 연결할 수 있도록 일측이 상기 도전성 전극에 연결되고 타측은 상기 점검창 커버 외부로 돌출되는 케이블 커넥터가 형성되어 구성되는 것이 효과적이다.

이하 본 발명의 일 실시예인 부분방전 검출용 스파이럴 타입 센서를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서가 장착되는 가스절연 개폐장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서가 장착된 부분을 단면하여 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 제1절연체를 도시한 사시도로써, 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서가 장착된 가스절연 개폐장치의 외함(1)에서 각각의 결함(2a)의 형태에 따른 부분방전에 의한 전자파(2)가 발생하게 되면 가스 절연개폐장치의 점검창(5) 내측에 장착된 부분방전 검출용 스파이럴 타입 센서의 도전성 전극(12)에 의해 전자판 신호를 검출한다.

전압을 인가한 상태에서 각각의 결함의 형태에 따라 발생되는 부분방전에 의해 전자파가 발생되면 그 전자파를 감지할 수 있도록 그 외함(1)의 일정부위에 형성된 점검창(5)의 내측에 후술할 스파이럴 형상으로 감겨진 도전성 전극이 일측면에 적어도 하나 이상 형성된 제1절연체(11)가 장착된다.

제1절연체(11)는 원형단면형상과 소정의 두께를 갖으며 그 외측부에는 체결공(11a)이 관통되어 형성되고 그 일측면에는 그 중심점을 기준으로 대칭을 이루도록 각각의 도전성 전극(12)이 스파이럴 형상으로 감겨진다.

도전성 전극(12)이 감겨진 그 일측면에 접하도록 제1절연체(11) 위에 제2절연체(13)가 얹혀진 상태로 제1절연체(11)의 타측면이 점검창(5)에 접하도록 볼트(14)로 체결되어 고정되고, 제2절연체(13)와 제1절연체(11)가 접하는 면 및 제2절연체(13)와 점검창(5)이 접하는 면에 적어도 어느 한 곳에는 가스누설을 방지하는 오링(15)이 적어도 하나 이상씩 장착된다. 이때 오링(15)은 제2절연체(13)의 양측면 모두에 장착되는 것이 효과적이다.

그리고, 제1절연체(11)의 중앙부를 관통하고 그 일측은 각각의 도전성 전극(12)에 연결되고 타측으로 돌출된 케이블 커넥터(16)가 형성되고, 점검창(5)에는 돌출된 케이블 커넥터916)가 외부로 노출되도록 연결공(5a)이 형성되며, 외부로 노출된 케이블 커넥터(16)를 사용하지 않을 시 그 끝단부를 보호하는 커넥터 커버(17)가 체결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서에 있어서, 제1절연체(11) 및 제2절연체(13)는 각각 고분자 재료로 형성되어 인가된 전압이 점검창(5) 및 외함(1)에 전달되는 것을 방지하고, 제1절연체(11)의 양측면에 오링(15)이 이중으로 장착되어 가스절연개폐장치의 밀봉상태를 유지하여 가스가 외부로 누출되는 것을 방지한다.

그리고, 가스절연개폐장치에 전압이 인가된 상태에서 각각의 결함에 의해 부분방전이 발생되고 그 부분방전에 의해 전자파가 발생되면 발생된 전자파를 제1절연체(11)의 일측면에 스파이럴 형상으로 감겨진 도전성 전극(12)에서 감지하게 되고 감지된 전자파는 도전성 전극(12)에 연결된 케이블 커넥터(16)를 통해 여러 종류의 측정시스템 즉, RF AMP(101)와, 밴드패스 필터(Band-pass Filter)(102)와, 오실로스코프(103)와, 컴퓨터(104)에 신호가 전달되는 것이다. 또한, 케이블 커넥터(16)를 통해 외부 측정시스템에 연결하지 않는 경우에는 커넥터 커버(17)를 체결하여 케이블 커넥터(16)를 보호한다.

마찬가지로 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서는 상기 점검창(5)의 내측면에 소정의 내부 공간을 갖는 컵형상을 갖으며 그 개구부 끝단부에는 점검창(5)에 볼트결합 할 수 있도록 체결공이 형성된 제3절연체(28)가 장착되고, 원형단면형상과 소정의 두께를 갖으며 그 외측부에는 체결공(21a)이 관통되어 형성되고 그 일측면에는 그 중심점을 기준으로 대칭을 이루도록 각각의 도전성 전극(22)이 스파이럴 형상으로 감겨진 제1절연체(21)가 제3절연체(28)의 내부 공간에 접하는 저면인 내측면에 볼트(24)에 의해 결합되어 장착된다. 이때 도전성 전극(22)이 형성된 일측면이 제3절연체(28)에 접하도록 장착된다.

그리고, 제3절연체(28)가 장착되어 형성되는 상기 내부 공간에는 센서를 습기로부터 보호하기 위해 실리카겔이 주입된다.

그리고 그 일측은 제1절연체(21)의 중앙부를 관통하여 제1절연체(21)의 일측에 형성된 각각의 도전성 전극(22)에 연결되고 타측은 점검창(5)을 관통하여 외부로 노출되는 케이블 커넥터(26)가 형성되고, 그 케이블 커넥터(26)를 사용하지 않을 시 그 끝단부를 보호하는 커넥터 커버(27)가 체결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 또 다른 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서는 제1절연체(21) 및 제3절연체(28)는 각각 고분자 재료로 형성되어 인가된 전압이 가스절연개폐장치의 외함(1)에 전달되는 것을 방지하고, 제3절연체(28)에 의해 형성되는 내부 공간에는 실리카겔이 장착되어 센서를 습기로부터 보호한다.

그리고, 가스절연개폐장치에 전압이 인가된 상태에서 각각의 결함에 의해 부분방전이 발생되고 그 부분방전에 의해 전자파가 발생되면 발생된 전자파를 제1절연체(21)의 일측면에 스파이럴 형상으로 감겨진 도전성 전극(22)에서 감지하게 되고 감지된 전자파는 도전성 전극(22)에 연결된 케이블 커넥터(26)를 통해 여러 종류의 측정시스템 즉, RF AMP(101)와, 밴드패스 필터(Band-pass Filter)(102)와, 오실로스코프(103)와, 컴퓨터(104)에 신호가 전달되는 것이다. 또한, 케이블 커넥터(26)를 통해 외부 측정시스템에 연결하지 않는 경우에는 커넥터 커버(27)를 체결하여 케이블 커넥터(26)를 보호한다.

이와 같이 본 발명에 의한 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서는 외함(1)의 내부인 점검창(5)의 내측에 전자파를 감지하는 센서인 도전성 전극(12, 22)과 케이블 커넥터(16, 26)를 장착함으로써, 외부 노이즈의 혼입에 따른 감도저하를 개선하고 측정에 있어서 도전성 전극(12, 22)의 스파이럴 형태를 이용하여 광대역 주파수 범위를 가지고 있음은 물론, 가스 절연개폐장치의 점검창(5)에 설치되므로 가스절연개폐장치의 부분 방전 측정시스템에 적용하기가 용이하다.

또한 도전성 전극(12, 22)에 연결되는 케이블 커넥터(16, 26)를 이용하여 상시 또는 비상시 가스절연개폐장치의 부분방전 신호의 측정이 가능하다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서는 가스절연개폐장치의 점검창 내측에 전자파를 감지하는 센서인 도전성 전극과 케이블 커넥터를 장착함으로써, 외부 노이즈의 혼입에 따른 감도저하를 개선하고 측정에 있어서 도전성 전극의 스파이럴 형태를 이용하여 광대역 주파수 범위를 가지고 있음은 물론, 가스 절연개폐장치의 점검창에 설치되므로 가스절연개폐장치의 부분 방전 측정시스템에 적용하기가 용이한 효과가 있다.

또한 도전성 전극에 연결되는 케이블 커넥터를 이용하여 상시 또는 비상시 가스절연개폐장치의 부분방전 신호의 측정이 가능하므로 사용에 편의가 제공되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 부분방전 측정 시스템을 개략적으로 도시한 블록도,

도 2는 본 발명의 일 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서가 장착되는 가스절연 개폐장치를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서가 장착된 부분을 단면하여 도시한 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 제1절연체를 도시한 사시도,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서가 장착된 부분을 단면하여 도시한 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1 : 외함 11, 21 : 제1절연체

12, 22 : 도전성 전극

Claims (10)

1. 일정부위에 점검창이 형성된 외함을 갖는 가스절연개폐장치의 전자파 신호를 검출하는 부분방전 검출용 센서에 있어서,

   상기 가스절연개폐장치에서 발생되는 전자파 신호를 검출할 수 있도록 스파이럴 형상으로 감겨진 도전성 전극이 형성된 제1절연체가 상기 가스절연개폐장치의 점검창 내측에 장착되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
2. 제 1항에 있어서, 상기 도전성 전극은 상기 제1절연체의 일측면에 그 중심점을 기준으로 대칭이루도록 각각의 도전성 전극이 스파이럴 형상으로 감겨져 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1절연체는 원형단면형상과 소정의 두께를 갖으며 그 외측부에는 상기 점검창 내측면에 볼트로 체결될 수 있도록 체결공이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 도전성 전극이 형성된 상기 제1절연체의 일측면에 제2절연체가 얹혀지는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2절연체와 접하는 제1절연체의 일측면 또는 점검창과 접하는 제1절연체의 타측면 중 적어도 어느 한곳에 가스가 누설되는 것을 방지하도록 오링이 장착되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
6. 제 1항에 있어서, 상기 제1절연체에는 검출된 전자파 신호를 외부 측정시스템과 연결할 수 있도록 그 일측이 상기 도전성 전극에 연결되고 타측은 상기 제1절연체를 관통하여 돌출되는 케이블 커넥터가 형성되고, 상기 점검창에는 돌출된 케이블 커넥터가 외부로 노출되도록 연결공이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
7. 제 6항에 있어서, 상기 케이블 커넥터의 타측에는 상기 케이블 커넥터를 사용하지 않을 시 그 끝단부를 보호할 수 체결되어 고정되는 커넥터 커버가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
8. 제 1항에 있어서, 상기 점검창의 내측면에 결합되어 소정의 내부 공간을 형성하는 제3절연체가 체결되고, 상기 점검창과 일정한 간격을 갖도록 형성된 제3절연체의 내측면에 상기 도전성 전극이 접하도록 상기 제1절연체가 장착되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
9. 제 8항에 있어서, 상기 제3절연체가 장착되어 형성되는 상기 내부 공간에 센서를 습기로부터 보호하기 위한 실리카겔이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.
10. 제1항 또는 제 8항에 있어서, 상기 점검창 커버에는 검출된 전자파신호를 외부 측정시스템과 연결할 수 있도록 일측이 상기 도전성 전극에 연결되고 타측은 상기 점검창 커버 외부로 돌출되는 케이블 커넥터가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출용 스파이럴 타입의 센서.