KR20070039254A - Apparatus for diagnosis of moisture-absorption stage of water cooled the stator bars of the turbine generator - Google Patents

Apparatus for diagnosis of moisture-absorption stage of water cooled the stator bars of the turbine generator Download PDF

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Abstract

본 발명은 수냉각 발전기 고정자 권선의 절연 부위에 대한 정전 용량을 측정하여, 흡습 정도를 진단할 수 있도록 하는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 관한 것으로, 프로브로 교류 싸인파 정전류원을 공급하는 정전류 공급부와; 상기 프로브에서 센싱된 교류 형태의 임피던스 값을 인가받아 증폭하여 출력하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력하는 실효치 변환부와; 상기 실효치 변환부에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부에 디스플레이하는 제어부를 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing moisture absorption of an insulation of a water-cooled generator, by measuring capacitance of an insulation portion of a water-cooled generator stator winding to diagnose the degree of moisture absorption. A constant current supply unit; An amplifier for receiving and amplifying an AC value sensed by the probe and outputting the amplified signal; An effective value converting unit converting an impedance value of an alternating current form after being amplified by the amplifying unit into a direct current form; An A / D converter for converting an impedance value of a direct current form output from the effective value converter to a digital value; After measuring the capacitance by using the impedance value applied from the A / D converter, the measured value of the capacitance to analyze the hygroscopic progress state and insulation health of the insulation, and the control unit to display the analysis result on the display It is preferable to comprise.

수냉각 발전기, 고정자 권선, 흡습 정도, 정전 용량, 임피던스 Water-cooled generator, stator winding, moisture absorption degree, capacitance, impedance

Description

수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치{APPARATUS FOR DIAGNOSIS OF MOISTURE-ABSORPTION STAGE OF WATER COOLED THE STATOR BARS OF THE TURBINE GENERATOR}Insulation hygroscopicity diagnosis device of water-cooled generator {APPARATUS FOR DIAGNOSIS OF MOISTURE-ABSORPTION STAGE OF WATER COOLED THE STATOR BARS OF THE TURBINE GENERATOR}

도 1은 콘덴서의 구조를 보인 도면.1 is a view showing the structure of a capacitor.

도 2는 콘덴서의 주파수 특성을 예시적으로 보인 도면.2 is a diagram showing the frequency characteristics of a capacitor by way of example.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.Figure 3 is a schematic view showing the configuration of the insulation absorption degree diagnostic apparatus of the water-cooled generator according to an embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

10. 정전류 공급부, 20. 프로브, 30. 증폭부, 40. RMS 변환부,10. constant current supply, 20. probe, 30. amplifier, 40. RMS converter,

50. A/D 변환부, 60. 제어부, 70. 디스플레이부50. A / D conversion part, 60. control part, 70. display part

본 발명은 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 관한 것으로, 특히 수냉각 발전기의 고정자 권선 절연물 내부로 수분이 침투된 정도를 진단할 수 있도록 하는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing moisture absorption of an insulator in a water-cooled generator, and more particularly, to an apparatus for diagnosing moisture insulator in a water-cooled generator, which can diagnose a degree of penetration of water into a stator winding insulation of a water-cooled generator.

일반적으로 중대형 발전기의 고정자 권선은 수냉각 방식을 채택하고 있으며, 발전기 고정자 권선의 연결 작업은 브레이징(Brazing)으로 나동선을 연결하고, 표면은 Mica Tape로 절연한다.In general, the stator windings of medium and large size generators adopt water cooling method. The connection of generator stator windings is performed by brazing and connecting bare wires, and the surface is insulated with Mica tape.

전술한 바와 같은 수냉각 발전기는 오랜 시간 동안 가동하다 보면, 단말 권선을 상호 연결하는 용접부가 물에 의해 부식되면서 물이 누설되어 고정자 권선 절연물이 흡습하게 된다.When the water-cooled generator as described above is operated for a long time, as the welds interconnecting the terminal windings are corroded by water, water leaks and the stator winding insulation absorbs moisture.

전술한 바와 같이, 용접부에서 냉각수 누설이 발생하게 되면, 발전기 고정자 권선 내부로 수분이 침투되면서, 흡습의 영향으로 절연 열화가 진행되어 절연 파괴가 발생하게 되는 문제점이 있다.As described above, when the coolant leakage occurs in the weld, moisture penetrates into the generator stator windings, and the insulation deteriorates due to the absorption of moisture, resulting in insulation breakdown.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수냉각 발전기 고정자 권선의 절연 부위에 대한 정전 용량을 측정하여, 흡습 정도를 진단할 수 있도록 하는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide an apparatus for diagnosing the moisture absorption of the insulation of the water-cooled generator by measuring the capacitance of the insulation portion of the water-cooled generator stator winding, to diagnose the degree of moisture absorption. The purpose is.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치는, 프로브로 교류 싸인파 정전류원을 공급하는 정전류 공급부와; 상기 프로브에서 센싱된 교류 형태의 임피던스 값을 인가받아 증폭하여 출력하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력하는 실효치 변환부와; 상기 실효치 변환부에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부에 디스플레이하는 제어부를 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for diagnosing moisture absorption of an insulation of a water-cooled generator, the constant current supply unit supplying an AC sine wave constant current source to a probe; An amplifier for receiving and amplifying an AC value sensed by the probe and outputting the amplified signal; An effective value converting unit converting an impedance value of an alternating current form after being amplified by the amplifying unit into a direct current form; An A / D converter for converting an impedance value of a direct current form output from the effective value converter to a digital value; After measuring the capacitance by using the impedance value applied from the A / D converter, the measured value of the capacitance to analyze the hygroscopic progress state and insulation health of the insulation, and the control unit to display the analysis result on the display It is preferable to comprise.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings it will be described in detail with respect to the insulation absorption degree diagnostic apparatus of the water-cooled generator according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치를 설명하기에 앞서, 본 발명에서 측정하고자 하는 정전 용량(Capacitance)에 대해서 살펴보면 다음과 같다.Prior to describing an insulation absorption diagnosis apparatus for a water-cooled generator according to the present invention, the capacitance to be measured in the present invention will be described as follows.

우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 두 개의 극판을 서로 닿지 않도록 평행하게 놓았을 때 외부에서 전원을 연결하여 회로를 구성하면, 양 극판에는 전자에 의해 음(-)과 양(+)의 전극으로 대전 상태가 된다.First, as shown in Fig. 1, when the two pole plates are placed in parallel so as not to touch each other, when a circuit is constructed by connecting power from the outside, the positive and negative electrodes are formed on the positive plate by electrons. The state of charge becomes.

전술한 바와 같이, 극판은 대전되면 전원의 회로를 끊어도 대전된 상태로 남아 있게 되는 데, 이러한 상태는 전기가 저장되어 충전된 상태이다.As described above, when the electrode plate is charged, the electrode plate remains charged even when the circuit of the power supply is cut off. This state is a state in which electricity is stored and charged.

이때, 극판에 연결된 전원의 극성을 반대로 바꾸어 전원을 공급하면 기존에 대전된 (-), (+)전하가 이동하여 극판에는 전하가 전부 없어졌다가(방전된 상태) 다시 처음 대전 상태와 반대 극성의 전화로 충전되어 대전된다.At this time, if the polarity of the power connected to the pole plate is reversed and the power is supplied, the previously charged (-) and (+) charges move and all the charge is lost on the pole plate (discharged state). The phone is charged and charged.

전술한 바와 같이, 극판은 전원의 극성에 따라 충전 극성을 달리하고, 충전되는 전하량(Q)의 크기는 수학식 1과 같이, 전원의 전압(V) 크기에 비례한다.As described above, the pole plate varies the charging polarity according to the polarity of the power source, and the magnitude of the charged charge amount Q is proportional to the magnitude of the voltage V of the power source, as shown in Equation (1).

Q = CV [C]Q = CV [C]

그리고, 콘덴서(Condenser)의 정전 용량(Capacitance)은 수학식 2와 같이, 전체의 유전율(ε)과 전극의 면적(A)에 비례하고, 거리(l)에 반비례한다.The capacitance of the capacitor is proportional to the total dielectric constant epsilon and the area A of the electrode and is inversely proportional to the distance l, as shown in Equation (2).

Figure 112005056814542-PAT00001
Figure 112005056814542-PAT00001

한편, 콘덴서의 주파수 특성에 대하여 살펴보면, 임피던스(Impedance)의 식

Figure 112005056814542-PAT00002
에 의거하여 알 수 있듯이 정전 용량(C)이 클수록, 주파수(f)가 높을수록 임피던스(Z)는 작아진다.On the other hand, when looking at the frequency characteristics of the capacitor, the equation of impedance (Impedance)
Figure 112005056814542-PAT00002
As can be seen from the above, the larger the capacitance C, and the higher the frequency f, the smaller the impedance Z.

그러나, 도 2의 폴리에스테르(Polyester, PP 필름, PPS 필름(용량 0.1㎌, 금속박 전극)의 주파수 대 임피던스의 실제 측정값에서 알 수 있듯이, 주파수가 높아질수록 임피던스 값이 작아지지만, 어느 주파수대 이상에서는 다시 임피던스 값이 커지는 것을 볼 수 있다.However, as can be seen from the actual measurement of the frequency vs. impedance of the polyester (Polyester, PP film, PPS film (capacity 0.1㎌, metal foil electrode)) of FIG. 2, the higher the frequency, the smaller the impedance value, but above a certain frequency band You can see the impedance value increase again.

이는, 유전체의 손실, 전극이나 리드(Lead) 선의 임피던스 성분에 그 원인이 있다.This is caused by the loss of the dielectric and the impedance component of the electrode or lead wire.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치의 구성을 개략적으로 보인 도로, 정전류 공급부(10), 증폭부(30), RMS(Root Mean Square) 변환부(40), A/D 변환부(50), 제어부(60), 디스플레이부(70)를 구비하여 이루어진다.3 is a road, a constant current supply unit 10, amplification unit 30, root mean square (RMS) conversion unit 40 schematically showing the configuration of the insulation absorption diagnosis device of the water-cooled generator according to an embodiment of the present invention ), An A / D conversion unit 50, a control unit 60, and a display unit 70.

이와 같은 구성에 있어서, 정전류 공급부(10)는 프로브(Probe)(20)와 연결되어 있는 전류 라인을 통해 프로브(20)로 교류 싸인파 정전류원을 공급한다.In such a configuration, the constant current supply unit 10 supplies an AC sine wave constant current source to the probe 20 through a current line connected to the probe 20.

전류 라인을 통해 정전류 공급부(10)로부터 교류 싸인파 정전류원을 공급받은 프로브(20)는 임피던스 값(교류 형태)을 센싱하여 전류 라인과 다른 센서 라인을 통해 증폭부(30)로 인가하게 된다.The probe 20 that receives the AC sine wave constant current source from the constant current supply unit 10 through the current line senses an impedance value (AC) and applies it to the amplifier 30 through a sensor line different from the current line.

전술한, 프로브(20)는 코어와 근접한 고정자 코일의 측면 절연 부위와 같은 측정물의 표면에 따라 측정이 용이하도록 특수 구조(예를 들어, 스펀지형)를 갖는 도전성 프로브로 이루어질 수 있다.As described above, the probe 20 may be made of a conductive probe having a special structure (for example, a sponge type) to facilitate the measurement according to the surface of the workpiece, such as the side insulation portion of the stator coil close to the core.

한편, 증폭부(30)는 센서 라인을 통해 프로브(20)로부터 인가받은 미미한 세기의 임피던스 값(교류 형태)을 증폭하여 출력한다.On the other hand, the amplifier 30 amplifies and outputs an impedance value (alternating form) of a slight intensity applied from the probe 20 through the sensor line.

RMS 변환부(40)는 증폭부(30)에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력한다.The RMS converter 40 converts an AC value of an AC type output after being amplified by the amplifier 30 into a DC shape and outputs the DC value.

A/D 변환부(50)는 RMS 변환부(40)에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환한다.The A / D converter 50 converts the DC value impedance output from the RMS converter 40 into a digital value.

제어부(60)는 A/D 변환부(50)로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부(70)에 디스플레이한다.The controller 60 measures the capacitance using the impedance value applied from the A / D converter 50, and then analyzes the measured capacitance value to analyze the hygroscopic progress state and insulation health of the insulation, and the analysis result. Is displayed on the display unit 70.

본 발명의 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The apparatus for diagnosing the moisture absorption of the insulation of the water-cooled generator of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified within the range permitted by the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 따르면, 수냉각 발전기 고정자 권선의 절연 부위에 대한 정전 용량을 측정하여 흡습 정도를 진단함으로써, 냉각수 누설로 인한 절연 흡습 여부를 확인할 수 있게 된다. 그리고, 수냉각 발전기의 누설 진단 설비(VPLT;Vacumm & Pressure Leak Test unit)를 이용한 기계적 방식의 누설 진단 후, 절연물 흡습 여부에 대해서도 확인할 수 있게 된다. 또한, 절연 흡습 정도를 측정하여 가까운 장래에 사고 위험이 없도록 조치를 취할 수 있게 된다.According to the apparatus for diagnosing the moisture absorption of the insulation of the water-cooled generator of the present invention as described above, by measuring the capacitance of the insulation portion of the water-cooled generator stator winding to diagnose the moisture absorption, to determine whether the insulation moisture due to the leakage of the cooling water It becomes possible. In addition, after mechanical leakage diagnosis using a leak diagnosis facility (VPLT; Vacumm & Pressure Leak Test unit) of the water-cooled generator, it is possible to check whether the insulation absorbs moisture. In addition, by measuring the degree of insulation moisture absorption can be taken to avoid the risk of accident in the near future.

Claims (1)

프로브로 교류 싸인파 정전류원을 공급하는 정전류 공급부와;A constant current supply unit for supplying an AC sine wave constant current source to the probe; 상기 프로브에서 센싱된 교류 형태의 임피던스 값을 인가받아 증폭하여 출력하는 증폭부와;An amplifier for receiving and amplifying an AC value sensed by the probe and outputting the amplified signal; 상기 증폭부에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력하는 실효치 변환부와;An effective value converting unit converting an impedance value of an alternating current form after being amplified by the amplifying unit into a direct current form; 상기 실효치 변환부에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부와;An A / D converter for converting an impedance value of a direct current form output from the effective value converter to a digital value; 상기 A/D 변환부로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부에 디스플레이하는 제어부를 구비하여 이루어지는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치.After measuring the capacitance by using the impedance value applied from the A / D converter, the measured value of the capacitance to analyze the hygroscopic progress state and insulation health of the insulation, and the control unit to display the analysis result on the display Insulation moisture absorption degree diagnostic apparatus of the water-cooled generator comprising a.
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