KR20080095694A - 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치 - Google Patents

배전용 개폐기의 부분방전 검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치에 관한 것으로서, 배전용 개폐기와; 상기 개폐기의 외부에 착탈식으로 설치되어 상기 개폐기 내부의 절연이상 부위에서 발생되는 부분방전 신호를 검출하는 초고주파 센서와; 상기 초고주파 센서와 연결되어 부분방전 신호를 증폭하고 진단하는 주파수 분석기;를 포함하여 구성된다.
이에 의해 절연이상 부위를 검출함에 있어 상시 설치되어 원격에서 검출을 수행함으로써 사용자에게 안정성과 편리성을 제공할 수 있고, 인근의 외부 전자파를 효과적으로 차단하여 절연이상 초기 단계에서도 미약한 부분방전 신호의 검출이 가능하여 개폐기의 신뢰성을 높일 수 있다.
배전용 개폐기, 부싱, 초고주파 센서, 접속재, 부분방전

Description

배전용 개폐기의 부분방전 검출장치{PARTIAL DISCHARGE DETECTION APPARATUS FOR MEDIUM VOLTAGE SWITCHGEAR}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전용 개폐기에 엘보 접속재가 결합되는 것을 나타낸 측단면도이고,
도 2는 본 발명의 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치를 나타낸 측면도이며,
도 3은 도 2의 초고주파 센서를 나타낸 사시도이며,
도 4는 도 3의 초고주파 센서를 나타낸 정면도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
10: 배전용 개폐기 11: 개폐기 외함
12: 부싱 13: 부싱 인서트
14: 엘보 접속재 20: 초고주파 센서
21: 안테나 22: 연장부
23: 몸체 24: 관통구
25: 제1도전체 26: 제2도전체
28: 커넥터 29: 연결부
30: 주파수 분석기 31: 알에프 케이블
C: 클램프
본 발명은 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치에 관한 것으로서, 개폐기 내부의 부분방전을 원격지에서 검출할 수 있고, 외부 전자파를 차단함으로써 미약한 초기 부분방전을 사전에 검출하여 개폐기의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치에 관한 것이다.
전력수요의 증가에 따라 상기 개폐기의 사용이 급증하고 있으며 이와 더불어 노후화된 기자재의 안전성능 및 품질확보가 요구되고 있다.
실제 최근 주택가 지역에서 상기 개폐기의 폭발로 인한 인명사고가 다수 발생되고 있어 기기의 이상상태를 사전에 검출하기 위한 장비개발이 진행중에 있다.
이와 같은 개폐기는 기기내부에 금속이물이 혼입되거나 절연물의 결함 등의 원인으로 절연이상이 발생하게 되면 이상 부위에서 초고주파(UHF) 부분방전(Partial Discharge)이 진행됨과 아울러 기계적 열화를 초래하여 최종적으로 절연 파괴가 된다.
따라서, 부분방전의 발생부위 및 발생레벨을 정확히 파악하여 조속하게 보수할 필요가 있다.
이러한 부분방전의 검출은 개폐기 내부에 설치된 내장형 센서를 이용하는 방법과 개폐기의 외부에서 외장형 센서를 이용하는 방법으로 나뉘는데, 전자는 검출감도는 우수하지만 기기의 정전이 필요하여 고객에게 불편을 초래할 수 있고, 후자 는 검출감도는 약하지만 기기의 운전중에도 검출할 수 있다는 장단점이 있다.
특히, 후자의 경우 외장형 센서를 이용하여 운전중에도 부분방전의 검출이 가능하여 그 활용도가 높다.
이러한 후자의 종래 부분방전 검출장치는 개폐기의 외함 표면에 사용자가 직접 접촉시켜 초고주파 부분방전 신호를 검출하는 바(Bar) 형상의 프로브(Probe)와, 상기 프로브와 연결되어 상기 프로브에 의해 검출된 부분방전 신호를 증폭 및 진단하는 주파수 분석기로 이루어진다.
그러나, 이와 같은 종래 부분방전 검출장치는 사용자가 상기 프로브를 개폐기의 외함에 직접 접촉시켜 측정함에 따라 검출작업이 상당히 번거롭고 기기에 감전될 우려도 있다.
특히, 검출 작업시 인근에 강력한 전자파 발생원이 있는 경우 검출장치가 오동작되는 문제를 가지고 있다.
즉, 종래 부분방전 검출장치는 외부 노이즈에 큰 영향을 받기 때문에 측정의 정확도가 떨어지고, 절연이상 초기단계에는 부분방전 신호가 미약하기 때문에 초기 검출이 불가능한 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 배전용 개폐기의 부분방전을 검출함에 있어 사용자에게 안정성과 편리성을 제공하고, 외부 노이즈의 영향을 차단할 수 있도록 함에 본 발명의 목적이 있다.
상기한 목적은, 배전용 개폐기와; 상기 개폐기의 외부에 착탈식으로 설치되어 상기 개폐기 내부의 절연이상 부위에서 발생되는 부분방전 신호를 검출하는 초고주파 센서와; 상기 초고주파 센서와 연결되어 부분방전 신호를 증폭하고 진단하는 주파수 분석기;를 포함하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 상술에 앞서 부연 설명하면, 통상 개폐기는 내부 절연이상으로 인한 초고주파(UHF)의 부분방전(Partial Discharge) 신호가 발생이 되는데 상기 부분방전 신호는 유일하게 개폐기의 부싱 및 접속재를 통해 외부로 전파된다.
본 발명은 이를 감안하여 개폐기의 운전 중단없이 외부에서 개폐기 진단을 가능하게 하되, 상기 부분방전 신호의 유출 경로상에 선택적으로 상시 설치될 수 있어 내부 절연이상을 가장 효과적으로 검출할 수 있도록 한다.
또한, 개폐기의 초기 절연이상 시에는 미세한 부분방전 신호가 발생되는 바, 본 발명은 주변의 강력한 전자파 발생원을 차단함으로써 정밀한 검출이 가능하게 한다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 일실시예에 따른 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전용 개폐기에 엘보 접속재가 결합되는 것을 나타낸 측단면도이고, 도 2는 본 발명의 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치를 나타낸 측면도이며, 도 3은 도 2의 초고주파 센서를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3의 초고주파 센서를 나타낸 정면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치는 부싱(12)이 설치되는 배전용 개폐기(10)와, 상기 개폐기(10)의 부싱(12)에 인접하도록 선택적으로 설치되어 상기 개폐기(10) 내부의 절연이상 부위에서 발생되는 부분방전 신호를 검출하는 초고주파 센서(20)와, 상기 초고주파 센서(20)와 알에프(RF) 케이블(31)로 연결되어 부분방전 신호를 증폭하고 진단하는 주파수 분석기(30)를 포함한다.
상기 배전용 개폐기(10)는 개폐기 외함(11)의 상기 부싱(12)에 부싱 인서트(13)의 일단이 삽입 결합되고 타단이 엘보 접속재(14)와 결합하여 이루어진다.
상기 초고주파 센서(20)는 상기 배전용 개폐기(10)의 엘보 접속재(14)에 설치되어 부분방전(Partial Discharge) 신호를 검출한다.
이러한 상기 초고주파 센서(20)의 구성을 보면, 부분방전 신호를 검출하는 안테나(21)와, 상기 안테나(21)가 내면에 형태를 유지하도록 배치되고 상기 엘보 접속재(14)의 외주면에 클램프(C)(Clamp)에 의해 착탈이 가능하게 설치되도록 양단이 절단된 원통형의 몸체(23)와, 상기 몸체(23)의 외주면을 감싸듯이 설치되어 외부 전자파의 유입을 차단하는 제1도전체(25)와, 상기 몸체(23)의 내주면 양단부에 설치되어 외부 전자파가 상기 몸체(23)와 엘보 접속재(14) 사이의 틈새로 유입되는 것을 차단하는 제2도전체(26)와, 상기 안테나(21)와 상기 주파수 분석기(30)를 상기 알에프(RF) 케이블(31)로 연결하기 위해 상기 몸체(23)의 외주면에 결합되는 커넥터(28)를 포함하여 이루어진다.
상기 안테나(21)는 광대역 특성을 갖는 로그(Log) 페리오딕(Periodic) 타입 으로 형성됨이 바람직하고, 후술할 상기 몸체(23)의 관통구(24)를 관통하여 상기 몸체(23) 외측으로 배치되는 연장부(22)를 갖는다.
상기 몸체(23)는 상기 개폐기(10) 내부의 부분방전 신호가 상기 부싱(12) 및 엘보 접속재(14)를 따라 전파시 검출 감도를 극대화하면서 외부 전자파 유입을 최소화할 수 있도록 상기 엘보 접속재(14)를 감싸듯이 밀착하여 배치된다.
여기서, 상기 몸체(23)는 상기 안테나(21)의 연장부(22)가 몸체(23)의 외측으로 관통 배치될 수 있도록 관통구(24)가 형성되고, 기계적물성, 내마모성, 자기 윤활성 및 내부식성 등이 우수한 엠씨(MC) 나일론(Nylon) 재질로 형성됨이 바람직하다.
상기 제1도전체(25) 및 제2도전체(26)는 도전체로서 외부 전자파의 유입을 효과적으로 차단하도록 알루미늄(Aluminum) 재질로 형성되는바, 상기 제1도전체(25)는 약 1mm 두께로 상기 몸체(23)의 외주면을 감싸도록 설치되고, 상기 제2도전체(26)는 상기 몸체(23)의 내주면 양단부에 약 0.3 mm 내지 0.5mm 정도의 두께로 설치된다.
상기 커넥터(28)는 그 내부가 중공상태인 것으로 상기 몸체(23)를 관통하여 배치되는 상기 안테나(21)의 연장부(22)를 수용함과 아울러 상기 안테나(21)의 연장부(22)와 상기 알에프(RF) 케이블(31)이 연결되어 전기적으로 접속되도록 일측에 연결부(29)가 구비되어 이루어진다.
한편, 전술한 일실시예에서는 상기 초고주파 센서(20)가 엘보 접속재(14)에 설치됨을 상술하였으나, 이에 한정되지 않고 부분방전 신호가 유출되는 경로상에 선택적으로 설치될 수 있는바 케이블 단말 처리를 위한 종단 접속재(미도시) 등에도 설치할 수 있다.
이하, 전술한 특징을 갖는 본 발명의 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치의 작동에 대해 설명한다.
개폐기(10)는 그 내부에 금속이물이 혼입되거나 장기간 사용으로 절연물의 결함 등이 발생할 경우 절연 이상이 발생한다.
이와 같은 절연이상이 발생하게 되면 이상 부위에서 초고주파(UHF) 부분방전(Partial Discharge) 신호가 발생이 되고, 이 부분방전 신호는 부싱(12) 및 접속재(14)를 따라 외부로 유출된다.
이때 본 발명의 안테나(21)에 상기 부분방전 신호가 검출이 되고 상기 안테나(21)의 연장부(22)를 따라 상기 커넥터(28)의 연결부(29)에 접속된 알에프 케이블(31)로 전파되어 최종적으로 주파수 분석기(30)에서 이 부분방전 신호를 증폭 및 진단하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 절연이상 부위를 검출함에 있어 상시 설치되어 원격에서 검출을 수행함으로써 사용자에게 안정성과 편리성을 제공할 수 있다.
특히, 검출 작업시 인근에 강력한 전자파 발생원이 있는 경우라도 상기 제1도전체 및 제2도전체에 의해 외부 전자파를 효과적으로 차단함으로써 외부 노이즈의 영향을 배제할 수 있기 때문에 측정의 정확도를 높일 수 있다.
따라서, 개폐기 내부의 절연이상 초기단계에서 미약하게 발생되는 부분방전 신호를 초기에 검출하여 사전에 절연 파괴가 되는 것을 예방할 수 있어 개폐기의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치는 절연이상 부위를 검출함에 있어 상시 설치되어 원격에서 검출을 수행함으로써 사용자에게 안정성과 편리성을 제공할 수 있고, 인근의 외부 전자파를 효과적으로 차단하여 절연이상 초기 단계에서도 미약한 부분방전 신호의 검출이 가능하여 개폐기의 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (10)

  1. 배전용 개폐기와;
    상기 개폐기의 외부에 착탈식으로 설치되어 상기 개폐기 내부의 절연이상 부위에서 발생되는 부분방전 신호를 검출하는 초고주파 센서와;
    상기 초고주파 센서와 연결되어 부분방전 신호를 증폭하고 진단하는 주파수 분석기;를 포함하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 초고주파 센서는,
    상기 개폐기 내부의 부분방전 신호가 외부로 전파될 수 있는 부싱에 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 초고주파 센서는,
    상기 부싱에 접속되는 접속재에 설치되는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 초고주파 센서는,
    부분방전 신호를 검출하는 안테나와, 상기 안테나가 내면에 배치되고 상기 접속재의 외면에 착탈이 가능하게 설치되는 몸체와, 상기 몸체를 외면을 감싸듯이 설치되어 외부 전자파의 유입을 차단하는 제1도전체와, 상기 몸체의 내면 양단부에 설치되어 외부 전자파가 상기 몸체와 접속재 사이의 틈새로 유입되는 것을 차단하는 제2도전체와, 상기 안테나와 상기 주파수 분석기를 케이블로 연결하도록 상기 몸체의 외주면에 결합되는 커넥터를 포함하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 안테나는,
    광대역 특성을 갖는 로그(Log) 페리오딕(Periodic) 타입으로 설치되는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 안테나는,
    상기 몸체 일측을 관통하여 외측으로 배치되는 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 몸체는,
    양단이 절단된 원통 형상으로 클램프(Clamp)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 몸체는,
    엠씨(MC) 나일론(Nylon) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 제1도전체와 제2도전체는,
    외부 전자파의 유입을 효과적으로 차단하도록 알루미늄(Aluminum) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 커넥터는,
    그 내부가 중공상태로 상기 안테나의 연장부를 수용하고 상기 연장부와 접속되는 연결부가 구비되는 것을 특징으로 하는 배전용 개폐기의 부분방전 검출장치.
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