KR20130052832A - An acoustic emission sensor to detect partial discharge in transformer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 변전소, 발전소 또는 전력 수용가의 주 변압기의 열화 상태를 진단하기 위하여 변압기 내 부분 방전을 검출할 수 있는 음향방출 센서에 관한 것으로 보다 상세하게는 기존의 유입식 변압기 내벽에 부착하여 변압기 내부에서 발생하는 부분 방전에 따른 음향방출 신호를 검출하는 센서의 단점을 보완할 수 있도록 변압기 내부 절연유 통로에 설치할 수 있는 음향방출 센서이며 여러 방향에서 전달되는 음향방출 신호를 검출하여 모아줄 수 있는 구(球) 형태의 전면정합층을 가지는 무지향성 음향방출 센서로서 구(球) 형태의 전면정합층에 압전소자와 후면정합층이 원통형으로 구성된 센서부가 삽입되어 변압기 내부의 여러 방향에서 전달되는 음향방출 신호를 효과적으로 검출할 수 있는 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to an acoustic emission sensor capable of detecting partial discharge in a transformer in order to diagnose a deterioration state of a main transformer of a substation, a power plant, or a power consumer. It is an acoustic emission sensor that can be installed in the insulating oil passage inside the transformer to compensate for the shortcomings of the sensor that detects the acoustic emission signal caused by partial discharge. It can detect and collect acoustic emission signals transmitted from various directions. ) Is a omnidirectional acoustic emission sensor having a front matching layer in the form of a spherical shape. A sensor unit including a piezoelectric element and a rear matching layer in a cylindrical shape is inserted into a front matching layer having a shape of a sphere. It relates to a sensor that can be detected effectively.
현재 국내에서는 전력용 변압기에 대한 유지보수를 시간기준예방보수 기법과 상태기준보수의 혼합된 방법을 적용하고 있다. 현재 유지 보수 및 예방정비 기술분야의 세계적 추이는 일본, 미국 및 캐나다를 비롯한 선진국을 중심으로 상태기준보수(Condition Based Maintenance) 개념이 도입, 활성화 단계에 있다. At present, the maintenance of power transformer is applied with a combination of time-based preventive maintenance and state-based maintenance. At present, the global trend in maintenance and preventive maintenance technology is in the stage of introduction and activation of the concept of Condition Based Maintenance in developed countries including Japan, the United States and Canada.
전력설비에 이용되는 고압 변압기의 대부분은 유입변압기다. 유입변압기의 수명은 절연재료 내 서지 및 개폐서지의 이상전압, 외부단락의 전기적, 기계적 스트레스에 의한 열화, 과부하로 인한 열 열화에 의해 결정되는데 파괴 위험도가 증대할 시점에 대한 열화문제를 고려하는 것이 예방보수 차원에서는 매우 중요하다. 또한 최근 전력수요에 있어 도심지역을 중심으로 증가하고 있는 변전설비에 대한 방재성, 안전성 요구가 높아지고 있다. 이러한 설치 조건을 만족하기 위해 기존의 유입변압기 대신 난연성 변압기인 몰드변압기의 수요가 증가하고 있고, 적용 범위 확대를 위한 기술 개발이 진행되고 있다.Most of the high voltage transformers used in power facilities are inlet transformers. The lifetime of the inlet transformer is determined by the surge in the insulating material and the abnormal voltage of the open / close surge, the electrical and mechanical stress of the external short circuit, and the thermal deterioration due to overload. This is very important for preventive maintenance. In recent years, the demand for disaster prevention and safety for substation facilities, which are increasing mainly in urban areas, is increasing. In order to satisfy such installation conditions, the demand for mold transformers, which are flame retardant transformers, is increasing instead of the conventional inlet transformers, and technology development for expanding the scope of application is in progress.
에폭시 수지 등의 합성수지로 제작되는 몰드변압기 주요 부분은 고체절연물로 구성되어 높은 초기 절연 성능을 지니지만 절연물 내부 상태의 육안 점검 또는 상태분석 등이 아직은 곤란한 실정이다. 그러므로 기기 제조공정의 품질관리 및 기기 보수점검의 관점에서 기기 내부 상태를 외부로부터 정밀하게 진단하는 기술이 매우 중요하다.The main part of the mold transformer made of synthetic resin such as epoxy resin is composed of solid insulator and has high initial insulation performance, but it is still difficult to visually inspect or analyze the state of the insulator. Therefore, in view of the quality control of the manufacturing process of the device and the maintenance of the device, a technology for accurately diagnosing the internal condition of the device from the outside is very important.
특히 고압변압기에서 발생되는 열화 요인으로는 고온 우전 및 외부단락에 의한 열적 열화, 기계적 손상 그리고 부분방전 열화가 대표적이다. 이런 열화 요인에 의하여 변압기의 전기적 성능과 기계적 성능이 저하되며, 그 결과 변압기에서는 기계적 강도 저하, 진동 증가 및 가연성 가스 등이 발생되어 최종적으로 절연파괴로 이어진다.In particular, deterioration factors that occur in high-voltage transformers are thermal degradation, mechanical damage, and partial discharge deterioration due to high temperature accident and external short circuit. Due to such deterioration factors, the electrical performance and mechanical performance of the transformer are deteriorated. As a result, the mechanical strength, vibration increase, and flammable gas are generated in the transformer, resulting in insulation breakdown.
유입식 변압기에서 부분방전을 검출하기 위해 유중 수소가스를 검출하는 방식과 초음파 또는 전류를 측정하는 전기적 펄스를 검출하는 방식을 주로 사용하는데 본원발명에서는 음향방출을 센서로 검출하여 이용하는 방식을 적용하였다.
In order to detect partial discharge in an inflow transformer, a method of detecting hydrogen gas in water and an electric pulse of ultrasonic or electric current are mainly used. In the present invention, a method of detecting acoustic emission using a sensor is applied.
현재 국내에서는 전력용 변압기에 대한 유지보수를 시간기준예방보수 기법과 상태기준보수의 혼합된 방법을 적용하고 있다. 이러한 유지보수기법은 샘플채취를 통한 유중가스분석, 절연유 분석 등의 예방진단을 통하여 주로 운전이 정지된 상태에서 이루어지고 있으며 온라인 진단 기술이나 예측진단 기술 분야에서는 많은 연구를 필요로 한다. 유입식 변압기는 각종 재료가 이용되고 있지만 절연재료의 열화가 주요한 문제가 되므로 이들 절연재료의 열화형태와 진단기술이 중요하다. 절연유를 이용한 변전기기에서 발생되는 열화요인으로는 고온 운전에 따른 열적열화, 외부단락에 의한 열적열화, 기계적 손상 및 부분 방전열화가 대표적이며 이로 인하여 전기적 성능과 기계적 성능이 저하하게 되고 이는 절연파괴로 진전될 수 있다. At present, the maintenance of power transformer is applied with a combination of time-based preventive maintenance and state-based maintenance. This maintenance technique is mainly performed in the stopped state through preventive diagnosis such as oil in gas analysis and insulating oil analysis through sampling and requires much research in the field of online diagnosis technology or predictive diagnosis technology. Although various types of materials are used in an inflow transformer, deterioration of insulating materials is a major problem, and therefore, deterioration patterns and diagnostic techniques of these insulating materials are important. Typical deterioration factors in the transformer using insulating oil are thermal deterioration due to high temperature operation, thermal deterioration due to external short circuit, mechanical damage, and partial discharge deterioration, which degrade electrical and mechanical performance. You can make progress.
변압기의 이상 징후 검출기술로는 절연유 가스를 분석하는 방법, 부분 방전을 측정하는 방법, 온도를 측정하는 방법 등이 있으며 부분방전을 측정하는 방법으로는 부분 방전에 의한 전류펄스를 검출하는 전기적인 방법과 음향방출 신호(초음파 신호)를 검출하는 방법이 가장 많이 사용된다. 변압기는 운전시간이 경과함에 따라 절연이 약한 부분에서 부분적인 방전이 발생하며 이러한 부분방전이 지속되면 결국 절연파괴로 이어질 수 있다. 변압기 내부에서 부분방전이 발생하면 그 부위에는 국부적인 발열이 수반되며 이러한 발생 열에 의해 주변의 절연유가 급격한 압축을 받아 충격파로 인한 음향방출 신호가 발생된다. 발생된 음향방출 신호는 변압기내의 절연유를 통하여 방사형으로 퍼져나가게 되며 이때 변압기 외벽에 부착한 음향방출 센서를 이용하여 이러한 음향방출 신호를 검출할 수 있다. 부분 방전 검출을 위한 종래기술로서 특히 기존의 유입식 변압기의 경우 음향방출 센서를 변압기 표면에 부착하는 방식은 시간이 경과함에 따라 센서의 부착력이 감소할 뿐만 아니라 음향방출 신호의 전달 거리가 길어지거나 외벽에 부착함에 따른 여러 가지 잡음원에 노출되어 센서의 감도가 매우 저하되는 단점이 있다.
The abnormal signs detection technology of the transformer includes an oil gas analysis method, a partial discharge measurement method, a temperature measurement method, and the partial discharge measurement method is an electrical method of detecting a current pulse caused by a partial discharge method. And the method of detecting the acoustic emission signal (ultrasound signal) are the most used. As the operation time passes, a partial discharge occurs in a weak insulation area, and if such a partial discharge persists, the transformer may eventually break down. If partial discharge occurs inside the transformer, local heat is generated in the area, and the generated insulating oil is rapidly compressed by the generated heat, and an acoustic emission signal due to the shock wave is generated. The generated acoustic emission signal spreads radially through the insulating oil in the transformer, and this acoustic emission signal may be detected using an acoustic emission sensor attached to the transformer outer wall. As a conventional technique for detecting partial discharge, in particular, in the case of the conventional inflow transformer, the method of attaching the acoustic emission sensor to the surface of the transformer not only reduces the adhesive force of the sensor over time, but also extends the transmission distance of the acoustic emission signal or the outer wall. There is a disadvantage in that the sensitivity of the sensor is very low due to exposure to various noise sources.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명에서는 기존의 변압기의 부분 방전 검출 방법을 개선하고 검출 감도를 향상시키기 위하여 음향방출 센서를 변압기의 오일 통로에 설치할 수 있는 새로운 구조의 무지향성 음향방출 센서를 창안하였다. 종래에는 변압기 외벽에 음향 방출센서를 부착하여 음파를 측정하였으나 본원 발명에서는 음향 방출센서를 변압기 절연유 통로에 설치하여 검출 감도를 최대화하 되도록 하였다. 즉 변압기 외벽의 일측에 변압기의 절연유가 흐를 수 있는 오일통로를 구성하고 상기 오일통로에는 음향을 검출하는 센서가 위치되도록 하고 음향방출 센서는 오일통로 벽에 고정된 센서지지부에 의해 고정시킨다. 상기 센서지지부에는 음향방출 센서에 연결된 신호선을 연결시켜 음향방출 센서에서 검출된 신호데이터가 디스플레이장치(미도시)에 나타나도록 한다.
In order to solve the above problems, in order to improve the conventional partial discharge detection method of the transformer and to improve the detection sensitivity, a novel omnidirectional acoustic emission sensor having a new structure in which the acoustic emission sensor can be installed in the oil passage of the transformer has been created. . Conventionally, the sound emission was measured by attaching an acoustic emission sensor to the outer wall of the transformer, but in the present invention, the acoustic emission sensor was installed in the transformer insulating oil passage to maximize the detection sensitivity. That is, an oil passage through which the insulating oil of the transformer flows is formed on one side of the transformer outer wall, and a sensor for detecting sound is located in the oil passage, and the acoustic emission sensor is fixed by a sensor support fixed to the wall of the oil passage. The signal support connected to the acoustic emission sensor is connected to the sensor support so that the signal data detected by the acoustic emission sensor is displayed on the display device (not shown).
본원 발명은 변압기의 부분방전을 검출할 수 있는 음향방출 센서를 변압기 절연유 통로에 설치하는 방식의 변압기 진단 시스템에 관한 것이다. 본원 발명의 음향 방출 센서는 유중가스 분석장치와 일체로 변압기 진단 시스템을 구성할 수 있기 때문에 종래 외벽에 설치할 때 발생하는 센서와 외벽사이에 필요한 별도의 음향매질이 필요 없다. 또한 음향방출 신호 검출과 유중가스 분석의 일체형으로 제작이 가능하여 변압기 안전진단 기술의 신뢰성을 확보할 수 있다.The present invention relates to a transformer diagnostic system in which an acoustic emission sensor capable of detecting partial discharge of a transformer is installed in a transformer insulating oil passage. Since the acoustic emission sensor of the present invention can be configured as a transformer diagnostic system integrally with the oil-in-oil analysis device, there is no need for a separate acoustic medium required between the sensor and the outer wall generated when the conventional outer wall is installed. In addition, it is possible to manufacture the integrated sound emission signal detection and gas-in-oil analysis to ensure the reliability of transformer safety diagnosis technology.
그리고 센서를 변압기 외벽에 설치하여 음향방출 신호를 검출하는 방식과 달리 변압기 내부의 절연유 통로에 설치하는 구조이므로 센서의 감도가 크게 향상되며, 센서를 외벽에 설치하는 경우 센서와 외벽사의 접착력 저하에 따른 센서가 탈리되고, 그에 따라 센서의 감도가 저하되는 문제점도 해결할 수 있다.
Unlike the method of detecting the acoustic emission signal by installing the sensor on the outer wall of the transformer, the sensor is installed in the insulated oil passage inside the transformer. Therefore, the sensitivity of the sensor is greatly improved. When the sensor is installed on the outer wall, the adhesion between the sensor and the outer wall is reduced. The sensor may be detached, thereby reducing the sensitivity of the sensor.
도 1은 본 발명의 변압기 외벽에 설치된 음향방출 센서 구성도
도 2는 본 발명의 무지향성 음향방출 센서의 구조도
도 3은 본 발명의 무지향성 음향방출 센서의 단면도
도 4는 본 발명의 무지향성 음향방출 센서의 사시도1 is a block diagram of the acoustic emission sensor installed on the transformer outer wall of the present invention
2 is a structural diagram of an omnidirectional acoustic emission sensor of the present invention;
3 is a cross-sectional view of the omnidirectional acoustic emission sensor of the present invention.
4 is a perspective view of the omni-directional acoustic emission sensor of the present invention;
전력설비에 이용되는 고압변압기의 대부분은 유입변압기이다. 그러나 열화 문제 등 예방보수 차원에서 최근에는 기존의 유입변압기 대신 난연성 변압기인 몰드변압기의 수요가 증가하고 있다. 에폭시 수지 등의 합성수지로 제작되는 몰드변압기는 고체절연물로 구성되어 높은 초기 절연 성능을 지니지만 절면물 내부 상태의 육안 점검 및 상태분석이 곤란 점이 있다.Most of the high pressure transformers used in power facilities are inlet transformers. Recently, however, the demand for mold transformers, which are flame retardant transformers, is increasing instead of conventional inlet transformers. Mold transformer made of synthetic resin such as epoxy resin is composed of solid insulator and has high initial insulation performance. However, it is difficult to visually check and analyze the state of the section inside.
2000년대 들어 유입식 변압기의 경년열화에 다른 유지보수 및 수명연장에 대한 관심이 증가하고 있으며, 몰드변압기의 수가 증가하고, 담당하고 있는 부하의 중요성이 커지면서 유입식변압기 및 몰드변압기의 진단기술에 대한 관심과 개발이 크게 증가하게 되었다. 몰드변압기용 부분방전 진단기술 개발에 관한 관심이 증대되면서 최근 6.6kV 및 22.9kV급 세라믹 커플링 방식의 접촉식 온라인 부분방전 검출 센서, 인접한 4대의 몰드변압기까지 동시에 한 대의 시스템으로 측정이 가능한 온라인 부분방전 측정시스템 및 측정된 분석 결과를 2차원 및 3차원으로 각종 인자 정보를 나타내는 모니터링 알고리즘 및 프로그램 관련 기술 등이 개발되고 있다.In the 2000s, there has been a growing interest in the maintenance and life extension of inflow transformers, the increase in the number of mold transformers, and the increasing importance of the load in charge. Interest and development have increased greatly. With the growing interest in developing partial discharge diagnostic technology for mold transformers, the on-line partial discharge detection sensor with ceramic coupling method of 6.6kV and 22.9kV class, and the online part that can measure up to four adjacent mold transformers simultaneously in one system Discharge measurement systems and monitoring algorithms and program related technologies that display various factors information in two and three dimensions are being developed.
전기적 신호 검출방법인 부분방전 전류를 측정하는 방법은 감도가 양호하다는 장점이 있으나, 외부의 전기적 잡음에 영향을 받기 쉬운 문제점이 있으며, 초음파 측정법은 외부의 전기적 잡음에 비교적 자유롭지만 감도가 낮다는 문제점이 있다. 종래에 이러한 문제점을 해결하기 위하여 유입식변압기에서 부분방전 진단기술은 상기 두가지 방법을 조합하여 내부방전을 판단하는 기능을 갖는 시스템이 개발되고 있지만 구축비용이 고가인 문제점이 있었다.The method of measuring the partial discharge current, which is an electrical signal detection method, has the advantage of having good sensitivity, but has a problem of being easily affected by external electrical noise, and the ultrasonic measurement method is relatively free of external electrical noise, but has a low sensitivity. There is this. Conventionally, in order to solve such a problem, a partial discharge diagnosis technique in an inflow transformer has been developed with a function of determining the internal discharge by combining the above two methods, but there is a problem that the construction cost is expensive.
본원 발명에서는 이와 같은 문제점을 한꺼번에 해결한 것으로 비용을 적게 들이면서도 감도가 좋은 음향 즉, 음파 또는 초음파을 검출하여 변압기 내부 부분방전을 무지향성의 음향을 검출할 수 있는 센서를 개발하였다.
The present invention solves these problems at once, and has developed a sensor capable of detecting omnidirectional sound of partial internal discharge of a transformer by detecting sound having a low sensitivity but having good sensitivity, that is, sound waves or ultrasonic waves.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 음향방출 센서의 작동원리에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the acoustic emission sensor according to the present invention.
본 발명에서 제안되는 변압기 부분방전 검출용 무지향성 음향방출 센서는 도 1과 같이 구성되며, 종래 변압기 외함에 부착하던 음향방출 센서의 부착 위치를 변압기 절연유 통로에 설치하여 음파 또는 초음파의 검출 감도를 최대화하는 구조로서 무지향성 밀봉형 음향방출 센서이다. 본 발명의 오일통로에 내설되는 음향방출 센서(15)는 센서지지대(16)에 의해 오일통로의 외벽(13)에 고정되고, 오일통로는 변압기 외벽(12)의 일측에 통공 설치되어 절연유의 통로가 된다. 상기 센서지지대(16)는 센서부를 지지하고 신호선을 연결해 주는 연결부로 기능하며, 일측에는 지지로드(21)에 압전소자(22)가 부착된다.The omnidirectional acoustic emission sensor for partial discharge detection of the transformer proposed in the present invention is configured as shown in FIG. 1, and the attachment position of the acoustic emission sensor, which is conventionally attached to the transformer enclosure, is installed in the transformer insulating oil passage to maximize detection sensitivity of sound waves or ultrasonic waves. It is an omnidirectional sealed acoustic emission sensor. The
따라서, 변압기 내부에서 부분 방전(11)이 발생되면 오일통로의 절연유를 따라 음향방출 신호(14)가 전달되고 음향방출 센서(15)에서 이 음향방출 신호를 감지하게 된다. 이와 같은 방법은 변압기 외벽에 설치하여 센서를 설치하는 경우보다 음향의 감지 기능이 훨씬 탁월한 효과가 있다.Therefore, when the
본 발명에서의 상기 음향방출 센서의 구조는 도 2와 같다. 즉 상기 음향방출 센서는 압전소자(22)가 지지로드(21)의 후면정합층(23)에 접합되어 센서부를 구성하고, 전면정합층(25)의 센서삽입부(24)에 지지로드(21)가 삽입되어 센서부를 지지하는 구성으로 무지향성이다. 상기 지지로드(21)에는 압전소자(22)가 부착된 상태로 센서삽입부에 삽입되어 음파 또는 음향 신호를 검출하게 된다. 도 3은 압전소자(22)가 부착된 지지로드(21)의 후면정합층이 전면정합층(24)의 센서삽입부(24)에 삽입된 모습의 단면을 나타낸다. 상기 전면정합층(24)는 구(球) 모양의 구성하는 것이 바람직하다.The structure of the acoustic emission sensor in the present invention is shown in FIG. That is, in the acoustic emission sensor, the
전체적인 음향방출 센서 구조는 절연유가 스며들지 않는 밀봉구조로 구성된다. 도 4에서 여러 개의 압전소자(22)가 후면정합층(23)에 접합되어 센서부를 이루고 센서부의 신호선은 지지로드(21) 내부로 취부되게 한 다음 압전소자(22), 후면정합층(23), 연결용 지지로드(21)가 한꺼 번에 구 모양 전면정합층(25)의 센서삽입부(24) 홈에 삽입되는 구조이다. 상기 압전소자(22)는 센서 감도, 음향방출 신호 특성을 고려하여 여러 개로 구성할 수 있으며, 2~6개로 구성하는 것이 바람직하고, PZT(Piezoelectric material) 계열의 압전세라믹스나 압전단결정 등을 사용한다. 필요에 따라 압전박막을 제작하여 후면정합층에 접합할 수 도 있다. 상기 압전소자의 형태는 직사각형이나 여러 개의 정사각형을 한꺼번에 배열형 구성하는 것이 바람직하며, 그 형태는 다양하게 구성할 수 있다. The overall acoustic emission sensor structure consists of a sealing structure that does not penetrate the insulating oil. In FIG. 4, a plurality of
그리고 후면정합층(23)은 센서의 감도와 대역폭을 조절하는 부분으로서 통상 에폭시와 일정한 크기(15~35μm, 바람직하게는 25 μm)를 가지는 금속입자를 적절한 비율로 배합 하여 제조한다. 상기 에폭시:금속입자의 배합비율은 1:4~6 정도가 바람직하다. 음향방출 신호 검출용 센서로서 본 발명에서는 0∼8 MRayL 범위의 음향임피던스를 가지는 것이 바람직하다. 구(球) 모양의 전면정합층(25)은 절연유를 통하여 전달되는 음향방출 신호가 압전소자에 잘 전달될 수 있도록 음향임피던스가 3∼7 MRayL 범위의 재료가 적합하다. 구 형태의 전면정합층은 광학에서 사용되는 적분구와 같이 여러 방향에서 전달되는 음향방출 신호를 모아주는 역할을 하여 아주 미소한 음향방출 신호라도 센서부의 압전소자(22)에 잘 전달되도록 한다.In addition, the
본 발명의 무지향성 음향방출 센서는 변압기 절연유 통로에 설치되는 것으로 상기 음향방출 센서의 주파수 범위는 150kHz∼1MHz이며, 압전소자의 형태는 직사각형이나 여러 개의 정사각형을 한꺼번에 배열하는 구조로 구현된다. 또한 변압기 내부에서 부분방전(11)으로 발생된 음향방출 신호가 오일통로를 통해 센서부에 전달될 때 최대화할 수 있는 구 모양 전면정합층의 음향임피던스는 3∼7 MRayL 범위가 바람직하다. 그리고 후면정합층의 임피던스는 음향방출 신호 검출의 감도와 대역폭을 조절할 수 있도록 0∼8 MRayL 범위가 바람직하다.
The omnidirectional acoustic emission sensor of the present invention is installed in a transformer insulating oil passage, and the frequency range of the acoustic emission sensor is 150 kHz to 1 MHz, and the piezoelectric element has a rectangular shape or a plurality of squares at a time. In addition, the acoustic impedance of the spherical front matching layer that can be maximized when the acoustic emission signal generated by the
11: 변압기 내 부분방전 12: 변압기 외벽 13: 오일통로
14: 음향방출신호 15: 음향방출 센서 16: 센서지지대
21: 지지로드 22: 압전소자 23: 후면정합층
24: 센서 삽입부 25: 전면정합층11: partial discharge in transformer 12: outer wall of transformer 13: oil passage
14: acoustic emission signal 15: acoustic emission sensor 16: sensor support
21: support rod 22: piezoelectric element 23: back matching layer
24: sensor insertion portion 25: front matching layer
Claims (6)
변압기의 외벽에 설치되는 오일 통로, 상기 오일 통로의 내부에 설치되는 음향방출 센서, 상기 음향방출 센서를 고정시키는 센서지지부로 구성되는 것을 특징으로 하는 변압기 내 부분방전 음향방출 신호를 감지할 수 있는 음향방출 센서
In the acoustic emission sensor,
An oil passage installed on an outer wall of a transformer, an acoustic emission sensor installed inside the oil passage, and a sensor support part for fixing the acoustic emission sensor, the sound capable of detecting a partial discharge acoustic emission signal in a transformer Emission sensor
상기 음향방출 센서는 구 모양의 전면정합층, 상기 전면정합층의 센서삽입부에 센서지지부가 삽입되고 상기 센서지지부의 후면정합층에 압전소자가 부착되어 센서부를 구성되는 것을 특징으로 하는 변압기 내 부분방전 음향방출 신호를 감지할 수 있는 음향방출 센서
The method of claim 1,
The acoustic emission sensor includes a spherical front matching layer, a sensor support portion inserted into a sensor insertion portion of the front matching layer, and a piezoelectric element attached to a rear matching layer of the sensor support portion to form a sensor portion. Acoustic Emission Sensor for Sensing Discharge Acoustic Emission Signals
상기 압전소자의 형태는 직사각형이나 여러 개의 정사각형을 한꺼번에 배열형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 변압기 내 부분방전 음향방출 신호를 감지할 수 있는 음향방출 센서
The method of claim 2,
The piezoelectric element has an acoustic emission sensor capable of detecting a partial discharge acoustic emission signal in a transformer, characterized in that a rectangular or multiple squares are arranged in an array.
상기 음향방출 센서의 주파수 범위는 150kHz∼1MHz로 구성되는 것을 특징으로 하는 변압기 내 부분방전 음향방출 신호를 감지할 수 있는 음향방출 센서
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Acoustic emission sensor capable of detecting a partial discharge acoustic emission signal in a transformer, characterized in that the frequency range of the acoustic emission sensor is composed of 150kHz ~ 1MHz
상기 전면정합층의 음향방출 신호 전달을 최대화할 수 있는 음향임피던스가 3∼7 MRayL 범위의 임피던스를 가지는 전면정합층인 것을 특징으로 하는 변압기 내 부분방전 음향방출 신호를 감지할 수 있는 음향방출 센서
4. The method according to claim 2 or 3,
Acoustic emission sensor capable of detecting a partial discharge acoustic emission signal in a transformer, characterized in that the acoustic impedance to maximize the transmission of the acoustic emission signal of the front matching layer is a front matching layer having an impedance in the range of 3 to 7 MRayL.
상기 후면정합층의 음향방출 신호 검출의 감도와 대역폭을 조절할 수 있는 임피던스가 0∼8 MRayL 범위의 음향임피던스를 가지는 후면정합층인 것을 특징으로 하는 변압기 내 부분방전 음향방출 신호를 감지할 수 있는 음향방출 센서
4. The method according to claim 2 or 3,
Acoustic to detect partial discharge acoustic emission signal in a transformer, characterized in that the rear matching layer having an acoustic impedance in the range of 0 to 8 MRayL to adjust the sensitivity and bandwidth of the acoustic emission signal detection of the rear matching layer Emission sensor
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101483209B1 (en) * | 2013-06-25 | 2015-01-22 | 한빛이디에스(주) | Advanced Transformer Deterioration Diagnosis System Based on AE sensor with New Piezoelectric material |
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