KR20140038261A - 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법 - Google Patents

변압기 진단장치 및 변압기 진단방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140038261A
KR20140038261A KR1020120104782A KR20120104782A KR20140038261A KR 20140038261 A KR20140038261 A KR 20140038261A KR 1020120104782 A KR1020120104782 A KR 1020120104782A KR 20120104782 A KR20120104782 A KR 20120104782A KR 20140038261 A KR20140038261 A KR 20140038261A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transformer
partial discharge
iron core
ground current
spectrum
Prior art date
Application number
KR1020120104782A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101958296B1 (ko
Inventor
이상길
김경열
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020120104782A priority Critical patent/KR101958296B1/ko
Publication of KR20140038261A publication Critical patent/KR20140038261A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101958296B1 publication Critical patent/KR101958296B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/26—Measuring noise figure; Measuring signal-to-noise ratio
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/182—Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • G08B21/185—Electrical failure alarms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

본 발명은 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치는, 권선이 감긴 철심을 포함하는 변압기에 있어서, 상기 철심과 접지 사이에 흐르는 철심접지전류를 측정하는 접지전류측정부; 상기 변압기가 변압한 전압의 크기를 측정하는 계기용 변압기의 중성점과 접지 사이에 흐르는 중성점전류를 측정하는 중성점전류측정부; 상기 계기용 변압기의 2차측 출력전압을 측정하는 출력전압측정부; 및 상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측출력전압을 이용하여 상기 변압기의 절연상태 및 방전발생여부를 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.

Description

변압기 진단장치 및 변압기 진단방법 {Apparatus for diagnosing a transformer and method for the same}
본 발명은 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기의 철심접지전류를 이용하여 변압기 내부의 절연상태 및 부분방전을 진단할 수 있는 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법에 관한 것이다.
최근에 전력수요의 증가와 더불어, 변압기는 대용량화, 초고압화되고 있으며, 변전소는 무인화되고 있는 추세이다. 이와 같이 대용량화된 변압기에서 사고가 발생하면 그 파급효과가 광범위하고, 경제적 손실과 심리적 불안이 막대하므로, 변압기의 사고를 예방하기 위한 절연 진단의 필요성이 증가하고 있다. 따라서, 변압기의 신뢰성을 확보하여 안정적으로 전력을 공급하기 위해, 사고의 발단이 되는 내부 결함의 징후를 변압기의 운전상태에서 상시로 측정하기 위한 변압기 진단장치가 개발되고 있다.
다만, 초음파 센서를 이용한 부분방전 감시 방법은 초음파 센서를 변압기 외함에 부착하여 변압기 내부에서 부분방전 발생시 나타나는 초음파 신호를 검출하여 상태를 진단하는 것으로서, 잡음(noise)에 취약한 문제점이 있다. 또한, 화학적으로 절연유의 성분분석 또는 발생하는 가스에 대한 분석을 통하여 변압기 내부에 대한 진단을 수행하는 방법도 있으나, 이 경우 고장위치를 파악할 수 없다는 단점이 있다. 따라서, 종래의 변압기 진단장치의 문제점을 보완할 수 있는 새로운 변압기 진단장치 및 진단방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 변압기의 철심접지전류를 이용하여 변압기 내부의 절연상태 및 부분방전을 진단할 수 있는 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치는, 권선이 감긴 철심을 포함하는 변압기에 대한 진단장치에 관한 것으로서, 상기 철심과 접지 사이에 흐르는 철심접지전류를 측정하는 접지전류측정부; 상기 변압기에 인가되는 계통전압의 크기를 측정하는 계기용 변압기의 중성점과 접지 사이에 흐르는 중성점전류를 측정하는 중성점전류측정부; 상기 계기용 변압기의 2차측 출력전압을 측정하는 출력전압측정부; 및 상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측출력전압을 이용하여 상기 변압기의 절연상태 및 방전발생여부를 진단하는 진단부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 진단부는, 상기 철심접지전류 및 2차측 출력전압에서 부분방전 주파수 대역에 해당하는 주파수성분인 부분방전스펙트럼을 추출하고, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 비교하여 부분방전의 발생여부를 판별할 수 있다.
여기서 상기 진단부는, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과, 상기 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 동기화한 후, 상기 부분방전스펙트럼의 크기 및 개수에 주기성이 있으면 상기 부분방전으로 판별하고, 주기성이 없으면 잡음신호로 판별할 수 있다.
여기서 상기 진단부는, 상기 부분방전으로 판별되면, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 중성점전류의 부분방전스펙트럼을 비교하여 방전발생위치를 판별할 수 있다.
여기서 상기 진단부는, 상기 철심접지전류의 방전 증가량이 상기 중성점전류의 방전 증가량보다 작으면 상기 변압기 내부에 부분방전이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단방법은, 변압기 내부의 철심과 접지사이에 흐르는 철심접지전류, 상기 변압기에 인가되는 계통전압의 크기를 측정하는 계기용 변압기의 중성점과 접지 사이에 흐르는 중성점전류 및 상기 계기용변압기의 2차측 출력전압을 측정하는 측정단계; 및 상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측 출력전압을 이용하여 상기 변압기의 절연상태 및 방전발생여부를 진단하는 진단단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 변압기 진단방법은, 상기 철심접지전류가 기 설정된 기준접지전류값 이상이면 상기 철심에 대한 과열경고를 나타내는 알람을 발생하는 과열경고단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 진단단계는, 상기 철심접지전류 및 2차측출력전압에서 부분방전 주파수 대역에 해당하는 주파수성분인 부분방전스펙트럼을 추출하는 부분방전스펙트럼추출과정; 및 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 2차측출력전압의 부분방전스펙트럼을 비교하여, 부분방전발생여부를 판별하는 부분방전진단과정을 포함할 수 있다.
여기서 상기 부분방전진단과정은, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과, 상기 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 동기화한 후, 상기 부분방전스펙트럼의 크기 및 개수에 주기성이 있으면 상기 부분방전으로 판별하고, 주기성이 없으면 잡음신호로 판별할 수 있다.
여기서 상기 진단단계는, 상기 부분방전으로 판별되면, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 중성점전류의 부분방전스펙트럼을 비교하여 방전발생위치를 판별하는 방전위치판별과정을 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 방전위치판별과정은, 상기 접지전류의 방전 증가량이 상기 중성점전류의 방전 증가량 보다 작으면 상기 변압기의 내부에 고장이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법에 의하면, 변압기의 철심접지전류를 이용하여 변압기 내부의 절연상태 및 부분방전을 진단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법에 의하면, 변압기의 철심접지전류를 이용하여 부분방전 발생위치를 판별할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 변압기 진단장치를 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치를 나타내는 개략도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치는 측정부(10) 및 진단부(20)를 포함할 수 있다.
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치를 설명한다.
변압기(1)는, 계통전원과 연결되어 계통전압을 기 설정된 비율에 따라 승압 또는 강압할 수 있다. 여기서는 3상 변압기를 예시하고 있으나, 단상 변압기에 대하여 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치를 적용하는 것도 가능하다. 상기 변압기(1)는 철심(C)에 권선(W)이 감겨 있는 형태이며, 상기 권선(w)이 철심(C)에 감겨진 횟수에 따라 상기 승압 또는 강압의 비율이 결정될 수 있다. 상기 철심(C)은 접지선(e)을 통하여 상기 변압기(1)의 외함과 연결될 수 있으며, 상기 외함은 다시 접지와 연결될 수 있다. 따라서, 상기 철심(C)은 상기 접지선(e)에 의하여 접지될 수 있다. 이때, 상기 접지선(e)은 도1에 도시된 바와 같이, 애자(i)를 통하여 변압기(1)의 외부로 인출되어 변압기(1)의 외함과 접속할 수 있다. 상기 접지선(e)은 순환전류를 방지하기 위하여 전체 철심(C) 중에서 한 곳에만 연결될 수 있다.
상기 변압기(1) 내부에는 절연유 등이 포함되어 있으나 노후화나 접속 불량 등에 의하여 절연불량이 발생할 수 있다. 이 경우, 상기 철심(C)의 절연이 제대로 유지되지 못하여, 순환전류가 흐르게 되고 이로인하여 상기 철심(C)은 국부적으로 과열될 수 있다. 상기 철심(C)의 국부과열은 이후 상기 변압기(1) 전체 고장으로 이어질 수 있으므로, 상기 철심(C)의 국부과열을 미리 진단하여 예방할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치는, 상기 접지선(e)에 흐르는 철심접지전류를 이용하여 상기 철심(C)의 국부과열 여부를 감지하고, 상기 철심(C)의 국부과열 발생시 이에 대한 경고를 출력할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치를 설명한다.
측정부(10)는, 상기 철심(C)과 접지 사이에 흐르는 철심접지전류를 측정할 수 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 상기 철심(C)의 접지선(e)은 변압기(1)의 외부로 인출되어 변압기(1) 외함과 연결되므로, 상기 측정부(10)는 전류계 등을 이용하여 상기 접지선(e)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 상기 접지선(e)은 철심(C)과 접지 사이를 연결하고 있으므로, 상기 측정부(10)를 이용하여 상기 철심접지전류를 측정할 수 있다. 상기 측정부(10)는 상기 측정한 철심접지전류의 크기를 진단부(20)로 전송할 수 있다.
진단부(20)는, 상기 철심접지전류를 이용하여 상기 철심(C)의 절연상태를 진단할 수 있다. 정상적인 운전상태에서도 상기 철심접지전류는 흐를 수 있으며, 이때 상기 철심접지전류의 크기는 철심(C)과 권선(W)간의 커패시턴스값 및 상기 변압기(1)가 연결된 전력계통의 구성에 따라 달라질 수 있다. 즉, 변압기(1)의 종류, 용량, 계통구성에 따라 상기 철심접지전류의 크기는 상이할 수 있다. 따라서, 진단하고자 하는 변압기의 정상적인 운전상태에서의 철심접지전류의 크기를 먼저 측정하고, 이를 바탕으로 상기 기준접지전류값을 설정할 수 있다. 여기서, 상기 기준접지전류값은 상기 정상적인 운전상태에서 흐르는 철심접지전류의 최대값일 수 있다.
이후, 상기 진단부(20)는 상기 철심접지전류가 기 설정된 기준접지전류값 이상이면, 과열경고신호를 생성할 수 있다. 상기 철심접지전류가 상기 기준접지전류값 이상으로 증가하면, 철심(C)과 변압기(1)의 외함사이에 절연이 불량하거나 철심 절연물 주변이 금속 또는 탄화물로 오염되어 순환전류가 흐르는 상황으로 볼 수 있다. 상기 순환전류에 의하여 상기 철심(C) 에서 과열이 발생할 수 있으므로, 상기 진단부(20)는 상기 철심접지전류가 기준접지전류값 이상이면, 상기 과열경고신호를 생성하여 상기 철심(C)에 과열이 발생하는 것으로 진단할 수 있다.
추가적으로, 상기 변압기 진단장치는, 상기 과열경고신호가 입력되면 알람을 발생하는 알람부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 알람부를 통하여 경고음 등을 출력하여, 상기 변압기(1)의 운전원에게 상기 철심(C)에 과열이 발생한다는 것을 알릴 수 있다. 다만, 발전기, 송전선로, 모선 등 변압기(1)의 주변 전기 설비에서 이상이 발생하는 경우에도 순간적으로 상기 철심접지전류의 크기가 증가할 수 있으므로, 상기 알람부는 기 설정된 지연시간(예를들어, 1 ~ 5초)이 도과한 이후에도 상기 과열경고신호가 입력되면 상기 알람을 발생할 수 있다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 변압기 진단장치를 나타내는 개략도이다.
도2를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 의한 변압기 진단장치는, 접지전류측정부(11), 중성점전류측정부(12), 출력전압측정부(13) 및 진단부(20)를 포함할 수 있다.
이하, 도2를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 의한 변압기 진단장치를 설명한다.
변압기(1)는 앞서 설명한 도1에서 설명한 변압기와 동일한 것일 수 있다. 다만, 상기 변압기(1)에는 고전압이 인가될 수 있으므로, 철심(C)과 철심(C)사이, 철심(C)과 권선(W)사이, 권선(W)과 권선(W)사이에서 부분방전이 발생할 수 있다. 상기 변압기(1) 내부에 부분방전이 발생하면 상기 변압기(1)의 절연에 이상이 있는 것으로 볼 수 있으며, 상기 변압기(1) 내부의 절연이상은 대형 사고로 연결될 수 있다. 따라서, 상기 변압기(1) 내부의 부분방전 발생여부를 미리 감지하여 상기 변압기(1)의 절연 이상을 예방할 필요가 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치는, 상기 접지선(e)에 흐르는 철심접지전류를 이용하여 상기 철심(C)의 국부과열 여부를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 변압기(1)의 내부에서 발생하는 부분방전을 감지할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단장치를 설명한다.
접지전류측정부(11)는, 상기 철심과 접지 사이에 흐르는 철심접지전류를 측정할 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 철심(C)의 접지선(e)은 변압기(1)의 외부로 인출되어 변압기(1) 외함과 연결되므로, 상기 접지전류측정부(11)는 전류계 등을 이용하여 상기 접지선(e)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 따라서, 상기 접지전류측정부(11)는 상기 접지선(e)에 흐르는 철심접지전류의 크기를 측정하여 상기 진단부(20)로 전송할 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 계통전압의 크기를 승압 또는 강압하는 변압기(1)이외에, 상기 변압기가 변압한 전압의 크기를 측정하기 위한 계기용 변압기(2)가 있을 수 있다. 상기 변압기(1)에 의하여 변압된 전압은 고전압이기 때문에, 상기 계기용 변압기(2)를 이용하여 상기 전압의 크기를 강압한 이후에 크기를 측정할 수 있다. 상기 계기용 변압기(2)는, 상기 변압기(1)와 전기적으로 연결되므로, 상기 계기용 변압기(2)를 이용하여 상기 변압기(1)의 이상여부를 감지하는 것이 가능하다.
따라서, 중성점전류측정부(12)를 이용하여 상기 계기용 변압기의 중성점과 접지 사이에 흐르는 중성점전류를 측정할 수 있으며, 출력전압측정부(13)를 이용하여 상기 계기용 변압기의 2차측 출력전압을 측정할 수 있다. 상기 중성점전류측정부(12) 및 출력전압측정부(13)에서 측정한 중성점전류 및 2차측 출력전압은 상기 진단부(20)로 전송될 수 있다.
진단부(20)는, 상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측출력전압을 이용하여 상기 변압기의 절연상태 및 방전발생여부를 진단할 수 있다.
구체적으로, 상기 진단부(20)는 상기 변압기(1) 내부의 부분방전발생여부 및 상기 철심의 과열발생여부를 판별할 수 있다. 다만, 상기 철심의 과열발생 판별에 대하여는 앞서 설명하였으므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 부분방전발생여부를 진단하기 위하여, 먼저 상기 진단부(20)는, 상기 철심접지전류 및 2차측 출력전압에서 부분방전 주파수 대역에 해당하는 주파수성분인 부분방전스펙트럼을 추출할 수 있다. 구체적으로, 부분방전시 발생하는 주파수영역인 0.8 ~ 1.2 Mhz 대역의 신호만을 분리하여 상기 부분방전스펙트럼을 생성할 수 있다.
이후, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 위상측면에서 동기화하여, 상기 부분방전스펙트럼의 주기성을 판별할 수 있다. 즉, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼의 크기 및 개수와 상기 부분방전스펙트럼의 크기 및 개수가 동일한 주기성을 가지면서 반복되는지 여부를 확인할 수 있다. 여기서 상기 진단부(20)는, 상기 주기성이 있으면 부분방전으로 판별하고, 주기성이 없으면 잡음신호로 판별할 수 있다.
구체적으로, 상기 변압기(1)의 철심접지전류가 부분방전 주파수영역(0.8 ~ 1.2Mhz)에서 주파수 성분을 가지면 일단 부분방전이 발생한 것으로 판단할 여지가 있다. 다만, 여러가지 요인에 의한 잡음신호가 상기 부분방전 주파수 영역에 포함될 수 있으므로, 상기 철심접지전류에 포함된 부분방전 주파수영역의 주파수 성분이 실제 부분방전에 의한 것인지 여부를 확인할 필요가 있다.
여기서, 상기 계기용 변압기(2)의 2차측 출력전압을 활용하여 상기 부분방전과 잡음신호를 구별할 수 있다. 즉, 각각의 부분방전은 잡음신호와 달리 특유의 주파수 특성을 가질 수 있으므로, 상기 철심접지전류에서 측정한 부분방전의 주파수 특성이 상기 계기용 변압기(2)의 2차측출력전압에서도 나타난다면 상기 부분방전이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 철심접지전류의 부분방전 스펙트럼의 크기 및 개수와 상기 2차측출력전압의 부분방전 스펙트럼의 크기 및 개수를 비교하여, 주기성이 있으면 상기 부분방전이 발생하는 것으로 판별할 수 있다. 상기 부분방전으로 판별되면, 상기 진단부(20)는 상기 철심접지전류의 부분방전 스펙트럼의 크기 및 개수를 이용하여 부분방전량을 계산할 수 있다.
추가적으로, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼이 잡음신호에 의한 것이 아닌 것으로 판별되면, 상기 진단부(20)는 상기 부분방전스펙트럼이 상기 변압기(1)의 내부에서 발생한 부분방전에 의한 것인지 여부를 판별할 수 있다. 상기 변압기(1) 및 계기용 변압기(2)는 계통과 연결되어 있으므로, 발전기, 모선, 송전선로 등 주변설비에 고장발생 등의 이상이 발생하면 상기 변압기(1) 및 계기용 변압기(2)에 영향을 줄 수 있다. 즉, 상기 주변설비에 고장 등이 발생하면, 상기 부분방전과 유사한 형태의 신호가 상기 변압기(1) 및 계기용 변압기(2)에 입력될 수 있으므로, 이를 실제 상기 변압기(1) 내부에 발생한 부분방전과 구별할 필요가 있다.
따라서, 상기 진단부(20)는 상기 부분방전으로 판별되면 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 중성점전류의 부분방전스펙트럼을 비교하여 부분방전의 발생위치를 판별할 수 있다. 구체적으로, 상기 부분방전량의 증가량인 방전 증가량을 이용할 수 있다. 즉, 철심접지전류의 방전 증가량과 상기 중성점전류의 방전 증가량를 비교하여, 상기 철심접지전류의 방전 증가량이 상기 중성점전류의 방전증가량보다 더 크면 상기 변압기(1) 내부에 부분방전이 발생한 것으로 판별할 수 있다. 반대로, 상기 중성점전류의 방전증가량이 상기 철심접지전류의 방전 증가량보다 크면 상기 변압기(1) 이외의 다른 주변 설비에서 고장 등이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
이는 거리에 따른 감쇄에 의한 것으로서, 상기 변압기(1) 내부의 철심(C) 연결부의 유격 과다, 철심(C)의 적층불량이나 절연불량, 권선(W)의 절연불량, 변압기(1) 내부 부유 도전체 등 상기 변압기(1) 내부에 이상이 발생하여 부분방전이 발생한 경우에는, 상기 철심접지전류에서 측정한 방전증가량이 상기 계기용 변압기(2)에서 측정한 방전증가량보다 더 크게 된다. 반대로, 변압기(2) 외부의 주변설비에 문제가 생기는 경우에는 상기 계기용 변압기(2)에서 측정한 방전증가량이 더 크게 된다.
따라서, 상기 진단부(20)는 상기 변압기(1) 내부에 발생하는 부분방전을 감지할 수 있으며, 알람을 발생하여 상기 부분방전에 따른 변압기(1) 고장 등의 대형사고를 미연에 방지할 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단방법을 나타내는 순서도이다. 이하, 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 변압기 진단방법을 설명한다.
측정단계(S10)는, 변압기 내부의 철심과 접지사이에 흐르는 철심접지전류, 상기 변압기가 변압한 전압의 크기를 측정하는 계기용 변압기의 중성점과 접지 사이에 흐르는 중성점전류 및 상기 계기용변압기의 2차측 출력전압을 측정할 수 있다.
이후 진단단계에서는 상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측 출력전압을 이용하여 상기 변압기의 절연상태 및 방전발생여부를 진단할 수 있다.
구체적으로, 상기 철심접지전류와 기 설정된 기준접지전류값을 비교하여, 상기 철심에 과열이 발생하는지 여부를 판별할 수 있다(S20). 상기 철심접지전류가 상기 기준접지전류값 이상이면, 상기 철심과 변압기의 외함사이에 절연이 불량하거나 철심 절연물 주변이 금속 또는 탄화물로 오염되어 순환전류가 흐르는 상황으로 볼 수 있다. 따라서, 상기 철심접지전류가 상기 기준접지전류값 이상이면 상기 철심에 과열이 발생하는 것으로 볼 수 있다. 여기서, 상기 기준접지전류값은 진단하고자 하는 변압기의 정상적인 운전상태에서 측정한 철심접지전류의 최대값일 수 있다.
앞서 살핀바와 같이, 상기 철심접지전류가 상기 기준접지전류값 이상이면, 상기 철심이 과열될 수 있으므로, 상기 철심에 대한 과열경고를 나타내는 알람을 발생(S30)시킬 수 있다. 즉, 경고음 등을 발생하여 상기 변압기의 운전원에게 상기 변압기의 철심에 과열이 발생한다는 것을 알릴 수 있다. 다만, 상기 철심접지전류의 크기는 변압기(1)와 연결된 주변설비에서 고장 등의 이상이 발생하는 경우에도 증가될 수 있으므로, 기 설정된 지연시간이 도과한 이후에도 상기 철심접지전류가 상기 기준접지전류값 이상이면 상기 알람을 발생하도록 할 수 있다.
또한, 상기 진단단계는 상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측 출력전압을 이용하여 상기 변압기의 부분방전발생여부를 진단할 수 있다.
먼저, 상기 철심접지전류 및 2차측출력전압에서 부분방전 주파수 대역에 해당하는 주파수성분인 부분방전스펙트럼을 추출할 수 있다(S40). 구체적으로, 상기 철심접지전류 및 2차측출력전압에서, 부분방전 주파수대역인 0.8 ~ 1.2Mhz 대역의 신호를 분리하여 상기 부분방전스펙트럼으로 추출할 수 있다.
이후, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 2차측출력전압의 부분방전스펙트럼을 비교하여, 상기 측정된 철심접지전류의 부분방전스펙트럼이 잡음신호에 의한 것인지 여부를 판별할 수 있다(S50). 구체적으로, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과, 상기 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 동기화한 후, 상기 부분방전스펙트럼의 크기 및 개수에 주기성이 있으면 상기 부분방전으로 판별하고, 주기성이 없으면 잡음신호로 판별할 수 있다. 상기 변압기 내부에서 발생하는 부분방전은 고유의 주파수 특성을 가질 수 있으며, 상기 부분방전은 상기 변압기뿐만 아니라 상기 계기용 변압기에도 영향을 줄 수 있다. 따라서, 상기 변압기의 철심접지전류 및 상기 계기용 변압기의 2차측 출력전압에 동일한 주파수 특성을 가지는 신호가 입력되면, 이는 부분방전에 의한 것으로 볼 수 있다.
상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼이 부분방전에 의한 것으로 판별되면, 상기 부분 방전이 상기 변압기 내부에서 발생한 것인지 여부를 판별할 수 있다(S60). 상기 변압기와 계기용 변압기는 계통과 연결되어 있으므로, 발전기, 모선, 송전선로 등 주변설비에 고장발생 등의 이상이 발생하는 경우에는, 상기 부분방전과 유사한 형태의 신호가 상기 변압기 및 계기용 변압기에 입력될 수 있다. 따라서, 상기 변압기 외부의 주변설비에서 발생하는 부분방전과 유사한 형태의 신호와, 실제 변압기 내부에서 발생한 부분방전을 구별할 필요가 있다.
따라서, 상기 진단단계는, 상기 부분방전으로 판별되면 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 중성점전류의 부분방전스펙트럼을 비교하여 방전발생위치를 판별할 수 있다. 구체적으로, 상기 철심접지전류의 방전 증가량이 상기 중성점전류의 방전 증가량 보다 크면 상기 변압기의 내부에 고장이 발생한 것으로 판별할 수 있다. 반대로, 상기 중성점전류의 방전증가량이 상기 철심접지전류의 방전 증가량보다 크면 상기 변압기 이외의 다른 주변 설비에서 고장 등이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 변압기 2: 계기용 변압기
C: 철심 W: 권선
i: 애자 e: 접지선
10: 측정부 11: 접지전류측정부
12: 중성점전류측정부 13: 출력전압측정부
20: 진단부

Claims (11)

  1. 권선이 감긴 철심을 포함하는 변압기에 대한 진단장치에 관한 것으로서,
    상기 철심과 접지 사이에 흐르는 철심접지전류를 측정하는 접지전류측정부;
    상기 변압기가 변압한 전압의 크기를 측정하는 계기용 변압기의 중성점과 접지 사이에 흐르는 중성점전류를 측정하는 중성점전류측정부;
    상기 계기용 변압기의 2차측 출력전압을 측정하는 출력전압측정부; 및
    상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측출력전압을 이용하여 상기 변압기의 절연상태 및 방전발생여부를 진단하는 진단부를 포함하는 변압기 진단장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 철심접지전류 및 2차측 출력전압에서 부분방전 주파수 대역에 해당하는 주파수성분인 부분방전스펙트럼을 추출하고, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 비교하여 부분방전의 발생여부를 판별하는 변압기 진단장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과, 상기 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 동기화한 후, 상기 부분방전스펙트럼의 크기 및 개수에 주기성이 있으면 상기 부분방전으로 판별하고, 주기성이 없으면 잡음신호로 판별하는 변압기 진단장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 부분방전으로 판별되면, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 중성점전류의 부분방전스펙트럼을 비교하여 방전발생위치를 판별하는 변압기 진단장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진단부는
    상기 철심접지전류의 방전 증가량이 상기 중성점전류의 방전 증가량보다 크면 상기 변압기 내부에 부분방전이 발생한 것으로 판별하는 변압기 진단장치.
  6. 변압기 내부의 철심과 접지사이에 흐르는 철심접지전류, 상기 변압기가 변압한 전압의 크기를 측정하는 계기용 변압기의 중성점과 접지 사이에 흐르는 중성점전류 및 상기 계기용변압기의 2차측 출력전압을 측정하는 측정단계; 및
    상기 철심접지전류, 중성점전류 및 2차측 출력전압을 이용하여 상기 변압기의 절연상태 및 방전발생여부를 진단하는 진단단계를 포함하는 변압기 진단방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 철심접지전류가 기 설정된 기준접지전류값 이상이면 상기 철심에 대한 과열경고를 나타내는 알람을 발생하는 과열경고단계를 더 포함하는 변압기 진단방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 진단단계는
    상기 철심접지전류 및 2차측출력전압에서 부분방전 주파수 대역에 해당하는 주파수성분인 부분방전스펙트럼을 추출하는 부분방전스펙트럼추출과정; 및
    상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 2차측출력전압의 부분방전스펙트럼을 비교하여, 부분방전발생여부를 판별하는 부분방전진단과정을 포함하는 변압기 진단방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 부분방전진단과정은
    상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과, 상기 2차측 출력전압의 부분방전스펙트럼을 동기화한 후, 상기 부분방전스펙트럼의 크기 및 개수에 주기성이 있으면 상기 부분방전으로 판별하고, 주기성이 없으면 잡음신호로 판별하는 변압기 진단방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 진단단계는
    상기 부분방전으로 판별되면, 상기 철심접지전류의 부분방전스펙트럼과 상기 중성점전류의 부분방전스펙트럼을 비교하여 방전발생위치를 판별하는 방전위치판별과정을 더 포함하는 변압기 진단방법
  11. 제10항에 있어서, 상기 방전위치판별과정은
    상기 철심접지전류의 방전 증가량이 상기 중성점전류의 방전 증가량 보다 크면 상기 변압기의 내부에 고장이 발생한 것으로 판별하는 변압기 진단방법.
KR1020120104782A 2012-09-20 2012-09-20 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법 KR101958296B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120104782A KR101958296B1 (ko) 2012-09-20 2012-09-20 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120104782A KR101958296B1 (ko) 2012-09-20 2012-09-20 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140038261A true KR20140038261A (ko) 2014-03-28
KR101958296B1 KR101958296B1 (ko) 2019-03-15

Family

ID=50646722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120104782A KR101958296B1 (ko) 2012-09-20 2012-09-20 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101958296B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104483526A (zh) * 2014-12-04 2015-04-01 国网四川省电力公司电力科学研究院 电网变压器接地电流互感监测仪
CN104483534A (zh) * 2014-12-04 2015-04-01 国网四川省电力公司甘孜供电公司 变压器铁芯接地电流智能监测报警器
KR102029745B1 (ko) * 2018-06-07 2019-10-08 가보 주식회사 부싱 탭이 있는 변압기 부싱의 절연열화 상태감시 분석 시스템 및 방법
CN111044935A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 苏州华电电气股份有限公司 变压器铁芯多点接地带电检测装置
CN111239555A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 南京大全变压器有限公司 一种多电压多绕组变压器线圈故障诊断方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040025002A (ko) * 2002-09-18 2004-03-24 한국전력공사 운전중인 변압기 중성점 리액터의 열화진단장치
JP2010060329A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Patokkusu Japan Kk 電路及び電気機器の漏洩電流測定装置及び方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040025002A (ko) * 2002-09-18 2004-03-24 한국전력공사 운전중인 변압기 중성점 리액터의 열화진단장치
JP2010060329A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Patokkusu Japan Kk 電路及び電気機器の漏洩電流測定装置及び方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104483526A (zh) * 2014-12-04 2015-04-01 国网四川省电力公司电力科学研究院 电网变压器接地电流互感监测仪
CN104483534A (zh) * 2014-12-04 2015-04-01 国网四川省电力公司甘孜供电公司 变压器铁芯接地电流智能监测报警器
KR102029745B1 (ko) * 2018-06-07 2019-10-08 가보 주식회사 부싱 탭이 있는 변압기 부싱의 절연열화 상태감시 분석 시스템 및 방법
CN111044935A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 苏州华电电气股份有限公司 变压器铁芯多点接地带电检测装置
CN111044935B (zh) * 2019-12-31 2022-06-21 苏州华电电气股份有限公司 变压器铁芯多点接地带电检测装置
CN111239555A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 南京大全变压器有限公司 一种多电压多绕组变压器线圈故障诊断方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101958296B1 (ko) 2019-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Behjat et al. Diagnosing shorted turns on the windings of power transformers based upon online FRA using capacitive and inductive couplings
CN103782509B (zh) 用于检测同步发电机内部绕组故障的系统、计算机程序产品和方法
JP6383428B2 (ja) 変圧器の欠相状態を検出する方法
KR20140038261A (ko) 변압기 진단장치 및 변압기 진단방법
JP6296689B2 (ja) 電力ケーブルの無停電絶縁劣化診断方法
KR101255319B1 (ko) 고조파형 분석에 의한 변압기 진단장치
KR101840980B1 (ko) 전기기기의 절연열화 진단장치 및 진단방법
CN105353283A (zh) 一种500kV GIL设备的交流耐压试验方法
CN109633386A (zh) 一种特高压1100kVGIS现场交流耐压试验测试方法
KR102231150B1 (ko) 부싱 진단 시스템
KR101581018B1 (ko) 변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법
KR100823724B1 (ko) 인버터 구동 교류전동기의 고정자권선 절연 진단장치 및방법
KR101103677B1 (ko) 부분방전 검출 기능을 갖는 유입 변압기 및 부분방전 검출방법
JP2010230497A (ja) 高圧受電設備の絶縁劣化診断装置
CN102288881B (zh) 变压器油纸绝缘尖刺放电缺陷严重程度诊断方法
KR101886192B1 (ko) 변압기 진단장치
JP2011252778A (ja) 磁界プローブを用いた電気機器の部分放電検出方法
JP2009266988A (ja) 油入電気機器の内部異常の診断方法
JP3869283B2 (ja) 電力ケーブルの劣化診断における誘導ノイズの除去方法および電力ケーブルの試験装置
JPH0727812A (ja) 絶縁診断装置
Sano et al. Experimental investigation on FRA diagnosis of transformer faults
KR20140037502A (ko) 변압기의 절연손상 진단장치 및 그 제어방법
KR102099070B1 (ko) 발전기 고정자 권선의 흡습 분석 장치 및 방법
Tozzi et al. Global monitoring approach in a large autotransformer through PD, DDF and DGA analysis: PD source location and maintenance action planning
WO2022176799A1 (ja) 部分放電計測システムおよび部分放電計測方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)