KR20140128031A - 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법 - Google Patents

교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법 Download PDF

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Abstract

교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법에 관한 것으로, 발전기용 케이블에 고전압을 인가하여 내압 시험을 수행하는 고전압 테스트기 및 상기 고전압 테스트기로부터 인가되는 고전압에 견디는 교정용 부하기를 포함하고, 상기 교정용 부하기는 절연 재질로 제작되는 케이싱 및 상기 케이싱 내부에 나란하게 설치되고 고전압 테스트기로부터 인가되는 고전압을 견디도록 미리 설정된 고저항값을 갖는 복수의 저항체를 포함하며 상기 부하기를 이용해 상기 고전압 테스트기의 전류 교정작업을 수행하는 구성을 마련하여, 선박의 발전기용 케이블의 절연성능을 측정하는 고전압 테스트기에 고전압 테스트기의 인가전압에 견딜 수 있는 고저항값을 가지는 부하기를 연결하여 고전압 테스트기의 전류 교정을 수행할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법{HIGH VOLTAGE TEST APPARATUS WITH CALIBRATION LOAD AND CALIBRATION METHOD THEREOF}
본 발명은 선박에 사용되는 고전압 케이블의 내압을 시험하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 선박이나 해양구조물에는 복수 개의 발전기들이 탑재되어 있으며, 이러한 발전기들로부터의 전력은 각각의 발전기에 상응하게 설치된 차단기(breaker)와 모든 발전기에 공통된 주모선(main bus)을 경유하여 각종 부하에 공급된다.
주모선은 통상적으로 단로기에 의해 분할 가능하고, 평상시에는 단로기를 접속상태로 하여 선내에 급전하며, 급전회로 중 어느 부분이 고장이 발생한 경우에는 이러한 단로기를 오픈하여 양호한 회로에만 급전을 계속하는 형태로 작동된다.
본 출원인은 선박이나 해양구조물의 발전장치 및 전기설비에 관한 기술을 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 개시하여 특허출원한 바 있다.
하기 특허문헌 1에는 해상 구조물의 정상 상태시 해상 구조물에 전원을 공급하는 주발전기와 주발전기가 손상되어 전원 생산이 불가능할 경우에 해상 구조물에 전원을 공급하는 비상발전기를 포함하는 발전장치를 갖는 부유식 해양 구조물이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에는 육상으로부터 선박으로 급전하기 위한 장치인 에이엠피(AMP, Alternative Maritime Power)를 주모선에 연결하여 선박에 마련되는 바우 스러스터에 급전하는 선박용 전기설비 및 그에 따른 전력제어방법이 개시되어 있다.
한편, 선박에 적용되는 발전기는 수만 V 이상의 고전압을 발전함에 따라, 선박이나 해양 구조물에서는 발전기용 케이블에 약 20,000 내지 50,000V의 고전압을 인가한 상태에서 누설전류 유무에 따른 절연상태를 검사하는 내압 시험이 각 호선마다 실시된다.
이러한 발전기용 케이블 내압 시험에는 고전압 테스트기가 이용된다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0007737호(2012년 1월 25일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2010-0059164호(2010년 6월 4일 공개)
발전기용 케이블 내압시험의 정확도를 높이기 위해서는 고전압 테스트기의 측정값에 대한 신뢰성이 증명되어야 한다.
고전압 테스트기의 전류 교정작업은 범용 전압계측기를 이용해서 가능하지만, 전압 테스트기의 전류 교정작업을 수행하기 위해서는 최대 50,000V에서 견디는 고저항값의 부하기가 마련되어야만 한다.
그러나, 실제 선박이나 해양 구조물에서는 고가의 부하기 대신에 젖은 장갑이나 종이 등을 이용해 고전압 테스트기의 통전 여부만을 점검만 수행함에 따라, 고전압 테스트기의 전류 교정작업에 대한 신뢰성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라, 고전압 테스트기의 전류 교정을 위한 고전압 부하기 및 전류 교정 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고전압 테스트기의 전류 교정시 약 50,000V의 고전압이 인가되더라도 절연 상태를 유지할 수 있는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고저항값의 저항체를 이용해 부하기를 제작하여 고전압 테스트기의 신뢰성을 증명할 수 있는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치는 발전기용 케이블에 고전압을 인가하여 내압 시험을 수행하는 고전압 테스트기 및 상기 고전압 테스트기로부터 인가되는 고전압에 견디는 교정용 부하기를 포함하고, 상기 교정용 부하기는 절연 재질로 제작되는 케이싱 및 상기 케이싱 내부에 나란하게 설치되고 고전압 테스트기로부터 인가되는 고전압을 견디도록 미리 설정된 고저항값을 갖는 복수의 저항체를 포함하며 상기 부하기를 이용해 상기 고전압 테스트기의 전류 교정작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 케이싱은 합성수지 재질의 재료로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 저항체는 각각 10㏁, 100㏁, 1GΩ, 10GΩ, 100GΩ의 저항값을 갖는 제1 내지 제5 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 내지 제5 저항의 양단에는 각각 고전압 테스트기로부터 고전압을 인가하는 한 쌍의 출력선이 연결되도록 연결단자가 마련되고, 상기 연결단자는 각각 상기 제1 내지 제5 저항 내부와 전기적으로 연결되는 볼트부재인 것을 특징으로 한다.
상기 고전압 테스트기는 한 쌍의 출력선을 통해 상기 부하기에 고전압을 인가하는 고전압인가부, 상기 부하기와 병렬로 연결되어 상기 부하기에 인가되는 인가전압을 측정하는 전압측정부, 상기 부하기와 직렬로 연결되어 회로를 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부, 상기 전압측정부에서 측정된 인가전압을 표시하는 전압표시부, 상기 전류측정부에서 측정된 전류를 표시하는 전류표시부 및 상기 고전압인가부로부터 한 쌍의 출력선을 통해 상기 부하기에 인가되는 인가전압을 조절하는 조절노브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치의 교정방법에 의하면 (a) 고전압 테스트기 교정용 부하기의 복수의 저항체 중에서 어느 하나를 선택하는 단계, (b) 상기 (a)단계에서 선택된 저항의 양단에 마련된 연결단자에 고전압 테스트기의 한 쌍의 출력선을 연결하는 단계, (c) 고전압 테스트기로부터 상기 선택된 저항에 전압을 공급하고, 미리 설정된 인가전압에 도달하도록 조절노브로 조절해서 인가전압을 상승시키는 단계 및 (d) 상기 선택된 저항을 통해 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류값과 이론적 전류값을 비교하여 고전압 테스트기의 전류 교정작업을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 내지 (d)단계는 상기 부하기에 마련된 복수의 저항체를 이용한 전류 교정작업이 완료될 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법에 의하면, 선박의 발전기용 케이블의 절연성능을 측정하는 고전압 테스트기에 고전압 테스트기의 인가전압에 견딜 수 있는 고저항값을 가지는 부하기를 연결하여 고전압 테스트기의 전류 교정을 수행할 수 있다는 효과가 얻어진다.
이에 따라, 본 발명에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법에 의하면, 고전압 테스트기의 전류 교정을 정밀하게 수행하여 고전압 테스트기의 신뢰성을 증명함으로써, 선박의 발전기용 케이블의 절연성능을 정확하게 검사할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 교정용 부하기의 상세 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 에에 따른 교정용 부하기 구비한 고전압 테스트 장치의 교정방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치 및 그의 교정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 교정용 부하기의 상세 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치는 발전기용 케이블에 고전압을 인가하여 내압 시험을 수행하는 고전압 테스트기(10) 및 고전압 테스트기(10)로부터 인가되는 고전압에 견디는 교정용 부하기(이하 '부하기'라 약칭함)(20)를 포함한다.
고전압 테스트기(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 출력선(11)을 통해 고전압을 인가하는 고전압인가부(12), 부하기(20)와 병렬로 연결되어 부하기(20)에 인가되는 인가전압을 측정하는 전압측정부(13), 부하기(20)와 직렬로 연결되어 회로를 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부(14), 전압측정부(13)에서 측정된 인가전압을 표시하는 전압표시부(15) 및 전류측정부(14)에서 측정된 전류를 표시하는 전류표시부(16)를 포함한다.
고전압 테스트기(10)에는 고전압인가부(12)로부터 한 쌍의 출력선(11)을 통해 부하기(20)에 인가되는 고전압을 조절하는 조절노브(17)가 마련될 수 있다.
이러한 고전압 테스트기(10)는 약 75,000V의 전압과 약 0.1㎂ 내지 10㎃ 사이의 전류를 측정할 수 있다.
부하기(20)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 절연 재질로 제작되는 케이싱(21) 및 케이싱(21) 내부에 나란하게 설치되고 고전압 테스트기(10)로부터 인가되는 고전압을 견디도록 미리 설정된 저항값을 갖는 복수의 저항체(22)를 포함하여 고전압 테스트기(10)의 전류 교정작업을 수행한다.
케이싱(21)은 대략 직육면체 형상으로 형성되고, 고무나 목재, 합성수지와 같은 절연체로 제작될 수 있다.
케이싱(21)에 약 10,000V 이상의 고전압을 인가한 상태에서 절연성능을 실험한 결과에 따르면, 케이싱(21)은 아크릴과 같은 합성수지 재질의 재료로 제작되는 것이 바람직하다.
복수의 저항체(22)는 각각 약 10㏁, 100㏁, 1GΩ, 10GΩ, 100GΩ의 저항값을 갖는 제1 내지 제5 저항(23 내지 27)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제5 저항(23 내지 27)의 양단에는 각각 고전압 테스트기(10)로부터 고전압을 인가하는 한 쌍의 출력선(11)이 연결될 수 있도록 연결단자(28)가 마련될 수 있다.
연결단자(28)는 각각 제1 내지 제5 저항(23 내지 27) 내부와 전기적으로 연결되는 볼트부재로 마련될 수 있다.
이와 같이 구성되는 부하기(20)는 약 100W의 저항용량, 약 10,000 내지 100,000V의 인가전압, 약 0.1㎂ 내지 10㎃의 출력전류, 5%의 공차 및 150ppm/℃의 온도계수 특성을 가질 수 있다.
다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치의 교정방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 에에 따른 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치의 교정방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 교정용 부하기(20)에 마련된 복수의 저항체(22), 예컨대 제1 내지 제5 저항(23 내지 27) 중에서 어느 하나를 선택한다(S10).
이때, 작업자는 제1 내지 제5 저항(23 내지 27) 중에서 가장 저항값이 작은 제1 저항(23)부터 제5 저항(27)까지 하나씩 순차적으로 선택할 수 있다.
그리고 S12단계에서 작업자는 선택된 저항의 양단에 결합된 연결단자(28)에 각각 고전압 테스트기(10)의 각 출력선(11)을 연결한다.
이어서, 작업자는 고전압 테스트기(10)의 스위치(도면 미도시)를 조작해서 고전압인가부(12)로부터 선택된 저항에 전압을 공급하고, 테스트하고자 하는 전압레벨로 미리 설정된 인가전압에 도달하도록 조절노브(17)를 조절해서 인가전압을 상승시킨다(S14).
이때, 고전압 테스트기(10)의 전압표시부(15)는 부하기(20)와 병렬로 연결된 전압측정부(13)에서 측정된 인가전압을 표시한다.
그리고 고전압 테스트기(10)의 전류측정부(14)는 고전압 테스트기(10)와 선택된 저항으로 이루어진 회로를 통해 흐르는 전류를 측정하고, 전류표시부(16)는 측정된 전류를 표시한다(S16).
이와 같이, 부하기(20)에 마련된 복수의 저항 중에서 선택된 저항을 이용한 전류측정이 완료되면, 작업자는 고전압 테스트기(10)의 인가전압과 저항값을 이용해 이론적으로 계산된 전류값과 측정된 전류값을 비교한다.
그리고 작업자는 비교 결과에 따라 고전압 테스트기(10)에 마련된 볼륨(도면 미도시)을 조작해서 고전압 테스트기(10)의 전류 교정작업을 수행한다(S18).
이어서, 작업자는 부하기(20)에 마련된 전체 저항(23 내지 27)을 이용한 고전압 테스트기(10)의 전류 교정작업이 완료될 때까지, S10 단계 내지 S20단계를 반복해서 수행하여 부하기(20)에 마련된 전체 저항(23 내지 27)을 하나씩 순차적으로 선택해서 고전압 테스트기(10)의 전류 교정작업을 수행한다.
예를 들어, 고전압 테스트기(10)에서 부하기(20)로 인가되는 전압을 약 50,000V로 고정한 상태에서 부하기(20)를 이용한 고전압 테스트기(10)의 전류 측정실험 결과는 표 1에 기재된 바와 같다.
표 1은 부하기의 저항별 실제측정 저항값, 이론적 전류값 및 실제측정 전류값 테이블이다.
제1 저항 제2 저항 제3 저항 제4 저항 제5 저항
정격 저항값 10㏁ 100㏁ 1GΩ 10GΩ 100GΩ
실측정 저항값 9.78㏁ 97.8㏁ 0.97Ω 9.6GΩ 96GΩ
이론적 전류값 5.1㎃ 510㎂ 52㎂ 5.2㎂ 0.52㎂
실측정 전류값 5㎃ 500㎂ 50㎂ 5.4㎂ 0.9㎂
그리고 각 저항(23 내지 27)에 인가전압을 변경해서 인가한 상태에서 부하기(20)를 이용한 고전압 테스트기(100의 전류 측정실험 결과는 표 2에 기재된 바와 같다.
표 2는 부하기의 저항별 인가전압과 이론적 전류값 및 실제측정 전류값 테이블이다.
인가전압 제1 저항 제2 저항 제3 저항
 제4 저항
 제5 저항
실측정 저항값 9.78㏁ 97.8㏁ 0.97Ω
 9.6GΩ
 96GΩ
구분 이론값 측정값 이론값 측정값 이론값 측정값 이론값 측정값 이론값 측정값
10,000V 1.02㎃ 1㎃ 102㎂ 100㎂ 10.2㎂ 10㎂ 1.1㎂ 1.2㎂ 0.11㎂ 0.2㎂
20,000V 2.04㎃ 2㎃ 204㎂ 200㎂ 20.4㎂ 20㎂ 2.1㎂ 2.2㎂ 0.21㎂ 0.36㎂
30,000V 3.06㎃ 3㎃ 306㎂ 300㎂ 30.6㎂ 30㎂ 3.2㎂ 3.2㎂ 0.32㎂ 5.4㎂
40,000V 4.08㎃ 4㎃ 408㎂ 400㎂ 40.8㎂ 40㎂ 4.2㎂ 4.3㎂ 0.42㎂ 7.0㎂
50,000V 5.1㎃ 5㎃ 510㎂ 500㎂ 51㎂ 50㎂ 5.2㎂ 5.4㎂ 0.52㎂ 0.9㎂
여기서, 부하기(20)를 이용한 고전압 테스트기(10)의 전류 측정실험은 부하기(20)의 손상을 방지하기 위해 약 50,000V까지만 수행하였다.
표 1 및 표 2에 기재된 바와 같이, 본 발명은 고전압 테스트기 교정용 부하기를 이용해서 고전압 테스트기의 모든 전류 범위의 교정을 수행할 수 있다.
한편, 표 2에서 제5 저항의 이론적 전류값과 실제 측정된 전류값의 차이는 저전류의 특성으로 인한 것으로, 보정 과정을 거쳐서 사용하면 고전압 테스트기의 전류 교정결과에는 영향이 없었다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 선박의 발전기용 케이블의 절연성능을 측정하는 고전압 테스트기에 고전압 테스트기의 인가전압에 견딜 수 있는 고저항값을 가지는 부하기를 연결하여 고전압 테스트기의 전류 교정을 수행할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 선박의 발전기용 케이블의 절연성능을 측정하는 고전압 테스트기에 고전압 테스트기의 인가전압에 견딜 수 있는 고저항값을 가지는 부하기를 연결하여 고전압 테스트기의 전류 교정을 수행하는 기술에 적용된다.
10: 고전압 테스트기 11: 출력선
12: 고전압인가부 13: 전압측정부
14: 전류측정부 15: 전압표시부
16: 전류표시부 17: 조절노브
20: 교정용 부하기 21: 케이싱
22: 저항체 23 내지 27: 제1 내지 제5 저항
28: 연결단자

Claims (7)

  1. 발전기용 케이블에 고전압을 인가하여 내압 시험을 수행하는 고전압 테스트기 및
    상기 고전압 테스트기로부터 인가되는 고전압에 견디는 교정용 부하기를 포함하고,
    상기 교정용 부하기는 절연 재질로 제작되는 케이싱 및
    상기 케이싱 내부에 나란하게 설치되고 고전압 테스트기로부터 인가되는 고전압을 견디도록 미리 설정된 고저항값을 갖는 복수의 저항체를 포함하며
    상기 부하기를 이용해 상기 고전압 테스트기의 전류 교정작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이싱은 합성수지 재질의 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 저항체는 각각 10㏁, 100㏁, 1GΩ, 10GΩ, 100GΩ의 저항값을 갖는 제1 내지 제5 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 저항의 양단에는 각각 고전압 테스트기로부터 고전압을 인가하는 한 쌍의 출력선이 연결되도록 연결단자가 마련되고,
    상기 연결단자는 각각 상기 제1 내지 제5 저항 내부와 전기적으로 연결되는 볼트부재인 것을 특징으로 하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 항에 있어서,
    상기 고전압 테스트기는 한 쌍의 출력선을 통해 상기 부하기에 고전압을 인가하는 고전압인가부,
    상기 부하기와 병렬로 연결되어 상기 부하기에 인가되는 인가전압을 측정하는 전압측정부,
    상기 부하기와 직렬로 연결되어 회로를 통해 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부,
    상기 전압측정부에서 측정된 인가전압을 표시하는 전압표시부,
    상기 전류측정부에서 측정된 전류를 표시하는 전류표시부 및
    상기 고전압인가부로부터 한 쌍의 출력선을 통해 상기 부하기에 인가되는 인가전압을 조절하는 조절노브를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치.
  6. (a) 고전압 테스트기 교정용 부하기의 복수의 저항체 중에서 어느 하나를 선택하는 단계,
    (b) 상기 (a)단계에서 선택된 저항의 양단에 마련된 연결단자에 고전압 테스트기의 한 쌍의 출력선을 연결하는 단계,
    (c) 고전압 테스트기로부터 상기 선택된 저항에 전압을 공급하고, 미리 설정된 인가전압에 도달하도록 조절노브로 조절해서 인가전압을 상승시키는 단계 및
    (d) 상기 선택된 저항을 통해 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류값과 이론적 전류값을 비교하여 고전압 테스트기의 전류 교정작업을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치의 교정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (a) 내지 (d)단계는 상기 부하기에 마련된 복수의 저항체를 이용한 전류 교정작업이 완료될 때까지 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 교정용 부하기를 구비한 고전압 테스트 장치의 교정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106646147A (zh) * 2016-09-30 2017-05-10 国网湖南省电力公司 一种用于热力除冰的绝缘风管的耐压试验平台及试验方法
KR101972711B1 (ko) * 2018-10-19 2019-04-25 이광주 휴대가 간편한 전기안전규격시험기용 더미로드

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