KR20210073081A

KR20210073081A - 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서

Info

Publication number: KR20210073081A
Application number: KR1020190163550A
Authority: KR
Inventors: 송원준; 이성희; 홍종희; 홍훈기
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-18
Also published as: KR102328969B1

Abstract

본 발명은, 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서는 사전에 설정된 일정 두께 범위의 박막 인쇄회로기판에 폐경로로 형성된 안테나부를 갖는 센서부와 상기 센서부에 연결되어 검출된 부분 방전 신호를 전송하는 전송부를 포함할 수 있다.

Description

박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서{SENSOR FOR DETECTING PARTIAL DISCHARGE USING THIN PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 부분 방전 검출 센서에 관한 것이다.

일반적으로, 고전압 송배전 케이블이나 변압기에서 발생하는 부분방전을 검출하기 위해서 루프 안테나를 케이블의 외형 곡면에 따라 휘어지는 절연체로 감싸는 센서가 하기의 특허문헌과 같이 개시되었다.

상술한 부분 방전 검출 센서는 검출하고자 하는 부분방전 전자기파의 주파수 대역에 따라 안테나의 길이를 변형할 수 있는 특징이 있다. 이러한 루프 안테나는 주로 에나멜 코일을 루프 형태로 감아서 구성되며 센서의 크기는 안테나 길이와 에나멜 코인 턴 수에 의해 결정된다. 이와 같이 에나멜 코일을 이용하여 안테나를 제작할 때 에나멜 코일을 동일한 경로로 반복 권선함으로써 코일의 적층 또는 접촉으로 인해 전하가 축적되어 정전용량이 증가하게 되며 이는 센서 주파수 특성 저하와 부분방전 검출 신호 내 노이즈를 증가시키는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2002-0057531호

본 발명의 일 실시예에 따르면, 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서가 제공된다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서는 사전에 설정된 일정 두께 범위의 박막 인쇄회로기판에 폐경로로 형성된 안테나부를 갖는 센서부와 상기 센서부에 연결되어 검출된 부분 방전 신호를 전송하는 전송부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 루프 안테나를 박막 인쇄회로기판(Printed circuit board; PCB)을 이용한 폐 경로 패턴 라인(pattern line)으로 제작하여 권선 간에 일정한 간격이 유지되어 코일 간 접촉과 정전용량을 최소화할 수 있고, 인쇄회로기판에 출력부 동축 케이블과 결선을 위한 체결 홀 가공을 통해 케이블 체결이 용이할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서의 센서부의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서의 활용예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서(100)는 센서부(110)와 전송부(120)를 포함할 수 있다.

센서부(110)는 고전압 송배전 케이블이나 변압기에서 발생하는 부분방전을 검출할 수 있다. 센서부(110)는 박막 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)(111)와 박막 인쇄회로기판(111)에 패턴이 형성된 안테나부(112)를 포함할 수 있다. 센서부(110)는 박막 인쇄회로기판(111)을 몰딩하는 절연체(113)를 포함할 수 있고, 박막 인쇄회로기판(111)에는 박막 인쇄회로기판(111)를 지지하는 브라켓(114)이 체결될 수 있으며, 센서부(110)는 전송부(120)와 연결되는 케이블 체결부(115)를 포함할 수 있다.

전송부(120)는 센서부(110)에 의해 검출된 부분 방전 신호를 전송할 수 있다. 전송부(120)는 센서부(110)와 연결되어 검출된 부분 방전 신호를 전송하는 케이블(121) 및 케이블(121)의 끝단에 형성되어 검출된 부분 방전 신호를 외부에 전달하는 케이블 커넥터(122)를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서의 센서부의 개략적인 구성도이다.

도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서(100)의 센서부(110)는 박막 인쇄회로기판(111)에 패턴이 형성된 안테나부(112)를 포함할 수 있으며, 안테나부(112)는 박막 인쇄회로기판(111)의 상면에 형성된 상부 안테나 패턴(112a)와 박막 인쇄회로기판(111)의 하면에 형성된 하부 안테나 패턴(112b)를 포함할 수 있다.

상부 안테나 패턴(112a)과 하부 안테나 패턴(112b)은 박막 인쇄회로기판(111)에 형성된 비아홀(via hole)(116)을 통해 연결되어 폐루프(closed loop)를 갖는 하나의 루프 안테나를 형성할 수 있다.

상기 루프 안테나는 부분 방전을 검출할 수 있다. 안테나 패턴(112a, 112b)의 전체 길이는 검출하고자 하는 부분방전 주파수 대역에 의해 결정되고 부분방전 신호 파장의 1/12과 같을 수 있다. 전체 권선수(턴(turn) 수)는 박막 인쇄회로기판(111)의 크기에 따라 정해질 수 있다.

상부 안테나 패턴(112a)과 하부 안테나 패턴(112b) 각각은 사전에 설정된 일정한 거리로 이격되어 박막 인쇄회로기판(111)에 권선수를 갖도록 형성될 수 있으며, 일정 거리의 이격은 권선에 발생하는 정전용량의 최소화할 수 있어 주파수 특성을 향상시킬 수 있으며 신호 내 노이즈를 감소시킬 수 있다. 또한 에나멜 코일 권선 방식에 비해 권선 간격이 일정하며 제작 공정이 단순화될 수 있다.

박막 인쇄회로기판(111)에는 박막 인쇄회로기판(111)를 지지하는 브라켓(114)이 체결되는 브라켓 홀(111a)이 형성될 수 있고, 케이블 체결부(115)가 고정되는 체결부 홀(111c)이 형성될 수 있다. 이를 통해 케이블의 움직임에 의한 결선부 손상을 방지할 수 있다. 박막 인쇄회로기판(111)의 상면 또는 하면에는 안테나 패턴(112a, 112b)의 끝단과 케이블(121) 간에 납땜을 통해 전기적으로 연결시키는 패드(111b)가 형성될 수 있다.

박막 인쇄회로기판(111)은 굽힘 변형이 용이하도록 두께가 0.1mm 내지 0.4mm일 수 있다.

절연체(113)는 박막 인쇄회로기판(111), 안테나부(112), 브라켓(114), 케이블 체결부(115)를 몰딩할 수 있으며, 박막 인쇄회로기판(111)를 외부환경으로 보호하고 절연할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 검출 센서의 활용예를 나타내는 도면이다.

도 1과 함께, 도 3을 참조하면, 절연체(113)는 송배전 케이블(A)과 같은 곡면부에 밀착될 수 있도록 탄성을 지닌 실리콘이나 우레탄 고무 소재로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래에는 에나멜 코일 원선 방식으로 제작되던 루프 안테나를 박막 인쇄회로기판(Printed circuit board; PCB)을 이용한 폐 경로 패턴 라인(pattern line)으로 제작하여 권선 간에 일정한 간격이 유지되어 코일 간 접촉과 정전용량을 최소화할 수 있고, 인쇄회로기판에 출력부 동축 케이블과 결선을 위한 체결 홀 가공을 통해 케이블 체결이 용이할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

100: 부분 방전 검출 센서
110: 센서부
111: 박막 인쇄회로기판
111a: 브라켓 홀
111b: 패드
111c: 체결부 홀
112: 안테나부
112a: 상부 안테나 패턴
112b: 하부 안테나 패턴
113: 절연체
114: 브라켓
115: 케이블 체결부
116: 비아홀
120: 전송부
121: 케이블
122: 케이블 커넥터

Claims

사전에 설정된 일정 두께 범위의 박막 인쇄회로기판에 폐경로로 형성된 안테나부를 갖는 센서부; 및
상기 센서부에 연결되어 검출된 부분 방전 신호를 전송하는 전송부
를 포함하는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제1항에 있어서,
상기 센서부의 상기 안테나부는 상기 박막 인쇄회로기판의 상면 및 하면에 각각 형성되어 하나의 루프 안테나를 형성하는 안테나 패턴을 포함하는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제2항에 있어서,
상기 안테나 패턴은 상기 박막 인쇄회로기판의 상면 및 하면에 각각 일정 거리 이격되어 복수의 권선수를 형성하는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제2항에 있어서,
상기 센서부는 상기 박막 인쇄회로기판의 상면 및 하면에 각각 형성된 상기 안테나 패턴을 하나의 루프 안테나로 연결시키는 적어도 하나의 비아 홀(Via hole)을 더 포함하는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제1항에 있어서,
상기 센서부는 상기 박막 인쇄회로기판을 몰딩하는 절연체를 포함하는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제5항에 있어서,
상기 절연체는 곡면부에 밀착 가능한 탄성을 갖는 소재로 이루어지는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제1항에 있어서,
상기 센서부는 상기 박막 인쇄회로기판에 형성된 브라켓 홀에 체결되어 상기 박막 인쇄회로기판을 지지하는 브라켓 및 상기 전송부가 연결되는 케이블 체결부를 더 포함하는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제1항에 있어서,
상기 전송부는
상기 센서부에 연결되어 검출된 부분 방전 신호를 전송하는 케이블; 및
상기 케이블의 끝단에 형성되어 외부로 검출된 부분 방전 신호를 전송하는 케이블 커넥터
를 포함하는 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.
제1항에 있어서,
상기 박막 인쇄회로기판의 두께는 0.1mm 내지 0.4mm인 박막 인쇄회로기판을 이용한 부분 방전 검출 센서.