KR101091142B1 - Corona discharge detection probe and detection system including the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A corona discharge detecting probe and a detecting system with the same are provided to effectively detect a corona discharging signal, thereby effectively detecting a corona discharge signal. CONSTITUTION: A corona discharge detecting probe(100) detects a corona discharging signal in stator winding of a stopped generator. The detected corona discharging signal is transmitted to a measurer(400) through a filter(200) and an amplifier(300). The corona discharge detecting probe is an inductive coupling probe. An inductor is made of a ferrite core and an inductor coil. A foam functions as an external cover for electrical insulation. A power supply terminal is protruded from the form. The ferrite core is made by cutting a ring shaped ferrite core.

Description

코로나 방전 검출 프로브 및 이를 포함하는 검출 시스템{Corona discharge detection probe and detection system including the same}Corona discharge detection probe and detection system including the same

본 발명은 코로나 방전 검출 프로브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기의 고정자 권선을 진단하기 위한 코로나 방전 검출 프로브에 관한 것이다.
The present invention relates to a corona discharge detection probe, and more particularly to a corona discharge detection probe for diagnosing the stator winding of the generator.

발전기는 고정자 권선의 열화로 인하여 고장이 발생할 수 있다. 즉, 발전기는 운전 중에 다양한 열화요인으로 인하여 고정자 권선에 부분 방전이 발생할 수 있다. 여기서, 열화요인은 열적, 기계적, 전기적 응력(stress) 및 외부환경에 의한 것이 될 수 있으며, 이러한 열화요인이 단독 혹은 복합적으로 작용하여 고정자 권선에 부분 방전을 발생시킨다.The generator may fail due to deterioration of the stator windings. That is, the generator may cause partial discharge in the stator windings due to various deterioration factors during operation. Here, the deterioration factors may be due to thermal, mechanical, electrical stress and external environment, and these deterioration factors act alone or in combination to generate partial discharge in the stator windings.

발전기의 고정자 권선의 절연열화 현상으로, 권선 절연물 내부에 보이드(void)가 존재하여 발생하는 내부 방전(internal discharge), 도전성 페인트 말단부에서 전계의 집중으로 발생하는 코로나 방전(corona discharge), 철심 내부에서 권선의 진동 등에 의해 도전성 페인트가 일부분 제거되어 발생하는 슬롯방전(slot discharge) 등이 대표적으로 알려져 있다. 이러한 부분 방전들은 다양한 주파수 대역에서 발생한다. 이에 따른 측정방식은 저주파 부분방전 측정방법, 고주파 부분방전 측정방법, 초고주파 대역 전자파 신호 검출 방법이 있다. 부분방전 측정방법은 권선의 절연열화에 따라 수반되는 절연물 결함에서 전계 인가시 발생하는 부분방전 신호를 측정하는 방법으로, 측정된 신호는 시간영역 분석 또는 주파수영역 분석 등의 다양한 분석이 가능하다. 그래서, 부분방전 측정방법은 권선 절연물에서 국부적으로 발생하는 결함을 찾아내고 식별하는데 있어서, 다른 측정방법과 비교하여 신뢰성 높은 진단기법으로 알려져 있다.Insulation deterioration of the stator winding of the generator, internal discharge caused by the presence of voids in the winding insulation, corona discharge caused by the concentration of the electric field at the ends of the conductive paint, and inside the iron core. Slot discharges and the like, which are caused by partial removal of conductive paint due to vibration of a winding or the like, are typically known. These partial discharges occur in various frequency bands. Accordingly, the measurement method may include a low frequency partial discharge measurement method, a high frequency partial discharge measurement method, and an ultra high frequency band electromagnetic signal detection method. The partial discharge measurement method is a method of measuring a partial discharge signal generated when an electric field is applied to an insulation defect accompanying insulation deterioration of a winding. The measured signal can be analyzed in various ways such as time domain analysis or frequency domain analysis. Thus, the partial discharge measurement method is known as a reliable diagnostic method compared with other measurement methods in finding and identifying locally occurring defects in the winding insulation.

하지만, 부분방전 측정방법은 측정된 신호를 분석하기 위해서 오실로스코프 또는 스펙트럼 어널라이저와 같은 고가의 계측장비가 수반되어야 하며, 측정시스템을 구성하는 경우에 휴대성 및 장비 이동성이 저하되는 문제점이 있다. However, the partial discharge measurement method must be accompanied by expensive measurement equipment such as an oscilloscope or spectrum analyzer to analyze the measured signal, and there is a problem in that portability and equipment mobility are deteriorated when configuring the measurement system.

현재 발전기 진단을 위해서 다양한 형태의 부분방전 검출 방법이 개발되고 있다. 예를 들어, 부분방전 검출 방법은 용량결합(capacitive coupling), 유도결합(inductive coupling), 전자계결합(electromagnetic coupling) 및 초음파결합(acoustic coupling) 등의 기법이 있다. 이에 따라, 발전기 고정자 권선에서 결함이 발생하는 경우, 적절한 절연보강과 열화정도를 파악하기 위해서는 정확한 결함 위치를 검출할 수 있는 휴대가 가능한 프로브의 개발이 요구된다.
Currently, various types of partial discharge detection methods have been developed for generator diagnosis. For example, partial discharge detection methods include techniques such as capacitive coupling, inductive coupling, electromagnetic coupling, and acoustic coupling. Accordingly, in the event of a defect in the generator stator winding, it is necessary to develop a portable probe capable of detecting the exact defect position in order to determine the proper insulation reinforcement and the degree of degradation.

본 발명은 발전기 정지 중에 발전기의 고정자 권선의 결함 상태를 진단하기 위한 코로나 방전 검출 프로브를 제공하는 것이다.The present invention provides a corona discharge detection probe for diagnosing a fault condition of a stator winding of a generator during generator shutdown.

또한, 본 발명은 코로나 방전 신호를 효과적으로 검출하여 고정자 권선에서 결함 위치를 정확하게 찾아낼 수 있는 코로나 방전 검출 프로브를 제공하는 것이다.
In addition, the present invention provides a corona discharge detection probe that can effectively detect the corona discharge signal to accurately locate the defect in the stator winding.

본 발명의 일 측면에 따르면, 발전기의 고정자 권선에서 코로나 방전 신호를 검출하는 코로나 방전 검출 프로브가 개시된다.According to one aspect of the present invention, a corona discharge detection probe for detecting a corona discharge signal in a stator winding of a generator is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 코로나 방전 검출 프로브는 일측이 개방된 링(ring) 형태로 형성된 페라이트(Ferrite) 코어 및 상기 페라이트 코어에 감긴 인덕터 코일로 구성된 페라이트 인덕터, 상기 페라이트 인덕터를 보호하고 전기적으로 절연시키는 외피 역할을 하는 포움(foam) 및 상기 인덕터 코일의 양 끝단에 형성되며, 상기 포움의 외부로 돌출된 급전단자를 포함한다.The corona discharge detection probe according to an embodiment of the present invention is a ferrite inductor consisting of a ferrite core and an inductor coil wound around the ferrite core formed in an open ring shape, and protects and electrically insulates the ferrite inductor. And a feed terminal formed at both ends of the inductor coil and a feed terminal protruding to the outside of the foam.

여기서, 상기 페라이트 코어는 링(ring) 형태의 페라이트 코어를 반원의 형태로 절삭하여 생성된다.Here, the ferrite core is produced by cutting the ring-shaped ferrite core in the form of a semicircle.

여기서, 상기 페라이트 코어는 단면이 원형 또는 다각형이다.Here, the ferrite core has a circular or polygonal cross section.

여기서, 상기 페라이트 코어는 망간(Mn) 및 철(Fe)이 주성분인 아철산망간(MnFe2O4)으로 분류되는 망간 페라이트(Mn-ferrite)를 주재료로 생성된다.In this case, the ferrite core is made of manganese ferrite (Mn-ferrite), which is classified as manganese ferric oxide (MnFe 2 O 4 ) of which manganese (Mn) and iron (Fe) are main components.

여기서, 상기 페라이트 코어는 상기 망간의 함량이 11.51weight%이고, 비투자율이 최소 2,300에서 최대 2,700이다.Herein, the ferrite core has a content of 11.51weight% of manganese and a specific permeability of 2,300 to 2,700.

여기서, 상기 포움에 일측에 연결되어 손잡이 역할을 하는 봉(rod)을 포함한다.Here, a rod is connected to one side of the foam and serves as a handle.

여기서, 상기 봉은 폴리스티렌(Polystyrene) 재질로 구성된다.Here, the rod is made of polystyrene (Polystyrene) material.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 발전기의 고정자 권선에서 코로나 방전 신호를 검출하는 검출 시스템이 개시된다.According to another aspect of the invention, a detection system for detecting corona discharge signals in a stator winding of a generator is disclosed.

본 발명의 실시예에 따른 검출 시스템은 일측이 개방된 링(ring) 형태로 형성된 페라이트(Ferrite) 코어로 구성된 페라이트 인덕터를 구비하여 상기 코로나 방전 신호를 검출하는 코로나 방전 검출 프로브 및 상기 코로나 방전 신호에 대한 측정값을 출력하는 측정기를 포함한다.The detection system according to an embodiment of the present invention includes a ferrite inductor composed of a ferrite core formed in a ring shape having one side open to a corona discharge detection probe and the corona discharge signal for detecting the corona discharge signal. It includes a meter for outputting the measured value for.

여기서, 상기 코로나 방전 검출 프로브로부터 코로나 방전 신호를 입력받아 미리 설정된 저주파 대역의 신호를 통과시키는 필터(filiter) 및 상기 필터로부터 상기 저주파 대역의 신호를 입력받아 선형 증폭하며, 이득(gain)이 10dB인 증폭기를 더 포함한다.Here, a filter for receiving a corona discharge signal from the corona discharge detection probe and passing a signal of a predetermined low frequency band, and linearly receiving a signal of the low frequency band from the filter, and having a gain of 10 dB. It further includes an amplifier.

여기서, 상기 측정기는 전류계 또는 전압계이다.
Here, the measuring device is an ammeter or a voltmeter.

본 발명은 발전기 정지 중에 발전기의 고정자 권선의 결함 상태를 진단하기 위한 코로나 방전 검출 프로브를 제공할 수 있다.The present invention can provide a corona discharge detection probe for diagnosing a fault condition of a stator winding of a generator during generator shutdown.

또한, 본 발명은 코로나 방전 신호를 효과적으로 검출하여 고정자 권선에서 결함 위치를 정확하게 찾아낼 수 있는 코로나 방전 검출 프로브를 제공할 수 있다.
In addition, the present invention can provide a corona discharge detection probe that can effectively detect the corona discharge signal to accurately locate the defect in the stator winding.

도 1은 코로나 방전 검출 시스템의 구성을 개략적으로 예시한 구성도.
도 2는 코로나 방전 검출 프로브를 개략적으로 예시한 사시도.
도 3 및 도 4는 코로나 방전 검출 프로브의 내부를 도시한 사시도.
도 5는 코로나 방전 검출 프로브의 평면도.
도 6은 코로나 방전 검출 프로브의 성능 검증을 위한 측정 시스템을 개략적으로 예시한 구성도.
도 7은 코로나 방전 검출 프로브에 의하여 검출된 신호의 주파수 특성을 나타낸 도면.
도 8은 코로나 방전 검출 프로브에 의하여 검출된 신호의 위상 특성을 나타낸 도면.
도 9는 모의 코로나 결함을 갖는 고압 전동기의 고정자 권선을 나타낸 도면.
도 10은 도 9의 고정자 권선에서 실시한 실험 결과을 나타낸 도면.1 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a corona discharge detection system.
2 is a perspective view schematically illustrating a corona discharge detection probe.
3 and 4 are perspective views showing the interior of the corona discharge detection probe.
5 is a plan view of a corona discharge detection probe.
6 is a schematic diagram schematically illustrating a measurement system for verifying the performance of a corona discharge detection probe.
7 shows frequency characteristics of signals detected by corona discharge detection probes.
8 shows phase characteristics of a signal detected by a corona discharge detection probe.
9 shows a stator winding of a high voltage motor having a simulated corona defect.
10 is a view showing the results of experiments carried out in the stator winding of FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention may be variously modified and have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, numerals (eg, first, second, etc.) used in the description process of the present specification are merely identification symbols for distinguishing one component from another component.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in the present specification, when one component is referred to as "connected" or "connected" with another component, the one component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It is to be understood that, unless there is an opposite substrate, it may be connected or connected via another component in the middle.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the same reference numerals will be used for the same means regardless of the reference numerals in order to facilitate the overall understanding.

도 1은 코로나 방전 검출 시스템의 구성을 개략적으로 예시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically illustrating a configuration of a corona discharge detection system.

도 1을 참조하면, 코로나 방전 검출 시스템은 코로나 방전 검출 프로브(100), 필터(Filiter)(200), 증폭기(Amplifier)(300) 및 측정기(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a corona discharge detection system includes a corona discharge detection probe 100, a filter 200, an amplifier 300, and a meter 400.

코로나 방전 검출 프로브(100)는 정지 중인 발전기의 고정자 권선(stator winding)에서 코로나 방전 신호를 검출한다. 검출된 코로나 방전 신호는 필터(200) 및 증폭기(300)를 통해 측정기(400)로 전달된다.The corona discharge detection probe 100 detects a corona discharge signal at a stator winding of a stationary generator. The detected corona discharge signal is transmitted to the meter 400 through the filter 200 and the amplifier 300.

코로나 방전 검출 프로브(100)는 고정자 권선의 결함 위치를 확인할 수 있는 유도결합형 프로브이다.Corona discharge detection probe 100 is an inductively coupled probe that can determine the defect position of the stator winding.

일반적으로 유도결합형 프로브는 도체를 따라 진행하는 부분방전 신호를 검출할 수 있도록 설계되어 있다. 특히, 유도결합형 프로브는 마그네틱 필드에 민감하기 때문에 부분방전 신호의 크기(magnitude)가 인덕턴스에 종속적일수록 헬릭스(Helix) 형태(나선 형태)의 인턱터 권선(winding)의 턴수를 변화시킴으로써 부분방전 신호의 크기를 조정할 수 있다. 기존에, 로고스키(Rogowski) 코일과 전류 트랜스포머(current transformer)가 유도결합형 프로브로서 사용되었다. 로코스키 코일은 철심(iron core)이 없이 공기중(air)을 통하여 부분방전 신호를 검출하고, 반면에 전류 트랜스포머는 철심이 있으며 철심은 검출 감도를 향상시키는 역할을 한다.In general, inductively coupled probes are designed to detect partial discharge signals traveling along a conductor. In particular, inductively coupled probes are sensitive to the magnetic field, so the more the magnitude of the partial discharge signal is dependent on the inductance, the more the number of turns of the inductor winding of the helix type (spiral) changes. You can adjust the size. Previously, Rogowski coils and current transformers have been used as inductively coupled probes. Rokosuki coils detect partial discharge signals through the air without an iron core, whereas current transformers have iron cores and iron cores improve detection sensitivity.

코로나 방전 검출 프로브(100)에 대해서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 후술한다.The corona discharge detection probe 100 will be described later in detail with reference to FIGS. 2 to 5.

필터(200)는 코로나 방전 검출 프로브(100)로부터 코로나 방전 신호를 입력받아 미리 설정된 저주파 대역의 신호를 통과시킨다. 예를 들어, 필터(200)는 저역 통과 필터 또는 대역 통과 필터가 될 수 있다. 필터(200)는 입력 신호의 S/N 비(Signal to Noise Ratio)를 증가시키기 위하여 입력된 코로나 방전 신호에서 30kHz~180MHz 범위의 신호만을 통과시킬 수 있다.The filter 200 receives a corona discharge signal from the corona discharge detection probe 100 and passes a signal of a predetermined low frequency band. For example, filter 200 may be a low pass filter or a band pass filter. The filter 200 may pass only signals in the range of 30 kHz to 180 MHz in the input corona discharge signal to increase the S / N ratio of the input signal.

증폭기(300)는 필터(200)로부터 전달받은 코로나 방전 신호를 증폭시켜 증폭된 코로나 방전 신호를 측정기(400)로 전달한다. 여기서, 증폭기(300)는 이득(gain)이 10dB가 되는 선형 증폭기가 될 수 있다.The amplifier 300 amplifies the corona discharge signal received from the filter 200 and transmits the amplified corona discharge signal to the measuring device 400. In this case, the amplifier 300 may be a linear amplifier having a gain of 10 dB.

측정기(400)는 증폭된 코로나 방전 신호에 대한 측정값을 표시한다. 예를 들어, 측정기(400)는 전류계 또는 전압계가 될 수 있으며, 코로나 방전 신호의 전류값 또는 전압값을 표시할 수 있다.The meter 400 displays the measured value for the amplified corona discharge signal. For example, the meter 400 may be an ammeter or a voltmeter, and may display a current value or a voltage value of a corona discharge signal.

지금까지 코로나 방전 검출 프로브(100)를 포함하는 코로나 방전 검출 시스템에 대해서 설명하였다. 이후 도 2 내지 도 5를 참조하여 코로나 방전 검출 프로브(100)에 대해서 설명하기로 한다.
The corona discharge detection system including the corona discharge detection probe 100 has been described so far. Hereinafter, the corona discharge detection probe 100 will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 코로나 방전 검출 프로브를 개략적으로 예시한 사시도이고, 도 3 및 도 4는 코로나 방전 검출 프로브의 내부를 도시한 사시도이고, 도 5는 코로나 방전 검출 프로브의 평면도이다. 2 is a perspective view schematically illustrating a corona discharge detection probe, FIGS. 3 and 4 are perspective views illustrating an interior of a corona discharge detection probe, and FIG. 5 is a plan view of the corona discharge detection probe.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 코로나 방전 검출 프로브(100)는 페라이트 코어(130)와 페라이트 코어(130)의 둘레에 감긴 인덕터 코일(140)로 구성된 페라이트 인덕터, 페라이트 인덕터를 보호하는 포움(foam)(110) 및 포움(110)의 일측에 연결되어 코로나 방전 검출 프로브를 지지하는 봉(rod)(120)을 포함하여 구성된다.2 to 5, the corona discharge detection probe 100 includes a ferrite inductor composed of a ferrite core 130 and an inductor coil 140 wound around the ferrite core 130, and a foam protecting a ferrite inductor. It is configured to include a rod (120) connected to one side of the 110 and the foam 110 to support the corona discharge detection probe.

코로나 방전 검출 프로브(100)는 휴대가 가능하도록 소형 및 경량의 재질의 구조를 지니고, 철심 대신에 고투자율을 갖는 강자성체가 적용된다. 즉, 코로나 방전 검출 프로브(100)는 고투자율을 갖는 강자성체로서 페라이트 코어(130)가 적용되며, 페라이트 코어에 헬릭스 형태로 코일이 감긴 페라이트 인덕터를 포함할 수 있다. The corona discharge detection probe 100 has a structure of a compact and lightweight material to be portable and a ferromagnetic material having a high permeability instead of an iron core is applied. That is, the corona discharge detection probe 100 is a ferromagnetic material having a high permeability ferrite core 130 is applied, it may include a ferrite inductor coiled in a helix form on the ferrite core.

페라이트 코어(130)는 망간 페라이트(Mn-ferrite)를 주재료로 생성될 수 있다. 망간 페라이트는 망간(Mn) 및 철(Fe)이 주성분인 아철산망간(MnFe2O4)으로 분류된다. 예를 들어, 페라이트 코어(130)는 비투자율이 2,400이고, 망간의 함량이 11.51weight%가 될 수 있다. 여기서, 비투자율의 최적 범위는 최소 2,300에서 최대 2,700이 될 수 있다.The ferrite core 130 may be made of manganese ferrite (Mn-ferrite) as a main material. Manganese ferrite is classified into manganese ferric oxide (MnFe 2 O 4 ), which is composed mainly of manganese (Mn) and iron (Fe). For example, the ferrite core 130 may have a specific permeability of 2,400 and a manganese content of 11.51weight%. Here, the optimum range of specific permeability may be from 2,300 to 2,700.

이하, 코로나 방전 검출 프로브(100)의 각 부분의 대하여 명시되는 수치는 미리 설정된 오차범위를 갖을 수 있다.Hereinafter, numerical values specified for each part of the corona discharge detection probe 100 may have a preset error range.

페라이트 코어(130)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 일측이 개방된 링(ring) 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 페라이트 코어(130)는 링(ring) 형태의 페라이트 코어를 반원의 형태로 절삭하여 형성될 수 있다. 여기서, 링 형태의 페라이트 코어의 단면은 원형 또는 다각형이 될 수 있다. 본 명세서에서는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 페라이트 코어(130)가 사각형의 단면을 갖는 링 형태의 페라이트 코어를 반원형으로 절삭하여 생성된 것으로 가정하여 설명한다.The ferrite core 130 may be formed in a ring shape with one side open as shown in FIGS. 3 to 5. For example, the ferrite core 130 may be formed by cutting a ring-shaped ferrite core in the form of a semicircle. Here, the cross section of the ring-shaped ferrite core may be circular or polygonal. In the present specification, as shown in FIGS. 3 to 5, it is assumed that the ferrite core 130 is generated by cutting a ring-shaped ferrite core having a rectangular cross section into a semicircle.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 페라이트 코어(130)는 미리 설정된 내경(C2), 외경(C1), 사각통 단면의 폭(W2)과 높이(H2)를 갖을 수 있다. 예를 들어, 페라이트 코어(130)는 내경(C2)이 20mm, 외경(C1)이 30mm, 폭(W2)이 10mm, 높이(H2)가 25mm가 되도록 형성될 수 있다.4 to 5, the ferrite core 130 may have a predetermined inner diameter C2, an outer diameter C1, a width W2 and a height H2 of a cross section of a square cylinder. For example, the ferrite core 130 may be formed such that the inner diameter C2 is 20 mm, the outer diameter C1 is 30 mm, the width W2 is 10 mm, and the height H2 is 25 mm.

페라이트 코어(130)의 둘레에 인덕터 코일(140)이 감긴 페라이트 인덕터가 형성된다. 여기서, 인덕터 코일(140)은 미리 설정된 지름 및 턴수를 갖을 수 있다. 예를 들어, 인덕터 코일(140)은 지름이 0.6mm이고, 페라이트 코어(130)의 둘레에 일정 간격으로 6회 감길 수 있다. 즉, 페라이트 인덕터의 턴수는 6이 될 수 있다. 페라이트 인덕터의 턴수는 실험을 통해 결정된 것으로, 실험 결과, 코로나 방전 신호의 검출 성능은 턴수가 6일 때 가장 좋은 것으로 나타났다.A ferrite inductor around which the inductor coil 140 is wound is formed around the ferrite core 130. Here, the inductor coil 140 may have a predetermined diameter and the number of turns. For example, the inductor coil 140 has a diameter of 0.6 mm and may be wound six times at a predetermined interval around the ferrite core 130. That is, the number of turns of the ferrite inductor may be six. The number of turns of the ferrite inductor was determined through experiments, and the results show that the detection performance of the corona discharge signal is best when the number of turns is six.

인덕터 코일(140)의 양 끝단에는 급전단자(141, 142)가 형성될 수 있다. 페라이트 인덕터를 통해 검출된 코로나 방전 신호는 급전단자(141, 142)를 통해 출력된다. 여기서, 급전단자(141, 142)는 페라이트 인덕터를 감싸고 있는 포움(110)의 외부로 돌출될 수 있다. 예를 들어, 급전단자(141, 142)는 RF(Radio Frequency) 케이블을 통해 스펙트럼 분석기(30), 오실로스코프(20), 측정기(400) 등의 계측기와 연결될 수 있다.Feed terminals 141 and 142 may be formed at both ends of the inductor coil 140. The corona discharge signal detected through the ferrite inductor is output through the feed terminals 141 and 142. Here, the feed terminals 141 and 142 may protrude to the outside of the foam 110 surrounding the ferrite inductor. For example, the power supply terminals 141 and 142 may be connected to a measuring instrument such as the spectrum analyzer 30, the oscilloscope 20, the measuring device 400, and the like through a radio frequency (RF) cable.

포움(110)은 페라이트 인덕터를 외부의 충격으로부터 보호하고 전기적으로 절연시킨다. 포움(110)은 페라이트 인덕터가 외부로 노출되지 않고 페라이트 인덕터를 완전히 감쌀 수 있도록 페라이트 인덕터보다 크게 형성될 수 있다. 즉, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 포움(110)은 페라이트 코어(130)의 크기에 맞추어 미리 설정된 폭(W1), 높이(H1) 및 길이(L1)을 갖을 수 있다. 예를 들어, 포움(110)은 폭(W1)이 70mm이고, 높이(H1)가 31mm 및 길이(L1)가 39mm가 되는 육면체로 형성될 수 있다. 이와 같은 크기를 갖는 포움(110)은 고정자 권선과 접촉되는 면이 가능한 얇은 두께가 되는 수치를 예시한 것이며, 이를 통해 페라이트 인덕터를 보호하고 고정자 권선에 물리적으로 접촉되는 것을 최소화할 수 있다.Foam 110 protects the ferrite inductor from external impact and electrically insulates it. The foam 110 may be formed larger than the ferrite inductor so that the ferrite inductor may be completely wrapped without being exposed to the outside. That is, as illustrated in FIGS. 2 to 5, the foam 110 may have a width W1, a height H1, and a length L1 preset according to the size of the ferrite core 130. For example, the foam 110 may be formed of a cube having a width W1 of 70 mm, a height H1 of 31 mm, and a length L1 of 39 mm. The foam 110 having such a size is an example in which the surface in contact with the stator winding is as thin as possible, thereby protecting the ferrite inductor and minimizing physical contact with the stator winding.

포움(110)은 페라이트 인덕터의 보호 및 절연을 제공할 수 있는 성분으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 포움(110)은 비유전율이 1.0인 발포성 고무와 같은 재질로 형성될 수 있다. 그래서, 포움(110)은 페라이트 코어(130)의 특성 변화를 최소화 하면서 페라이트 코어(110)를 보호하는 외피 역할을 할 수 있다. 즉, 포움(110)을 형성하는 재질의 비유전율이 공기의 유전율(=1)에 근접할수록 페라이트 인덕터의 검출 감도가 증가될 수 있다.Foam 110 may be comprised of components that can provide protection and isolation of ferrite inductors. For example, the foam 110 may be formed of a material such as foam rubber having a relative dielectric constant of 1.0. Thus, the foam 110 may serve as an outer cover to protect the ferrite core 110 while minimizing the characteristic change of the ferrite core 130. That is, as the dielectric constant of the material forming the foam 110 approaches the dielectric constant of air (= 1), the detection sensitivity of the ferrite inductor may increase.

봉(120)은 코로나 방전 검출 프로브(100)를 지지하기 위하여 포움(10)과 연결된다. 즉, 육면체로 형성된 포움(10)의 일면과 폴리스티렌 봉(120)의 일단이 연결될 수 있다. 이때, 폴리스티렌 봉(120)과 연결되는 포움(10)의 일면은 개방된 링 형태의 페라이트 코어(130)에서 개방된 방향의 반대 방향의 면이 될 수 있다.The rod 120 is connected to the foam 10 to support the corona discharge detection probe 100. That is, one surface of the foam 10 formed of a hexahedron and one end of the polystyrene rod 120 may be connected. In this case, one surface of the foam 10 connected to the polystyrene rod 120 may be a surface in the opposite direction of the open direction in the open ring-shaped ferrite core 130.

예를 들어, 봉(120)은 사용자에 의하여 코로나 방전 검출 프로브가 운용되는 경우, 손잡이 역할을 할 수 있다. 여기서, 사용자는 봉(120)을 잡고, 페라이트 인덕터를 포함하는 포움(110)을 고정자 권선의 일부분에 접촉 또는 근접시켜 고정자 권선을 진단할 수 있다.For example, the rod 120 may serve as a handle when the corona discharge detection probe is operated by a user. Here, the user may hold the rod 120 and diagnose the stator winding by contacting or approaching a part 110 of the stator winding including the ferrite inductor.

봉(120)은 폴리스티렌(Polystyrene) 재질로 구성되고, 미리 설정된 크기를 갖을 수 있다. 예를 들어, 폴리스티렌 봉(120)은 비유전율이 2.6이하이고, 단면의 지름(D)이 20mm이고, 길이(L)가 1000mm가 되도록 형성될 수 있다. Rod 120 is made of a polystyrene (Polystyrene) material, it may have a predetermined size. For example, the polystyrene rod 120 may have a relative dielectric constant of 2.6 or less, a diameter D of the cross section of 20 mm, and a length L of 1000 mm.

지금까지 코로나 방전 검출 프로브(100)에 대하여 설명하였다. 이후, 도 7 내지 도 10을 참조하여 코로나 방전 검출 프로브(100)의 성능 검증 결과에 대하여 설명하기로 한다.
The corona discharge detection probe 100 has been described so far. Hereinafter, the results of verifying the performance of the corona discharge detection probe 100 will be described with reference to FIGS. 7 to 10.

도 6은 코로나 방전 검출 프로브의 성능 검증을 위한 측정 시스템을 개략적으로 예시한 구성도이다.6 is a configuration diagram schematically illustrating a measurement system for verifying the performance of a corona discharge detection probe.

도 6을 참조하면, 측정 시스템은 발전기의 고정자 권선(10), 코로나 방전 검출 프로브(100), 오실로스코프(Oscilloscope)(20), 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)(30) 및 사용자 컴퓨터(40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the measurement system includes a stator winding 10 of a generator, a corona discharge detection probe 100, an oscilloscope 20, a spectrum analyzer 30, and a user computer 40. can do.

코로나 방전 검출 프로브(100)는 고전압이 인가된 고정자 권선(10)에서 코로나 방전 신호를 검출하여 급전단자(141, 142)를 통해 오실로스코프(20) 및 스펙트럼 분석기(30)로 코로나 방전 신호를 전달할 수 있다.The corona discharge detection probe 100 may detect the corona discharge signal from the stator winding 10 to which the high voltage is applied, and transmit the corona discharge signal to the oscilloscope 20 and the spectrum analyzer 30 through the feed terminals 141 and 142. have.

오실로스코프(20) 및 스펙트럼 분석기(30)는 사용자 컴퓨터(40)와 연결되고(예를 들어, GPIB 인터페이스 이용), 코로나 방전 신호에 대한 측정 결과를 사용자 컴퓨터(40)로 전송한다. 이때, 사용자는 사용자 컴퓨터(40)를 통해 코로나 방전 신호에 대한 측정 결과를 확인할 수 있다.Oscilloscope 20 and spectrum analyzer 30 are coupled to user computer 40 (eg, using a GPIB interface) and transmit measurement results for corona discharge signals to user computer 40. In this case, the user may check the measurement result of the corona discharge signal through the user computer 40.

도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7은 코로나 방전 검출 프로브에 의하여 검출된 신호의 주파수 특성을 나타낸 도면이고, 도 8은 코로나 방전 검출 프로브에 의하여 검출된 신호의 위상 특성을 나타낸 도면이다. 여기서, 도 7의 주파수 특성은 스펙트럼 분석기(30)로부터 출력될 수 있고, 도 8의 위상 특성은 오실로스코프(20)로부터 출력될 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8에 나타난 측정 결과는 고정자 권선에 6.5kV의 고전압이 인가된 경우에 측정된 것이다.7 and 8, FIG. 7 is a diagram illustrating a frequency characteristic of a signal detected by a corona discharge detection probe, and FIG. 8 is a diagram illustrating a phase characteristic of a signal detected by a corona discharge detection probe. Here, the frequency characteristic of FIG. 7 may be output from the spectrum analyzer 30, and the phase characteristic of FIG. 8 may be output from the oscilloscope 20. 7 and 8 are measured when a high voltage of 6.5 kV is applied to the stator winding.

도 7을 참조하면, 코로나 방전 검출 프로브(100)에 의하여 검출된 신호는 20~30MHz 대역, 65~85MHz 대역 및 130~180MHz 대역에서 증가하는 특성을 보인다. 또한, 도 8을 참조하면, 270도 위상에서 코로나 방전 신호가 검출되고, 최대 20mV의 신호가 검출되는 특성을 보여주고 있다. Referring to FIG. 7, the signal detected by the corona discharge detection probe 100 has an increasing characteristic in a 20 to 30 MHz band, a 65 to 85 MHz band, and a 130 to 180 MHz band. In addition, referring to FIG. 8, a corona discharge signal is detected at a phase of 270 degrees and a signal having a maximum of 20 mV is detected.

이에 따라, 이와 같은 특성은 정지 중인 발전기의 고정자 권선의 진단에 적용할 수 있다.
Accordingly, this characteristic can be applied to the diagnosis of stator windings of a stationary generator.

도 9는 모의 코로나 결함을 갖는 고압 전동기의 고정자 권선을 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 고정자 권선에서 실시한 실험 결과을 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a stator winding of a high voltage motor having a simulated corona defect, and FIG. 10 is a diagram illustrating an experimental result of the stator winding of FIG. 9.

도 9에 도시된 바와 같이, 고정자 권선에서 1~10의 측정 포인트가 설정되고, 각 측정 포인트에서 코로나 방전 검출 프로브(100)에 의하여 코로나 방전 신호를 검출한다. 이때, 도 1에서 상술한 바와 같이, 코로나 방전 검출 프로브(100)에 의하여 검출된 코로나 방전 신호는 측정기(400)를 통해 출력될 수 있다. 이에 대한 결과로, 도 10은 고정자 권선에 인가된 전압(7kV, 6kV, 5kV)에 따라 측정 포인트별로 측정된 검출 전류값을 그래프로 나타내고 있다. 도 10을 참조하면, 고정자 권선에 인가된 전압이 증가하면(5kV→6kV→7kV) 검출 전류값이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 9, measurement points of 1 to 10 are set in the stator windings, and corona discharge signals are detected by the corona discharge detection probe 100 at each measurement point. In this case, as described above with reference to FIG. 1, the corona discharge signal detected by the corona discharge detection probe 100 may be output through the measuring device 400. As a result of this, FIG. 10 graphically shows the detected current value measured for each measurement point according to the voltages (7 kV, 6 kV, 5 kV) applied to the stator winding. Referring to FIG. 10, it can be seen that as the voltage applied to the stator winding increases (5 kV → 6 kV → 7 kV), the detection current value increases.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.

100: 코로나 방전 검출 프로브
200: 필터
300: 증폭기
400: 측정기100: corona discharge detection probe
200: filter
300: amplifier
400: measuring instrument

Claims (10)

발전기의 고정자 권선에서 코로나 방전 신호를 검출하는 코로나 방전 검출 프로브에 있어서,
일측이 개방된 링(ring) 형태로 형성된 페라이트(Ferrite) 코어 및 상기 페라이트 코어에 감긴 인덕터 코일로 구성된 페라이트 인덕터;
상기 페라이트 인덕터를 보호하고 전기적으로 절연시키는 외피 역할을 하는 포움(foam); 및
상기 인덕터 코일의 양 끝단에 형성되며, 상기 포움의 외부로 돌출된 급전단자를 포함하는 코로나 방전 검출 프로브.
In the corona discharge detection probe for detecting a corona discharge signal in the stator winding of the generator,
A ferrite inductor including a ferrite core formed in an open ring shape and an inductor coil wound around the ferrite core;
A foam that acts as an envelope to protect and electrically insulate the ferrite inductor; And
Corona discharge detection probes are formed at both ends of the inductor coil, the feed terminal protruding out of the foam.
제1항에 있어서,
상기 페라이트 코어는 링(ring) 형태의 페라이트 코어를 반원의 형태로 절삭하여 생성되는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 검출 프로브.
The method of claim 1,
The ferrite core is generated by cutting a ring-shaped ferrite core in the form of a semicircle, corona discharge detection probes.
제2항에 있어서,
상기 페라이트 코어는 단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 코로나 방전 검출 프로브.
The method of claim 2,
And the ferrite core has a circular or polygonal cross section.
제1항에 있어서,
상기 페라이트 코어는 망간(Mn) 및 철(Fe)을 포함하는 아철산망간(MnFe2O4)으로 분류되는 망간 페라이트(Mn-ferrite)를 포함하여 생성되는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 검출 프로브.
The method of claim 1,
The ferrite core is produced by including a manganese ferrite (Mn-ferrite) is classified as manganese ferric oxide (MnFe 2 O 4 ) containing manganese (Mn) and iron (Fe).
제4항에 있어서,
상기 페라이트 코어는 상기 망간의 함량이 11.51weight%이고, 비투자율이 최소 2,300에서 최대 2,700인 것을 특징으로 하는 코로나 방전 검출 프로브.
The method of claim 4, wherein
Wherein the ferrite core has a content of 11.51weight% of manganese and a specific permeability of at least 2,300 to at most 2,700.
제1항에 있어서,
상기 포움에 일측에 연결되어 손잡이 역할을 하는 봉(rod)을 포함하는 코로나 방전 검출 프로브.
The method of claim 1,
A corona discharge detection probe comprising a rod (rod) connected to one side of the foam to serve as a handle.
제6항에 있어서,
상기 봉은 폴리스티렌(Polystyrene) 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 코로나 방전 검출 프로브.
The method of claim 6,
The rod is a corona discharge detection probe, characterized in that consisting of polystyrene (Polystyrene) material.
발전기의 고정자 권선에서 코로나 방전 신호를 검출하는 검출 시스템에 있어서,
일측이 개방된 링(ring) 형태로 형성된 페라이트(Ferrite) 코어로 구성된 페라이트 인덕터를 구비하여 상기 코로나 방전 신호를 검출하는 코로나 방전 검출 프로브; 및
상기 코로나 방전 신호에 대한 측정값을 출력하는 측정기를 포함하는 검출 시스템.
A detection system for detecting a corona discharge signal in a stator winding of a generator,
A corona discharge detection probe having a ferrite inductor composed of a ferrite core formed in an open ring shape on one side thereof to detect the corona discharge signal; And
And a meter for outputting a measurement for the corona discharge signal.
제8항에 있어서,
상기 코로나 방전 검출 프로브로부터 코로나 방전 신호를 입력받아 미리 설정된 저주파 대역의 신호를 통과시키는 필터(filiter); 및
상기 필터로부터 상기 저주파 대역의 신호를 입력받아 선형 증폭하며, 이득(gain)이 10dB인 증폭기를 더 포함하는 검출 시스템.
The method of claim 8,
A filter which receives a corona discharge signal from the corona discharge detection probe and passes a signal of a predetermined low frequency band; And
And a linear amplification signal received from the low frequency band signal from the filter and having a gain of 10 dB.
제8항에 있어서,
상기 측정기는 전류계 또는 전압계인 것을 특징으로 하는 검출 시스템.

The method of claim 8,
The measuring device is an ammeter or a voltmeter.

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