KR20050018577A - A dignosis method of insulation of electric apparatus - Google Patents
A dignosis method of insulation of electric apparatusInfo
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Abstract
Description
본 발명은 전기기기에 사용되고 있는 절연물의 사용년수에 의한 성능열화를 진단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing deterioration of performance due to years of use of an insulator used in an electrical apparatus.
수배전 설비(受配電 設備) 등의 전기기기에 사용되는 절연물은 주위환경이나 전기적, 기계적 스트레스(stress) 등에 의해 사용년수가 경과함에 따라 열화되나, 전기기기의 절연물의 성능열화를 진단하는 방법으로는, 예를들면, 절연저항측정, 부분방전측정, 누설전류측정, 분해가스측정, tanδ측정 등의 많은 방법이 알려져 있다. 측정방법으로 분류하면 대상물을 파괴하는 측정과 비파괴에서의 측정, 절연물에 직접 측정기구를 접촉시키는 측정과, 비접촉에서의 측정, 전기기기의 가동상태에서의 측정과 정지상태에서의 측정 등을 들 수가 있다. 이와 같은 다종 다양한 진단방법에서 그 전기기기에 최적의 방법을 적당히 선택하여 절연물의 열화를 진단한다. 이와 같은 절연진단의 구체적인 종래의 기술로는, 예를들면, 수배전 설비를 구성하는 주회로 부분에 사용되는 고체 절연재료의 표면전기저항, 또는 주회로부분에 설치된 고체 절연재료와 동등 재료로 이루어진 센서부의 표면전기저항을 측정하는 제1 단계, 미리 수배전 설비의 실사용 시간 또는 실사용 시간에 상당하는 시간마다 측정된, 표면전기저항율 측정환경의 상대습도를 파라미터로 한 표면전기저항율의 측정치를 기초로 습도 의존성 기준곡선을 작성하는 제2 단계, 및 습도 의존성 기준곡선과 제1 단계에서 측정된 표면전기저항율의 비교에 의해 수배전 설비의 수명을 판정, 또는 수배전 설비의 나머지 수명을 산출하는 제3 단계를 포함하고, 수명판정에서의 임계치를 「상대습도 80%에서 표면전기저항율이 109Ω」과 같이 일정한 값으로 하는 수배전 설비의 수명진단 방법이 개시되어 있다[예를들면, 일본 특개 2003 - 9316호 공보(제2 페이지, 도 1 및 도 2) 참조].Insulators used in electrical equipment such as water distribution facilities deteriorate with years of use due to the surrounding environment, electrical and mechanical stress, etc. For example, many methods are known, such as insulation resistance measurement, partial discharge measurement, leakage current measurement, decomposition gas measurement, and tan-delta measurement. Classification by measurement method includes measurement of destruction of an object, measurement of nondestructive measurement, measurement of direct contact of a measuring device with an insulator, measurement of noncontact, measurement of the operation state of an electrical device, and measurement of a stationary state. have. In such various diagnostic methods, the optimal method for the electric equipment is appropriately selected to diagnose deterioration of the insulation. As a specific conventional technique of such an insulation diagnosis, for example, the surface electrical resistance of the solid insulation material used for the main circuit portion constituting the water distribution facility, or the material equivalent to the solid insulation material provided in the main circuit portion. In the first step of measuring the surface electrical resistance of the sensor unit, the measured value of the surface electrical resistivity measured by the relative humidity of the surface electrical resistivity measurement environment measured at each time corresponding to the actual use time or actual use time of the power distribution equipment in advance. A second step of creating a humidity dependent reference curve based on the basis of the second step, and a comparison of the surface electrical resistivity measured in the first step with the humidity dependent reference curve to determine the life of the power distribution equipment, or to calculate the remaining life of the water distribution equipment. A number including the third step, wherein the threshold value in the life judgment is set to a constant value such as "the surface electrical resistivity is 10 9 Ω at a relative humidity of 80%". A method for diagnosing the life of a power distribution facility is disclosed (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-9316 (page 2, Figs. 1 and 2)).
상기한 종래의 전기기기의 절연 진단방법에서는, 진단대상 전기기기가 설치된 현지에서, 절연물의 표면 저항율을 측정하고 있으므로, 측정시에 예를들면, 습도의 고저 등의 외부환경에 의한 노이즈(noise)의 영향을 받기 쉽고, 측정데이터의 신뢰성이 저하하는 경우가 있어, 측정결과를 습도 의존성 기준곡선에 따라 보정하고 있으나, 기준이 되는 데이터(data)의 신뢰성이 낮으므로 정확한 진단이 되지 않는 문제가 있었다.In the insulation diagnosis method of the above-described conventional electrical equipment, since the surface resistivity of the insulation is measured at the site where the electrical equipment to be diagnosed is installed, the noise due to the external environment such as the humidity level is high during the measurement. It is easy to be influenced by, and the reliability of the measured data may be lowered, and the measurement result is corrected according to the humidity-dependent reference curve. However, since the reliability of the reference data is low, there is a problem that accurate diagnosis cannot be made. .
또, 표면저항율 같은 전기적 측정을 현지에서 실시하는데는, 측정조작에 능숙성과 전문성을 필요로 하며, 누구나 간단하게 실시할 수 없다는 문제가 있었다.In addition, in order to perform electrical measurements such as surface resistivity locally, there is a problem that the measurement operation requires proficiency and expertise, and that no one can easily perform the measurement.
또, 임계치는 절연물의 종류나 형상이나 사용환경(인가전압 등)에 관계치 않고 일정하게 하고 있으므로, 진단대상 절연물의 실상에 맞지 않는 경우도 있고, 또 초기에 상정한 사용방법이나 환경조건 등이 크게 변화한 경우, 그 임계치에 의해 규정된 년수를 경과하기 전에 사용하지 못하는 경우가 발생되고, 역으로 규정된 연수가 경과해도 문제없이 사용되는 경우도 발생될 수 있다.In addition, since the threshold value is made constant regardless of the type and shape of the insulator and the operating environment (applied voltage, etc.), it may not be suitable for the actual condition of the insulator to be diagnosed. In the case of a large change, it may occur that the service cannot be used before the number of years specified by the threshold, and even if the number of years specified by the threshold has elapsed, it may occur without any problem.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로, 측정시의 외부환경에 의한 영향을 받지 않고 현지에서 쉽게 측정할 수 있고, 또 열화원인을 종합적으로 판단함으로써 진단정밀도를 향상시킨 전기기기의 절연 진단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and can be easily measured in the field without being affected by the external environment at the time of measurement, and the insulation of the electric device having improved diagnostic accuracy by comprehensively determining the cause of deterioration. The purpose is to provide a diagnostic method.
또, 임계치를 논리적으로 구하고, 객관적으로 정밀도가 양호한 수명측정을 할 수 있는 전기기기의 절연 진단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for diagnosing insulation of electrical equipment that can logically obtain a threshold value and objectively measure a life with good accuracy.
본 발명에 따른 전기기기의 절연 진단방법은, 전기기기에 사용되는 절연물의 열화를 진단하기 위한 진단항목과, 상기 진단항목과 상관관계가 있는 다수의 측정항목을 선정하고, 신품과 사용품의 절연물 샘플(sample)로부터 일정 환경하에서 진단항목의 측정데이터를 채취하고, 통상 환경하에서 각 측정항목 마다 측정데이터를 채취하고, MT(마하라노비스 다구치 시스템)법을 사용하여 각 측정항목의 측정데이터를 하나의 지표로 표시하고, 이 하나의 지표와 진단항목의 측정데이터의 상관관계를 표시하는 상관관계도를 작성하는 제1 단계와, 진단항목과 상기 진단항목에 영향을 미치는 외부환경요인의 관계를 표시하는 특성도 또는 특성식을 준비하는 제2 단계와, 절연 진단하는 측정대상 절연물에 있어서, 각 측정항목 마다 측정한 진단용 측정데이터를 MT법을 사용하여 하나의 지표로 표시하고, 이 하나의 지표에 대응하는 진단항목의 수치를 제1 단계에서 미리 작성해둔 상관관계도로부터 판독하는 제3 단계와, 제2 단계에서 미리 준비해둔 특성도 또는 특성식을 사용하여 제3 단계에서 얻은 진단항목의 수치와 외부환경요인의 관계를 표시하는 특성곡선을 작성하고, 외부환경요인의 영향을 고려한 절연진단시점에서의 진단항목의 보정치를 취득하는 제4 단계를 포함하고, 상기 보정치를 이용하여 절연물의 열화 상황을 진단하는 것이다.Insulation diagnostic method of an electrical device according to the present invention, the diagnostic items for diagnosing the deterioration of the insulating material used in the electrical equipment, and a plurality of measurement items that correlate with the diagnostic items are selected, the insulation of new and used products The measurement data of the diagnostic items is collected from the sample under a certain environment, the measurement data is collected for each measurement item under a normal environment, and the measurement data of each measurement item is collected using the MT (Maharanobis Taguchi System) method. The first step of creating a correlation diagram showing the correlation between the measurement data of one of the indicators and the diagnostic item, and the relationship between the diagnostic item and the external environmental factors affecting the diagnostic item are displayed. In the second step of preparing a characteristic diagram or a characteristic expression, and the measurement target insulation material for insulation diagnosis, the diagnostic measurement data measured for each measurement item is M. The third step of displaying the value of the diagnostic item corresponding to the one indicator by using the T method and reading the numerical value of the diagnostic item corresponding to the one indicator from the correlation diagram prepared in the first step, and the characteristics prepared in advance in the second step. Using the diagram or the characteristic formula, create a characteristic curve indicating the relationship between the numerical value of the diagnostic item obtained in the third step and the external environmental factor, and obtain the correction value of the diagnostic item at the time of insulation diagnosis considering the influence of the external environmental factor. And a fourth step, wherein the deterioration state of the insulator is diagnosed using the correction value.
(제1 실시예)(First embodiment)
본 발명은 전기기기의 절연 열화진단에서, 진단대상 절연물의 종류 외부환경(온도, 습도, 외부노이즈 등)을 고려하여 진단항목을 결정하고, 상기 진단항목과 상관관계가 강하고, 현지에서 외부환경에 영향 받지 않고, 단 시간에 쉽게 측정할 수 있는 복수의 측정항목을 선정하고, 이들의 측정결과를 기초로 종합적으로 판단하여 정확한 열화진단을 행하고, 또한 논리적으로 도출된 임계치를 사용하여 「수명」또는「잔여 수명」을 측정하는 것이다.The present invention is to determine the diagnostic items in consideration of the external environment (temperature, humidity, external noise, etc.) of the type of insulation to be diagnosed in the insulation degradation diagnosis of the electrical equipment, the correlation with the diagnostic items is strong, and By selecting a plurality of measurement items that can be easily measured in a short time without being affected, and comprehensively judging based on the results of these measurements, accurate deterioration diagnosis is carried out, and logically derived thresholds are used for "lifetime" or It is to measure the "residual life".
도 1은 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법의 순서를 표시하는 플로차트(flowchart)이다. 이하, 도 1에 따라 발명의 순서를 설명한다.1 is a flowchart showing a procedure of an insulation diagnosis method of an electric apparatus according to the first embodiment. Hereinafter, the procedure of invention is demonstrated according to FIG.
먼저, 제1 단계로써, 진단대상 전기기기의 절연성능의 열화를 판단하기 위한 진단항목을 선정하고, 상기 진단항목과 상관관계가 강한 복수의 측정항목을 선정한다.First, as a first step, a diagnostic item for determining deterioration of insulation performance of an electric device to be diagnosed is selected, and a plurality of measurement items having a strong correlation with the diagnostic item are selected.
절연진단에 진단항목과 복수의 측정항목을 사용하는 이유를 간단하게 설명한다. 절연물의 열화는 절연물의 종류나 사용환경, 외부환경에 의해 크게 다르다. 따라서, 이 절연물에 맞는 진단항목으로써, 예를들면, 전기적 측정이면 「부분방전」,「표면저항」,「tanδ」,「누설전류」등의 항목에서 최적인 것을 선택하지만, 이들을 현지에서 측정하는 것은 외부노이즈의 영향을 받아들이기 쉽지 않다. 따라서, 상기 진단항목의 열화원인이거나, 상관관계성이 강하고, 또 현지에서 쉽게 측정할 수있는 항목을 복수개 추출하고, 이를 측정항목으로 한다. 예를 들면, 「부분방전」을 진단항목으로 한 경우, 「광택」,「표면침식도」,「분해가스량」을 측정항목 선정한다. 선정된 측정항목을 직접측정함으로써, 원래의 진단항목을 간접적으로, 또 복수의 측정항목으로부터 종합적으로 판단하는 것이다.Briefly explain why diagnostic items and multiple measures are used for insulation diagnosis. The deterioration of an insulator varies greatly depending on the kind of the insulator, the use environment, and the external environment. Therefore, as the diagnostic item suitable for this insulator, for example, if the electrical measurement is selected from the items such as "partial discharge", "surface resistance", "tanδ", and "leakage current", it is best to measure them locally. It is not easy to accept the influence of external noise. Therefore, a plurality of items which are the cause of deterioration of the diagnostic item, or which have a strong correlation and can be easily measured locally are extracted, and this is used as a measurement item. For example, when "partial discharge" is a diagnostic item, "gloss", "surface erosion degree" and "decomposition gas amount" are selected as measurement items. By directly measuring the selected measurement item, the original diagnosis item is determined indirectly and comprehensively from a plurality of measurement items.
그 다음, 측정대상 전기기기의 절연물과 동일한 절연물의 신품과 사용품(예를들면, 사용자가 수년 사용하고 있던 열화품)의 절연물 샘플을 다수 준비한다. 이들의 절연물 샘플로부터, 일정환경(예를들면, 온도 20℃, 습도 50% 이하, 이것을 기준환경이라 한다)하에서 진단항목에 대해 측정하여 측정데이터를 채취한다. 또한, 상기 샘플로부터 각 측정항목에 대해 측정데이터를 채취한다. 그 다음, 각 측정항목의 측정데이터를 샘플마다, 품질공학의 분야에서 잘 알려진 마하라노비스 다구치 시스템(Mahalanobis Taguchi system)법(이하, MT법이라고 생략한다)을 사용하여 하나의 지표(마하라노비스의 거리)로 해서 표시하고, 이 하나의 지표와 진단항목의 측정결과의 상관관계를 표시하는 상관관계도(도 4 참조, 상세한 것은 후술한다)를 작성하고, 상관관계를 하나의 선으로 표시한 마스터 커브(master curve)를 얻는다(S11). 이 상관관계도에서 진단항목치를 표시하는 가로축의 수치는 기준환경에서의 값이다.Then, a large number of insulator samples of new and used articles (for example, deteriorated articles that have been used by users for several years) are prepared. From these insulator samples, measurement data are collected by measuring the diagnostic items under a constant environment (for example, a temperature of 20 ° C., a humidity of 50% or less, which is referred to as a reference environment). Also, measurement data is collected for each measurement item from the sample. Then, for each sample, the measurement data of each measurement item is used as a single indicator (Maharanobis) using the Mahalanobis Taguchi system method (hereinafter referred to as MT method), which is well known in the field of quality engineering. Distance), and a correlation diagram (refer to FIG. 4, described later in detail) indicating the correlation between the measurement result of one of the indicators and the diagnostic item is prepared, and the correlation is represented by one line. A master curve is obtained (S11). In this correlation chart, the numerical value on the horizontal axis indicating the diagnostic item value is the value in the reference environment.
다음에 제2 단계로써, 진단항목과 이에 영향을 미치는 외부환경요인의 관계를 표시하는 특성도(도 5참조. 상세한 것을 후술한다), 또는 특성식을 작성해 준비해둔다(S12). 여기에서의 외부환경요인이라는 것은, 제1 단계에서 진단항목의 데이터를 채취할 때 기준환경으로 한 환경항목을 말하며, 상기한 예에서는 온도와 습도이다. 단, 다수의 진단항목에 대해 다수의 외부환경요인 마다 특성도를 작성하는 것은 대단한 노력을 필요로 하므로, 특히 영향이 큰 외부환경요인(예를들면, 습도)을 특정할 수 있으면, 그와의 관련을 보는 것만으로 실용상 충분하다.Next, as a second step, a characteristic diagram (see Fig. 5, which will be described in detail later) or a characteristic expression indicating the relationship between the diagnostic item and the external environmental factors affecting it is prepared and prepared (S12). The external environmental factor herein refers to an environmental item that is taken as a reference environment when the data of the diagnostic item is collected in the first step, and the temperature and humidity in the above example. However, drawing a characteristic diagram for each of a number of external environmental factors for a large number of diagnostic items requires a great deal of effort, especially if a large external environmental factor (eg, humidity) can be identified. Seeing the connection is practically enough.
특성도를 만드는 방법은, 복수의 절연물 샘플(이것은 제1 단계의 절연물 샘플과 같지 않아도 된다)을 준비하고, 가속열화에 의해 열화정도가 상이한 샘플을 작성하고, 이들의 샘플마다 외부환경요인을 파라미터(parameter)로 하여 진단항목에 대해 측정하고, 측정결과를 예를들면, 가로축을 외부환경요인의 대소, 세로축을 진단항목의 측정치로 한 그래프로서 표시한다. 이와 같이 하면, 열화정도가 상이한 진단항목의 외부환경요인을 파라미터로 한 복수의 특성곡선이 얻어진다.The method of making the characteristic diagram is to prepare a plurality of insulator samples (which do not need to be the same as the insulator samples in the first stage), prepare samples with different degrees of deterioration due to accelerated deterioration, and parameterize external environmental factors for each of these samples. Measure the diagnostic items with (parameter), and display the measurement results as graphs, for example, where the horizontal axis is the magnitude of external environmental factors and the vertical axis is the measurement value of the diagnostic item. In this way, a plurality of characteristic curves are obtained by using the external environmental factors of diagnostic items having different degrees of deterioration as parameters.
또, 특성곡선을 수식화해두고, 그 수식을 사용해 특성곡선을 작성해도 된다(구체적 예는 후술한다).In addition, the characteristic curve may be formulated, and the characteristic curve may be created using the formula (specific examples will be described later).
이상의 제1 단계에서 제2단계까지는 현지에서의 진단대상 전기기기의 절연진단에 앞서 사전에 준비해 두는 준비작업이다.Steps 1 through 2 above are preparations to be prepared in advance before insulation diagnosis of the electric device to be diagnosed in the field.
다음에 제3 단계에 대해 설명한다. 이 이후가 실제 기회에서의 절연진단을 위한 측정 및 진단작업이 된다. 우선, 진단대상 전기기기의 측정대상 절연물에 대해 각 측정항목마다 진단용의 측정데이터를 채취한다. 측정항목에도 의하지만, 통상은 정전상태에서 절연물을 직접측정하거나, 절연물에서 시료를 채취하여 그 시료를 측정한다. 측정결과를 MT법을 사용하여 하나의 지표로 한다. 다음에, 상기 제1 단계에서 작성한 상관관계도의 마스터 커브를 사용하여, 하나의 지표에 대응하는 진단항목의 수치를 판독한다(S13). 여기에서 판독한 진단항목의 수치는, 전술한 바와 같이 기준환경에서의 값이므로, 측정시의 현지의 외부환경요인에 영향을 받지 않고, 일정한 환경하의 측정결과를 얻을 수 있다.Next, the third step will be described. This is then measured and diagnosed for insulation diagnostics in real life. First, the measurement data for diagnosis is collected for each measurement item for the measurement target insulation of the electric equipment to be diagnosed. In addition to the measurement items, the insulation is usually measured directly in the state of power failure, or a sample is taken from the insulation to measure the sample. The measurement result is one index using the MT method. Next, using the master curve of the correlation chart created in the first step, the numerical value of the diagnostic item corresponding to one index is read (S13). Since the numerical value of the diagnostic item read out here is a value in a reference environment as mentioned above, the measurement result in a fixed environment can be obtained without being influenced by the local external environmental factor at the time of a measurement.
다음에 제4 단계로서, 제2 단계에서 작성한 특성도, 또는 특성식을 사용하여, 제3 단계에서 얻은 진단항목의 수치(기준환경에서의 값)를 기초로, 외부환경요인과 진단항목의 관계를 표시하는 특성곡선을 작성한다(구체적인 작성방법은 후술한다).Next, as a fourth step, the relationship between the external environmental factor and the diagnostic item, based on the numerical value (value in the reference environment) obtained in the third step, using the characteristic diagram created in the second step or the characteristic expression. Create a characteristic curve indicating (specific method of production will be described later).
이 특성곡선은 현지에서의 측정시점에서의 진단항목의 외부환경요인(예를들면, 습도)을 파라미터로 하는 특성곡선이다. 따라서, 예를들면, 외부환경요인을 습도로 하면, 습도 0%에서 습도 100%의 모두에서의 진단항목의 값을 이 특성곡선으로부터 판독할 수 있다(S15).This characteristic curve is a characteristic curve parameterized by external environmental factors (eg, humidity) of the diagnostic item at the point of measurement at the site. Therefore, for example, if the external environmental factor is set to humidity, the value of the diagnostic item at both humidity 0% and humidity 100% can be read from this characteristic curve (S15).
이상과 같이 제1 단계 내지 제4 단계에 의하면, 진단항목과 상관관계가 강한 복수의 측정항목에 의해 판단하므로, 진단항목에 대해 다면적으로 판단이 가능하며, 또 측정시점의 외부환경요인에 관계없이, 외부환경요인을 파라미터로 하는 진단항목치의 특성곡선이 얻어지므로, 임의의 외부환경치에 대응하는 진단항목치가 구해지고, 절연물의 열화상태를 정확하게 파악할 수 있다.As described above, according to the first to fourth steps, since the judgment is made based on a plurality of measurement items having a strong correlation with the diagnosis item, the diagnosis item can be determined in multiple ways, and regardless of the external environmental factors at the time of measurement. Since the characteristic curve of the diagnostic item value having external environmental factors as a parameter is obtained, the diagnostic item value corresponding to any external environmental value is obtained, and it is possible to accurately grasp the deterioration state of the insulation.
또, 이상의 결과를 바탕으로 수명진단을 정밀도 좋게 실시하는 방법에 대해 설명한다. 먼저, 진단항목과 사용년수(경과년수)의 상관관계를 표시하는 수명 추정도를 준비하고, 진단항목의 초기치(즉, 신품일 때의 값이고, 이는 제1 단계에서 측정한 것을 이용한다)와 제4 단계에서 얻어진 측정시점의 진단항목치를 플로팅(plotting)하고, 2점을 연결해 열화경향선으로 하고, 상기 열화경향선과 미리 구하여 놓은 진단항목에 대한 임계치의 선의 교점에서 수명을 추정한다(S15). 즉, 신품시점에서 교점까지의 경과년수가 수명이고, 측정시점에서 교점까지의 경과년수를 나머지 수명이라고 추정하는 것이다(도 7 참조, 상세한 것은 후술한다).Based on the above results, a method of accurately performing life diagnosis will be described. First, prepare a life estimation diagram that shows the correlation between the diagnostic item and the number of years of use (the number of years of use), and the initial value of the diagnostic item (that is, the value when the product is new), which is measured using the first step. Plot the diagnostic item value of the measurement time point obtained in step 4, connect the two points to the deterioration tendency line, and estimate the life at the intersection of the deterioration tendency line and the threshold line for the diagnostic item previously obtained (S15). In other words, the elapsed years from the new time point to the intersection point are the lifespan, and the elapsed years from the measurement time point to the intersection point are assumed to be the remaining life time (see Fig. 7, details will be described later).
이상과 같이 이 방법에 의하면 측정시점에서의 임의의 외부환경치에서의 진단항목치를 사용하여 수명이 추정가능하므로, 여러가지 외부환경을 예측한 수명추정이 가능해진다.As described above, according to this method, the life can be estimated by using the diagnostic item value at any external environment value at the time of measurement, and thus, life estimation that predicts various external environments is possible.
다음에, 이상과 같은 전기기기의 절연 진단방법을 수배전 설비의 절연진단에 적용한 경우를 예를들어 구체적인 진단방법을 설명한다.Next, a specific diagnosis method will be described, taking the case where the insulation diagnosis method of the electric equipment as described above is applied to the insulation diagnosis of the power distribution equipment.
수배전 설비에 사용되고 있는 절연물의 주종류는 폴리에스테르(polyester)수지 절연물, 에폭시(epoxy)수지 절연물, 페놀(phenol)수지 절연물 등이다. 이들의 절연물의 열화프로세스로는, 절연물 표면의 오손 →흡습 →절연저항저하, 누설전류 증가 → 줄(Joule)열에 의한 드라이벤드(dry band)[절연물 표면이 젖은 상태일 때 생기는 미크로의 건조한 갭(gap)]의 형성 →신틸레이션(scintillation) 방전(연면 미소방전)의 발생 →표면의 탄화에 의한 트래킹(tracking) 방전(국소방전)의 발생ㆍ진전 → 전로파괴와 같이 진전해 가는 것이 최근의 연구로 명백하게 되었다. 따라서, 열화 진단항목으로서, 절연물의 표면저항을 측정하여 판단하는 것이 효과적인 것이 알려져 있다.The main types of insulators used in water distribution facilities are polyester resin insulators, epoxy resin insulators, and phenol resin insulators. Degradation processes of these insulators include fouling of the surface of the insulator, moisture absorption, lowering of the insulation resistance, increased leakage current, and dry bands due to Joule heat (micro dry gaps generated when the surface of the insulator is wet). gap)] → generation of scintillation discharges (creepage microdischarges) → generation and development of tracking discharges (local discharges) by carbonization of the surface Became evident. Therefore, it is known that it is effective to measure and judge the surface resistance of an insulator as a degradation diagnostic item.
먼저, 제1 단계로서, 진단항목과 측정항목을 선정한다. 진단항목은 상기와 같은 절연물의 열화판정에 유효하다는 「절연물의 표면저항치」로 한다. 그러나 표면저항치와 같은 전기적인 측정은 습도 등 외부환경 노이즈의 영향을 받기 쉽고, 예를들면, 동일한 절연물이 동일한 정도 열화된 경우에도 습도가 다르면 최대 5자리 이상의 측정오차가 있다. 따라서, 외부환경으로부터의 노이즈를 받는 일이 적고, 표면저항의 변화의 요인이 되는 열화원인을 직접 측정하기로 하고, 현지에서의 측정의 용이성도 고려하여, 측정항목으로서 표면저항과 상관관계가 강한 화학적 측정항목인 「이온량」과 「색차광택량」을 선정하였다. 이온의 종류로는 질산이온, 황산이온, 염소이온, 나트륨이온, 불소이온 등이 있고, 색차에 관해서도, 색채(명도), 색채(황색) 등이 있다. 측정대상 절연물과의 상관관계의 세기를 미리 알고 있는 경우는 적절하게 선택하면 되지만. 본 실시예에서는 다음과 같은 방법에 의해 각 항목에서 최적 항목을 골랐다.First, as a first step, diagnostic items and measurement items are selected. The diagnostic item is " surface resistance value of the insulator " which is effective for determining the deterioration of the insulator as described above. However, electrical measurements such as surface resistance are susceptible to external environmental noise such as humidity. For example, even when the same insulation is degraded to the same degree, there is a measurement error of at least 5 digits if the humidity is different. Therefore, it is less likely to receive noise from the external environment, and it is decided to directly measure the cause of deterioration which is the cause of the change of the surface resistance, and it has a strong correlation with the surface resistance as a measurement item in consideration of the ease of measurement in the field. "Ion amount" and "Color difference gloss amount" which were chemical measurement items were selected. Types of ions include nitrate ions, sulfate ions, chlorine ions, sodium ions, fluorine ions, and the like, and color (brightness), color (yellow) and the like also in terms of color difference. If the strength of the correlation with the insulation to be measured is known in advance, it can be selected appropriately. In this embodiment, the optimal item was selected from each item by the following method.
도 2는 측정항목후보에서 측정항목을 선정하는 플로차트이고, 도 3은 측정항목의 유효성을 판단하는 요인효과도이다(도면을 참조하면서 설명한다). 도 2에서, 먼저 진단항목으로 한 표면저항치와 상관관계가 있다고 생각되는 복수의 측정항목후보로서, 색채, 광택, 성분(탄화수소 등), 이온부착량 등, 15항목을 선택하였다(S21). 도 3의 가로축에 열거한 것이 측정항목후보이다.FIG. 2 is a flowchart for selecting a measurement item from the measurement item candidate, and FIG. 3 is a factor effect diagram for determining the validity of the measurement item (described with reference to the drawings). In Fig. 2, 15 items, such as color, gloss, component (hydrocarbon, etc.) and ion deposition amount, were selected as candidates for a plurality of measurement items that are considered to be correlated with the surface resistance value as the diagnosis item (S21). The items listed in the horizontal axis of Fig. 3 are candidates for measurement.
다음에, 절연물의 샘플을 사용하여 그들의 각 항목마다 그 항목을 사용했을 때와 사용하지 않은 경우의 효과의 정도(유효성)를, MT법을 이용하여 SN비로써 표시한다(S22). 도 3에서, 각 항목 후보마다, 그 항목을 진단에 사용한 경우를 「유」, 사용하지 않은 경우를 「무」로 해서 세로축에 SN비를 표시하고 있다. 우측 아래쪽에서 차가 클수록 「유」의 경우의 효과가 현저한 것을 알 수 있다.Next, the degree (effectiveness) of the effect of using and not using the item for each of those items using a sample of the insulator is displayed as the SN ratio using the MT method (S22). In FIG. 3, for each item candidate, the SN ratio is displayed on the vertical axis with the case where the item is used for diagnosis as "yes" and the case where the item is not used as "no". It turns out that the effect in the case of "Y" is remarkable as the difference is larger in the lower right.
다음에, 무효인 측정항목후보를 배제하여, 유효한 측정항목후보중에서 다시 효과가 현저한 항목을 추출하고, 이를 측정항목으로 선정한다(S23). 도 3을 기초로, SN비가 높은 색채(황색), 질산이온 및 황산이온의 3항목을 추출하여 측정항목으로 선정하였다.Next, an invalid measurement item candidate is excluded, and an item having a significant effect is again extracted from the valid measurement item candidates, and this is selected as a measurement item (S23). Based on FIG. 3, three items of colors (yellow), nitrate ions, and sulfate ions having high SN ratios were extracted and selected as measurement items.
또, 선정한 측정항목에 의해 상관관계성을 확인하고, 상관관계성이 충분하지 않은 경우는 다른 측정항목후보를 추출하고,다시 S21 ~ S23의 작업을 실시한다. 또, 이 SN비로부터 유효성을 판단하고 측정후보를 발견하는 방법은 상기한 예 이외에서도 적용되는 것은 말할 것도 없다.In addition, the correlation is confirmed by the selected measurement item. If the correlation is not sufficient, another measurement item candidate is extracted, and the operations of S21 to S23 are performed again. It goes without saying that the method of judging the validity from this SN ratio and finding the measurement candidate is also applied to the above examples.
상기와 같은 SN비에 의해 측정항목을 결정하는 작업에 의하면, 측정항목을 객관적으로 추출할 수 있고, 아울러 주요한 열화인자를 해명할 수 있는 효과도 있다.According to the operation of determining the measurement item based on the SN ratio as described above, the measurement item can be extracted objectively, and the main deterioration factor can be elucidated.
다음에, 측정대상 절연물과 동일한 절연물의 신품과 사용기간이 다른 사용품의 절연물 샘플을 복수개 준비하고, 그 샘플에서 색채(황색), 질산이온량 및 황산이온량의 3항목에 대해 측정한다. 색채는, 예를들면 간이색소계에 의해 황색의 농도를 측정한다. 각각의 이온량은, 예를들면 이온시험지와 고감도 반사식 광도계를 사용하여 이온시험지에 전사한 이온의 농도를 측정한다. 색채 및 이온량은 온도나 습도의 영향을 거의 받지 않으므로 상온하에서 측정할 수가 있다. 다음에, 상기와 동일한 샘플을 사용하여 표면저항치를 측정하지만, 표면저항치는 습도의 영향을 크게 받으므로, 예를들면 외부환경으로부터의 노이즈를 셧아웃(shut out)한 노이즈 실드(noise shield)실을 이용하여, 온도 20℃, 습도 50%와 같은 일정한 환경(기준환경)하에서 측정한다. 다음에, MT법을 사용하여 상기에서 측정한 색채와 2종의 이온량을 하나의 지표(마하라노비스의 거리)로서 구하고, 도 4에 도시한 바와 같은 표면저항치와 마하라노비스의 거리의 상관관계성을 표시하는 상관관계도로 나타내고, 마스터 커브를 얻는다. 도 4에서 우측 하부의 복수의 집단은 신품을 표시하고, 마하라노비스의 거리가 멀어질수록 신품과의 차이가 크고 열화가 진행되고 있는 것을 표시하고 있다. 마하라노비스의 거리를 알면, 마스터 커브로부터 표면저항치를 알 수 있다. 여기서 얻어지는 표면저항치는 기준환경에서의 값이다.Subsequently, a plurality of new samples of the same insulator as the measurement target insulator and the used product having different service periods are prepared, and the samples are measured for three items of color (yellow), nitrate ion amount and sulfate ion amount. A color measures the density | concentration of yellow, for example with a simple colorimeter. For each ion amount, the concentration of ions transferred to the ion test paper is measured using, for example, an ion test paper and a high sensitivity reflective photometer. Color and ion amount are hardly affected by temperature or humidity and can be measured at room temperature. Next, the surface resistance value is measured using the same sample as described above, but the surface resistance value is greatly influenced by humidity, so for example, a noise shield room which shuts out noise from the external environment is used. The measurement is carried out under a constant environment (reference environment) such as a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50%. Next, using the MT method, the color and the two kinds of ions measured above are obtained as one index (distance of Maharanobis), and the correlation between the surface resistance value and the distance of Maharanobis as shown in FIG. It is represented by a correlation diagram showing the sex, and a master curve is obtained. In FIG. 4, a plurality of groups in the lower right corner display a new product, and indicate that the difference between the new product and the deterioration is increasing as the distance of Maharanobis increases. Knowing the distance of Mahalanobis, the surface resistance can be known from the master curve. The surface resistance obtained here is a value in a reference environment.
다음에 제2 단계로서, 표면저항치에 영향을 미치는 외부환경으로서 습도의 영향, 즉 표면저항치의 습도 의존성을 보기 위한 작업을 한다. 표면저항치는 동일한 열화품이라도 습도에 의해 크게 변화한다. 색채, 이온량을 측정항목으로 한 경우, 온도에 의한 영향은 별로 없으므로 온도에 대해서는 고려하지 않는 것으로 한다.Next, as a second step, work is performed to see the influence of humidity as the external environment affecting the surface resistance, that is, the dependency of humidity on the surface resistance. The surface resistance changes greatly with humidity even with the same deteriorated product. In the case of using color and ion as the measurement items, temperature is not influenced. Therefore, temperature is not considered.
먼저, 다수의 절연물 샘플을 준비한다. 실온하에서, 예를들면 질산수용액의 증기에 1일, 2일과 같이 기간을 변경하여 노출시킨 샘플을 건조시킨 후, 환경 실내에서 온도 20℃, 습도 5% ~ 95%로 단계적으로 변경하여 각각의 시점에서의 표면저항치를 측정한다. 도 5는 습도와 표면저항치의 관계를 표시하는 특성곡선이다. 도면에서 점선으로 표시한 것은 측정결과에서 얻은 곡선이고, 측정결과를 플로팅하여 매끄럽게 연결시킨 것이다. A는 신품의 곡선을 표시하고, B, C, D, E와 하방의 곡선일수록 열화정도가 높은 절연물의 특성곡선이다. 열화가 진행될수록 습도의 영향을 받기 쉽게되는 것을 알 수 있다.First, a plurality of insulator samples are prepared. At room temperature, for example, the samples exposed to the vapor of aqueous nitric acid solution at different periods, such as 1 day and 2 days, were dried, and then gradually changed to 20 ° C. and 5% to 95% humidity at room temperature at each time point. Measure the surface resistance at. 5 is a characteristic curve showing the relationship between humidity and surface resistance. The dotted lines in the figure are curves obtained from the measurement results, and the measurement results are plotted and smoothly connected. A denotes a new curve, and B, C, D, and E and the lower curves are characteristic curves of the insulation having a higher degree of deterioration. It can be seen that as the deterioration proceeds, the humidity becomes more susceptible to influence.
특성곡선의 작성에서는, 열화정도가 상이한 샘플을 다수 준비하면, 열화정도가 상이한 다수의 곡선이 얻어지고, 섬세한 특성곡선도로 되지만, 샘플수가 많아질수록 데이터 채취를 위한 많은 시간과 노력을 요한다. 따라서, 상기 곡선을 수식화할 수 있으면, 어떤 표면저항치라도 간단하게 습도 보정이 가능하다. 측정에서 얻어진 특성곡선이 도 5에 도시한 바와 같이 정규분포곡선의 일부에 유사하게 되어 있는 것으로부터, 상기 곡선을 가우스(gauss)분포함수에 의한 피팅(fitting)을 행하고, 가우스분포곡선을 사용하여 수식화하는 기술이 일본 특개 2003-9316호 공보에 개시되어 있다. 따라서, 이 기술을 이용하고, 가우스분포함수에 의해 수식화한 특성식을 이용하여 나타낸 특성곡선이 도 5의 실선으로 표시한 것이다. a ~ e는 실측에서 얻은 특성곡선 A ~ E에 대응하여 특성식에서 구한 특성곡선이다. 이 특성식을 이용하면, 습도가 특정되어 있는 표면저항치 1점을 알 수 있으면, 특성곡선을 나타낼 수 있으므로, 임의의 습도의 표면저항치를 간단하게 판독할 수 있다. 상기까지의 단계가 실제의 진단에 앞선 준비작업이다.In the production of the characteristic curve, when a large number of samples having different degrees of deterioration are prepared, a large number of curves having different degrees of deterioration are obtained, resulting in fine characteristic curves. However, as the number of samples increases, more time and effort are required for data collection. Therefore, if the curve can be formulated, any surface resistance can be easily compensated for humidity. Since the characteristic curve obtained in the measurement is similar to a part of the normal distribution curve as shown in Fig. 5, the curve is fitted by a Gaussian distribution function, and the Gaussian distribution curve is used. A technique for formulating is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-9316. Therefore, using this technique, the characteristic curve shown using the characteristic formula modified by the Gaussian distribution function is shown by the solid line of FIG. a to e are characteristic curves obtained from characteristic equations corresponding to characteristic curves A to E obtained from actual measurements. By using this characteristic formula, if one point of surface resistance value whose humidity is specified can be known, a characteristic curve can be shown, and the surface resistance value of arbitrary humidity can be read easily. The above steps are preparations prior to the actual diagnosis.
다음에, 제3 단계로서, 진단대상의 수배전 설비가 설치되어 있는 현지에서 측정대상 절연물의 표면퇴적물로부터 색채(황색), 질산이온량 및 황산이온량의 3항목의 측정을 실시한다. 색채는, 예를들면 간이색소계에 의해 황색의 농도를 측정한다. 각 이온량은, 예를들면 이온시험지와 고감도 반사식 광도계를 사용하여 이온시험지에 전사한 이온의 농도를 측정한다. 측정한 색채와 2종의 이온량을 MT법을 사용하여 하나의 지표(마하라노비스의 거리)로 한다. 그리고, 제1 단계에서 준비해둔 상관관계도의 마스터 커브로부터 마하라노비스거리에 대한 표면저항치를 판독한다. 상기 저항치는 습도 50%에서의 값이다. 즉, 여기까지의 단계에 의해, 현지에서 측정대상 절연물로부터 측정조건에 관계치 않고 항상 온도 20℃, 습도 50%의 표면저항치를 얻을 수가 있다. 따라서, 시계열적으로 측정한 측정결과로부터 열화 경향을 진단하는 경우, 보정의 필요가 없이 그대로 측정결과를 이용할 수 있다.Next, as a third step, three items of color (yellow), amount of nitrate and amount of sulfate are measured from the surface deposits of the object to be measured at the site where the water distribution facility for diagnosis is installed. A color measures the density | concentration of yellow, for example with a simple colorimeter. For each ion amount, the concentration of ions transferred to the ion test paper is measured using, for example, an ion test paper and a high sensitivity reflective photometer. The measured color and the amount of two ions are taken as one index (distance of Maharanobis) using MT method. Then, the surface resistance value for the Mahalanobis distance is read from the master curve of the correlation chart prepared in the first step. The resistance is a value at 50% humidity. In other words, by the steps up to this point, the surface resistance of the temperature of 20 ° C. and the humidity of 50% can always be obtained from the insulator to be measured locally regardless of the measurement conditions. Therefore, when diagnosing the tendency of deterioration from the measurement result measured in time series, the measurement result can be used as it is without the need for correction.
다음에, 제4 단계로서 습도 보정을 행한다. 도 6은 특성곡선의 이용방법을 설명하는 도면이다. 상기 제3 단계에서 상관관계도로부터 얻은 표면저항치를 도면의 습도 50%의 선상에 플로팅(점P)한다. 미리 준비한 특성곡선을 이용하는 경우는, 점 P가 곡선상에 놓이게 되면, 그 곡선이 측정한 절연물의 표면저항의 습도 의존 곡선이다. 곡선상에 놓이지 않을 경우는, 점 P의 상하 곡선의 거리로부터, 새로이 점 P를 통과하는 곡선을 작성하면 된다.Next, humidity correction is performed as a fourth step. 6 is a view for explaining a method of using a characteristic curve. In the third step, the surface resistance obtained from the correlation diagram is plotted (point P) on a line with a humidity of 50% in the figure. In the case of using a characteristic curve prepared in advance, when the point P lies on the curve, the curve is a humidity dependent curve of the surface resistance of the insulation measured. If it does not lie on a curve, the curve which newly passes through the point P may be created from the distance of the vertical curve of the point P.
상술한 특성식을 이용하면 미리 특성도를 준비할 필요는 없고, 점 P의 표면저항치를 기초로 가우스분포 함수에 의한 특성식에 의해 곡선을 그릴수 있다. 상기 곡선이 측정으로 얻은 표면저항치의 습도 의존 곡선이 된다. 도면 중 굵은 화살표로 표시한 바와 같이, 습도 50%에서의 표면저항치가 11(logρΩ)이라고 하면, 이 수치를 기초로 식에서 굵게 표시된 곡선과 같은 습도 의존 곡선이 얻어진다. 따라서, 임의의 습도에서의 측정시의 표면저항치를 알 수 있다.By using the above-described characteristic formula, it is not necessary to prepare the characteristic diagram in advance, and it is possible to draw a curve by the characteristic formula by the Gaussian distribution function based on the surface resistance of the point P. The curve becomes the humidity dependent curve of the surface resistance obtained by the measurement. As shown by the thick arrow in the figure, if the surface resistance value at 50% of humidity is 11 (log?), A humidity-dependent curve like the one shown in bold in the equation is obtained based on this value. Therefore, the surface resistance value at the time of measurement in arbitrary humidity can be known.
다음에, 상기 결과를 기초로 수명을 측정한다. 도 7은 본 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법에 의한 수명추정도이다. 수명추정도는 다음과 같이 작성한다. 세로축을 표면저항치(대수 눈금으로한다), 가로축을 사용년수(경과년수)로 하고, 신품시의 절연저항치를 좌단의 세로축에 플로팅한다(점 가). 다음에, 상기 제3 단계에서 상관관계도로부터 판독한 습도 50%의 표면저항치를 플로팅한다(점 나). 또, 수명을 추정하는 기준으로 하는 임의의 습도에서의 값을 상기 제4 단계에서 얻은 특성곡선으로부터 구해서 플로팅한다(점 다). 점 나는 항상 습도 50%에서의 값이므로, 예를들면 다른 측정시점에서의 값과 비교해서 경향을 볼 때 등에 기후 등에 관계없이 일정한 진단이 가능하다. 점 다는, 예를들면 습도 100%의 값으로 하면, 가장 엄격한 조건으로 후술의 수명을 판단할 수 있다. 통상은 장마때나 태풍 때의 습도로 하는 것이 실제적이다. 다음에, 점 가와 점 다를 연결하여 직선을 그으면, 이 선이 측정대상 절연물의 열화경향선이 된다Next, the lifetime is measured based on the result. 7 is a life expectancy estimate by the insulation diagnostic method of the electric device according to the present embodiment. The life estimate is written as: The vertical axis is the surface resistance (measured in logarithmic scale), the horizontal axis is the number of years of use (elapsed years), and the new insulation resistance is plotted on the vertical axis at the left end (point). Next, the surface resistance value of 50% of humidity read from the correlation diagram in the third step is plotted (point b). In addition, a value at an arbitrary humidity, which is a criterion for estimating the lifetime, is obtained from the characteristic curve obtained in the fourth step and plotted (dot). The point I is always at 50% humidity, so a constant diagnosis is possible regardless of the climate, for example when looking at trends compared to values at other measurement points. For example, if the humidity is set to a value of 100% humidity, the service life described below can be determined under the most stringent conditions. Usually, it is practical to set the humidity at the time of rainy season and typhoon. Next, when a straight line is connected by connecting the point value and the point point, this line becomes the deterioration tendency line of the insulation to be measured.
또, 정기적으로 수명추정을 하는 경우는, 지난번의 결과를 출발점으로 하는 열화경향선을 그어줌으로써, 실상에 합치된 열화경향을 볼 수 있다.In addition, in the case of performing the life estimation on a regular basis, the deterioration tendency coincided with the actual state can be seen by drawing the deterioration tendency line starting from the last result.
다음에, 수명을 추정하기 위해, 미리 설정한 표면저항치의 임계치를 가로축으로 평행하게 긋는다. 임계치는, 예를들면 규정을 기초로 정하거나, 과거의 사례로부터 도출하거나, 후술하는 제2 실시예에서 구한 수식에 의해 계산으로 구해도 된다. 이 임계치의 선과 열화경향선의 교점(점 라)에 대응하는 사용년수를 수명으로 추정한다. 따라서, 수명으로부터 측점 시점까지의 경과년수를 그어주면 추정 잔여수명을 구할 수 있다. 또, 도 7에서 점 라보다 우측으로 열화경향선이 급히 내려가 있는 것은, 이 이후는 급속하게 열화가 진행되고, 지락, 단락에 이르는 확율이 급격히 높아지기 때문이다.Next, in order to estimate the lifetime, the threshold value of the surface resistance value set in advance is drawn in parallel on the horizontal axis. For example, the threshold value may be determined based on a rule, derived from a past example, or calculated by a formula obtained in the second embodiment described later. The service life corresponding to the intersection point of this critical line and the deterioration tendency line (point d) is estimated as the lifetime. Therefore, the estimated remaining life can be obtained by drawing the number of years from the life to the point of time. In addition, the reason why the degradation tendency line is rapidly lowered to the right side than in Fig. 7 is that the deterioration progresses rapidly thereafter, and the probability of reaching ground faults and short circuits increases rapidly.
이상과 같이, 제1 실시예에 의한 발명에 의하면, 외부환경에서 받는 노이즈의 영향을 배제한 일정한 환경에서의 진단데이터를 얻을 수 있는 동시에, 측정시점의 외부환경요인에 관계없이, 외부환경요인을 파라미터로한 진단항목치의 특성곡선이 얻어지므로, 임의의 외부환경치에 대응하는 측정항목치가 구해지고, 절연물의 열화상태를 정확히 파악할 수 있다.As described above, according to the invention according to the first embodiment, it is possible to obtain diagnostic data in a constant environment excluding the influence of noise from the external environment, and to parameterize the external environment factors regardless of the external environment factors at the time of measurement. Since the characteristic curve of the diagnostic item value is obtained, the measured item value corresponding to an arbitrary external environment value is obtained, and it is possible to accurately grasp the deterioration state of the insulation.
또, 진단항목과 상관관계가 있는 선택된 복수의 측정항목에 의해 판단하므로, 진단항목에 대해 다면적으로 판단이 가능하고, 측정정밀도가 향상된다.Moreover, since it judges by the selected several measurement item which correlates with a diagnosis item, it is possible to make a decision multifaceted about a diagnosis item, and the measurement precision improves.
또, 측정결과를 이용하여 수명을 추정하는 경우는, 임의의 외부환경치에서의진단항목치를 이용할 수 있으므로, 여러가지 외부환경을 예측한 수명추정이 가능해진다.In the case of estimating the lifetime using the measurement result, the diagnostic item value in any external environment value can be used, and thus life estimation in which various external environments are predicted is possible.
또, 측정결과로부터 외부환경요인을 파라미터로 한 보정치를 얻는데, 특성식을 이용함으로써, 측정결과에 의한 외부환경요인 의존 곡선을 간단하게 작성할 수 있다.In addition, to obtain a correction value using the external environmental factors as parameters from the measurement results, it is possible to easily create an external environmental factor dependency curve based on the measurement results by using the characteristic formula.
(제2 실시예). (2nd Example).
제2 실시예에 의한 전기기기의 절연물 진단법은, 수명추정에 따른 임계치를 이론적으로 구하는 것을 특징으로 하는 것이다. 진단대상 전기기기의 절연물로부터 측정데이터를 취득하고 상관관계도를 사용하여 표면저항치를 판독하고, 보정곡선에 의해 습도 의존 곡선을 구하고, 수명을 추정하기 위해 수명 추정도로부터 열화경향선을 구할 때까지는 제1 실시예와 같으므로, 상세한 설명은 생략한다. 본 실시예에 의한 임계치는 아래와 같이 구한다.The insulation diagnostic method for an electric machine according to the second embodiment is characterized by theoretically obtaining a threshold value according to the life estimation. Until the measurement data is acquired from the insulation of the electrical equipment to be diagnosed, the surface resistance value is read using the correlation chart, the humidity dependence curve is calculated by the calibration curve, and the deterioration trend line is obtained from the life estimation diagram to estimate the life. Since it is the same as the first embodiment, detailed description thereof will be omitted. The threshold value according to the present embodiment is obtained as follows.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기기기의 절연물의 전기적 등가 회로를 표시하는 도면이다. 도면에 표시한 바와 같이, 도전부(1)와 도전부(2)의 사이에 이들을 절연 및 지지하기 위해, 예를들면 에폭시수지 주형품으로 이루어진 절연물(3)이 설치되어 있다. 전기기기에 사용되는 절연물의 형상은 다종 다양하지만, 도면은 설명을 위하여 개략적으로 도시한 것이다(부호의 설명은 후술한다).8 is a view showing an electrical equivalent circuit of an insulator of an electric apparatus according to a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, an insulator 3 made of, for example, an epoxy resin mold is provided between the conductive portion 1 and the conductive portion 2 to insulate and support them. Although the shape of the insulator used in the electric equipment varies widely, the drawings are schematically shown for the purpose of description (to be described later).
다음에, 임계치의 산출방법에 대해 설명한다. 절연물(3)의 절연측면거리를 L로 하고, 도전부(1,2) 사이의 인가전압을 V라고 한다.Next, the calculation method of a threshold value is demonstrated. The insulating side distance of the insulator 3 is L, and the applied voltage between the conductive parts 1, 2 is V.
절연물(3)의 단위길이당 정전용량을 C1 ~ Cn로 하고, 표면저항을 R1 ~ Rn로 한다. 엄밀하게는, 절연물(3)의 내부 절연저항(R)도 고려할 필요가 있으나, 상용주파(50/60Hz)에서는 절연물(3)의 인피던스는 정전용량이 지배적(R >> 1/C, 단 C는 절연물(3)의 전체 길이의 정전용량)으로 되므로 무시한다.The capacitance per unit length of the insulator 3 is set to C1 to Cn, and the surface resistance is set to R1 to Rn. Strictly, the internal insulation resistance (R) of the insulator (3) also needs to be considered, but at commercial frequency (50/60 Hz), the inductance of the insulator (3) is dominant in capacitance (R >> 1 / C, where C Is the capacitance of the full length of the insulator 3), and is ignored.
여기에서, 절연물(3)이 열화해서 표면에서 트래킹이 형성되어 절연파괴에 이르기까지의 프로세스는, 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 절연물 표면의 오손 →흡습 →절연저항저하, 누설전류증가 →드라이밴드 형성 →신틸레이션 방전발생 →트래킹 방전발생ㆍ진전 →전로파괴와 같이 진전한다.Here, the process from deterioration of the insulator 3 to the formation of tracking on the surface and the breakdown of the insulator can be carried out as described in the first embodiment. Advances such as band formation → scintillation discharge generation → tracking discharge generation and tremor → breakdown of the circuit.
도 8에서, 드라이밴드에서의 절연물의 정전용량을 Cg, 표면저항을 Rg로 표시하고 있다. 드라이밴드부의 임피던스(impedance)(Zd)와 다른 부분의 단위길이당 임피던스(Zp)는 식(1) 및 식(2)로 표시된다.In Fig. 8, the capacitance of the insulator in the dry band is indicated by Cg and the surface resistance by Rg. The impedance Zp per unit length of the part different from the impedance Zd of the dry band part is expressed by equations (1) and (2).
인가되어 있는 절연물(3) 전체의 인피던스를 Z라고 하면, Z = Zd + Zpㆍn이므로, Z에 식(1), 식(2)를 대입하여 식(3)이 얻어진다.If the impedance of the whole insulator 3 applied is Z, Z = Zd + Zp · n, so that Formula (1) and Formula (2) are substituted into Z to obtain Formula (3).
여기에서, n는 절연물(3)의 절연측면거리L을 단위길이로 구분한 수이므로 절연측면거리L에 비례한 계수이다. 지금, 절연물(3)의 표면에서 신틸레이션 방전이 발생하는 조건을 계산하는 경우, 도 8에 표시되는 드라이밴드부의 표면저항(Rg)은 충분이 높으므로, 절연물(3)의 표면의 전위분담은 정전용량(Cg)에 의한 임피던스로 결정된다. 따라서 Z는 아래의 식(4)에서 근사시킬 수 있다Here, n is a coefficient in proportion to the insulation side distance L because the number of the insulation side distances L of the insulator 3 is divided by the unit length. Now, when calculating the conditions under which the scintillation discharge occurs on the surface of the insulator 3, the surface resistance Rg of the dry band portion shown in Fig. 8 is sufficiently high, so that the potential share of the surface of the insulator 3 is electrostatic. It is determined by the impedance by the capacitance Cg. Therefore, Z can be approximated by Equation (4) below.
절연물(3)에 인가되어 있는 인가전압(V)과 드라이밴드에 가해지는 전압(Vg)의 관계는 다음의 식(5)로 주어진다.The relationship between the applied voltage V applied to the insulator 3 and the voltage Vg applied to the dry band is given by the following equation (5).
여기에서, Vg가 불꽃개시 전압(vi)를 초과하는 인가전압(V)의 조건을 구하면, 신틸레이션 방전발생 전압(Vi)이 아래의 식(6)으로 계산한다.Here, when the condition of the applied voltage V which Vg exceeds the flame start voltage vi is calculated | required, the scintillation discharge generation voltage Vi is calculated by following formula (6).
Cg는 드라이밴드의 갭의 길이(t)에 의존하고, Vi도 마찬가지로 t에 의존한다. Vi는 소위 패션(passion)의 불꽃개시 전압으로 부여되고, 대기압 공기의 vi는 아래의 식(7)로 근사시킬 수 있다.Cg depends on the length t of the gap of the dryband, and Vi also depends on t. Vi is given by the so-called Passion sparking voltage, and vi of atmospheric air can be approximated by the following equation (7).
식(6)에서 Rn을 좌변으로해서 식을 정리하고, 방전발생 표면저항치(Rs)를 구하면 Rs는 식(8)과 같이 된다.In Equation (6), if Rn is left as the left side and the discharge surface resistance (Rs) is obtained, Rs becomes as in Equation (8).
Rs(MΩ) ≒ a ×E b/ (L ×T)...........(8)Rs (MΩ) ≒ a × E b / (L × T) ........... (8)
단, E: 정격전압(KV), L: 절연측면거리 L(mm), T: 절연길이(mm)E: rated voltage (KV), L: insulation side distance L (mm), T: insulation length (mm)
또, a, b는 주파수나 절연물의 종류로부터 결정되는 정수이다. 식(8)로부터, 방전개시 표면저항치(Rs)는 절연측면거리와, 절연두께의 곱에 반비례하는 것을 알았다. 이 방전개시 표면저항치(Rs)는 절연물의 재질· 형상·사용조건으로부터 방전이 발생할 가능성이 나오는 점을 가리키고 있다. 방전이 발생하면 대기환경중에 있는 이온이 화학반응을 일으켜 절연물의 성능열화를 촉진시키는 화합물을 발생시키므로, 트래킹으로부터 전로파괴와 진전하므로, 이 방전개시 표면저항치(Rs)를 임계치로 정한다.In addition, a and b are integers determined from a frequency and a kind of insulator. It was found from equation (8) that the discharge start surface resistance value Rs is inversely proportional to the product of the insulating side distance and the insulating thickness. This discharge start surface resistance value (Rs) indicates that discharge may occur from the material, shape, and use conditions of the insulator. When discharge occurs, ions in the atmospheric environment cause chemical reactions to generate compounds that promote the deterioration of the performance of the insulator. Therefore, the surface resistance value Rs at the start of discharge is set as the threshold value since the breakdown and the evolution of the converter are progressed.
이상과 같이, 제2 실시예의 발명에 의하면, 임계치를 절연물의 종류나 형상 사용전압 등의 진단대상절연물의 수치와, 방전개시 전압으로부터 논리적으로 구하므로, 객관적으로 정밀도가 좋은 임계치를 얻을 수가 있고, 이에 따라 정확한 수명 및 잔여 수명을 추정하는 것이 가능해진다.As described above, according to the invention of the second embodiment, since the threshold value is logically obtained from the numerical value of the diagnostic target insulator such as the type of the insulator, the shape used voltage, and the discharge start voltage, an accurate threshold can be obtained objectively. This makes it possible to estimate the correct lifetime and the remaining lifetime.
본 발명에 의하면, 진단항목과 상관관계가 있는 다수의 측정항목을 선정하고, 복수의 측정항목의 측정치를 하나의 지표로 표시한 것과, 진단항목의 측정치와의 상관관계를 표시하는 상관관계도와, 진단항목의 외부환경요인에 의한 영향을 보정하는 특성도 또는 특성식을 미리 준비해두고, 복수의 측정항목을 측정하여 얻은 측정데이터를 하나의 지표로 표시하고, 이를 기초로 상관관계도와 특성도 또는 특성식을 사용하여 진단항목의 보정치를 얻도록 하고, 이 보정치를 이용하여 절연물의 열화진단을 하도록 하였으므로, 외부환경으로부터 받는 노이즈의 영향을 배제한 일정한 환경에서의 진단데이터를 용이하게 얻을 수 있는 동시에, 임의의 외부환경에서의 진단데이터도 얻을 수 있고, 열화진단의 정밀도가 향상된다.According to the present invention, a correlation diagram for selecting a plurality of measurement items correlated with a diagnostic item, displaying the measurement values of the plurality of measurement items as one indicator, and displaying a correlation between the measurement values of the diagnostic items, Prepare a characteristic chart or characteristic formula to correct the influence of external environmental factors on the diagnostic items in advance, and display the measured data obtained by measuring a plurality of measurement items as a single indicator, and use the correlation chart and characteristic chart or characteristics as a basis. By using equations to obtain the correction value of the diagnostic items, and using this correction value to diagnose the deterioration of the insulation, it is possible to easily obtain the diagnostic data in a constant environment excluding the influence of noise from the external environment. The diagnostic data in the external environment can be obtained, and the accuracy of the degradation diagnosis is improved.
본 발명은, 예를들면 화학회사, 전기가스회사, 식품회사 등에서 널리 사용되고 있는 스위치기어 등에 사용되고 있는 절연물의 진단에 적용하여 절연 열화상황을 정확하게 진단함으로서 지락, 단락 등의 큰사고를 미연에 방지할 수 있다.The present invention can be applied to the diagnosis of insulators used in switch gears, which are widely used in chemical companies, electric gas companies, and food companies, for example, to accurately diagnose insulation degradation, thereby preventing large accidents such as ground faults and short circuits. Can be.
도 1은 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법을 표시하는 플로차트이다.1 is a flowchart showing a method for diagnosing insulation of an electric device according to a first embodiment.
도 2는 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법의 측정항목을 선정하는 플로차트이다.2 is a flowchart for selecting measurement items of an insulation diagnosis method of an electric apparatus according to the first embodiment.
도 3은 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법의 측정항목의 유효성을 판단하는 요인효과도이다.3 is a factor effect diagram for determining the validity of a measurement item of an insulation diagnosis method of an electric apparatus according to a first embodiment.
도 4는 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법의 표시저항치와 마하라노비스(Maharanobis)의 거리와의 상관관계성을 표시하는 상관관계도이다.4 is a correlation diagram showing the correlation between the display resistance value and the distance of Maharanobis in the insulation diagnosis method of the electric apparatus according to the first embodiment.
도 5는 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법의 습도와 표면저항치의 관계를 표시하는 특성곡선도이다.Fig. 5 is a characteristic curve diagram showing the relationship between humidity and surface resistance of the insulation diagnosis method of the electric apparatus according to the first embodiment.
도 6은 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법의 특성곡선의 이용방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a method of using a characteristic curve of an insulation diagnosis method for an electric apparatus according to the first embodiment.
도 7은 제1 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법에 의한 수명 추정도이다.7 is a diagram illustrating a life expectancy by the insulation diagnosis method of the electric apparatus according to the first embodiment.
도 8은 제2 실시예에 의한 전기기기의 절연 진단방법의 절연물의 전기적 등가회로를 표시하는 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing an electrical equivalent circuit of an insulator of the insulation diagnosis method of the electric apparatus according to the second embodiment.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 도전부 2 : 도전부 3 : 절연물Reference Signs List 1 conductive part 2 conductive part 3 insulator
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