KR20060041190A

KR20060041190A - 전기 디바이스의 부분방전검출방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060041190A
Application number: KR1020060026859A
Authority: KR
Inventors: 도시아키 로쿠노헤; 히로히코 야츠즈카
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2006-05-11
Also published as: JP2002071743A; KR20020018027A; KR100614952B1; US20020024341A1; KR100695967B1; CN1340718A; TW533640B; JP3628244B2; US6661235B2

Abstract

본 발명은 부싱을 가지고, 접지된 금속제의 용기로 전기기기의 충전부를 포위하고, 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를, 상기 용기 외부로부터 안테나에 의하여 검출하는 부분방전 검출방법에 있어서, 상기 부싱의 내부에 있는 시일드 상단에 상응하는 부싱의 외부 표면에 배치되어 있는 안테나로 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를 검출하는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출방법 및 장치를 제공한다.

Description

전기 디바이스의 부분방전검출방법 및 장치{A METHOD AND DEVICE FOR DETECTING A PARTIAL DISCHARGE IN AN ELECTRICAL DEVICE}

도 1a는 부분방전검출시 안테나의 감도를 나타내는 안테나의 여러 위치를 도시한 도면,

도 1b는 부분방전 검출의 감도에 관한 안테나 위치의 영향을 그래프 형태로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 도면,

도 3(1) 내지 도 3(4)는 본 발명에서 사용되는 예시적 안테나를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 도면,

도 7은 부분방전을 검출하는 종래의 방법 및 장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 전기 디바이스의 부분방전검출방법 및 장치에 관한 것으로서, 특 히 가스절연기기 내부의 부분방전을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래의 절연 기기는 변전소에서 사용되고 있는 가스절연개폐장치, 가스절연모선, 가스절연변압기 및 오일 변압기를 포함한다. 이들 절연기기는 밀봉된 금속컨테이너 또는 부싱내부에 SF₆ 등의 절연체를 사용하여 고전압 중심도체를 절연한다. 부싱내의 느슨한 접속 또는 부싱내의 이물질의 존재등의 결함은 전력 디바이스(변전소)의 절연파괴를 초래할 수 있다.

전력 디바이스의 가장 심각한 사고중에 하나인 절연파괴사고는 선행현상으로서의 부분방전에 뒤따른다. 따라서, 부분방전을 검출함으로써, 전력 디바이스의 절연의 비정상이 절연파괴사고가 초래되지 않을 초기단계에서 또는 심각하지 않은 상태에서 검출될 수 있다. 따라서, 전력 디바이스에 있어서, 보호적 유지보수기술이 중요하다.

부분방전을 검출하는 종래의 방법은 부싱의 부싱하부탱크상에 안테나(센서)를 제공하여 절연기기내부의 부분방전에 의해 발생되는 전자기파가 검출될 수 있도록한다. 즉, 안테나는 통상적으로 부싱의 베이스부에 제공된다. 케이블이 통상적으로 이 안테나에 접속되고 또한 방전을 측정하는 종래의 측정장치에 접속된다. 불행하게도, 부분방전을 검출하는 종래의 방법 및 장치는 절연기기에 상주하는 여러가지 구성요소로부터의 간섭에 기인하여 절연기기내의 전자기파에 대한 낮은 감도를 제공한다. 따라서, 종래의 방법 및 장치에서는 부분방전이 적절한 시기에 정확하게 검출될 수 없다.

본 발명의 목적은 고감도 및 고정확도로 절연기기내의 부분방전을 검출하는 전기 디바이스의 부분방전검출방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 전기 디바이스 내의 방전을 검출하는 방법을 제공한다. 본 발명은 보텀 하부 플랜지(bottom lower flange) 및 톱 상부 플랜지(top upper flange)를 갖는 부싱을 제공하는 단계를 포함한다. 또한 본 발명은 보텀 하부 플랜지로부터 적어도 톱 상부 플랜지 아래 위치까지 연장된 부싱내부에 시일드를 제공하고 부싱 밖의 적어도 기준위치 위에 안테나를 제공하여 방전을 검출하기 위하여 디바이스로부터의 출력신호를 측정한다.

또한, 본 발명은 전기 디바이스내의 방전을 검출하는 방법을 제공한다. 본 방법은 보텀 하부 프랜지 및 톱 상부 플랜지를 갖는 부싱을 제공하는 단계와 방전을 검출하도록 디바이스로부터 출력신호를 측정하기 위하여 부싱 밖의 소정의 위치에 안테나를 제공하는 단계를 포함한다. 이 때, 안테나의 소정의 위치는 보텀 하부 플랜지 위, 보텀 하부 플랜지와 톱 상부 플랜지 사이의 거리의 약 3 내지 20%에 위치되도록 상기 위치를 제공한다.

또한, 본 발명의 전기 디바이스용 방전 검출기는 보텀 하부 플랜지 및 톱 상부 플랜지를 갖는 부싱과 보텀 하부 플랜지로부터 적어도 톱 상부 플랜지 아래의 위치까지 연장된 부싱내부의 시일드를 포함한다. 이 검출기는 또한 부싱 밖의 적어도 기준위치 위에 위치되어 방전을 검출하기 위하여 디바이스로부터 출력신호를 측 정하는 안테나를 포함한다.

또한, 본 발명의 전기 디바이스용 방전 검출기는 보텀 하부 플랜지 및 톱 상부 플랜지를 갖는 부싱과 방전을 검출하도록 디바이스로부터 출력신호를 측정하기 위하여 부싱밖의 소정의 위치에 있는 안테나를 포함한다. 이 때, 안테나의 소정의 위치는 보텀 하부 플랜지와 톱 상부 플랜지 사이의 거리의 약 3 내지 20%에 상응하는 거리로 보텀 하부 플랜지 위에 위치된다.

또한, 본 발명은 전기 디바이스내의 부분방전을 검출하는 방법을 제공한다. 본 발명은 부싱을 가지고, 접지된 금속제의 용기로 전기기기의 충전부를 포위하고, 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를, 상기 용기 외부로부터 안테나에 의하여 검출하는 부분방전 검출방법에 있어서, 상기 부싱의 내부에 있는 시일드 상단에 상응하는 부싱의 외부 표면에 배치되어 있는 안테나로 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를 검출하는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 부분방전 검출장치를 제공한다. 본 발명은 전기기기에 접속된 부싱과, 상기 전기기기의 충전부를 포위하는 접지된 금속제의 용기와, 상기 금속제의 용기의 내부에 설치된 시일드와, 상기 금속제의 용기의 외부에 설치되고, 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를 검출하는 안테나를 구비한 부분방전 검출장치에 있어서, 상기 안테나는, 상기 시일드 상단에 상응하는 부싱의 외부 표면에 배치되어 있다.

이하, 본 발명에 의한 전기 디바이스의 부분방전검출방법 및 장치에 대한 바 람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 개시된 실시예 외에 다른 실시예가 사용될 수도 있으며 본 발명의 사상 또는 범위로부터 이탈하지 않고 구조적 논리적 변경이 행해질 수 있다. 도면에 있어서 동일한 부분은 동일한 참조부호로 나타낸다.

도면에 있어서, 도 1a는 전자기파에 대한 상이한 위치적 측정이 행해지는 "A" 내지 "I"로 표시된 여러 위치를 나타낸다. 또한, 도 1a는 부싱(3)의 보텀부를 나타내는 확대단면도이다. 내부 시일드(7)는 부싱(3)과 중심 도체(6)사이에 제공된다. 내부 시일드(7)는 전력 디바이스의 절연파괴 전압을 증가시키는데 사용된다. 내부 시일드(7)는 하부플랜지(16)의 보텀부로부터 상부 플랜지(18)쪽으로 연장된다(도 2참조). 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 안테나(10)의 위치(도 2참조)는 전자기파의 검출감도에 커다란 영향을 준다. 도시된 바와 같이, 안테나(10)가 부싱(3)의 외부표면에 더 가까울수록 전자기파 검출감도는 더 높아진다. 예를 들면, 위치 "A"에서 감도는 단지 약 -43dB인 반면, 위치 "B"에서는 감도가 약 -38dB로 증가된다. 또한, 안테나(10)의 위치가 하부 플랜지(16)의 보텀으로부터 상부 플랜지(18)로 이동되면 검출감도는 더 높아진다.

예를 들어, 위치 "A"에서 감도는 단지 -43dB인 반면 위치 "C"에서는 감도가 약 -28dB까지 증가된다. 그러나, 안테나(10)의 위치가 내부 시일드(7)의 터미널 단부보다 더 높은 위치로 이동되면 검출감도는 더 낮아진다. 예를 들면, 위치 "G"에서 감도는 약 -10dB의 피크값을 나타내지만 안테나(10)가 "H" 및 "I"에 위치되면 일정하게 감소한다. 따라서, 내부 시일드(7)의 상부 말단에 대응하는 부싱(3)의 외부표면에 부분방전 검출장치의 안테나(10)를 위치시킴으로써 매우 높은 검출감도를 달성할 수 있다. 즉, 부싱(3)은 하부 플랜지(16) 및 상부 플랜지(18)를 가지며 내부 시일드(7)는 하부 플랜지(16)의 보텀부로부터 적어도 상부 플랜지(18)의 톱부 아래의 위치까지 연장된 부싱 내에 있다. 안테나(10)는 부싱(3)밖의 적어도 내부 시일드(7)의 상부 말단위에 제공되어 방전을 검출하기 위하여 전력 디바이스로부터의 출력신호를 측정한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타내고, 여기서 안테나(10)는 가스 블래스트 회로 차단기(이하 'GCB')(1)의 외측 시일드(2)의 근처에 위치된다. 안테나(10)에 의해 검출된 출력신호는 신호의 작은 감쇠를 제공하는 케이블(13)을 통하여 보내진다. 증폭기(11)는 신호의 S/N 비를 향상시킨다. 출력신호는 측정 도구(12)에 의해 측정된다. GCB(1)을 검사할 때, 내부 시일드(7) 바로 위의 위치 및 부싱(3) 밖의 위치에 안테나(10)를 제공함으로써, 부분방전을 검출하는 정확하고 효율적인 방법이 제공할 수 있다. 내부 시일드(7)는 상부 플랜지(18)의 톱부를 향하여 하부 플랜지(16)의 보텀부로부터 전체 길이(20)의 일정 부분인 소정 위치까지 연장된다. 안테나(10)는 적어도 이러한 위치, 즉 내부 시일드(7)의 터미널부 위에 제공된다.

도 3a 내지 도 3d에 있어서, 본 발명에서 사용된 예시적인 안테나들이 도시되어 있다. 도 3a는 이중극 안테나, 도 3b는 폴드형 이중극 안테나, 도 3c는 슬릿 안테나, 도 3d는 루프 안테나를 도시한 것이며 이 밖에 다른 안테나도 사용될 수 있다. 안테나(10)는 접속부(17)에서 케이블(13)에 접속된다. 또한, 안테나(10)를 금속성 재료로 덮음으로써 안테나(10)를 다른 외부 노이즈로부터 차폐하여 S/N비에 있어서의 커다란 향상을 달성할 수 있다.

도 4는 부싱(3)이 어떠한 외측 하부 시일드(2)를 갖지 않는 실시예이다. 도시된 바와 같이, 안테나(10)는 하부 플랜지(16) 위, 하부 플랜지(16)의 보텀부와 상부 플랜지(18)의 톱부 사이의 거리의 약 3 내지 20%에 상응하는 거리에 위치된다. 따라서, 이 실시예에서는, 내부 시일드(7)의 존재 또는 위치에 관계없이, 안테나(10)는 최적의 위치, 즉 하부 플랜지(16)의 보텀부로부터 상부 플랜지(18)의 톱부 사이의 전체 거리(20)의 약 3 내지 20%의 거리에 제공되고, 이곳이 전자기파에 대한 감도가 최대인 곳이다. 또한, 100MHz로부터 1500MHz까지의 주파수 대역이 전력 디바이스의 출력신호(전자기파)로부터 선택된다. 측정 도구(12)가 GCB(1) 내부의 부분방전이 존재하는지 여부를 결정하기 위하여 사용된다. 측정 도구(12), 예를 들어 스펙트럼 분석기에 도시된 다이어그램은 100MHz 내지 1500MHz의 주파수 대역이 사용되는 검출된 출력신호를 나타낸다.

도 5는 접지 전극(14)이 안테나(10)에 인접하게 배치된 실시예를 나타낸다. 접지전극(14)은 전기가 제공되는 동안 안테나(10)에 의해 전위가 유도되는 것을 방지한다. 이리하여, 증폭기(11)와 측정 도구(12)가 접지로부터 떨어져 있을 필요가 없다. 이 방법은 더 쉽고 안전한 부분방전 검출을 제공한다. 또한, 주기적 팩터, 예를 들어 전력 위상이 측정 도구(12)에 의해 측정된 특정 주파수에 주어진다. 이러한 방식에서, 출력신호의 주기성이 GCB(1)내부의 부분방전의 발생을 검출하기 위하여 사용되고 주기성을 사용하는 측정의 예시가 측정 도구(12)에서 도시된다.

도 6은 절연 바아(15)의 상단부의 안테나(10)를 포함하는 부분방전 측정장치 의 실시예이다. 안테나(10)를 접지 전극(14)으로 둘러싸면 안테나(10)에 의해 전위가 유도되는 것을 방지할 수 있다. 이것은 증폭기(11)와 측정 도구(12)를 절연하고 이들을 접지로부터 멀리 떨어져 있게 할 필요를 제거하고 전원을 차단시키지 않고도 용이하게 GCB(1)내부의 부분방전의 측정을 가능하게 한다. 또한, 비정상 상태가 검출되더라도 측정 도구(12)에 긴급조치가 필요한지 여부를 판단하는 기능을 제공하는 것이 가능하다. 그러나, 만일 정상 상태가 GCB(1)내부에 존재한다면, 즉시 다른 GCB(1)의 다음 측정으로 진행하는 것이 가능하다. 따라서, 테스팅 시간이 종래에 걸렸던 시간보다 훨씬 더 짧아진다.

따라서, 본 발명은 전력 디바이스의 부분방전을 검출하는 방법 및 장치를 제공할 수 있는 것이다. 이 때, 본 발명은 보텀 하부 플랜지 톱 상부 플랜지를 갖는 부싱을 제공하는 것을 포함하고, 보텀 하부 플랜지로부터 적어도 톱 상부 플랜지 아래의 위치까지 연장되는 부싱내부에 시일드를 제공하고 부싱 밖의 적어도 기준위치 위에 안테나를 제공하여 방전을 검출하기 위하여 디바이스로부터의 출력신호를 측정한다.

비록 본 발명이 예시적 실시예로써 위에서 기술되었지만, 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 많은 수정 및 대체가 행해질 수 있다는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명은 상술된 상세한 설명에 의해 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구범위의 범위에 의해서만 제한된다.

본 발명에 따르면, 고감도 및 고정확도로 절연기기내의 부분방전을 검출할 수 있다.

Claims

부싱을 가지고, 접지된 금속제의 용기로 전기기기의 충전부를 포위하고, 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를, 상기 용기 외부로부터 안테나에 의하여 검출하는 부분방전 검출방법에 있어서,

상기 부싱의 내부에 있는 시일드 상단에 상응하는 부싱의 외부 표면에 배치되어 있는 안테나로 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를 검출하는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출방법.
제 1항에 있어서,

검출한 상기 전자파 중으로부터 100 ~ 1500MHz의 주파수 대역을 진단에 사용하는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출방법.
전기기기에 접속된 부싱과, 상기 전기기기의 충전부를 포위하는 접지된 금속제의 용기와, 상기 금속제의 용기의 내부에 설치된 시일드와, 상기 금속제의 용기의 외부에 설치되고, 상기 전기기기 내부의 부분방전에 의하여 생성되는 전자파를 검출하는 안테나를 구비한 부분방전 검출장치에 있어서,

상기 안테나는, 상기 시일드 상단에 상응하는 부싱의 외부 표면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 부분방전 검출장치.
제 3항에 있어서,

상기 안테나는, 이중극 안테나, 폴드형 이중극 안테나(folded dipole antenna), 슬릿 안테나, 루프 안테나 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부분방전 검출장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 안테나의 바깥쪽을 금속제의 재료로 덮은 것을 특징으로 하는 부분방전 검출장치.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,

상기 안테나의 상부에 접지 전극을 배치한 것을 특징으로 하는 부분방전 검출장치.