KR20070039254A

KR20070039254A - 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치

Info

Publication number: KR20070039254A
Application number: KR1020050094377A
Authority: KR
Inventors: 김종구
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-11

Abstract

본 발명은 수냉각 발전기 고정자 권선의 절연 부위에 대한 정전 용량을 측정하여, 흡습 정도를 진단할 수 있도록 하는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 관한 것으로, 프로브로 교류 싸인파 정전류원을 공급하는 정전류 공급부와; 상기 프로브에서 센싱된 교류 형태의 임피던스 값을 인가받아 증폭하여 출력하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력하는 실효치 변환부와; 상기 실효치 변환부에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부에 디스플레이하는 제어부를 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다.

수냉각 발전기, 고정자 권선, 흡습 정도, 정전 용량, 임피던스

Description

수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치{APPARATUS FOR DIAGNOSIS OF MOISTURE-ABSORPTION STAGE OF WATER COOLED THE STATOR BARS OF THE TURBINE GENERATOR}

도 1은 콘덴서의 구조를 보인 도면.

도 2는 콘덴서의 주파수 특성을 예시적으로 보인 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10. 정전류 공급부, 20. 프로브, 30. 증폭부, 40. RMS 변환부,

50. A/D 변환부, 60. 제어부, 70. 디스플레이부

본 발명은 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 관한 것으로, 특히 수냉각 발전기의 고정자 권선 절연물 내부로 수분이 침투된 정도를 진단할 수 있도록 하는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 중대형 발전기의 고정자 권선은 수냉각 방식을 채택하고 있으며, 발전기 고정자 권선의 연결 작업은 브레이징(Brazing)으로 나동선을 연결하고, 표면은 Mica Tape로 절연한다.

전술한 바와 같은 수냉각 발전기는 오랜 시간 동안 가동하다 보면, 단말 권선을 상호 연결하는 용접부가 물에 의해 부식되면서 물이 누설되어 고정자 권선 절연물이 흡습하게 된다.

전술한 바와 같이, 용접부에서 냉각수 누설이 발생하게 되면, 발전기 고정자 권선 내부로 수분이 침투되면서, 흡습의 영향으로 절연 열화가 진행되어 절연 파괴가 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수냉각 발전기 고정자 권선의 절연 부위에 대한 정전 용량을 측정하여, 흡습 정도를 진단할 수 있도록 하는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치는, 프로브로 교류 싸인파 정전류원을 공급하는 정전류 공급부와; 상기 프로브에서 센싱된 교류 형태의 임피던스 값을 인가받아 증폭하여 출력하는 증폭부와; 상기 증폭부에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력하는 실효치 변환부와; 상기 실효치 변환부에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부에 디스플레이하는 제어부를 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치를 설명하기에 앞서, 본 발명에서 측정하고자 하는 정전 용량(Capacitance)에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 두 개의 극판을 서로 닿지 않도록 평행하게 놓았을 때 외부에서 전원을 연결하여 회로를 구성하면, 양 극판에는 전자에 의해 음(-)과 양(+)의 전극으로 대전 상태가 된다.

전술한 바와 같이, 극판은 대전되면 전원의 회로를 끊어도 대전된 상태로 남아 있게 되는 데, 이러한 상태는 전기가 저장되어 충전된 상태이다.

이때, 극판에 연결된 전원의 극성을 반대로 바꾸어 전원을 공급하면 기존에 대전된 (-), (+)전하가 이동하여 극판에는 전하가 전부 없어졌다가(방전된 상태) 다시 처음 대전 상태와 반대 극성의 전화로 충전되어 대전된다.

전술한 바와 같이, 극판은 전원의 극성에 따라 충전 극성을 달리하고, 충전되는 전하량(Q)의 크기는 수학식 1과 같이, 전원의 전압(V) 크기에 비례한다.

Q = CV [C]

그리고, 콘덴서(Condenser)의 정전 용량(Capacitance)은 수학식 2와 같이, 전체의 유전율(ε)과 전극의 면적(A)에 비례하고, 거리(l)에 반비례한다.

한편, 콘덴서의 주파수 특성에 대하여 살펴보면, 임피던스(Impedance)의 식

에 의거하여 알 수 있듯이 정전 용량(C)이 클수록, 주파수(f)가 높을수록 임피던스(Z)는 작아진다.

그러나, 도 2의 폴리에스테르(Polyester, PP 필름, PPS 필름(용량 0.1㎌, 금속박 전극)의 주파수 대 임피던스의 실제 측정값에서 알 수 있듯이, 주파수가 높아질수록 임피던스 값이 작아지지만, 어느 주파수대 이상에서는 다시 임피던스 값이 커지는 것을 볼 수 있다.

이는, 유전체의 손실, 전극이나 리드(Lead) 선의 임피던스 성분에 그 원인이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치의 구성을 개략적으로 보인 도로, 정전류 공급부(10), 증폭부(30), RMS(Root Mean Square) 변환부(40), A/D 변환부(50), 제어부(60), 디스플레이부(70)를 구비하여 이루어진다.

이와 같은 구성에 있어서, 정전류 공급부(10)는 프로브(Probe)(20)와 연결되어 있는 전류 라인을 통해 프로브(20)로 교류 싸인파 정전류원을 공급한다.

전류 라인을 통해 정전류 공급부(10)로부터 교류 싸인파 정전류원을 공급받은 프로브(20)는 임피던스 값(교류 형태)을 센싱하여 전류 라인과 다른 센서 라인을 통해 증폭부(30)로 인가하게 된다.

전술한, 프로브(20)는 코어와 근접한 고정자 코일의 측면 절연 부위와 같은 측정물의 표면에 따라 측정이 용이하도록 특수 구조(예를 들어, 스펀지형)를 갖는 도전성 프로브로 이루어질 수 있다.

한편, 증폭부(30)는 센서 라인을 통해 프로브(20)로부터 인가받은 미미한 세기의 임피던스 값(교류 형태)을 증폭하여 출력한다.

RMS 변환부(40)는 증폭부(30)에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력한다.

A/D 변환부(50)는 RMS 변환부(40)에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환한다.

제어부(60)는 A/D 변환부(50)로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부(70)에 디스플레이한다.

본 발명의 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치에 따르면, 수냉각 발전기 고정자 권선의 절연 부위에 대한 정전 용량을 측정하여 흡습 정도를 진단함으로써, 냉각수 누설로 인한 절연 흡습 여부를 확인할 수 있게 된다. 그리고, 수냉각 발전기의 누설 진단 설비(VPLT;Vacumm & Pressure Leak Test unit)를 이용한 기계적 방식의 누설 진단 후, 절연물 흡습 여부에 대해서도 확인할 수 있게 된다. 또한, 절연 흡습 정도를 측정하여 가까운 장래에 사고 위험이 없도록 조치를 취할 수 있게 된다.

Claims

프로브로 교류 싸인파 정전류원을 공급하는 정전류 공급부와;

상기 프로브에서 센싱된 교류 형태의 임피던스 값을 인가받아 증폭하여 출력하는 증폭부와;

상기 증폭부에서 증폭된 후 출력되는 교류 형태의 임피던스 값을 직류 형태로 변환하여 출력하는 실효치 변환부와;

상기 실효치 변환부에서 출력되는 직류 형태의 임피던스 값을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부와;

상기 A/D 변환부로부터 인가받은 임피던스 값을 이용하여 정전 용량을 계측한 후, 계측된 정전 용량 값을 분석하여 절연물의 흡습 진행 상태 및 절연 건전성을 분석하고, 분석 결과를 디스플레이부에 디스플레이하는 제어부를 구비하여 이루어지는 수냉각 발전기의 절연물 흡습 정도 진단 장치.