급속한 산업 발전에 따른 전력수요의 증가와 더불어 안정적인 전력공급의 중요성이 강조되고 있으며, 이를 위한 전력설비 운용의 신뢰성 확보는 매우 중요하게 되었다. 전력설비의 신뢰성을 저해하는 요인은 여러 가지가 있으나, 가장 영향을 많이 미치는 원인은 전력설비의 절연파괴로 보고되고 있다. 전기사고에 관한 통계에 의하면 절연열화가 각종 전기사고 원인의 45 [%]를 차지하고 있어, 전기절연이 설비 수명을 좌우하는 가장 중요한 요소임을 알 수 있다. 본 연구에서는, ...
급속한 산업 발전에 따른 전력수요의 증가와 더불어 안정적인 전력공급의 중요성이 강조되고 있으며, 이를 위한 전력설비 운용의 신뢰성 확보는 매우 중요하게 되었다. 전력설비의 신뢰성을 저해하는 요인은 여러 가지가 있으나, 가장 영향을 많이 미치는 원인은 전력설비의 절연파괴로 보고되고 있다. 전기사고에 관한 통계에 의하면 절연열화가 각종 전기사고 원인의 45 [%]를 차지하고 있어, 전기절연이 설비 수명을 좌우하는 가장 중요한 요소임을 알 수 있다. 본 연구에서는, 부분방전 현상에 의해 절연 열화가 진행된 회전기의 고정자 코일을 전자현미경과 광학현미경으로 측정하여, 진행된 절연열화 메커니즘의 형태를 확인하였다. 코일의 주절연과 턴절연 위치에서 박리 현상을 확인하였고, 크기는 약 250 [㎛] 정도임을 알 수 있었다. 회전기 절연물로 사용된 비스페놀 A형 에폭시 계열의 바니시 수지를 두께 80 [㎛], 150 [㎛], 300 [㎛], 450 [㎛]로 제작하여 물성 및 유전정접 특성을 조사하였다. 회전기의 실제 운전 온도 40 [℃] ~ 80 [℃] 범위에서 절연물의 주파수에 따른 온도의존성 측정 결과 80 [℃] 이하의 온도 영역에서는 유전정접의 크기가 작고 안정하였으나, 측정 온도 120 [℃] 이상에서는 유전정접의 크기가 약 3 배까지 커짐을 확인하였다. 두께에 따른 온도의존성 측정 결과 300 [㎛] 이상의 두꺼운 시료는 저온 영역에서 고온 영역으로 이동할수록 유전정접의 크기가 약 2 배 정도 커져, 시료가 두꺼울수록 제작 과정에서의 보이드나 불순물의 혼입 가능성이 높음을 알 수 있었다. 두께 450 [㎛]인 시료의 온도에 따른 주파수의존성 측정 결과 유전정접의 크기는 80 [㎛]인 시료에 비해 저주파 영역에서 2 배, 고주파 영역에서 1.5 배 증가함을 확인하였고, 유전특성이 활성화 상태로 되는 활성화 에너지는 80 [㎛] 시료 1.864 [eV], 150 [㎛] 시료 1.803 [eV], 300 [㎛] 시료 1.624 [eV], 450 [㎛] 시료 1.564 [eV]임을 확인하였으며, 평균 활성화 에너지는 1.71 [eV], 표준편차는 0.14 [eV]를 얻었다. 광대역(ultra wide band) 안테나를 이용하여, 절연열화 사고가 많이 발생하는 폐쇄형 개폐장치의 부분방전 현상을 측정하여 정상상태, 요주의상태, 비정상상태로 구분하고, 이를 웨이브렛 변환 및 통계 처리하였다. 정상상태의 방전 특성은 매우 안정적이고 0.01 이하의 작은 값으로 분포하나, 요주의상태의 방전 특성은 정상상태의 약 2 배 정도 크고, 비정상상태는 정상상태의 수백 배임을 확인하였다. 또 이를 군집화하여 K-means 해석 결과 방전 특성의 기울기가 "0"에 가까운 직선이면서, 표준편차가 작을수록 정상상태였고, 군집 분포의 피크가 나타나면서 편차가 커지고, 부분방전의 발생량이 클 때가 비정상상태임을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통해 얻어진 회전기 절연물의 열화 메커니즘 해석과 유전특성 측정 결과, 회전기 절연물의 전기적 절연 특성은 매우 안정적임을 알 수 있었고, 보이드 등의 불순물이 절연열화의 가장 큰 요인으로 작용하고 있으므로 제작 및 운전 과정에서 절연 작업의 중요성을 확인할 수 있었다. 부분방전 현상의 상태별 패턴화 및 통계적 처리 결과는 최근 도입이 시작된 실시간 온라인 열화감지시스템에 적용할 때 산업기술발전에 기여할 것으로 기대된다.
급속한 산업 발전에 따른 전력수요의 증가와 더불어 안정적인 전력공급의 중요성이 강조되고 있으며, 이를 위한 전력설비 운용의 신뢰성 확보는 매우 중요하게 되었다. 전력설비의 신뢰성을 저해하는 요인은 여러 가지가 있으나, 가장 영향을 많이 미치는 원인은 전력설비의 절연파괴로 보고되고 있다. 전기사고에 관한 통계에 의하면 절연열화가 각종 전기사고 원인의 45 [%]를 차지하고 있어, 전기절연이 설비 수명을 좌우하는 가장 중요한 요소임을 알 수 있다. 본 연구에서는, 부분방전 현상에 의해 절연 열화가 진행된 회전기의 고정자 코일을 전자현미경과 광학현미경으로 측정하여, 진행된 절연열화 메커니즘의 형태를 확인하였다. 코일의 주절연과 턴절연 위치에서 박리 현상을 확인하였고, 크기는 약 250 [㎛] 정도임을 알 수 있었다. 회전기 절연물로 사용된 비스페놀 A형 에폭시 계열의 바니시 수지를 두께 80 [㎛], 150 [㎛], 300 [㎛], 450 [㎛]로 제작하여 물성 및 유전정접 특성을 조사하였다. 회전기의 실제 운전 온도 40 [℃] ~ 80 [℃] 범위에서 절연물의 주파수에 따른 온도의존성 측정 결과 80 [℃] 이하의 온도 영역에서는 유전정접의 크기가 작고 안정하였으나, 측정 온도 120 [℃] 이상에서는 유전정접의 크기가 약 3 배까지 커짐을 확인하였다. 두께에 따른 온도의존성 측정 결과 300 [㎛] 이상의 두꺼운 시료는 저온 영역에서 고온 영역으로 이동할수록 유전정접의 크기가 약 2 배 정도 커져, 시료가 두꺼울수록 제작 과정에서의 보이드나 불순물의 혼입 가능성이 높음을 알 수 있었다. 두께 450 [㎛]인 시료의 온도에 따른 주파수의존성 측정 결과 유전정접의 크기는 80 [㎛]인 시료에 비해 저주파 영역에서 2 배, 고주파 영역에서 1.5 배 증가함을 확인하였고, 유전특성이 활성화 상태로 되는 활성화 에너지는 80 [㎛] 시료 1.864 [eV], 150 [㎛] 시료 1.803 [eV], 300 [㎛] 시료 1.624 [eV], 450 [㎛] 시료 1.564 [eV]임을 확인하였으며, 평균 활성화 에너지는 1.71 [eV], 표준편차는 0.14 [eV]를 얻었다. 광대역(ultra wide band) 안테나를 이용하여, 절연열화 사고가 많이 발생하는 폐쇄형 개폐장치의 부분방전 현상을 측정하여 정상상태, 요주의상태, 비정상상태로 구분하고, 이를 웨이브렛 변환 및 통계 처리하였다. 정상상태의 방전 특성은 매우 안정적이고 0.01 이하의 작은 값으로 분포하나, 요주의상태의 방전 특성은 정상상태의 약 2 배 정도 크고, 비정상상태는 정상상태의 수백 배임을 확인하였다. 또 이를 군집화하여 K-means 해석 결과 방전 특성의 기울기가 "0"에 가까운 직선이면서, 표준편차가 작을수록 정상상태였고, 군집 분포의 피크가 나타나면서 편차가 커지고, 부분방전의 발생량이 클 때가 비정상상태임을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통해 얻어진 회전기 절연물의 열화 메커니즘 해석과 유전특성 측정 결과, 회전기 절연물의 전기적 절연 특성은 매우 안정적임을 알 수 있었고, 보이드 등의 불순물이 절연열화의 가장 큰 요인으로 작용하고 있으므로 제작 및 운전 과정에서 절연 작업의 중요성을 확인할 수 있었다. 부분방전 현상의 상태별 패턴화 및 통계적 처리 결과는 최근 도입이 시작된 실시간 온라인 열화감지시스템에 적용할 때 산업기술발전에 기여할 것으로 기대된다.
Supplying the large amount of reliable electrical power according to the rapid growth of the industry is becoming more important, which makes it more serious to get the operational reliability of electric power equipment. For this reason, an operational reliability of electric power equipment is tre...
Supplying the large amount of reliable electrical power according to the rapid growth of the industry is becoming more important, which makes it more serious to get the operational reliability of electric power equipment. For this reason, an operational reliability of electric power equipment is treated very seriously. There are many degradation factors related with the reliability of electric power equipments, of which insulation degradation is reported as the chief factor. According to the statistics of electrical malfunctions, insulation degradation covers 45% of the causes of all electrical malfunctions, which shows that insulation is the key element governing the durability of electrical equipment. In this study, We examined insulation degradation mechanisms of large capacity rotating machines as well as the dielectric characteristics of the insulation materials and stator coils. Void and defect confirm how they contribute to insulation degradation, and reflect insulation works, and will promote the insulation reliability of electrical installation. Upon investigating a sample coil of a rotating machine via both scanning electron microscope and optical microscope, a crack was confirmed, approximately 250 ㎛ in size, in the main insulation and turn insulation position. We prepared specimens of thickness 80 ㎛, 150 ㎛, 300 ㎛ and 450 ㎛ to test varnish resin of a bisphenol A type epoxy system used for insulation materials, and investigated the properties of materials and dielectric loss characteristics. We observed temperature dependency of insulation materials under actual operation temperature range of 40 ℃~ 80 ℃ for rotating machine, and confirmed that dielectric loss was small and stable in the temperature range lower than 80 ℃, but increased up to about 3 times at measurement temperature above 120 ℃. The results of the observation of temperature dependency showed dielectric loss of thick specimen larger than 300 ㎛ increased rapidly and increased by approximately 2 times, among to high temperature range from low temperature range. Therefore, when the sample is thick, voids or possibility of impurities were increased in production processes. The results of frequency dependency measurements for specimen of thickness 450 ㎛ showed dielectric loss increased by two times in low frequency range, and increased 1.5 times in high frequency range compared with the specimen which is 80 ㎛. In activation energy measurement results, 80 ㎛ specimen is 1.864 eV, 150 ㎛ specimen is 1.803 eV, 300 ㎛ specimen is 1.624 eV, 450 ㎛ is 1.564 eV respectively, and average activation energy is 1.71 eV, standard deviation is 0.14 eV. Using ultra wide band antenna, the partial discharge phenomenon of inside the closed switchgear was measured, and treated statistically after wavelet transformation. The characteristic of partial discharge at normal state is stable, and less than 0.01 confirmed, but the characteristic of the partial discharge at proceeding states, about 2 times larger, and in abnormal state it grew hundreds of times larger compared with normal state. Results of K-means analysis, if slant of discharge characteristic is a straight line close to "0" and standard deviation is small, it is in a normal state. But if we can find a peak from K-means clusters and standard deviation to be large, it is in an abnormal state. From this study, an electric insulation characteristic of insulation material of rotating machines is stable during operation. Void and impurities were the key factors of insulation degradation from the degradation mechanism analysis of insulation materials of rotating machines and properties of materials and dielectric characteristic measurement. Insulation work was able to confirm the high importance in manufacture and maintenance processes. This study can contribute to the development of a real time on-line degradation monitoring system, which has recently been implemented.
Supplying the large amount of reliable electrical power according to the rapid growth of the industry is becoming more important, which makes it more serious to get the operational reliability of electric power equipment. For this reason, an operational reliability of electric power equipment is treated very seriously. There are many degradation factors related with the reliability of electric power equipments, of which insulation degradation is reported as the chief factor. According to the statistics of electrical malfunctions, insulation degradation covers 45% of the causes of all electrical malfunctions, which shows that insulation is the key element governing the durability of electrical equipment. In this study, We examined insulation degradation mechanisms of large capacity rotating machines as well as the dielectric characteristics of the insulation materials and stator coils. Void and defect confirm how they contribute to insulation degradation, and reflect insulation works, and will promote the insulation reliability of electrical installation. Upon investigating a sample coil of a rotating machine via both scanning electron microscope and optical microscope, a crack was confirmed, approximately 250 ㎛ in size, in the main insulation and turn insulation position. We prepared specimens of thickness 80 ㎛, 150 ㎛, 300 ㎛ and 450 ㎛ to test varnish resin of a bisphenol A type epoxy system used for insulation materials, and investigated the properties of materials and dielectric loss characteristics. We observed temperature dependency of insulation materials under actual operation temperature range of 40 ℃~ 80 ℃ for rotating machine, and confirmed that dielectric loss was small and stable in the temperature range lower than 80 ℃, but increased up to about 3 times at measurement temperature above 120 ℃. The results of the observation of temperature dependency showed dielectric loss of thick specimen larger than 300 ㎛ increased rapidly and increased by approximately 2 times, among to high temperature range from low temperature range. Therefore, when the sample is thick, voids or possibility of impurities were increased in production processes. The results of frequency dependency measurements for specimen of thickness 450 ㎛ showed dielectric loss increased by two times in low frequency range, and increased 1.5 times in high frequency range compared with the specimen which is 80 ㎛. In activation energy measurement results, 80 ㎛ specimen is 1.864 eV, 150 ㎛ specimen is 1.803 eV, 300 ㎛ specimen is 1.624 eV, 450 ㎛ is 1.564 eV respectively, and average activation energy is 1.71 eV, standard deviation is 0.14 eV. Using ultra wide band antenna, the partial discharge phenomenon of inside the closed switchgear was measured, and treated statistically after wavelet transformation. The characteristic of partial discharge at normal state is stable, and less than 0.01 confirmed, but the characteristic of the partial discharge at proceeding states, about 2 times larger, and in abnormal state it grew hundreds of times larger compared with normal state. Results of K-means analysis, if slant of discharge characteristic is a straight line close to "0" and standard deviation is small, it is in a normal state. But if we can find a peak from K-means clusters and standard deviation to be large, it is in an abnormal state. From this study, an electric insulation characteristic of insulation material of rotating machines is stable during operation. Void and impurities were the key factors of insulation degradation from the degradation mechanism analysis of insulation materials of rotating machines and properties of materials and dielectric characteristic measurement. Insulation work was able to confirm the high importance in manufacture and maintenance processes. This study can contribute to the development of a real time on-line degradation monitoring system, which has recently been implemented.
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