[학위논문]변압기 내 프레스보드 연면방전의 방전량과 DGA, furan 상관성 분석 Analysis of discharge amount and DGA, furan correlation of creepage discharge of pressboard in transformer원문보기
현장에서 많이 사용하는 전력용 변압기의 진단 방법으로는 DGA(Dissolved Gas Analysis) 방법, 부분방전 측정 방법, Furan 분석 방법이 대표적으로 있다. 각 분석방법은 현장의 전력용 변압기의 건전도 상태를 파악하고, 문제가 발생 시 진단 결과에 상응하는 조치를 실행하고 있다. 이런 변압기 진단 방법들은 변압기의 건전도 파악함에 있어는 매우 우수하지만 각 분석결과들의 상호적인 결과에 대한 비교 연구는 진행은 미비하다. 따라서 본 논문에서는 변압기의 연면 ...
현장에서 많이 사용하는 전력용 변압기의 진단 방법으로는 DGA(Dissolved Gas Analysis) 방법, 부분방전 측정 방법, Furan 분석 방법이 대표적으로 있다. 각 분석방법은 현장의 전력용 변압기의 건전도 상태를 파악하고, 문제가 발생 시 진단 결과에 상응하는 조치를 실행하고 있다. 이런 변압기 진단 방법들은 변압기의 건전도 파악함에 있어는 매우 우수하지만 각 분석결과들의 상호적인 결과에 대한 비교 연구는 진행은 미비하다. 따라서 본 논문에서는 변압기의 연면 방전 모의실험을 통해 각 분석방법들의 상관성을 비교했다. 변압기의 연면 방전 모의실험 방법으로 변압기의 주 절연을 담당하는 절연지(프레스 보드) 및 절연유를 대기 중의 습기로부터 건조 및 진공 처리 후 기포 없이 제작한 시편에 전압을 인가하여 침 전극으로부터 절연지 시편에 연면방전을 유중에서 발생시켰으며 절연지 부분의 탄화가 진행될 때까지 실험을 진행하였다. 시편의 종류로는 건조한 프레스보드 및 절연유를 적용한 것을 기준으로 1L의 절연유에 1mL 또는 3mL의 수분을 2시간 또는 5일 함침시킨 것으로, 수분 존재시 연면방전의 특성을 조사하고자 하였다. 부분방전 측정을 위해 PDMS 장비를 이용하여 PRPD 측정 및 방전량을 모니터링 했으며, 실험을 통해 채취한 절연유를 토대로 DGA 분석 및 Furan 분석을 수행하였다. 실험 결과, 절연지보다 유중에 수분이 많은 경우, 바늘 끝 주변으로 수분이 이동하는 유전영동현상이 생겨 침전극의 곡률 반경을 크게 하는 효과로 인해 전계가 완화되어 PDIV가 더 높아지는 것으로 분석되었다. 수분 흡습된 실험군 경우는 후 트래킹(tracking) 형태의 탄화가 발생되었는데, 이것은 절연지에 흡수되어있는 습기정도에 따른 연면방전 탄화 특징으로 해석된다. DGA 측정결과 유중에 수분이 많은 경우 건조시편 실험 대비 C2H2, C2H4, C2H6, H2 가스가 감소하고 CH4, CO 가스의 비율은 증가하는 것을 확인 할 수 있다. 이는 절연지의 열화로 인해 CO 가스가 생성되었으며, 방전에너지가 절연유 중에 용존 상태의 수분을 분해하는데 이용되고 같이 분해된 절연유에 의해 CH4 가스가 증가 한 것으로 분석된다. 또한, 수분 흡습된 실험군은 건조시편 실험대비 C2H2, CH4, CO 가스가 증가한 것으로 보아 절연지에서의 아크방전으로 C2H2 의 증가 및 국부적 과열로 인한 CH4 생성, 절연지의 열화에 의해 CO 가스가 생성으로 분석된다. 누적 방전량과 측정한 가스량을 비교 시 절연지보다 유중에 수분 많은 경우는 건조시편 대비 누적 방전량에 비해 총 가스 발생량이 적게 발생하는 경향이 있었고, 이에 비해 수분 흡습된 실험군 경우는 수분조건을 크게 할수록 건조시편 대비 누적 방전량이 증가하면서 전체 가스 발생량 역시 증가하는 경향이 나타났다. FURAN 측정 결과 유중에만 수분이 많은 경우가 방전 에너지와 절연지의 탄화가 작았음에도 불구하고 더 많은 생성물이 발생했는데, 이것은 방전 에너지가 절연유에 주로 가해지는지 아니면 절연지를 중심으로 가해지는지에 따라 달라지는 것으로 판단된다. 이상 수분 존재시 프레스보드의 연면방전에서 누적방전량과 가스발생량 및 Furan 발생량의 상관성을 분석하였다. 누적방전량과 가스발생량은 어느 정도 비례적인 관계를 보이지만, 수분 존재에 따라 양상이 달라졌다. 그러나 Furan과의 상관성은 크게 보이지 않았다. 향후 이러한 상관성 및 Furan 생성물에 대해 화학적인 프로세스 분석을 포함한 연구가 추가적 진행이 필요할 것으로 사료된다.
현장에서 많이 사용하는 전력용 변압기의 진단 방법으로는 DGA(Dissolved Gas Analysis) 방법, 부분방전 측정 방법, Furan 분석 방법이 대표적으로 있다. 각 분석방법은 현장의 전력용 변압기의 건전도 상태를 파악하고, 문제가 발생 시 진단 결과에 상응하는 조치를 실행하고 있다. 이런 변압기 진단 방법들은 변압기의 건전도 파악함에 있어는 매우 우수하지만 각 분석결과들의 상호적인 결과에 대한 비교 연구는 진행은 미비하다. 따라서 본 논문에서는 변압기의 연면 방전 모의실험을 통해 각 분석방법들의 상관성을 비교했다. 변압기의 연면 방전 모의실험 방법으로 변압기의 주 절연을 담당하는 절연지(프레스 보드) 및 절연유를 대기 중의 습기로부터 건조 및 진공 처리 후 기포 없이 제작한 시편에 전압을 인가하여 침 전극으로부터 절연지 시편에 연면방전을 유중에서 발생시켰으며 절연지 부분의 탄화가 진행될 때까지 실험을 진행하였다. 시편의 종류로는 건조한 프레스보드 및 절연유를 적용한 것을 기준으로 1L의 절연유에 1mL 또는 3mL의 수분을 2시간 또는 5일 함침시킨 것으로, 수분 존재시 연면방전의 특성을 조사하고자 하였다. 부분방전 측정을 위해 PDMS 장비를 이용하여 PRPD 측정 및 방전량을 모니터링 했으며, 실험을 통해 채취한 절연유를 토대로 DGA 분석 및 Furan 분석을 수행하였다. 실험 결과, 절연지보다 유중에 수분이 많은 경우, 바늘 끝 주변으로 수분이 이동하는 유전영동현상이 생겨 침전극의 곡률 반경을 크게 하는 효과로 인해 전계가 완화되어 PDIV가 더 높아지는 것으로 분석되었다. 수분 흡습된 실험군 경우는 후 트래킹(tracking) 형태의 탄화가 발생되었는데, 이것은 절연지에 흡수되어있는 습기정도에 따른 연면방전 탄화 특징으로 해석된다. DGA 측정결과 유중에 수분이 많은 경우 건조시편 실험 대비 C2H2, C2H4, C2H6, H2 가스가 감소하고 CH4, CO 가스의 비율은 증가하는 것을 확인 할 수 있다. 이는 절연지의 열화로 인해 CO 가스가 생성되었으며, 방전에너지가 절연유 중에 용존 상태의 수분을 분해하는데 이용되고 같이 분해된 절연유에 의해 CH4 가스가 증가 한 것으로 분석된다. 또한, 수분 흡습된 실험군은 건조시편 실험대비 C2H2, CH4, CO 가스가 증가한 것으로 보아 절연지에서의 아크방전으로 C2H2 의 증가 및 국부적 과열로 인한 CH4 생성, 절연지의 열화에 의해 CO 가스가 생성으로 분석된다. 누적 방전량과 측정한 가스량을 비교 시 절연지보다 유중에 수분 많은 경우는 건조시편 대비 누적 방전량에 비해 총 가스 발생량이 적게 발생하는 경향이 있었고, 이에 비해 수분 흡습된 실험군 경우는 수분조건을 크게 할수록 건조시편 대비 누적 방전량이 증가하면서 전체 가스 발생량 역시 증가하는 경향이 나타났다. FURAN 측정 결과 유중에만 수분이 많은 경우가 방전 에너지와 절연지의 탄화가 작았음에도 불구하고 더 많은 생성물이 발생했는데, 이것은 방전 에너지가 절연유에 주로 가해지는지 아니면 절연지를 중심으로 가해지는지에 따라 달라지는 것으로 판단된다. 이상 수분 존재시 프레스보드의 연면방전에서 누적방전량과 가스발생량 및 Furan 발생량의 상관성을 분석하였다. 누적방전량과 가스발생량은 어느 정도 비례적인 관계를 보이지만, 수분 존재에 따라 양상이 달라졌다. 그러나 Furan과의 상관성은 크게 보이지 않았다. 향후 이러한 상관성 및 Furan 생성물에 대해 화학적인 프로세스 분석을 포함한 연구가 추가적 진행이 필요할 것으로 사료된다.
Main electrical insulation diagnostic methods for oil power transformers are DGA (dissolved gas analysis), PD (partial discharge) measurement, and furan analysis. Through theses method, the soundness of the transformer can be confirmed and the maintenance for the transformer is carried out. However,...
Main electrical insulation diagnostic methods for oil power transformers are DGA (dissolved gas analysis), PD (partial discharge) measurement, and furan analysis. Through theses method, the soundness of the transformer can be confirmed and the maintenance for the transformer is carried out. However, each diagnostic method is well accepted in judging the transformer soundness, but the correlation study between the diagnostic methods is insufficient. Therefore, in this paper, the comparative study for these methods have been performed through the experiment for the creepage discharge along the pressboard used in the transformer. As the experimental method, after drying the pressboard the creepage discharges were generated along the pressboard surface in oil by use of the needle-to-plane electrode until the carbonization of the pressboard surface was appeared. 5 types of the specimens were experimented as follows ; normal(dry pressboard in 1L oil), dry-type(2 hours impregnation with 1 or 3 mL in 1L oil), and wet type(5 days impregnation with 1 or 3 mL in 1L oil). Using PDMS (Partial Discharge Monitoring System), PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) analysis and partial discharge quantity monitoring were carried out. And, after the discharge experiment, DGA and furan compound analysis have been done for the oil. As a result, PDIV (PD Inception Voltage) was increased with the moisture contents in the pressboard. It could be explained that the moisture would be gathered into the higher electric field area near the needle tip electrode due to the di-electrophoresis phenomena of moisture in oil. In case of moisture absorbed pressboard, the tracks of carbonization on the pressboard surface were found, which could be caused by the moisture-absorbing phenomena in the pressboard. The result of the DGA measurement showed that the C2H2, C2H4, C2H6, H2 gas decreases and the ratio of CH4 and CO gas increases with higher moisture contents in oil compared to the dry specimen. It is analyzed that CO gas was generated due to deterioration of insulating paper, discharge energy was used to decompose dissolved moisture in insulating oil, and CH4 gas was increased by decomposing oil. In addition, in case of wet pressboard, C2H2, CH4 and CO gas were increased compared to the dry specimen, which implies that arc discharges in pressboard would make C2H2, CH4, and CO increased with the local heating and deterioration of pressboard. The cumulative discharge amount and the total dissolved gas amount were appeared to be relative, but their amounts in wet pressboard were more than those in dry pressboard. The results of furan measurements indicated that more furanic compounds were produced in case of dry pressboard in oil with high moisture although the discharge energy and the carbonization of the pressboard were smaller. It might depend on whether the discharge energy was mainly applied to the oil or the pressboard. As mentioned above, this study deals with the correlation between cumulative discharge amount, gas generation amount, and furan compound amount in creepage discharge of pressboard in the presence of moisture. Although the cumulative discharge amount and gas generation amount showed a proportional relationship, the pattern varied depending on the presence of moisture in oil or pressboard. Further study would be needed for this relationship including chemical process analysis of the generation of furan compounds.
Main electrical insulation diagnostic methods for oil power transformers are DGA (dissolved gas analysis), PD (partial discharge) measurement, and furan analysis. Through theses method, the soundness of the transformer can be confirmed and the maintenance for the transformer is carried out. However, each diagnostic method is well accepted in judging the transformer soundness, but the correlation study between the diagnostic methods is insufficient. Therefore, in this paper, the comparative study for these methods have been performed through the experiment for the creepage discharge along the pressboard used in the transformer. As the experimental method, after drying the pressboard the creepage discharges were generated along the pressboard surface in oil by use of the needle-to-plane electrode until the carbonization of the pressboard surface was appeared. 5 types of the specimens were experimented as follows ; normal(dry pressboard in 1L oil), dry-type(2 hours impregnation with 1 or 3 mL in 1L oil), and wet type(5 days impregnation with 1 or 3 mL in 1L oil). Using PDMS (Partial Discharge Monitoring System), PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) analysis and partial discharge quantity monitoring were carried out. And, after the discharge experiment, DGA and furan compound analysis have been done for the oil. As a result, PDIV (PD Inception Voltage) was increased with the moisture contents in the pressboard. It could be explained that the moisture would be gathered into the higher electric field area near the needle tip electrode due to the di-electrophoresis phenomena of moisture in oil. In case of moisture absorbed pressboard, the tracks of carbonization on the pressboard surface were found, which could be caused by the moisture-absorbing phenomena in the pressboard. The result of the DGA measurement showed that the C2H2, C2H4, C2H6, H2 gas decreases and the ratio of CH4 and CO gas increases with higher moisture contents in oil compared to the dry specimen. It is analyzed that CO gas was generated due to deterioration of insulating paper, discharge energy was used to decompose dissolved moisture in insulating oil, and CH4 gas was increased by decomposing oil. In addition, in case of wet pressboard, C2H2, CH4 and CO gas were increased compared to the dry specimen, which implies that arc discharges in pressboard would make C2H2, CH4, and CO increased with the local heating and deterioration of pressboard. The cumulative discharge amount and the total dissolved gas amount were appeared to be relative, but their amounts in wet pressboard were more than those in dry pressboard. The results of furan measurements indicated that more furanic compounds were produced in case of dry pressboard in oil with high moisture although the discharge energy and the carbonization of the pressboard were smaller. It might depend on whether the discharge energy was mainly applied to the oil or the pressboard. As mentioned above, this study deals with the correlation between cumulative discharge amount, gas generation amount, and furan compound amount in creepage discharge of pressboard in the presence of moisture. Although the cumulative discharge amount and gas generation amount showed a proportional relationship, the pattern varied depending on the presence of moisture in oil or pressboard. Further study would be needed for this relationship including chemical process analysis of the generation of furan compounds.
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