[논문]온도측정에 의한 산화아연형 피뢰기 진단

길경석; 한주섭; 송재용; 서황동; 문승보; 박태곤

[국내논문] 온도측정에 의한 산화아연형 피뢰기 진단
ZnO Arrester Diagnosis by Measurement of Temperature 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. C/ C, 전기물성·응용부문, v.54 no.8, 2005년, pp.361 - 364

길경석 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 한주섭 (한국해양대학교 산업기술연구소) , 송재용 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 서황동 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 문승보 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 박태곤 (창원대학교 매카트로닉스공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, surface temperatures of ZnO arresters as a function of ambient temperatures and leakage currents were experimentally investigated. The variations of the leakage current was below 10 uA, which comes about $4.5\%$ of the normal leakage current. Temperature differences between the ambient and the surface of arresters were not shown until $150\%$ to the normal leakage current, and were remarkable over $200\%$. From the results, we deduced a couple of polynomials which enables the calculation of the leakage current by the measurement of surface temperature. Tests on used arresters have shown the same results as the experimental one. Also, we expect that an arrester diagnosis is possible by measuring the surface temperature of them after more studies on the effect of wind, moisture penetration, and arrester types.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문에서는 피뢰기의 누설전류와 온도에 대한 실험적 연구로부터 피뢰기의 표면온도와 주위온도의 차이가 피뢰기의 열화와 관계가 있음을 확인하고, 온도차 측정에 의한 피뢰기 진단방법을 제안하였다.
[5]. 따라서 본 논문에서와 같이 단지 피뢰기의 표면온도를 측정하고, 이것으로부터 간접적으로 누설전류를 산출하는 것에 의해 누설전류 크기에 의한 피뢰기 진단기술에서와 같이 피뢰기의 상태를 알 수 있다.
본 논문에서는 산화아연형 피뢰기의 계절적 온도변화에 따른 전체누설전류의 변화와 전체누설전류와 표면온도의 상 관관계에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 온도변화에 따른 피뢰기의 전체누설전류는 -20 ℃ -50 ℃에서 정상누설전류 값의 4.

가설 설정

이런 상황을 고려할 때, 정상누설 전류의 200%이상부터는 피뢰기의 표면온도가 주위온도와 최소 3 ℃이상의 차이가 발생하므로 피뢰기의 표면온도 측정에 의한 방법도 열화진단에 충분히 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 피뢰기 하우징의 재질과 구조, 피뢰기의 설치환경에서의 습도, 풍량과 풍속 등 열방출 효과는 고려하지 않았다. 향후 이들에 대한 연구가 수행되면 온도 측정에 의해서도 신뢰성이 높은 진단이 가능할 것이다.

제안 방법

사용된 피뢰기는 배전급 정격전압 18kV, 공칭방전전류 5kA의 폴리머 하우징 갭리스 피뢰기이다. 피뢰기의 표면온도와 주위온 도는 10개의 열전형 온도센서를 내장한 전용의 온도측정 시스템 (KEITHLEY, DAS-TC)을 사용하였다. 피뢰기에 인가되는 전압은 1000:1 고전압 프로브(Tek.
피뢰기의 표면온도와 주위온 도는 10개의 열전형 온도센서를 내장한 전용의 온도측정 시스템 (KEITHLEY, DAS-TC)을 사용하였다. 피뢰기에 인가되는 전압은 1000:1 고전압 프로브(Tek., P6015A), 누설전 류는 분해능 1μA의 디지털 멀티미터(Fluke, 45)로 측정하였다.
실험은 피뢰기를 항온 항습기 내부에 설치하고 실험조건에 따라 온습도를 설정하여 2시간 이상 유지시킨 후, a) 계절적 온도변화에 따른 피뢰기 누설전류의 변화와 b) 누설전류와 표면온도의 관계를 분석하기 위한 2가지로 구분하여 수행하였다.
피뢰기의 누설전류와 표면온도의 관계는 항온 항습기의 내부 온도를 35 0에서 -15 ℃까지 10 ℃ 마다 정상운전전압 (13.2kV)에서 흐르는 누설전류에 대해 100%-500%까지 변화시키면서 분석하였다. 또한 전력계통에서 기 사용되어 다소 열화가 진행된 피뢰기에 대해 신품의 실험결과와 비교하기 위하여 동종의 배전용 피뢰기 3종, (# 1) 누설전류 340 //Anns (신품의 155%), (# 2) 누설 전류 430(신품의 195 %), (# 3) 누설전류 640//Am (신품의 290 %)을 실험하였다.
그림 2에는 기사용 피뢰기에 대한 실험장치의 사진을 나타내었다. 실험실의 온도(24 25 P)에서 피뢰기의 운전 전압 13.2 kV를 인가하고 주위온도와 표면온도의 차이를 2 시간 동안 측정하였다.

대상 데이터

피뢰기의 열화와 누설전류, 온도와의 상관관계를 분석하기 위하여 그림 1과 같이 실험계를 구성하였다. 사용된 피뢰기는 배전급 정격전압 18kV, 공칭방전전류 5kA의 폴리머 하우징 갭리스 피뢰기이다. 피뢰기의 표면온도와 주위온 도는 10개의 열전형 온도센서를 내장한 전용의 온도측정 시스템 (KEITHLEY, DAS-TC)을 사용하였다.

성능/효과

그림 4는 신품 피뢰기의 인가전압을 가변하여 전체누설전 류의 실효값의 크기를 정상운전전압에서 흐르는 값의 100 %-500%까지 증가시키면서 주위온도와 피뢰기의 표면온도 와의 관계를 나타낸 것이다. 정상누설전류 값의 150%이상 에서는 피뢰기의 표면온도가 급격히 상승하였으며, 각각의 주위온도에서 모두 유사한 경향을 나타내었다
이것은 피뢰기에 따라 나타나는 특성 차이보다도 작은 값이므로, 이에 대한 영향은 고려하지 않아도 될 것으로 판단한다. 또한 피뢰기의 전체누설전류와 표면온도의 관계에 있어 정상누설전 류 값의 200%이상에서는 3 ℃이상으로 급격하게 증가하는 현상을 보여주었다.

후속연구

현재까지 피뢰기 진단시 수명예측이나 열화에 대한 누설 전류의 기준이 없으며 일반적으로 600μA-1mA를 피뢰기의 교체하고 있는 실정이다. 이런 상황을 고려할 때, 정상누설 전류의 200%이상부터는 피뢰기의 표면온도가 주위온도와 최소 3 ℃이상의 차이가 발생하므로 피뢰기의 표면온도 측정에 의한 방법도 열화진단에 충분히 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 피뢰기 하우징의 재질과 구조, 피뢰기의 설치환경에서의 습도, 풍량과 풍속 등 열방출 효과는 고려하지 않았다.
본 연구에서는 피뢰기 하우징의 재질과 구조, 피뢰기의 설치환경에서의 습도, 풍량과 풍속 등 열방출 효과는 고려하지 않았다. 향후 이들에 대한 연구가 수행되면 온도 측정에 의해서도 신뢰성이 높은 진단이 가능할 것이다.
결론적으로 피뢰기의 열화는 누설전류의 증가로 나타나며 정상누설전류 값의 200%이상에서는 피뢰기의 표면온도가 상승하여 주위온도와 표면온도에 현저한 차이가 발생하므로, 누설전류를 측정하지 않더라도 표면온도의 측정만으로 누설 전류의 산출이 가능하기 때문에 피뢰기 진단에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

참고문헌 (9)

D. R. Clarke, 'Varistor Ceramics', Journal of American Ceramic Society, vol. 82, no. 3, pp. 485-502, March 1999

상세보기
T. K. Gupta, W. G. Carlson and P. L. Hower, 'Current Instability Phenomena in ZnO Varistors', Journal of Applied Physics, vol. 52, no. 6, pp. 4104-4111, 1981

상세보기
K. Eda, A. Iga and M. Matsuoka, 'Degradation Mechanism of Non-ohmic Zinc Oxide Ceramics', Journal of Applied Physics, vol. 51, no. 5, pp. 2678-2684, August 1980

상세보기
J. Lundquist, L. Stenstrom, A. Schei, B. Hansen, 'New Method for Measurement of the Resistive Leakage Currents of Metal-Oxide Surge Arresters in Service', IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 5, no. 4, pp. 1811-1822, November 1990

상세보기
S. Shirakawa, F. Endo, H. Kitajima, S. Kobayashi, K. Kurita, K. Goto, M. Sakai, 'Maintenance of Surge Arrester by a Portable Arrester Leakage Current Detector', IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 3, no. 3, pp. 998-1003, July 1988

상세보기
O. Nigol, 'Methods for Analyzing the Performance of Gapless Metal Oxide Surge Arresters', IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 7, no. 3, pp. 1256-1262, July 1992

상세보기
길경석, 한주섭, 주문노, '누설전류측정에 의한 피뢰기 열화진단에 있어 전원고조파의 영향', 대한전기학회 논문지, 1호, 제 53C권, pp. 41-46, 2003. 1.

원문보기 상세보기
S.N. Fernando, M.R. Raghuveer, 'Technique to Examine the Influence of Voltage Harmonics on Leakage Current Based MOSA Diagnostic Indicator', Proceedings of 2000 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, vol.2, pp. 596-599, October 2000
S. Tominaga, Y. Shibuya, Y. Fujiwara, M. Imataki, T. Nitta, 'Stability and Long Term Degradation of Metal Oxide Surge Arresters', IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-99, no. 4, pp. 1548-1556, July/August 1980

상세보기

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증