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문제 정의
- 즉, 바(bar)의 반도전성 코팅이 지나치게 저항성일 경우 또는 bar진 동의 결과로서 코팅 침식은 금속의 접지된 코아에서 만나는 고전압에 발가벗는 절연만을 남기게 될 때이다. 본 연구실에서는 권선을 모의하기 위하여 bar의 한쪽 편에 반도 전성 페인트가 떨어져 나가는 경우로 모의하였다. 전압이 인가 되어 6.
- 이런 이유로 본 연구에서는 고압전동기 부분 방전 측정을 위해, 단일방 전원과 다중방전원(Multiple PD Sources) 고정자권선의 절연결함을 모의하여 진행하였다. 부분 방전 특성의 징후(Signature)가 전체에 걸쳐 PRPD(phased Resolved Partial Discharge) 패턴이 겹쳐져 복잡한 패턴 결과를 가져올 것이다.
제안 방법
- 고압전동기 고정자권선의 예상된 결함을 모의 수행하기 위하여 전문가들과 상의한 결과 고정자권선 의 모델 코일을 제작하였다. 6.6 kV급 고압전동기 고정자권선을 모의한 절연결함을 실시하였다. 절연결함의 종류는 가장 흔히 작업 공정 상 내포할 수밖에 없는 결함으로서 내부방전 (Internal Discharge), 인공적으로 큰 보이드를 모의한 방전(Void Discharge: 두께 0.
- Labview 프로그램을 개발하여 PRPD법의 계측기법으로 단일방 전원 4가지 경우 내부 방전, 보이드 방전, 슬롯방전, 표면방전의 패턴을 구하였다. 또한 다중방 전원을 모의한 보이드+표면방전의 실계측을 통하여 다중방전의 패턴을 구하였다.
- 고압전동기 고정자권선의 예상된 결함을 모의 수행하기 위하여 전문가들과 상의한 결과 고정자권선 의 모델 코일을 제작하였다. 6.
- Labview 프로그램을 개발하여 PRPD법의 계측기법으로 단일방 전원 4가지 경우 내부 방전, 보이드 방전, 슬롯방전, 표면방전의 패턴을 구하였다. 또한 다중방 전원을 모의한 보이드+표면방전의 실계측을 통하여 다중방전의 패턴을 구하였다. 각각의 결함에 대한 방 전원에서 발생된 부분방전 패턴이 독립적인 패턴을 갖고 있음을 알 수 있었다.
- 6 kVrms 을 인가한 PRPD 측정장치를 이용하여 부분 방전 패턴을 계측하였다. 모의권선은 하나의 모의결함방전 을 위하여 4개를 제작하였으며, 인공적으로 제작된 모의권선으로서 측정신호의 결함에 대한 신뢰를 높이기 위해서, 측정계측신호 패턴은 최소 2개 이상의 권선에서 발생된 부분방전 결함신호 패턴으로 하였다. 이상의 모의결함권선의 제작된 결과는 그림 1에서 나타낸 형상으로 제작된 것이다.
- 셋째, 표면방전은 표면의 오손과 같은 트래킹을 모의하지' 않았고 건조 상태에서 표면의 방전을 실시하여 패턴을 구하였다.진폭의 크기가 유사한 방전이 특정위상 영역에서 발생되었고 비대칭적인 패턴을 갖고 있었다.
- 이 점에 착안하여 연면 방전과 보이드 방전을 중첩시켜 다중방전을 실제 모의권선을 제작하였다. 실험은 실험실상에서 실시하였으며, 교류 6.6 kVrms 을 인가한 PRPD 측정장치를 이용하여 부분 방전 패턴을 계측하였다. 모의권선은 하나의 모의결함방전 을 위하여 4개를 제작하였으며, 인공적으로 제작된 모의권선으로서 측정신호의 결함에 대한 신뢰를 높이기 위해서, 측정계측신호 패턴은 최소 2개 이상의 권선에서 발생된 부분방전 결함신호 패턴으로 하였다.
- 그러나 실제 현장에서 열화가 진행되는 작업 환경 및 열화의 여러 조건에 의하여 대체적으로 1개 이상의 방 전원이 발생이 이루어진다. 이 점에 착안하여 연면 방전과 보이드 방전을 중첩시켜 다중방전을 실제 모의권선을 제작하였다. 실험은 실험실상에서 실시하였으며, 교류 6.
- 6 kV급 고압전동기 고정자권선을 모의한 절연결함을 실시하였다. 절연결함의 종류는 가장 흔히 작업 공정 상 내포할 수밖에 없는 결함으로서 내부방전 (Internal Discharge), 인공적으로 큰 보이드를 모의한 방전(Void Discharge: 두께 0.8 mm, 지름 16 mm, 길이 270 mm), 운전상에서 나타나는 방전의 일환으로 서 슬롯방전(Slot Discharge), 표면방전 (Surface Discharge) 등 4개의 단일방전원을 모의하였다. 그러나 실제 현장에서 열화가 진행되는 작업 환경 및 열화의 여러 조건에 의하여 대체적으로 1개 이상의 방 전원이 발생이 이루어진다.
대상 데이터
- 내부방전의 경우와 비슷한 모의를 실시하였지만, 내부방전은 미소마이크로 보이드가 다수 존재하는 경우를 말한다. 그러나 본 연구에서 모의한 보이드 방전은 두께 : 0.8 mm, 지름 : 16 mm, 길이 : 270 mm를 갖는 보이드를 설계하여 모의권선을 제작하였다. 그림 6의 경우 보이드 방전의 패턴을 나타내고 있다.
- 이는 일반적으로 슬롯방전으로 불리워진다. 연구에서 사용된 보이드방전은 인가전 압은 교류 6.6 kV을 인가하였고 그 결과의 PRPD 는 그림 6에서 나타내다.
데이터처리
- 부분방전 검출은 고주파전 류센서 (High Frequency Current Transformer: HF-CT: -3 dB기준으로 2~25 MHz) 을 통한 출력된 신호와 분압기를 통하여 발생된 인가 전압 위상각의 신호를 PRPD (Phased Resolved Partial Discharge)패턴으로 결함 신호를 매 1분마다 누적된 PRPD부분방전 패턴결함 신호가 계측되어 컴퓨터에 저장하게 된다. Labview 프로그램을 통하여 제어 및 자료 처리를 실시하였다. 그림 3의 경우는 실측된다중 방전원을 갖는 PRPD패턴으로서 보이드방전과 연면방전을 중첩하여 모의한 경우의 PD 패턴을 나타내고 있다.
성능/효과
- 또한 다중방 전원을 모의한 보이드+표면방전의 실계측을 통하여 다중방전의 패턴을 구하였다. 각각의 결함에 대한 방 전원에서 발생된 부분방전 패턴이 독립적인 패턴을 갖고 있음을 알 수 있었다.
- 넷째, 슬롯방전은 몇몇 연구자에 의한 결과를 볼 때 부극성시 시작지에서 급격히 수직 상승하여 기울기가 급한 패턴을 갖고 있지만 본 연구 결과와 는 유사함을 알 수 있었다.
- 둘째, 보이드 방전은 내부 방전에 비하여진 폭의 크기가 상대적으로 크고 각 사이클 반파에 대해서 발생된 패턴은 최대값을 축으로 대칭적임을 알 수 있었다.
- 전형적인 PRPD패턴은 방전의 진폭에 관계하여 비대칭적인 것으로 나타내었고 그리고 다른 저자들의 연구결과[2]를 볼 때, 부극성의 반파의 시작 지 부분의 기울기가 매우 날카로운 패턴을 나타내었다. 본 연구에서는 모의권선의 계측된 결과를 비교하여 볼 때 완벽한 일치를 볼 수 없었지만 정, 부극성시 시작지에서 상당히 기울기가 큰 상태의 패턴이 유사함을 볼 수 있었다. 그림 5의 경우처럼 실선으로 패턴을 그려보았지만 이상적으로 나타나지 못했다.
- 이런 사고를 미연에 예방하기 위해서 온라인/ 오프라인 등 병행하여 진단하고 있다. 진단을 위한 신호의 계측 및 평가 시 가장 중요한 측정기법이 부분방전을 계측하는 것으로 귀결되었다. 부분방전(Partial Dis사large:이하 PD)측정은 오래전에 발전기에서부터 시작되어졌다 [.
- 첫째, 내부방전의 경우 연구자 경우와 거의 일치하는 결과로서 위상축에 대해서 대칭적임을 확 인하였다.
- 6 kV까지 인가 후 360사이클 동안 누적된 PRPD패턴으로 나타낸 것이다. 최대진폭의 값은 내부방전 최대 값보다 훨씬 큰 진폭 즉, 240 mV정도의 진폭을 계측할 수 있었다.
후속연구
- 다섯째, 다중방전의 경우 독립된 개개의 방전 패 턴을 확인할 수 있었고 향후 중첩된 이중의 결함 신호를 분리하는 연구가 절대적으로 필요하다.
- 이런 이유로 본 연구에서는 고압전동기 부분 방전 측정을 위해, 단일방 전원과 다중방전원(Multiple PD Sources) 고정자권선의 절연결함을 모의하여 진행하였다. 부분 방전 특성의 징후(Signature)가 전체에 걸쳐 PRPD(phased Resolved Partial Discharge) 패턴이 겹쳐져 복잡한 패턴 결과를 가져올 것이다. 비전문가들의' 경우는 유일한 단일방 전원의 종류도 식별하기 어려울 것이다.
- 이와 같은 경우는 PRPD처럼 패턴을 통하여 전문가들만이 이해될 수 있는 경우로서 패턴화하여 디지털적으로 정량화하여 구별하기는 어렵다고 판단된다. 영상으로 취급할 때에러정도로 취급될 수 있는 패턴으로 볼 수 있기 때문에 아날로그적인 방식과 디자털방식을 병행할 때 좀 더 정확한 결함원 및 패턴을 진단할 수 있을 것으로 사료된다.
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