[논문]GIS의 도파관 특성을 고려한 절연결함 위치판정에 관한 연구

이승철; 정승용; 이재호; 구자윤

GIS의 도파관 특성을 고려한 절연결함 위치판정에 관한 연구
A Study for the Fault Location of Insulation Defects considering Waveguide Characteristics in GIS 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.57 no.2, 2008년, pp.252 - 255

이승철 (한양대 공대 전자전기제어계측과) , 정승용 (한양대 공대 전자전기제어계측과) , 이재호 (한양대 공대 전자전기제어계측과) , 구자윤 (한양대 공대 전자전기제어계측과)

Abstract ▼ AI-Helper

A study for discharge pattern analysis partial and fault location by use of UHF sensors in GIS. However, in the latter case, the results considered the velocity of EM waves modified by the waveguide characteristics of GIS bus bar were not reported yet. In this paper, UHF wide band sensor to detect partial discharge signals have been designed and manufactured to get the widest band characteristic by an application of Fat-Dipole UHF antenna and the result that the transmission velocity of EM waves is 2/3 of the light have been got through the consideration of waveguide characteristics. Also, to verify applicability on site of the developed method, self-designed external type UHF sensor have been installed on operating GIS in Korea Midland Power co. and detected location of the fault. Through the fault have been found at the location, the reliability of the developed method have been proved.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서 그림 1과 같이 광대역 특성이 있는 Fat-dipole을 변형한 내장형 UHF 센서를 설계 제작하여 감시창 내부에 장착한 안테나형 센서는 GIS의 외함과 감시창 커버가 연결되어 외부와 차폐되기 때문에 노이즈에 의해 최소화된 영향을 받으며 GIS 내부에서 발생하는 부분방전 신호를 검출한다⑸⑹.
본 논문에서는 결함위치 판독 방법 개발을 위해 70kV GIS mock-up에 장착 가능한 두 개의 동일한 UHF 센서를 자체 설계 및 제작하였으며 센서 간격과 측정된 PD 신호의시간차를 이용하였다. 또한 개발된 방법의 현장 적용 가능성을 확인하기 위하여 한국전력의 실 계통에서 운전 중인 GIS 에 개발된 외장형 센서를 이용하여 적용하였다.

제안 방법

발생시켰으며, 그림 3 (a), (b)와 같이 GIS 내부의결함의 위치판독을 위하여, 두개 센서의 간격을 각각 73cm, 139cm로 다르게 하여 오실로스코프(1GHz, 20GS/S)에 연결된 센서로 방전 신호를 동시에 검출하였다. 아울러 방전의 크기는 Haefly사의 TE5기로 측정되었으며, 측정된 시간 차이와 결함과 센서간의 거리를 사용하여 전달속도가 산출되었다.
1. Fat-Dipole구조를 적용하여 Dimension을 축소시킬 수 있고 반사손실의 영역이 넓은 센서를 개발하였다.
이용하였다. 또한 개발된 방법의 현장 적용 가능성을 확인하기 위하여 한국전력의 실 계통에서 운전 중인 GIS 에 개발된 외장형 센서를 이용하여 적용하였다.
본 논문은 70kV GIS Mock-up에 자체 설계 제작한 광대역 특성인 UHF센서 두 개를 서로 다른 위치에 설치하여 발생된 부분방전 신호의 검출 시간차이를 측정하고, 결함과의 거리를 이용하여 GIS에서 전달되는 전파의 속도를 실험적으로 산출하여 도파관 특성을 고려해야 함을 입증하였다. 또한 개발된 방법의 현장 적용 가능성을 입증하기 위하여 자체 설계 제작한 외장형 UHF 센서를 중부발전소에서 운전 중인 GIS 에 부착하여 절연결함 위치를 추정 후 해체 작업을 통하여 확인한 결과 추정된 위치에서 결함이 발견되어 개발된 방법의 신뢰성을 입증하였다.
하였다. 전력계통 현장에 운전 중인 GIS의 구조를 고려하여 본 연구실에서 자체 설계 제작된 외장형센서를 채택하였으며 그림 7과 같이 GIS의 감시창과 Bus bar에 각각 장착 후 결함 위치 판독 실험을 수행하였다. 변전소의 Power on 상태에서, 약 1.

대상 데이터

센서로 방전 신호를 동시에 검출하였다. 아울러 방전의 크기는 Haefly사의 TE5기로 측정되었으며, 측정된 시간 차이와 결함과 센서간의 거리를 사용하여 전달속도가 산출되었다.
자체 개발한 방법의 현장 적용 가능성 여부를 확인하기 위하여 서울 중부발전소에 설치되어 운전 중인 부분 방전이 이미 검출되어 결함이 있는 것으로 판단된 GIS를 실험 대상으로 하였다. 전력계통 현장에 운전 중인 GIS의 구조를 고려하여 본 연구실에서 자체 설계 제작된 외장형센서를 채택하였으며 그림 7과 같이 GIS의 감시창과 Bus bar에 각각 장착 후 결함 위치 판독 실험을 수행하였다.

성능/효과

2. GIS Bus bar는 동축 도파관으로 고려되어야 하며 실험 결과에 의한 전달속도는 이론치의 2/3 정도임이 확인되었다.
3. 현장적용 결과, 측정된 PD의 신호들 간의 시간차를이용하여 결함위치 판독이 가능함이 입증되었다.
또한 개발된 방법의 현장 적용 가능성을 입증하기 위하여 자체 설계 제작한 외장형 UHF 센서를 중부발전소에서 운전 중인 GIS 에 부착하여 절연결함 위치를 추정 후 해체 작업을 통하여 확인한 결과 추정된 위치에서 결함이 발견되어 개발된 방법의 신뢰성을 입증하였다.
005ns이다. 이를 이용한 전달 속도 산출은 각각 2.08xl08mA, 2.31 XlO^m/s로서, 이론치의 2/3 정도의 값이며, GIS에서의 부분방전 신호의 전달이동축 도파관(coaxial waveguide)에서의 신호 전달과 비슷한 특성임이 확인되었다.

후속연구

향후, 더 복잡하게 연결된 GIS 구조에서의 결함 위치 예측을 통해 현장 적용 가능한 실용적인 기술개발이 이루어질 수 있을 것이며, 다른 전력기기에도 적용 가능할 것이라 고려된다.

참고문헌 (7)

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황철민, 구자윤, 이영상, 윤진열, "Gas Insulated Switchgear(GIS) 내부 부분방전 측정을 위한 Barrier coupler-type UHF센서 개발에 관한 연구", 2003년도 대한전기학회 하계학술대회 논문집 2003.7.21-23
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