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[국내논문] 수력발전기 On-line 부분방전 측정 시스템을 이용한 절연상태 진단의 신뢰성 향상
Reliability Improvement of Insulation Diagnosis Using the Hydro-Generator On-Line Partial Discharge Monitoring System 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.58 no.4, 2009년, pp.469 - 475  

옥연호 (한국수자원공사 댐.유역 관리처 발전 설비팀) ,  이은웅 (충남대학교 전기공학과) ,  임재일 (한국수자원공사 충주권관리단 발전팀) ,  박지군 (한국수자원공사 충주권관리단 발전팀) ,  곽원구 (한국수자원공사 충주권관리단 발전팀) ,  이재흥 (한국수자원공사 충주권관리단 발전팀) ,  신재필 (한국수자원공사 댐.유역 관리처 발전 설비팀) ,  신병철 ((주)인텍C&I)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Accident dangerousness of domestic hydro power generators which are operated in Korea is on the increase because of use at the long term. On this, the Off-line diagnosis techniques developed to the On-line by continued domestic technical development since 2000. Especially, On-line insulation diagnos...

Keyword

#Partial Discharge   #Hydro-Generator   #Noise Rejection   #On-Line Monitoring   #Ceramic Coupler  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 수력발전기 고정자 권선의 운전 중 절연상태를 분석, 진단할 수 있는 On-line 부분방전 측정 시스템과 13 [kV]급 접촉식 부분방전 측정용 Ceramic Coupler를 25년 이상 장기간 운전 중인 충주댐 수력발전기 4대에 각각 적용하여 고정자 권선에서 운전 중 발생하는 부분방전 신호와 잡음을 실시간으로 측정 및 분석한 결과를 제시하였다. 또한, 기본적인 고주파 필터 이외의 Differential 기법을 이용한 외부잡음 제거 방식을 사용하는 On-line 부분방전 측정시스템을 통하여 운전 중 수력발전기 고정자 권선의 부분방전 신호를 취득하여 분석하였다.
  • 8 [kV]급이다. 본 논문에서는 4기 중 부분방전 신호의 크기가 크고, 외부잡음이 많이 발생하는 2호기와 3호기의 데이터를 분석하였다. 표 2는 충주댐 수력발전기의 고정자 사양이다.
  • 본 논문에서는 장기간 운전중인 수력발전기에 On-line 부분방전 측정 시스템을 설치하여 발전기의 운전 중에 부분방전 신호를 측정하여 절연상태를 진단한 결과를 제시하였다. 정지 중에 실시하는 절연진단 시험에서는 나타나지 않고, 실제 운전 중에서 발생하는 수력발전기 고정자 권선에서의 부분방전 신호 및 외부잡음을 확인할 수 있었으며, 실제 운전 중에는 정지 중에 발생하지 않는 주변기기들에 의한 외부잡음들이 많이 존재하고 있으며, 이러한 외부잡음을 효과적으로 제거하고, 부분방전 신호만을 추출하여 절연상태 진단의 신뢰성을 향상시켰다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
발전기의 실제 운전 중에 실시하는 진단방법이 효과적인 이유가 되는 배경은? 부분방전 시험은 다른 절연 진단법으로 측정할 수 없는 국부적으로 제한된 절연결함의 검출이 가능하여 현재 가장 신뢰성 있는 진단법으로 주목받고 있다[1-6]. 특히, 정지 중 실시하는 방법은 시험을 위해서 발전기를 정지시켜야 하기 때문에 발전기 운전정지에 따른 경제적인 손실과 아울러 실제의 운전 상태에서 발생하는 이상상태를 감지할 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해서 발전기의 실제 운전 중에 실시하는 진단방법이 가장 효과적이며, 발전기의 운전 중에 발생하는 부분방전을 측정하여 고정자 권선의 절연상태를 신뢰성있게 진단하는 On-line 진단 시스템의 적용이 필수적이다.
고정자 권선의 절연고장이란? 수력발전기의 고장조사 분석에 의하면 고정자 권선의 절연고장이 많은 비중을 차지하고 있으며, 고압 전동기에서도 30%가 고정자 권선의 절연고장으로 보고되고 있다[1-6]. 이러한 고정자 권선의 절연고장은 발전설비 고장 중 가장 중대한 고장이며, 수리 및 복구에 장시간이 요구되어 발전정지에 따른 매우 큰 경제적 손실을 유발한다. 따라서 미연에 이러한 절연고장을 방지하기 위하여, 절연열화 상태를 상시로 진단하여야 하며, 현재 수력발전기 고정자 권선의 절연상태를 진단하는 방법은 수력발전기의 정지 중에 실시하는 방법(off-line법)과 운전 중에 실시하는 방법(on-line법)으로 구분된다[1,5].
절연고장을 방지하기 위해 해야하는것은? 이러한 고정자 권선의 절연고장은 발전설비 고장 중 가장 중대한 고장이며, 수리 및 복구에 장시간이 요구되어 발전정지에 따른 매우 큰 경제적 손실을 유발한다. 따라서 미연에 이러한 절연고장을 방지하기 위하여, 절연열화 상태를 상시로 진단하여야 하며, 현재 수력발전기 고정자 권선의 절연상태를 진단하는 방법은 수력발전기의 정지 중에 실시하는 방법(off-line법)과 운전 중에 실시하는 방법(on-line법)으로 구분된다[1,5]. 정지 중에 실시하는 방법은 절연저항 시험, 직류전류 시험, 교류전류 시험, 유전정접(tanδ) 시험, 부분방전시험 등이 있으며, 운전 중 실시하는 방법은 부분방전 시험이 있다.
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참고문헌 (9)

  1. I.M. Culbert, H. Dhirani and G.C. Stone, "Handbook to Assess the Insulation Condution of Large Rotating Machines (Volume 16)", EPRI publication EL-5036, 1989 

  2. Paoletti, G. J. and A. Rose, "Improving Existing Motor Protection for Medium Voltage Motors", IEEE Trans. on Industry Applications, 25(3), 456-464. 1989 

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  3. Stone, G., "Importance of Bandwidth in PD Measurement in Operating Motors and Generators", IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, 7(1), 6-11. 2000 

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  4. Stone, G. C., Howard G. Sedding, Michael J. Costello, "Application of Partial Discharge Testing to Motor and Generator Stator Winding Maintenance", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 32, No. 2, pp. 459-464. 1996 

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  5. Motor Reliability Working Group, "Report of Large Motor Reliability Survey of Industrial and Commercial Installations-Part I", IEEE Trans. on Industry Applications, IA-21(4), 853-864. 1985 

    상세보기 crossref

  6. IEEE Std 1434-2000, "IEEE Trial-Use Guide to the Measurement of Partial Discharges in Rotating Machinery", Aug. 2000 

  7. 강동식 외, "13 kV급 수력발전기 고정자 권선용 On-line 부분방전 측정 시스템 개발 및 현장적용 평가", 대한전기학회 논문지, Vol. 55C, No. 4, pp. 189-198, 2006 

  8. 강동식 외, "고압 회전기 On-line 부분방전 측정용 Ceramic Coupler 특성", 대한전기학회 논문지, Vol. 51C, No. 5, pp. 205-212, 2002 

  9. 강동식 외, "권선형기기 On-line 부분방전 측정용 6.6 [kV]급 Ceramic Coupler의 신뢰성 평가", 대한전기학회 논문지, Vol. 54C, No. 2, pp. 69-75, 2005 

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