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자외선 검출 카메라를 이용한 전력시스템의 안전진단에 관한 연구

A Study on the Safety Diagnosis for Power Systems Using a UV Camera

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.27 no.1, 2012년, pp.7 - 13  

유병열 (서울과학기술대학교 에너지환경대학원) ,  김찬오 (서울과학기술대학교 안전공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes the diagnosis techniques using UV images taken in the field under energized condition of power equipments in order to figure out and analyze the abnormal states on the terminals of power equipments. To classify the features of the terminals, the counted No. of the corona generat...

주제어

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문제 정의

  • 국내 현장에서 발생하는 전기설비 접속개소의 고장을 해소하고 이를 정밀하게 진단하기 위하여 직접 현장에서 측정한 자외선 이미지를 사용한 전기설비의 무정전 진단기법에 대하여 제시하였다. 접속 개소의 특징을 구분하는 방법으로 접속개소에서의 발생하는 코로나의 발생량 측정에 대해 정의하였다.
  • 가장 큰 특징으로는 사고 발생지점을 정확하게 확인할 수 있으며, 전문가가 아니더라도 쉽게 이해하고 접근할 수 있는 이미지 분석이 가능하다. 따라서 본 논문에서는 다양한 방전 검출기법 중 최근 활용도가 증가하고 있는 자외선코로나 검출장비를 사용하여 주요 검출사례와 진단기술의 정확도를 높이고자 한다.
  • 본 연구에서는 학술적으로 실험검증된 연구가 현장 적용화 측면에서 명확한 결과를 나타내는지에 대한 현장 연구의 내용을 중심으로 기술하였다. 따라서 미국 EPRI에서 제시되고 있는 이벤트 카운트에 대한 내용을 현장에서 측정하고 분석하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산업사회의 급속한 발달에 따라 전력수요량이 증가로 인한 추세는 어떠한가? 산업사회의 급속한 발달에 따라 전력수요량이 증가하고 이로 인해 전력설비의 사용전압 및 시설 용량은 계속 높아져 가고 있는 추세이다. 각종 전력기기의 초고압화, 대용량화가 진행되어 왔으며, 이에 따른 전력 계통의 안전성 및 신뢰성 향상 등을 통하여 고품질의 전력을 공급하고자 절연물 상호간의 절연협조, 절연물의 건전성 평가 등과 같은 사전예방 진단 시스템에 대한 많은 연구가 활발히 진전되어 왔다.
전력수요량이 증가하고 이로 인해 전력설비의 사용전압 및 시설 용량이 증가함에 따라 국내외적으로 발생하는 문제는 어떠한가? 각종 전력기기의 초고압화, 대용량화가 진행되어 왔으며, 이에 따른 전력 계통의 안전성 및 신뢰성 향상 등을 통하여 고품질의 전력을 공급하고자 절연물 상호간의 절연협조, 절연물의 건전성 평가 등과 같은 사전예방 진단 시스템에 대한 많은 연구가 활발히 진전되어 왔다. 그러나 송배전선로, 애자 및 각종 금구류 등이 제작 및 설치불량, 염분이나 온습도 등의 환경 조건에 의한 훼손 및 노후 등으로 인한 결함 요인으로 아크방전, 단락, 지락 등의 사고로 인한 대형 정전사고가 국내외적으로 지속적으로 발생하고 있다. 일반적으로 고압 이상 전력설비의 아크방전, 단락, 지락 등의 사고는 항복전압 에 도달한 절연상태가 붕괴되어 발생하며, 갑작스런 기계적 물리적 원인에 의한 사고 이외 제품결함 및 시공 불량, 환경조건 등의 영향에 의한 점진적인 절연파괴는 공기 중의 임계전압이 초과하는 시점의 코로나 방전현상이 선행될 수 있다.
코로나 방전개소 검출 방법으로 산업현장에서 응용되는 방법은? 또한 전기설비 절연저 하의 초기 단계인 코로나 방전개소에 대하여 원인과 향후 영향분석을 통한 사전교체 및 보수처리의 필요성이 대두되어 왔다. 이를 위해 시각적 관찰, 초음파를 활용하는 방법, 자외선 및 적외선 센서식 카메라를 이용하는 방법 등이 코로나 방전개소 검출 방법으로 산업현장에서 응용되고 있으나1-3), 경제성, 검출결과의 신뢰성, 활선 검출 작업시의 편이성 및 안전성 등과 관련하여 여러 가지 문제점이 제기되고 있다4). 전기설비의 송배전 설비 등의 예방진단은 사고 발생 시 그 위험성이 매우 높고 사고로 인한 전력 전송의 차질에 따른 경제적 손실이 막대하므로 상시 감시가 용이한 개개의 설비를 대상으로 열화를 진단하는 방법이 주로 사용되고 있다5-7), 이러한 설비의 수명은 열적인 열화와 절연재료에 발생하는 서지 등의 이상전압 또는 외부 단락 등의 전기적, 기계적 스트레스에 의한 열화로 결정되고 파괴할 위험도가 증대할 시점에 대한 열화문제를 고려하는 것이 예방보수 차원에서 매우 중요하다.
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참고문헌 (12)

  1. T. Oda, and Y. Ito, "Studies on Electrostatic Surface Discharges on Corona-Charged Polymer Surfaces", IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 26, No. 4, pp. 656-661, July 1990. 

  2. P. Blackmore, and D. Birtwhistle, "Surface Discharges on Polymeric Insulator Shed Surfaces", IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 4, No. 2, pp. 210-217, April 1997. 

  3. Y. Zhu et al., "Corona Discharge Phenomenon and Behavior of Water Droplets on the Surface of Polymer in the AC Electric Field", Proc. of the 7th Int'l Conf. on Properties and Applications of Dielectric Materials, p. 3-31, pp. 638-641, June, 2003. 

  4. 유병열, "적외선열화상진단장비" 월간전기 7월호, pp. 76-78, 2008. 

  5. C. A. Belhadj et al., "An experimental measurement of corona discharge using laser Doppler Velocimetry", Conf. Record of the 1998 IEEE Int'l Symp. on Electrical Insulation, pp. 503-506, June, 1998. 

  6. J. K. Yoon et al, "Controllable In-Line UV Sensor Using a Side-Polished Fiber Coupler With Photofunctional Polymer", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 15, No. 6, pp. 837-839, June, 2003. 

  7. S. W. Jang et al., "UV-Sensitive Photofunctional Device Using Wvanescent Field Absorption Between SU- 8 Polymer Optical Waveguide and Photochromic Dye", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 18, No. 1, pp. 82-84, January 2006. 

  8. 송길영, "신편 송배전 공학", 동일출판사, pp. 146- 147. 1992 

  9. SEVITTECH Co., Ltd. "DayCor(r) II 사용자 가이드", pp. 100-101. 

  10. 송길목, 김영석, "22.9 kV급 애자의 표면오염에 의 한 자외선 영상과 열화판정", 한국조명전기설비학회, Vol. 24, No. 1, pp. 167-174, 2010. 

  11. 송길목, 김영석, 정진수, "방전모델에서의 자외선 검출 이미지 분석과 안전기준", 대한전기학회 Vol. 58, No. 3, pp. 566-572, 2009. 

  12. 황명환, "코로나 대전된 복합절연재료의 표면상태가 전위감쇠에 미치는 영향, 한국산업안전협회지, Vol. 12, No. 2, pp. 65-69, 6월, 1997. 

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