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원전용 600V 차폐 꼬임쌍선 케이블의 국부열화에 대한 전기적/기계적 진단
Electrical/Mechanical Diagnosis of Local Deterioration in 600V Shielded Twist Pair Cable in a Nuclear Power Plant 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.1, 2017년, pp.203 - 210  

박명구 (Dept. of Electronic and Computer Engineering, Sungkyunkwan University) ,  김광호 (Dept. of Electronic and Computer Engineering, Sungkyunkwan University) ,  임찬우 (Dept. of Mechanical Engineering, Ajou University) ,  김태윤 (Dept. of Mechanical Engineering, Ajou University) ,  김현수 (Dept. of Mechanical Engineering, Ajou University) ,  채장범 (Dept. of Mechanical Engineering, Ajou University) ,  김병성 (Dept. of Electronic and Computer Engineering, Sungkyunkwan University) ,  나완수 (Dept. of Electronic and Computer Engineering, Sungkyunkwan University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose a electrical/mechanical method to effectively diagnose the local deterioration of a 10m long power shielded twist pair cable defined by the American Wire Gauge (AWG) 14 specification using electrical/mechanical methods. The rapid deterioration of the cable proceeded by usin...

주제어

#Local deterioration of Power Cable   #Electrical diagnosis   #Degree of S-parameter   #Mechanical diagnosis   #Modulus  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 AWG(American Wire Gauge) 14 규격의 600V 제어/계측용 꼬임쌍선 차폐 케이블의 기계적 특성을 측정하였다. 이때의 특성을 모듈러스라고 하며 측정 된 구간 중 선형구간에서 압입 깊이에 따른 압입 하중의 비로 정의한다.
  • 본 논문에서는 American Wire Gauge(AWG) 14 규격으로 정의된 10m 길이의 전력 차폐 케이블의 국부열화를 전기적/기계적 방법을 사용하여 효과적으로 진단하는 방법을 제시하였다.
  • 본 논문에서는 원자력 발전소에서 사용되고 있는 600V 차폐꼬임쌍선 케이블의 국부열화(local deterioration)를 전기적 진단과 함께 기계적으로 진단할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 참고문헌[2]에서는 1m 길이 케이블 전체 열화(global deterioration) 되었을 때의 열화 특성을 S 파라미터의 공진주파수를 이용하여 측정하였으며, 이것은 열화 시 나타나는 케이블 절연체의 특성변화에 대하여 기술한 것이라고 할 수 있다.
  • 실제 케이블에서의 열화는 균일한 전체 열화보다는 열화가 된 부분과 그렇지 않은 부분이 혼재하는 상태로 나타나기 때문에 이 경우에서도 진단 및 평가 할 수 있는 기술이 필요하다. 이에 따라 본 논문에서는 S21의 위상과 주파수 변화율을 이용하여 차폐케이블의 국부적 열화 상태를 진단하고자 하며, 열화 영역을 탐지하는 데 기계적 진단을사용한다. 이와 같이 전기적/기계적 진단결과를 활용하여 차폐 케이블에서 발생하는 국부적인 열화를 효율적으로 진단할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
  • 이에 따라 본 논문에서는 S21의 위상과 주파수 변화율을 이용하여 차폐케이블의 국부적 열화 상태를 진단하고자 하며, 열화 영역을 탐지하는 데 기계적 진단을사용한다. 이와 같이 전기적/기계적 진단결과를 활용하여 차폐 케이블에서 발생하는 국부적인 열화를 효율적으로 진단할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
  • 그러나 본 논문에서는 케이블의 길이가 길어(10m), 1m 길이의 케이블에 대한 특성을 측정할 때 홀더(holder)로 사용한 고정세간을 사용하지 않았지만[2], 케이블을 고정시키는 고정세간의 역할과 같은 환경으로 만들기 위하여 가열로에서 셋업 후 최대한 변화를 주지 않았다. 케이블의 구조는 참고문헌[2]에 기술되어 있지만, 독자의 편의성을 위하여 본 논문에 다시 기술하였다.

가설 설정

  • Fig. 7 frequency change rate compared steady state of (a) Shielded cable locally deteriorated by 30% and (b) Shielded cable globally deteriorated. (c) Comparison of measurement data and frequency change rate of ideal local deterioration based on equation (6) of global deterioration data
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차폐케이블의 국부적 열화 상태 진단 방법은? 실제 케이블에서의 열화는 균일한 전체 열화보다는 열화가 된 부분과 그렇지 않은 부분이 혼재하는 상태로 나타나기 때문에 이 경우에서도 진단 및 평가 할 수 있는 기술이 필요하다. 이에 따라 본 논문에서는 S21의 위상과 주파수 변화율을 이용하여 차폐케이블의 국부적 열화 상태를 진단하고자 하며, 열화 영역을 탐지하는 데 기계적 진단을사용한다. 이와 같이 전기적/기계적 진단결과를 활용하여 차폐 케이블에서 발생하는 국부적인 열화를 효율적으로 진단할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
원자력 발전소의 안정정 운영에 필수적인 것은? 원자력발전소는 방사성 물질을 사용하여 1GVA 규모의 큰 전력을 생산하기 때문에 매우 안정적으로 운영되어야 하며, 여기에는 원자력발전소의 전기 계통을 제어/계측하는 전력케이블의 안정적인 유지보수도 전체적인 운영에 매우 중요하다[1]. 특히 원자력 발전소의 내부에서, 방사능이 노출되어 있는 여러 곳에도 전력케이블이 설치되어야 하므로, 이러한 케이블의 상태를 적절하게 진단하고, 유지보수를 판단하는 것은 전체 원자력 발전소의 안정적인 운영에 필수적이라고 할 수 있다. 그러므로 전력 케이블의 열화를 사전에 진단하는 것은 그 의미가 매우 크다고 할 수 있다.
케이블 말단을 N타입으로 종단한 것의 구체적인 내용은? 벡터 네트워크 분석기를 통해 안정적인 S-파라미터를 얻기 위해서 케이블 말단을 N타입으로 종단하였다. 즉, 그림 2(a)와 같이 케이블 말단에 어댑터를 부착하여 네트워크 분석기에서 접속이 용이하도록 하였고, 따라서 케이블과 측정 장비의 연결부에서 발생할 수 있는 오차를 최소화 하면서 내구성을 높였다. 그림 2(b)는 측정 모식도를 나타내고 있으며 케이블과 네트워크 분석기 사이는 N(F)-SMA(F)형 어댑터를 사용하여 계측 하였다[2].
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참고문헌 (7)

  1. Kwang-ho Kim, Jae-young Shin, Byung-Sung Kim, Wansoo Nah and Chan-woo Lim, Jang-bom Chai "Electrical and Mechanical Diagnosis of Aging 600V rated STP Cables in a Nuclear Power Plant", IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, to be published 

  2. JaeYoung Shin, KwangHo Kim, WanSoo Nah. "A Study on the Deterioration Diagnosis of 600V Shielded Twisted Pair Control/Measurement Cable using Resonance Frequency." THE TRANSACTION OF THE KOREAN INSTITUTE OF ELECTRICAL ENGINEERS 64(12), 64.12 (2015): 1768-1775. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. C. S. Song, et al. "Technology development of environmental qualification in DBA of nuclear equipment." Korea Institute of Machinery & Materials, pp. 45, 2007. 

  4. W. Nelson. "Accelerated life testing-step-stress models and data analyses," IEEE Trans. on Rel., vol. 29, pp. 103-108, 1980 

  5. Lofaro, R., et al. Literature Review of Environmental Qualification of Safety-Related Electric Cables. Vol. 2. NUREG/CR-63 84, 1996 

  6. T.A. Shook, J.B. Gardner, and S.P. Carfagno. Cable indenter aging monitor. No. EPRI-NP-5920. Electric Power Research Inst., Palo Alto, CA (USA); Franklin Research Center, Norristown, PA(USA). Valley Forge Corporate Center, 1988 

  7. G.J. Toman, and R.F. Gazdzinski. Evaluation of cable polymer aging throughindenter testing of in-plant and laboratory-aged specimens. Final report. No. EPRI-TR-1040-75. Electric Power Research Inst., Palo Alto, CA(USA); Ogden Environmental and Energy Services Co., INC., Blue Bell, PA (USA), 1996 

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