[논문]EMTP를 이용한 GIS내 부분방전 펄스의 감쇠특성 해석

이도훈; 김재철; 송승엽; 신중은; 노광현; 김광화

EMTP를 이용한 GIS내 부분방전 펄스의 감쇠특성 해석
Analysis of Partial Discharge Pulse Damping Characteristics in GIS Using EMTP 원문보기

이도훈 (숭실대) , 김재철 (숭실대) , 송승엽 (숭실대) , 신중은 (숭실대) , 노광현 (숭실대) , 김광화 (숭실대)

The principle of the ultra-high frequency (UHF) method to detect partial discharge(PD) in GIS is to measure the UHF electromagnetic waves excited by PD pulses. Such electromagnetic waves propagate along the GIS busbar in the TEM-mode, TE-mode, TM-mode. And the coaxial busbar of the GIS acts as a waveguide in which the UHF electromagnetic waves travel. This paper was studied the analysis on damping characteristic of electromagnetic waves excited by PD in GIS and presented the method to yield the cutoff frequency for determine the minimum band of sensor that detect the PD pulse.

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문제 정의

본 논문에서는 GIS 구조에 의한 전자파의 전파 모드별 차단 주파수와 EMTP 시뮬레이션을 위한 GIS 구성 요소의 파라미터 값을 산출하였다. GIS에서 가장 낮은 차단 주파수를 갖는 고차모드는 TEn-모드이 며, 부분 방전 펄스의 주요 감쇠 모드가 됨을 밝혔다.
본 논문에서는 GIS 내에서의 전자파 전파 특성을 이해하기 위해 GIS 구조에 따른 주요모드의 Ic를 결정하였으며, GIS 각 구성요소들의 파라미터 값을 산출하였다. 그리고 GIS 구조와 구성요소에 의존하는 전자파 감쇠 특성을 EMTP로 시뮬레이션하기 위하여 등 가회로를 사용하였으며, 시뮬레이션 결과의 타당성을 위해 전기연구원의 실험실 실험 결과와 비교하였다.

가설 설정

표 2와 표 3는 SF6 가스의 유전율 ir 을 1.000191, 스페이서의 유전율 iR 을 6이라 가정하고, EMTP 라인. 케이블 상수(LQC) 프로그램을 이용해 산출한 값이다.

제안 방법

EMTP 분석을 수행하기 위해, 모든 영역을 특성임 피던스와 전파속도에 의해 지정된 분포 정수 라인으로 시뮬레이션하였다.

데이터처리

그림 5은 전기연구원의 362[kV] GIS 실험 모델이다. GIS 내 스페이서를 통과하는 부분 방전 펄스의 감쇠율을 EMTP 시뮬레이션하였으며, 이를 전기연구원에서 측정한 실험데이터와 비교하였다.
GIS에서 가장 낮은 차단 주파수를 갖는 고차모드는 TEn-모드이 며, 부분 방전 펄스의 주요 감쇠 모드가 됨을 밝혔다. GIS의 구성요소에 의존하는 전자파의 감쇠 특성을 EMTP로 시뮬레이션하기 위하여 등가회로를 사용하였으며, 시뮬레이션 결과의 타당성을 위해 전기연구원의 실험실 결과와 비교하였다. 입력된 부분방전 펄스와 각 센서에서 검출된 최대 전압을 비교한 결과 부분방전 펄스가 1개의 스페이서를 통과했을 때의 감쇠율은 70[%]였으며, 시뮬레이션 결과는 67[%]였다.
본 논문에서는 GIS 내에서의 전자파 전파 특성을 이해하기 위해 GIS 구조에 따른 주요모드의 Ic를 결정하였으며, GIS 각 구성요소들의 파라미터 값을 산출하였다. 그리고 GIS 구조와 구성요소에 의존하는 전자파 감쇠 특성을 EMTP로 시뮬레이션하기 위하여 등 가회로를 사용하였으며, 시뮬레이션 결과의 타당성을 위해 전기연구원의 실험실 실험 결과와 비교하였다.

성능/효과

입력된 부분방전 펄스와 각 센서에서 검출된 최대 전압을 비교한 결과 부분방전 펄스가 1개의 스페이서를 통과했을 때의 감쇠율은 70[%]였으며, 시뮬레이션 결과는 67[%]였다. 2개의 스페이서를 통과했을 때의 실측 감쇠율은 75[%丄 시뮬레이션 결과는 72[%]로 1개의 스페어서를 통과했을 때보다 감쇠율이 조금 더 증가되었다.
본 논문에서는 GIS 구조에 의한 전자파의 전파 모드별 차단 주파수와 EMTP 시뮬레이션을 위한 GIS 구성 요소의 파라미터 값을 산출하였다. GIS에서 가장 낮은 차단 주파수를 갖는 고차모드는 TEn-모드이 며, 부분 방전 펄스의 주요 감쇠 모드가 됨을 밝혔다. GIS의 구성요소에 의존하는 전자파의 감쇠 특성을 EMTP로 시뮬레이션하기 위하여 등가회로를 사용하였으며, 시뮬레이션 결과의 타당성을 위해 전기연구원의 실험실 결과와 비교하였다.
그림 6는 부분 방전 펄스가 GIS 내 스페이서 A를 통과했을 때의 부분 방전 펄스의 감쇠를 시뮬레이션 한 것이다. 실험실에서 측정된 부분 방전 펄스의 최대전 압은 0.56[V]로 부분 방전원에서 70[%] 감쇠되었고, 시뮬레이션된 부분 방전 펄스의 최대전압은 0.631V]로 67[%]가 감소되었다.
그림 7은 부분 방전 펄스가 GIS 내 스페이서 B를 통 과 했을 때의 파형이다. 실험실에서 측정된 부분 방전 펄스의 최대전압은 0.4841V]로 부분 방전원에서 75[%] 감쇠되었고, 시뮬레이션된 부분 방전 펄스의 최대전압 크기는 0.54[V]로 72[%]가 감소되었다.
GIS의 구성요소에 의존하는 전자파의 감쇠 특성을 EMTP로 시뮬레이션하기 위하여 등가회로를 사용하였으며, 시뮬레이션 결과의 타당성을 위해 전기연구원의 실험실 결과와 비교하였다. 입력된 부분방전 펄스와 각 센서에서 검출된 최대 전압을 비교한 결과 부분방전 펄스가 1개의 스페이서를 통과했을 때의 감쇠율은 70[%]였으며, 시뮬레이션 결과는 67[%]였다. 2개의 스페이서를 통과했을 때의 실측 감쇠율은 75[%丄 시뮬레이션 결과는 72[%]로 1개의 스페어서를 통과했을 때보다 감쇠율이 조금 더 증가되었다.

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