[논문]수력발전기 고정자권선의 단말부 절연파괴와 절연특성시험과의 관련성 분석

이동근; 이광호; 최교남; 김현일; 오봉근

문제 정의

하지만, 상기한 시험방법으로도 현재까지 절연물의 열화 정도를 판단하는 판정 기준은 제시되어 있지 못하고 있으며, 현장 여건상 권선단말부의 절연열화 특성을 측정하기에는 다소 어려운 점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 30년 이상 장기간 운전 중 권선단말부의 절연파괴 사고가 발생한 수력발전기에 대하여 고장 원인을 알아보고, 고장전 및 고장 권선 제거 후 실시한 off-line 절연 특성 진단데이터를 비교하여 절연파괴 사고와의 관련성을 분석하여 보았다.

제안 방법

5kV Digital Insul- ation Tester에 의한 절연저항 (Megger) 및 성극지수 (P・I) 시험을 실시하였고, 20kV, 20A(400kVA) 공진형 교류 고전압 발생 장치를 이용한 교류전류 시험 (Al), Schering Bridge 에 의한유전정접 (tan6) 시험, 부분방전 검출기 (PD Detector) 및 Coupling Capacitor] 10nF)를 이용하여 부분방전시혐Qmax)을 실시하였다.(2,3)
고장 발생 후 고장 권선을 제거하고, 표2와 같이 총 3차에 걸쳐서 절연특성 시험을 실시하였으며, 준공 및 고장 전 실시한 절연 특성값과 비교하였다..
고장 전후 실시한 절연특성 값에서 고장 원인을 알아보고자, 고장권선 제거 후 Off-Line 정밀절연특성시험을그림2와 같이 발전기 고정자 권선의 단로기, GPT, PT 및 중성점을 분리한 후 고정자권선를 3상 일괄로 DC 및 AC전압을 인가하여 정밀절연진단을 실시하였다
발전기 고정자 권선의 절연파괴 사고에 대해 ①발전기분해 인출 후 육안검사 ②소손권선의 소손 상태 분석 ③ 3차에 걸친 절연진단 시험 ④사고 발생시의 보호계전기의 동작 상태를 종합적으로 분석하여 보았다.
45kV급수력발전기로서 세부 사양은 표1과 같다. 발전기는 절연보강 (1996년) 및 절연특성 시험(2001년)을 각각 1회 실시하였다. 절연보강 후 고정자권선에 대한 유지보수 이력은 없었으며, 절연특성시험 결과 절연특성은 양호(표2참조) 하였다.
장기간 운전 중 고정자권선의 상간절연 파괴가 발생한 수력발전기에 대하여 고장 원인 분석 및 고장전 및 고장 권선 제거 후 절연 특성값의 변화를 알아보고자 실시한 절연 특성시험을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

절연진단 시험 대상은 3.45kV급수력발전기로서 세부 사양은 표1과 같다. 발전기는 절연보강 (1996년) 및 절연특성 시험(2001년)을 각각 1회 실시하였다.

성능/효과

1) 시험대상 발전기의 고장 원인을 종합적으로 분석한 결과 밀폐된 발전기실 내에서 수분을 함유한 오일이고 정자권선에 장시간 흡착됨으로써 권선의 절연물에 점차적인 열화가 진행되어, 절연 내력이 약한 부위에서 절연 파괴가 발생한 것으로 판단된다.
2) 고장전 및 고장 권선 제거 후 실시한 절연 특성시험을 비교 분석한 결과, 직류 및 교류시험에 의한 절연 특성시험에서는 고장발생 원인을 찾아볼 수 없었다, 또한 현장 여건 등으로 중성점 분리가 불가능하여 상간에 대한 고정자 권선의 절연 특성값을 측정할 수 없어, .금번 고장 원인인 상간절연 파괴와의 관련성을 찾을 수 없었다.
3) 따라서, 4.5절에서 설명한 것과 같이, 발전기의 운전환경은 권선의 열화에 영향을 주는 매우 중요한 요소이며, 절연특성시험 결과가 현장 여건에 따라 절연물 전체에 대한 절연특성을 나타내지 않을 수도 있으므로, 절연 특성값에 대한 절대적인 의존성을 피하고, 운전환경을 고려하여 고정자 권선에 대한 주기적인 육안점검으로, 열화 요인 발생 시 열화를 최소화할 수 있도록 대책을 강구하는 것이 돌발사고 예방 및 고정자 권선의 절연수명 연장에 매우 중요한 요소로 판단되었다.
4.1~3에서 분석한 결과를 바탕으로 고장 원인을 분석해보면, 고정자 권선 단말부의 진동을 방지하기 위해 인접권선 간에 지지되어 있는 Binding부에서 상호 연결된 권선 간 절연물의 열화(aging)로 도전로가 형성되어, 그 결과 절연파괴에 의한 상간 단락으로 고장이 발생한 것으로 판단된다. 절연물의 열화원인은 발전기가 횡축 원통형의 구조로 수차-발전기가 수중에 위치하여, 발전기 운전.
4.4에서 분석한 고장 전(2001년) 실시한 절연진단시험에 의한 결과 절연 상태가 양호한 것으로 나타났지만, 고장시점과는 다소 기간이 있었고, 고장 부위가 상간 절연파괴에 의한 것으로, 이러한 상간 절연을 측정하기 위해서는 발전기 중성점의 상간분리가 가능하여야 하나, 발전기 구조상 중성점 분리가 불가능하여 상간의 절연 특성값을 측정할 수 없는 시험상 어려운 점이 있었다. 따라서, 권선단말부에 절연 열화가 진행되어도, 그림 8과 같이 상기에서 실시한 절연진단 방법(중성점미분리)으로는 권선의 단말부가 직접적으로 접지극과 연결되어 있지 않으므로, 권선 단말부의 절연결함 특성을 조기에 알 수 없을 경우도 발생할 수 있다.
발전기 분해인출 후 고정자권선에 대한 육안점검 결과 그림3과 같이 슬롯 내부 및 단말 권선 표면, 그리고 철심에서 발전기회전부 윤활유 등의 누유로 매우 심하게 오일이 흡착되어 있음을 알 수 있었다.
측정 결과를 분석해보면, R-S상이 동상이고, 크기가 같으며, T상은 R-S 상과 위상은 180도이고 크기가 2배인 파형을 나타내었다. 이것을 변압기 2차측(발전기 측)으로 환산하여 벡터 도를 그리면, 그림6과 같이 사고 직후 고장전류는 R 상과 T상에만 흐르고 그 위상 차가 180°의 관계에 있는 전형적인 상간 단락 현상으로 나타났다..
45kV) 보호계 전기에 기록된 동작 특성을 그림5에 나타내었다. 측정 결과를 분석해보면, R-S상이 동상이고, 크기가 같으며, T상은 R-S 상과 위상은 180도이고 크기가 2배인 파형을 나타내었다. 이것을 변압기 2차측(발전기 측)으로 환산하여 벡터 도를 그리면, 그림6과 같이 사고 직후 고장전류는 R 상과 T상에만 흐르고 그 위상 차가 180°의 관계에 있는 전형적인 상간 단락 현상으로 나타났다.
측정된 최대부분 방전량(QgQ의 패턴 및 크기에 따라 절연체의 결함 위치를 추정할 수 있으며, 현재 사용 중인진단법 중에서 가장 신뢰도가 높은 시험 항목으로, 측정값은 큰 변화가 없는 양호한 상태로 나타났다.(2.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

수력발전기 고정자권선의 단말부 절연파괴와 절연특성시험과의 관련성 분석
Analysis of Correlation Endwinding Breakdown and Insulation Test for Stator winding of Hydro-Generator 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

수력발전기 고정자권선의 단말부 절연파괴와 절연특성시험과의 관련성 분석 Analysis of Correlation Endwinding Breakdown and Insulation Test for Stator winding of Hydro-Generator 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

수력발전기 고정자권선의 단말부 절연파괴와 절연특성시험과의 관련성 분석
Analysis of Correlation Endwinding Breakdown and Insulation Test for Stator winding of Hydro-Generator 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper