[논문]수력발전기 고정자권선용 운전중 부분방전 측정 센서 및 시스템 개발

강동식; 선종호; 황돈하; 윤영호; 서일수; 신병철; 김현일; 이광호

문제 정의

본 논문에서는 장기 사용중인 수력발전기의 고정자 권선에서 운전중 발생되는 부분방전 현상을 측정하여 절연상태를 연속적으로 감시하기 위하여 이에 필요한 최적 측정 감도를 지닌 부분방전 센서, 현장조건을 고려한 잡음 제거기법 구현, 센싱된 방전펄스를 신호처리하는 측정 transducer 및 진단알고리즘을 지닌 운전중 측정시스템을 구축하였다.
본 연구는 수력벌전기 고정자권선에서 발생되는 부분 방전 현상을 siTme으로 신단하는 센서 및 측정시스템을 개발한 깃으로, 센서의 경우 현장에 설치하역 사용하여도 중분한 안전싱이 확보된 것으로 판단되어진다.

제안 방법

1) Charm이 입력단과 differential amplifier단 : 고속 relay를 통하여 입력 상을 선택하고, 선택된 상을 통한 부분 방전 신호에 포함된 기본 외부잡음을 제거하기 위하여 high speed OP-amp를 이용하여 differential amp룰 구성하였다.
2) Zero-cross detector : 본 시스템은 60Hz 기준 신호로 실제 계측되는 부분방전 센서에서 나오는 신호를 통하여 인가전압에 대한 위상을 김줄하는 깃으로, 실제 발생하는 부분방전 신호의 위상을 정확한 기준 신호로 찾을 수 있도록 구성하였다.
4) PD divider : 부분방전 신호가 있는 극성을 분리하는 것으로, 인가전압 위상기준으로 270~90 사이에 발생하는 펄스는 정극성, 90~270 사이에 발생하는 펄스는 부극성으로 나다내내도록 구성하였다.
6) 잡음제거 회로 : 차동 증폭단을 이용하여 펄스 도달 시간 차를 통하여 잡음을 제거하는 것으로, 그림 7과 같이 외부잡음 신호는 펄스 전송 경로가 동일하여 펄스 신호의 크기 의 감쇠 및 시지연 특성이 동일하므로 제거 되도록 구성하였다. 반면, 부분방전 신호는 각 센서에 도달되는 시간 지 연이 다르고 크기감쇠 도 다르게 나타난다.
A/D Converter는 입력 8 charm시/분해능 8bits인 Analog device사의 AD 7829를 사용하였으녀, 내부 알고리즘에 의해 자동으로 동작하도록 EPLD 내부에 설계하였다. 8개의 입력 charm이은 AD channel select 신호에 의하이 부분 방전 신호와 외부 잡음 제거용 차등 증폭 신호를 각각 측정하이, 외부 잡음제거 알고리즘에 의하이 실제 부분방전 신호를 가려낸다.
PDMS-HG는 전원 Noise의 영향을 최소화하기 위하여 andog 전원과 digital 전원을 분리하였으녀, 세부적으로 analog 전원을 2 부분으로 나누었으며, digital 전월 또한 2 부분으로 나누어 구성하였다. PDMS-HG의 전원을 공급하는 power boards 3 부분으코 나뉘어 구성하였다.
2차 잡음회로를 back up용으로 구축하여 호.기에 운전하기로 하였다.
이는board 상호 간의 잡음유입율 최소화하기 위한 젓이다. 먼저 저}어 신호를 위한 고용량 reguEor인 MC₇₈T05와 SPX1587 을 사용하여 발열을 최소화 하였다. 그리고 analog power 1은 입력단/증폭단/필터단/divider단을 위한 power이고, analog power 2는 wave shape단 및 peak deleter를 위한 power로 분리 구성하였다,
3.1 13kV급 접촉식 부분방전 센서 개발

발전기 고정자권선의 각상 인줄단 부분의 2곳에 센서를 부착하여 발전기 운전중에 발생되는 부분방전을 센싱하는 접촉식 센서는 셴싱부인 세라믹 소체와 기계적지지 및 전기적 절연부인 에폭시 몰딩부로 설계하여 제작되었다.
아래 인자들을 판정기준에 이용하는 것으로 선정하였으펴, 이 른 이용하여 작성별 경 향관리 를 통하여 판정 기 준을나따내도록 설정하였다,
검출된 60Hz 신호에서 영점을 찾기 위해서는 5V 크기의 신호로 변환해야 되며, 이를 filter 후단의증폭단예서 처리한다' 측정된 신호는 센서를 통과하면서 발생하는 위상 지연, 센서 신호를 filtering 하는 과정에서 생기는 위상 지연 핓 소자들의 delay에 의해서 실 전압과 오차가 생성된다. 이러한 오차를 줄이기 위하여 외부에서 무분방전 신호의 기준 신호를 입력 받을 수 있W 외부 입력단을 zero-cross detector 에 추가하였다.
저장된 data는 갸hcrnct 혹은 RS485통신으로 PC로 전송하며, monitoring S/W에 의해 취득된 부부방전 신호를 진단알고리즘을 이용하이 부석/ 진단/관리하고. 이를 database화하도록 구성하였다.
많은 영향율 받는다. 일반적으로 적용하는 filler를 이용한 기법에서도 제거되지 않고 나타나는 잡음을 제거하기 위하여 본 인구에 적용된 기법으료, 1차적으로 전체위상에 걸쳐 발생된 등일한 a기의 잡음을 제거하고, ?차적으로즌 부분 방전이 발생할 때 집중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 일회싱 신호률 노이즈로 처리하는 방법을 적용하였다'
쟤작이 완료된 센서의 장기 신뢰성을 평가하기 위하여 센서 양단에 30kV의 전압을 400시간 단위로 2500 시간인가 하였으나 절연파괴 및 섬락현상이 밮생하지 않았다. 초기 상턔 및 400시간 가속열화 단위의 측정 및 2500시간 가소열화 인가후의 열화상네륨 파악하기 위하이 상온유전정접 및 부분방전 개시전압을 측정한 걸과에서, 가속 열화에 따른 측정값의 변화가 없었다.
?차적으로즌 부분 방전이 발생할 때 집중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 일회싱 신호률 노이즈로 처리하는 방법을 적용하였다';

대상 데이터

센싱부에 해당되는 소체 재질온 세라믹으로 유전율이 500근처인 SrTiOs 계열의 세라믹 컴파운드를 배합하여 자거화공정으로 소체를 성형/소성/표면연마한 후, 소체의 양쪽 전극면에 Ag으로 금속 전극층을 형성하는 소자화 공정으로 각 소체를 완성한 후, 소체결합공정에서 필요한 직렬연결 수량인 4개 기본소체를 연결하는 구조로 구성하였다 이와 같이 설계 제작되어지는 105pF 세라믹 소체를 만드는 중간단계를 그림1에 나타내었다.
제작된 기본 band-pass filter 회로는 50KHz- 100MHz 대역이다.

성능/효과

3) 부분방전 발생 위상폭 : 절연물의 절연상태가 양호한 경우에 전원전압의 상승구간 중매우 작욘 위상 범위에서 부분 방전이 발생하시만, 절연상내가 악화될 경우에는 부분 방전의 발생위상이 점차적으로 확대뇜.
접촉식 센서에서 절인기 능윤 2 종류의 절인 재료가 병멸복합으로사용되어지는 구조이므로, 이들 설언뭎의 최소수명지수를 파악한 실과 에폭시 절연물 T 전기학회기슬보고 준용)은 n=6, 세라믹 컴파은드(EIA 준용)는 N=7.45로 나타났다. 수명지수틀 선정함에 있어서 적은 값을 기준으로 하고 여기에 시험상 안전율 20%를 감안하여 선정되 수명지수 ne 4, 8이다.

후속연구

금년 H월 말 예정인 수자원공사의 대청댐 발전기에 개반한 센서 및 측정시스템의 설치가 계획되어 있으므로 향후 현장설치를 통한 실 운전 data의 확보/분석으로 진단알고리즘의 보완이 실행되면 수력발전기의 안전 운용에 크게 기여되리라 판단된다.

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 고정자권선용 운전중 부분방전 측정 센서 및 시스템 개발
Development of the On-line Partial Discharge Measuring Sensor and System on Stator Windings for Hydro Generator 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

3.1 13kV급 접촉식 부분방전 센서 개발

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

수력발전기 고정자권선용 운전중 부분방전 측정 센서 및 시스템 개발 Development of the On-line Partial Discharge Measuring Sensor and System on Stator Windings for Hydro Generator 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

3.1 13kV급 접촉식 부분방전 센서 개발

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

수력발전기 고정자권선용 운전중 부분방전 측정 센서 및 시스템 개발
Development of the On-line Partial Discharge Measuring Sensor and System on Stator Windings for Hydro Generator 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper