[논문]분포통계를 이용한 XLPE의 부분방전 패턴해석

김탁용; 홍진웅

[국내논문] 분포통계를 이용한 XLPE의 부분방전 패턴해석
Analysis of The Partial Discharge Pattern in XLPE using Statistical Distribution 원문보기

김탁용 (광운대학교 전기공학과) , 홍진웅 (광운대학교 전기공학과)

최근 전기에너지의 사용비율은 해가 거듭될수록 증가되고 있으며, 경량화 소형화로 인한 전력기기의 스트레스가 증가되었다. 또한 고압송전으로 인해 전기적 사고는 대형사고를 유발하므로 전력기기의 수명예측은 매우 중요한 과제이다. 이에 본 논문에서는 XLPE 절연체의 보이드 유무에 따른 부분방전 패턴을 K-means 분포통계함수를 이용하여 부분방전 패턴의 그룹화를 시도하였다. 또한 전하량과 방전빈도수의 분포를 비교하기 위해 위상-전하랑 및 위상-전하량-빈도수에 의한 그룹의 centroid 이동 변화에 대하여 조사하였다. 그 결과 보이드가 존재하는 경우 전하량의 높은 점에서 중심점을 형성하였고, 방전발생위상의 차이는 크지 않았다. 또한 위상-전하량의 클러스터보다 위상-전하량-빈도수의 클러스터에서 객체간 편차가 더 커짐을 발견하였다.

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문제 정의

군집패턴을 해석하였다. 또 항전천하량및 방전빈도수의 분포에 대한 군집패턴의 조사 결과를 소개한다.
측정된 데이터의최대값 및 최소값을 제거한 후, 방전위상-방전전하량(2D) 및 방전위상-방전 전하량-방전 빈도(3D)의 3개의 파라미터로 구분하여 동일 조건에서 측정된 모듄 데이터를 위상별로 누적시킨 후 K-means의 이uste「개수는 10개로 규정하여 clustei■의 centroid 점의 분포를 조사하였다. 또한 2D와 3D 의 centroidal 위상변화를 조사하여 방전전하량과 방전 빈도수와의 관계를 조사해 보았다.

제안 방법

이에 본 논문에셔는 절연 기기의 절연성 진단 몇 전문가시스템 개발을 위한 기초자료 지원을 위해 무분방전이 패턴 율 숐席治 알고리즘읆 이용하여 0一° 및 4)一<?一箕뿐포의 군집패턴을 해석하였다. 또 항전천하량및 방전빈도수의 분포에 대한 군집패턴의 조사 결과를 소개한다.
및 4)一<?一箕뿐포의 군집패턴을 해석하였다. 또 항전천하량및 방전빈도수의 분포에 대한 군집패턴의 조사 결과를 소개한다.
전극사이에 삽입하였다. 전극은 평판 대 평판을 이용하였으며, 연면방전을 억제하기 위하여 전극 주변을 에폭시로 올딩 하였다. 내부 보이 드는 상부 시료에 직경 2[印吋 원통 구조로 가공하였으며, 그림 1은 전극의 형상 및 시료의 구조를 나타내고 있다.
또한 인가전압에 따른 시료의 연 면 방전을 억제하기 위하여 전극 및 시료를 실리콘유(1000[cStD 속에서 싦험하였다. 측정된 데이터의최대값 및 최소값을 제거한 후, 방전위상-방전전하량(2D) 및 방전위상-방전 전하량-방전 빈도(3D)의 3개의 파라미터로 구분하여 동일 조건에서 측정된 모듄 데이터를 위상별로 누적시킨 후 K-means의 이uste「개수는 10개로 규정하여 clustei■의 centroid 점의 분포를 조사하였다. 또한 2D와 3D 의 centroidal 위상변화를 조사하여 방전전하량과 방전 빈도수와의 관계를 조사해 보았다.
본 실험에서는 군집의 개수는 10개로 설정하였으며, 초기값은 입력데이터 중 서로 위상이 다른 10개의 점을 랜덤하게 설정하여 군집화시켰다. 또한 데이터는 방전위상과 방전전하량의 분포와 방전위상 - 방전 전하량 - 방전위상의 분포로 두 芝 포의 변화도 조사해 보았다.
설정하여 군집화시켰다. 또한 데이터는 방전위상과 방전전하량의 분포와 방전위상 - 방전 전하량 - 방전위상의 분포로 두 芝 포의 변화도 조사해 보았다.

대상 데이터

현재 우리나라어I처도 최근 초고압용 전력케이블의 절연재료로 가교폴리에틸렌(crosslinked polyethytene:XLPE), 罟드 변압기의 젊연재료로 에폭시. 애자로서 싫리폰고무및 EPDM2I 같은 고분자 절연재료의 사용이 급증하고 있다.
시료는 전기적 특성이 우수한 초고압 절연케이블 절연층 XLPES 두께80이伽] 크기 100x100 [mm] 로 절단한 시편 2 장 전극사이에 삽입하였다. 전극은 평판 대 평판을 이용하였으며, 연면방전을 억제하기 위하여 전극 주변을 에폭시로 올딩 하였다.

이론/모형

co.에서 제작된 부분 방전 측정 장치를 사용하였고, 전압은 상용주파수를 step 법으로 인가하고. 방전량의 Calibration은50【pC](slope=8.

성능/효과

변화량 및 객체간 최대거리 裁 나타낸 것이다. 표 1에서 정극성 영역과 무극성 영역에서 각각 6개와 5개의 군집읆 형성하고 있는 것을 확인함으로 방전분포는 정극성 영역에서의 방전분포가 더 넓게 형성되어져 있음을 확인할 수 있었다.
방전이 많음을 의미하고 있다. 또한 부극성 영역에서는 이ust으「⑹과 cluster[7]23 객체 수가 많았으며, 그 중심점은 215°와 221°의 위상 부근에서 방전이 주로 발생함을 확인헐 수 있었다. 또한 전체적인 클러스터 위상을 보면 정극성 영역에서는 90° 이전에서 방전이 주로 발생하였으며, 부극성 영역에서는 230° 이전에서 방전이 주로 나타남을 확인할 수 있었다.
또한 부극성 영역에서는 이ust으「⑹과 cluster[7]23 객체 수가 많았으며, 그 중심점은 215°와 221°의 위상 부근에서 방전이 주로 발생함을 확인헐 수 있었다. 또한 전체적인 클러스터 위상을 보면 정극성 영역에서는 90° 이전에서 방전이 주로 발생하였으며, 부극성 영역에서는 230° 이전에서 방전이 주로 나타남을 확인할 수 있었다.
중심점 변화를 나타낸 것이다. 인가전압이 증가하면서 중심점의 분포가 넓게 분포하다가 점차적으로 끝이 높은 삼각형 구조로 형성됨을 확인할 수 있었다. 이는 인가전압을 상승시켜도 낮은 전하량의 방전은 고정적으로 유지하면서 전자의 주입이 상승하여 점차 높은 전하량을 가지는 방전이 나타나기 때문이라고 생각되어진다.
형상화 한 것이다. 표 3에서 정극성 영역과 부극성 영역에서 각각 5개의 군집을 형성하고 있는 것을 확인함으로 무보이도 시료에 비해 부귺성 영역에서의 방전뿐포가증가함를 예측을 수 있었다.
분포통계를 이용한 XLPE의 부분 방전 패턴 해석 결과 무보이드 시료의 4>-q 분포에서는 전체적인 클러스터 위상이 정극성 영역에서는 90° 이전에서 방전이 주로 발생하였으며’ 부극성 영역에서는 230° 이전에서 방전이 주로 나타났다. 공기보이드 시료는 인가전압 변화로 줌심점 분포가 유사한 위상에서 형성되었지만, 부극성 영역에서 중심점의 개수가 증가하였으며.
무보이드 시료의 4>一^一〃분포에서는 6 — Q 분포보다 객체간의 변화폭이 더 커졌으며 포함된 객체의 수; 큰 차이가 없음을 확얀할 수 있었다. 정극성 영역에서는 패턴 해석에서는 나타나지 않던 42°와 45° 위상에

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