고압유도전동기의 회전자 결함판정기준 및 진단기법 개선에 관한 연구 :A Study on the Criteria for Judging Defects and Improvement of Diagnosis Procedure for the Rotors in High Voltage Induction Motors

이은춘

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이은춘 (숭실대학교, 숭실대학교 대학원)

지도교수: 김재철

발행연도: 2015

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2020

高壓농형유도전동기의 회전자 진단결과 고찰

이은춘 , 이광호 , 최옥만 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2020.07 학술대회자료

2015

고압유도전동기의 회전자 결함요인 분석에 관한 연구

이은춘 , 변두균 , 채지석 외 1명 대한전기학회 학술대회 논문집 2015.07 학술대회자료

고압유도전동기의 회전자 결함판정기준 및 진단기법 개선에 관한 연구

이은춘 전기공 2015.01 학위논문

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산업현장에서 각종 유체의 전송 및 생산기기의 구동용으로 많이 사용하는 고압유도전동기의 정밀진단은 고정자의 절연진단과 회전자의 결함검출로 구분할 수 있다. 고압유도전동기의 고정자 절연진단 기술은 1990년대부터 국내에 도입되어, 지속적인 연구?개발로 선진국 수준에 도달하였으나, 회전자 결함검출을 위한 진단기술은 최근에 도입되어, 진단방법과 결함판정기준이 완전하게 정립되어 있지 않은 실정이다. 또한 회전자 진단기법이 단편적이고, 결함판정 기준도 저압 소용량 전동기의 실험결과를 준용하고 있기 때문에, 이를 대용량 고압유도전동기에 적용할 경우 별도의 검증이 필요한 실정이다.
본 연구는 18개 광역상수도 사업장에서 20년 이상 운영한 고압유도전동기 85대를 대상으로 정밀진단을 실시하고, 그 결과를 분석하여, 고압유도전동기에 적합한 진단기법 및 결함판정 기준을 새롭게 제시하였다. 그리고 고압유도전동기의 회전자 결함에 영향을 미치는 주요 인자를 선정하여, 상관관계를 분석하였다. 여기서 회전자 결함판정에 중요한 요소로 작용하는 운전중 전류의 측파대(sideband) 주파수 크기(dB)를 종속변수로 하고 기동특성, 가동시간, 가동빈도, 부하율, 제조사, 회전수 및 용량 등을 독립변수로 하여 상관성을 분석하였다. 상관성 분석결과 기동특성, 가동빈도, 제조사 및 회전수가 회전자 고장과 상관성이 높은 것으로 밝혀져, 이를 바탕으로 회귀분석을 통해 회귀방정식을 도출하였다. 개발된 회귀방정식을 이용할 경우, 현장진단을 수행하지 않고도, 회전자의 결함상태를 추정할 수 있어, 진단계획을 수립하는데 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 회전자 정밀진단에서 결함이 있는 것으로 판정된 고압유도전동기 2대를 제조사로 보내어, 분해한 후 손상정도를 확인하였다. 그리고 고장부분을 보수한 전동기를 다시 현장에 설치하여, 보수 전, 후의 진단 데이터를 비교함으로서, 결함검출 기법에 대한 신뢰성을 검증하였다.
결론적으로, 현재 사용중인 유도전동기의 회전자 결함판정기준은 저압 소용량을 대상으로 제시된 것이므로, 대용량 고압유도전동기에 적용하기에는 별도의 검증절차가 필요하고, 제조 및 운영조건 등을 고려하여 개선이 필요한 실정이다. 따라서 고압유도전동기 85대의 진단결과와 관련 논문 등을 분석하여, 고압유도전동기에 적합한 회전자 결함판정기준을 새롭게 제시하였다. 그리고 회전자의 결함을 판정하는데 주요인자로 사용되는 운전전류의 측파대 크기와 기동전류의 진동주파수의 “?패턴”을 종합한 새로운 진단기법도 제시하였다. 본 연구결과를 대용량 고압유도전동기에 적용할 경우, 과학적 상태평가에 의한 사고 사전예방은 물론 노후 동력설비를 적기에 개?대체를 수행함으로서, 선진적 자산관리(asset management) 실현에 도움이 될 것으로 기대된다.

High voltage induction motors, which are used for transmission of fluid and operation of industrial production facilities, require an insulation diagnosis for the stator and defect detection for the rotor. The prevalent insulation diagnosis method for the stator of high voltage induction motors was imported to Korea in the 1990s. Although the insulation diagnosis method in Korea has been developed to that of advanced countries’ levels, the defect detection method for rotors was only recently imported. As a result, the diagnosis method and criterion for judging rotor defects have yet to be well established. Also, verification for application is required for large capacity high voltage induction motors because the diagnosis method is simple and the criteria for judging defects were determined through small capacity low voltage induction motor experiments.
In this paper, 85 high voltage induction motors which have been operating for more than 20 years in 18 wide area water supply offices were diagnosed and the results were analysed. In conclusion, a new diagnosis method and criteria for judging high voltage induction motor defects are proposed.
Furthermore, the main factors causing rotor defects were selected and correlations between dependent variables which was magnitude for sideband frequency on current during operation and independent variables such as starting characteristics, operating time, number of operations, load factor, maker, rotation speed, and capacity were analysed. It was clear that factors including starting characteristics, number of operations, maker, and rotation speed resulted in defects based on the correlation analysis. From this, a regression equation was deduced through regression analysis. Based on the suggested regression equation, it is applied usefully so that the condition of rotor can be estimated without having to conduct an onsite diagnosis or follow a diagnosis schedule.
As well, 2 high voltage induction motors which were judged for their defects by diagnosis were disassembled in order to check their damaged condition. After repairing and installing the motors, the method of defects detection is deemed reliable due to the before and after comparison.
Consequently, a new adequate diagnosis method and criteria for judging rotor defects in the high voltage induction motors are proposed based on the analysis of 85 diagnosis results of high voltage induction motors. The prevalent criteria for judging rotor defects, which were determined through small capacity low voltage induction motor experiments, need to be analyzed to verify large capacity high voltage induction motor application. When the results of this study are applied to a large capacity power facility, advanced asset management realization is expected by preventing accidents through scientific evaluation of equipment and outworn or damaged equipment can be repaired or replaced accordingly.

국문초록 ⅸ
영문초록 ?
제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 국내?외 기술동향 4
1.1.1 국내 동향 4
1.1.2 국외 동향 5
1.3 연구방법 및 논문의 구성 7
제 2 장 고압유도전동기의 회전자 정밀진단 이론 10
2.1 고압유도전동기의 구조 10
2.1.1 고압유도전동기의 고정자 구조 10
2.1.2 고압유도전동기의 회전자 구조 14
2.2 고압유도전동기의 회전자 정밀진단 16
2.2.1 고압유도전동기의 회전자 고장 16
2.2.2 고압유도전동기의 회전자 정밀진단 종류 20
2.3 고압유도전동기의 운영현황 27
2.3.1 고압유도전동기의 제조형식 및 기동방식 28
2.3.2 고압유도전동기의 사용전압, 용량, 설치년도 및 제조사 현황 30
제 3 장 고압유도전동기 회전자 정밀진단 결과 분석 32
3.1 진단대상 선정 및 진단방법 32
3.1.1 진단대상 선정배경 32
3.1.2 진단대상 선정 32
3.1.3 정밀진단 방법 및 사용 장비 34
3.1.4 농형유도전동기 회전자 결함판정 가이드라인 35
3.2 고압유도전동기 회전자 진단결과 분석 37
3.2.1 고압유도전동기 그룹1 진단결과 37
3.2.2 고압유도전동기 그룹2 진단결과 44
3.2.3 고압유도전동기 그룹3 진단결과 51
3.2.4 고압유도전동기의 회전자 진단결과 종합분석 56
3.3 고압유도전동기 회전자 결함검출 기법의 신뢰성 검증 57
3.3.1 고압유도전동기 회전자 결함부분 보수 전, 후 사례분석1 57
3.3.2 고압유도전동기 회전자 결함부분 개선 전, 후 사례분석2 61
3.4 회전자 결함에 영향을 미치는 주요인자 분석 67
3.4.1 회전자 결함의 영향인자 선정 및 분석 프로그램 67
3.4.2 회전자 결함요인별 상관성 분석 68
제 4 장 고압유도전동기의 회전자 결함판정기준 및 진단기법 개선 82
4.1 고압유도전동기의 회전자 결함판정기준 개선 82
4.2 고압유도전동기의 회전자 정밀진단기법 개선 89
제 5 장 결 론 91
참고문헌 94

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