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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 朴大熙
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 원광대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
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초고압 전력 케이블 부분방전 진단은 활선에서 케이블의 절연열화를 진단 할 수 있는 유용한 방법이다. 현재 국내·외에서 주로 이용하고 있는 전력 케이블 부분방전 측정 방법은 사선 시험법과 활선 시험법이 있다.
사선 시험법은 전력 케이블이 설비계통과 분리된 상태에서 시험용 내압기로 고압을 공급하고 부분방전을 측정하는 방법이다. 사선 시험법은 전력 케이블의 사용 전압보다 높은 전압까지 가혹한 시험을 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 시험을 통과한 전력케이블이 스트레스에 의하여 절연체 손상의 가능성이 있다.
활선 시험법은 전력 케이블이 설비 계통에 연결된 상태에서 운전 중에 부분방전 신호 발생 여부를 측정하는 방법이다. 활선 시험 방법은 전력 케이블 사용 중에 부분방전 발생 여부를 측정할 수 있으므로 케이블이 스트레스를 받지 않고 비파괴 진단을 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 실험실에서의 노이즈가 조절될 수 있는 부분방전 측정과 달리 실 선로에서의 부분방전 측정은 외부 노이즈를 조절 할 수 없으며 측정 할 때 노이즈를 제거할 수 있는 다양한 기술을 필요로 한다. 실 선로에서 노이즈를 감소시키기 위한 방법은 펄스 분석법과 주파수 동조 증폭 방법을 사용하고 있다.
최근 발전된 기술로 측정 장치는 넓은 주파수 대역의 신호를 측정 할 수 있으며 알맞은 측정 센서도 함께 개발이 필요하다. 국내·외에서 사용되고 있는 제조사별 부분방전 측정 센서는 주파수 측정 대역이 다르고 각 센서들의 자기 주파수 대역 범위 이득편차도 크다. 전력 케이블의 부분방전은 주로 1~50MHz 대역에서 측정을 하고 있다. 전력 케이블 중간의 직선 접속부와 케이블 단말 끝 접속부의 부분방전 측정은 다양한 주파수 대역에서 측정하고 있으며 주로 50MHz 이상의 주파수 대역을 측정하고 있다. 넓은 주파수 대역의 분석은 멀리서 전달되어 검출된 PD 펄스를 분석하는데 이점을 가지고 있다.
현재 국내·외에서 사용 중인 대다수의 부분방전 측정 센서는 이득 평탄도가 균일하지 않아서 서로 다른 부분방전 측정 장치와 분석법의 검출 감도를 비교 하는데 어려움이 있다.
그래서 본 논문의 시험연구를 위해 광대역 고주파수 대역의 센서 제작을 위한 고 투자율의 고주파 페라이트를 사용하여 부분방전 측정용 HFCT 센서를 개발하였다. 개발 센서의 측정 유효 주파수는 1~500MHz 대역이며 부분방전 신호 주파수 분석의 신뢰성을 위해 센서의 이득 평탄도를 개선하였다. 그리고 전자파 센서처럼 전력케이블 표면에 접촉하여 측정할 수 있는 각형 모양의 HFCT 센서도 개발하여 함께 비교 시험하였다.
개발된 부분방전 측정 센서들은 사선 부분방전 시험법과 함께 비교시험을 하였고, 사선 VLF 내전압 시험 후의 시료를 대상으로 활선전압을 인가한 후 부분방전 발생여부를 측정하여 사선전압과 활선전압의 상관관계를 관찰하였다. 국내 연구 기관 및 기업에서는 사선 진단과 활선 진단의 신뢰성 차이가 있음으로 보고되었으나 본 연구에서는 진단의 신뢰성 차이보다 결함원에 인가된 전압의 차이로 인한 상이한 결과임을 확인하였다.
향후, 광대역 이득 평탄도가 개선된 센서들이 활선 부분방전 진단에 사용될 것이며 절연체 내부의 부분방전 결함이 시간에 따라 신호 크기, 패턴, 주파수 성분의 변화를 분석 관측이 향상 될 것으로 기대한다.
사선 시험법은 전력 케이블이 설비계통과 분리된 상태에서 시험용 내압기로 고압을 공급하고 부분방전을 측정하는 방법이다. 사선 시험법은 전력 케이블의 사용 전압보다 높은 전압까지 가혹한 시험을 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 시험을 통과한 전력케이블이 스트레스에 의하여 절연체 손상의 가능성이 있다.
활선 시험법은 전력 케이블이 설비 계통에 연결된 상태에서 운전 중에 부분방전 신호 발생 여부를 측정하는 방법이다. 활선 시험 방법은 전력 케이블 사용 중에 부분방전 발생 여부를 측정할 수 있으므로 케이블이 스트레스를 받지 않고 비파괴 진단을 할 수 있는 장점이 있다. 그러나 실험실에서의 노이즈가 조절될 수 있는 부분방전 측정과 달리 실 선로에서의 부분방전 측정은 외부 노이즈를 조절 할 수 없으며 측정 할 때 노이즈를 제거할 수 있는 다양한 기술을 필요로 한다. 실 선로에서 노이즈를 감소시키기 위한 방법은 펄스 분석법과 주파수 동조 증폭 방법을 사용하고 있다.
최근 발전된 기술로 측정 장치는 넓은 주파수 대역의 신호를 측정 할 수 있으며 알맞은 측정 센서도 함께 개발이 필요하다. 국내·외에서 사용되고 있는 제조사별 부분방전 측정 센서는 주파수 측정 대역이 다르고 각 센서들의 자기 주파수 대역 범위 이득편차도 크다. 전력 케이블의 부분방전은 주로 1~50MHz 대역에서 측정을 하고 있다. 전력 케이블 중간의 직선 접속부와 케이블 단말 끝 접속부의 부분방전 측정은 다양한 주파수 대역에서 측정하고 있으며 주로 50MHz 이상의 주파수 대역을 측정하고 있다. 넓은 주파수 대역의 분석은 멀리서 전달되어 검출된 PD 펄스를 분석하는데 이점을 가지고 있다.
현재 국내·외에서 사용 중인 대다수의 부분방전 측정 센서는 이득 평탄도가 균일하지 않아서 서로 다른 부분방전 측정 장치와 분석법의 검출 감도를 비교 하는데 어려움이 있다.
그래서 본 논문의 시험연구를 위해 광대역 고주파수 대역의 센서 제작을 위한 고 투자율의 고주파 페라이트를 사용하여 부분방전 측정용 HFCT 센서를 개발하였다. 개발 센서의 측정 유효 주파수는 1~500MHz 대역이며 부분방전 신호 주파수 분석의 신뢰성을 위해 센서의 이득 평탄도를 개선하였다. 그리고 전자파 센서처럼 전력케이블 표면에 접촉하여 측정할 수 있는 각형 모양의 HFCT 센서도 개발하여 함께 비교 시험하였다.
개발된 부분방전 측정 센서들은 사선 부분방전 시험법과 함께 비교시험을 하였고, 사선 VLF 내전압 시험 후의 시료를 대상으로 활선전압을 인가한 후 부분방전 발생여부를 측정하여 사선전압과 활선전압의 상관관계를 관찰하였다. 국내 연구 기관 및 기업에서는 사선 진단과 활선 진단의 신뢰성 차이가 있음으로 보고되었으나 본 연구에서는 진단의 신뢰성 차이보다 결함원에 인가된 전압의 차이로 인한 상이한 결과임을 확인하였다.
향후, 광대역 이득 평탄도가 개선된 센서들이 활선 부분방전 진단에 사용될 것이며 절연체 내부의 부분방전 결함이 시간에 따라 신호 크기, 패턴, 주파수 성분의 변화를 분석 관측이 향상 될 것으로 기대한다.
목차
제 1 장 서 론 1제 1 절 연구배경 11. 연구 필요성 12. 연구 사례 3제 2 절 연구목적 및 범위 51. 연구 목적 52. 연구 범위 6제 2 장 전력 케이블의 부분방전과 측정 센서 9제 1 절 전력 케이블 내 부분방전 91. 부분방전과 발생신호 92. 부분방전 검출신호 17제 2 절 전력 케이블의 진단기술 191. 배전 전력 케이블 192. 송전 전력 케이블 30제 3 절 부분방전과 측정 센서 341. 부분방전 센서의 종류 342. 측정 센서와 시험방법 403. 측정 후 분석 과정 46제 3 장 HFCT 센서 개발과 부분방전 측정 48제 1 절 측정 센서 설계 및 제작 481. 페라이트 설계 482. HFCT 센서 설계 및 제작 57제 2 절 개발 센서 특성 시험 641. 센서의 주파수 특성 시험 642. IEC 60270에 의한 센서 시험 70제 3 절 모의 결함 PD 측정 시험 761. 모의 결함 케이블 PD 측정 762. 차폐 시험실에서의 측정 793. 모의 결함 PD 신호 위치추정 91제 4 절 부분방전 실증 시험 951. 실증 시험장에서 모의 결함 PD 측정 952. 측정 감도 비교 993. PD 펄스 신호 위치추정 102제 5 절 부분방전 패턴 분석 1041. 모의 결함 시료 측정 1042. 실 선로에서 측정 109제 4 장 결과 및 고찰 1171. 센서 주파수 특성 1172. 부분방전 측정 및 분석 119제 5 장 결론 122
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