지상용가스절연개폐기 센서별 부분방전 특성 및 진단방안 고찰 :A Study of Partial Discharge Characteristics and Diagnosis according to the Types of Sensors in Ground Gas Insulation Switchgear

안범

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자료유형: 학위논문

저자정보: 안범 (대진대학교, 대진대학교 일반대학원)

지도교수: 김정태

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2022

지상용가스절연개폐기 센서별 부분방전 특성 및 진단방안 고찰

안범 전기공 2022.01 학위논문

2021

단상 및 3상 전원에 따른 가스절연지상개폐기 부분방전 특성 분석

안범 , 윤성호 , 박건혁 외 4명 대한전기학회 학술대회 논문집 2021.10 학술대회자료

지상용 가스절연개폐기 내부 부분방전 신호 전파특성 분석

안범 , 윤성호 , 박건혁 외 4명 대한전기학회 학술대회 논문집 2021.07 학술대회자료

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가스절연지상개폐기는 배전선로에서 안정적인 전력공급을 위해 많이 사용되고 있다. 이러한 현장에서 운전되고 있는 가스절연지상개폐기 진단 시 내부의 육안 점검이 불가능한 형태이므로 절연체의 공극이나 금속이물 등의 결함 존재 시 발생하는 전계 집중으로 인한 부분방전(PD: Partial Discharge) 신호가 발생하며, 이를 측정하여 설비를 진단하여야 한다. 하지만 이러한 부분방전 신호의 경우 케이블의 길이 및 가스절연지상개폐기를 통과하면서 신호가 감쇄되며 현장에서 발생하는 외부 유입 신호(Background Noise)와 비교 검토하여야 한다.
본 논문에서는 가스절연지상개폐기의 부분방전 진단에 있어서 외부 유입신호가 센서 종류에 따라 어떻게 측정되는지 파악하고자, 지상개폐기와 케이블을 구성하고 모의 결함으로 부분방전을 발생시키면서 대표적인 부분방전 측정 센서인 HFCT, TEV 및 UHF 안테나를 이용하여 부분방전을 측정하여 비교하였다. 이를 위해 국제 규격인 IEC 62271-201을 참고하여 가스절연지상개폐기의 단상 및 3상 전압에 따른 부분방전 특성 실험에 대해 파악하고, 모의결함 셀(플로팅 방전)을 사용하여 실험을 진행하였다.
가스절연지상개폐기의 단상 및 3상 전압에 따른 전계해석 및 PDIV 특성을 확인한 결과 단상의 경우 3상보다 더 가혹하여 단상으로 시험해도 무방할 것으로 판단되었다. 이러한 단상 조건으로 케이블 및 가스절연지상개폐기 신호 전파 특성을 센서별로 분석한 결과 HFCT 센서의 경우 측정 감도가 가장 높아 외부 유입 신호까지 잘 측정되지만 펄스 극성분석이 가능하며, UHF 센서의 경우 측정 감도가 작으나 개폐기 주변의 신호만을 측정할 수 있어 부분방전 판단에 장점이 있으며, TEV 센서의 경우 UHF 센서 보다 측정감도가 좋으나 측정 주파수 대역이 낮을 경우 부근 노이즈로 인해 부분방전 판단에 문제가 발생할 수 있다.
따라서 부분방전 신호가 작거나 케이블에 결함이 있다면 전도성신호가 잘 측정되는 HFCT 센서를 이용하는 것이 가장 바람직하므로, 각 센서의 장점을 활용하여 진단의 정확도를 향상시킬 필요가 있다고 판단된다.

Gas insulation ground switchgear is widely used for stable power supply in power distribution lines. Since it is impossible to visually check the inside of the gas insulation ground switchgear operated in the field, a partial discharge (PD) signal is generated due to the concentration of the electric field generated when a defect such as cavities or foreign metal materials occurs, and the facility should be measured. However, these partial discharge signals attenuate as they propagate through the cable length and the gas insulation ground switchgear and need to be compared with the background noise generated at the site.
In this paper, understand how external inflow signals are measured according to sensors, partial discharge was measured and compared using HFCT, TEV, and UHF antennas, which are representative partial discharge measurement sensors, while configuring a ground switchgear and a cable. In addition, in oder to understood the partial discharge characteristics experiment according to the single-phase and three-phase voltage of a gas insulation ground switchgear regarding IEC 62271-201 and experimented using a simulated defect cell (floating discharge).
As a result of checking the electric field analysis and PDIV characteristics according to the single-phase and three-phase voltages of the gas insulated ground switchgear, it was judged that the single-phase test was more severe than the three-phase, so it was fine to test with a single-phase. As a result of analyzing the signal propagation characteristics of cables and gas insulated ground switchgear under these single-phase conditions for each sensor, the HFCT sensor has the highest measurement sensitivity, so it can measure well even external signals, but pulse polarity analysis is possible. The UHF sensor has advantage in judging partial discharge because it can measure only the signal around the switchgear. TEV sensor has better measurement sensitivity than UHF sensor, but when the measurement frequency band is low, a problem may occur in partial discharge determination due to noise nearby.
Therefore, if the partial discharge signal is small or the cable is defective, it is most desirable to use the HFCT sensor that measures the conductive signal well.

#가스절연개폐기 #HFCT #UHF #TEV

제 1 장 서 론 ··················································································································· 7
제 2 장 관련 이론 ··············································································································· 9
1. 가스절연지상개폐기 ···········································································································9
2. 케이블 엘보 및 접속재의 역할 및 결함 ··································································· 13
3. 가스절연 지상개폐기 부분방전 시험 및 특성 ···························································14
4. 전력설비 부분방전 센싱 및 분석기법 ·········································································17
제 3 장 실험구성 및 방법 ······························································································ 22
1. 실험 시스템 및 실험 방법 ··························································································· 22
제 4 장 실험결과 및 고찰 ······························································································ 25
1. 전계해석 ·····························································································································25
2. 지상개폐기 부분방전 기본 특성 ···················································································26
3. 개폐기-케이블 구성의 부분방전 신호 특성 ····························································· 28
제 5 장 결론 ······················································································································· 34
참고문헌 ······························································································································· 36
Abstract ······························································································································· 38

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