가스절연 지상개폐기 부분방전 진단에서 신호 특성 분석 :Analysis of Signals Characteristics in Partial Discharge Diagnosis for Gas Insulated Load Break Switche

박건혁

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박건혁 (대진대학교, 대진대학교 일반대학원)

지도교수: 김정태

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

가스절연 지상개폐기 부분방전 진단에서 신호 특성 분석

박건혁 전기공학과 2023.01 학위논문

2022

가스절연 지상개폐기에서의 부분방전 및 노이즈 전파특성

박건혁 , 윤성호 , 이찬영 외 3명 대한전기학회 학술대회 논문집 2022.07 학술대회자료

2021

가스절연 지상개폐기 부분방전 진단의 현장 노이즈 특성 분석

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

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현재 가스절연 지상개폐기는 배전 선로에 안정적인 전력공급을 위해 많은 개소에 설치되어 운전되고 있다. 가스절연 지상개폐기는 SF6 가스로 밀폐 절연되어 있어 상태 점검을 위한 부분방전 진단시 개폐기 내부를 육안으로 확인하기 불가능하다. 이에 따라서 개폐기 외부의 엘보 접속 또는 외함에 다양한 센서를 활용하여 부분방전 진단을 실시한다. 하지만 부분방전 진단시 지상개폐기 외부에서 유입되는 노이즈 신호들로 인해 개폐기 내부에서 발생하는 진성 부분방전 신호와의 구분이 어려워 혼란을 가져와 오진단을 할 우려가 있다. 현재 이러한 부분방전 진단에서 측정되는 신호 특성에 대한 보고가 거의 없어 현장 부분방전 진단의 정확성 향상을 위한 방안 제시가 미흡한 실정이다.
본 논문에서는 가스절연 지상개폐기 부분방전 진단시 측정되는 부분방전 신호와 부분방전 진단을 방해하는 다양한 노이즈 신호를 23개소의 현장에서 측정하고 유형을 분류하였다.
현장에서 측정된 신호는 주로 가스절연 지상개폐기 내부에서 발생하는 부분방전 신호인 내부방전과 가공선로, 인접 개폐기 또는 케이블에서 유입되는 외부 부분방전 신호, 고객설비 부하에서 유입되는 부하 노이즈 신호 및 UHF 영역의 기저 노이즈로 분류되었으며, 각 신호들의 특징을 분석하였다. 이러한 현장 신호 특성을 고려하여 현장과 유사하도록 모의 결함과 모의 노이즈 발생장치를 제작하였다.
현장과 유사하게 제작된 모의 결함과 노이즈 발생장치를 활용하여 4대의 지상개폐기와 전력케이블로 구성된 모의선로에서 HFCT 센서 및 휴대용 TEV 센서를 이용해 신호의 전파특성을 분석하였으며, 그 결과 개폐기와 케이블을 통해 전파된 신호들은 모든 종류의 센서에서 측정 주파수 대역은 다르지만 대체로 지수 함수적인 감쇠 특성을 보였다. 상대적으로 측정 주파수 대역이 낮은 휴대용 TEV 센서보다 HFCT 센서에서 감쇠 지수 값과 중심주파수의 저하 정도가 크게 나타나 두 신호의 구분이 명확하였다. 이러한 HFCT 센서의 특징은 현장 지상개폐기의 내부방전을 판정하는데 효과적일 것으로 판단된다.
이상과 같은 현장 부분방전 진단시 측정되는 신호 특성 분석과 신호 모의 및 시험 시스템 구축을 통해 지상개폐기 부분방전 진단에 활용되는 진단 장비 및 기술의 정확도 향상에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

At present, Gas Insulated Load Break switches are operated in many places in Korea for stable power supply to distribution lines. the Gas Insulated Load Break switch is insulated with SF6 gas, the inside of the switch cannot be visually checked during partial discharge diagnosis for condition inspection. This allows for partial discharge diagnostics utilizing various sensors at elbow joints or enclosures outside the switch. However, when diagnosing partial discharge, it is difficult to distinguish the noise signal from the outside of the Load Break Switch from the true partial discharge signal generated inside the switch, which may lead to confusion and erroneous diagnosis. At present, there are almost no reports on the signal characteristics measured by such partial discharge diagnosis, and it is the actual situation that measures for improving the accuracy of on-site partial discharge diagnosis are insufficient.
In this paper, the partial discharge signal measured during the partial discharge diagnosis of the Gas Insulated Load Break Switch and various noise signals that interfere with the partial discharge diagnosis were measured at 23 sites, and the types were classified.
Signals measured in the on site mainly include internal discharges, which are partial discharge signals generated inside Gas Insulated Load Break switches, external partial discharge signals coming from adjacent switches, cables or overhead lines, and loads coming from customer equipment loads, base noise in the UHF region Classified as noise signal. Analyzing the characteristics of each signal and considering these on-site signal characteristics, artificial defect and a artificial noise generator were produced in the same way as on-site.
Using artificial defects and noise generators that were manufactured in the same way as on-site, we analyzed the propagation characteristics of signals using HFCT sensors and portable TEV sensors on simulated lines consisting of four Load Break Switches and power cables. As a result, the signal propagated through the switch and cable exhibited a generally exponential attenuation characteristic, although the measurement frequency bands differed for all types of sensors.
Through the signal characteristic analysis, artificial signal , and test system construction, which are measured during on site partial discharge diagnosis as described above, it is decisioned that the accuracy of diagnostic equipment and technology used in switch partial discharge diagnosis can be improved.

제 1 장 서 론 ·································································································· 1
제 2 장 관련 이론 ······························································································ 4
1. 가스절연지상개폐기 ···························································································4
2. 배전선로 고장 유형 ···························································································6
3. 배전선로 부분방전 센싱 기법 ·······································································15
4. 가스절연지상개폐기 부분방전 분석기법 ·····················································20
제 3 장 현장 지상개폐기 신호 측정 및 분석 ·········································· 23
1. 현장 지상개폐기 부분방전 및 노이즈 측정 프로세스 ··························· 23
2. 현장 지상개폐기 신호 분석 ········································································· 26
제 4 장 현장 신호 모의 ················································································· 30
1. 모의 신호 발생장치 제작 ···············································································30
2. 현장 신호와 모의 신호 비교 ·········································································35
제 5 장 신호 전파 특성 ················································································· 39
1. HFCT센서 측정 결과 분석 ···········································································40
2. 휴대용 TEV센서 측정 결과 및 분석 ··························································43
제 6 장 결론 ······································································································ 45
참고문헌 ·············································································································· 47
Abstract ·············································································································· 50

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