Five AE sensors were installed to estimate the position of the PD source in a 3-D using the TOA differences of the acoustic signals. The positioning error was due to the nonlinear propagation characteristics of the acoustic signal.
연구배경
반면, 온라인 측정 방법은 승차감을 방해하지 않고 단열 상태를 진단할 수 있습니다. 감도는 낮지만 작동 시 센서 설치가 용이하고 전기적으로 절연돼 있어 주변 전자기 노이즈에 영향을 받지 않는다는 장점이 있다.
연구목적 및 내용
본 논문을 통해 얻은 실험 결과를 유침 변압기의 절연 진단에 적용하기 위해서는 부분 방전에 의해 발생하는 음향 신호의 고정밀 측정이 필수적이다. 음향신호 측정을 이용한 절연진단 기술은 입력변압기의 동작을 정지하지 않고도 부분방전의 발생 및 위치에 대한 다양한 정보를 얻을 수 있다.
절연열화기구
그리고 흡습으로 인해 절연 저항이 더욱 감소합니다. 트래킹으로 인한 열화는 탄화된 전도성 경로를 형성하므로 절연 파괴로 이어질 수 있습니다.
절연진단기술
이로 인해 절연이 열화됨에 따라 부분방전 개시전압은 감소하고 tan는 증가하는 경향이 있다. 전기적 측정 방법에서는 절연 열화나 접촉 불량으로 인해 변압기 내부에 부분 방전이 발생하면 전하의 이동으로 인해 펄스 전류가 나타납니다.
부분방전의 발생
측정된 부분방전이 노이즈, 코로나 방전, 크리프 방전이 아닌 것으로 판단되면 절연물 내부에서 발생한 부분방전입니다. 전압 범위 의 간격 내에서 방전이 발생하고, 다시 감소하면 인가 전압이 이하로 떨어지면 방전이 사라진다. 샘플에서 방전이 발생하는 외부 방전 개시 전압입니다.
그러나 DC 바이어스 전압이 인가되면 내부 보이드가 확장되고 부분 방전이 전파되어 궁극적으로 절연 파괴가 발생합니다.
부분방전의 검출
이는 변압기 내부로 전파되며 변압기 외부에 설치된 AE 센서에 의해 감지됩니다. 음향 신호 측정 회로는 그림 3.9와 같이 AE 센서, 디커플러, 증폭기 회로 및 필터로 구성됩니다. 이 섹션에서는 AE 센서의 작동 원리와 센서에서 감지한 부분방전 음향 신호를 측정하기 위한 센서, 디커플링 회로 및 증폭 회로에 대해 설명합니다.
AE 센서는 음향 신호를 전기 신호로 변환하여 감지하는 변환기로, 측정 범위는 약 20kHz에서 수 MHz 이상까지 다양합니다.
검출회로
AE 센서에서 감지되는 음향 신호는 매우 작기 때문에 측정 감도를 향상시키기 위해 그림 3.15와 같이 음향 신호 증폭 회로를 설계했습니다. 본 절에서는 25kV AC 전압까지 방전하지 않는 커플링 커패시터를 사용하여 부분방전 전하와 음향 신호 간의 관계를 분석하고 그 사양을 표 3.3에 나타내었다. 본 논문에서 설계한 스위칭 네트워크는 부분방전 펄스의 특성을 고려하여 1MHz 이상의 고주파 신호를 검출하도록 설계하였다.
또한, 절연유 내 음향 신호의 전파 특성과 3차원 위치 추정을 연구하였다.
주파수 스펙트럼
오일 내 음향 부분 방전 신호를 측정하기 위해 침판, 판판 및 입자 전극 시스템을 제작하여 침지 변압기 내에서 발생할 수 있는 결함을 시뮬레이션했습니다. 결함으로 인해 발생하는 부분방전을 시뮬레이션하기 위해 절연유 내부에 전극 시스템을 설치하고, 음향 신호를 측정하고, 결함 유형에 따른 음향 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하였다. 오일에서 발생하는 부분 방전의 음향 신호를 검출하고 결함에 따른 주파수 스펙트럼을 분석하기 위해 그림 4.2와 같이 실험 시스템을 구성하였다.
실험에 사용된 절연유는 천연광물유 1종이다. 2는 석유변압기에 사용되는 것으로, 광대역 AE 센서와 협대역 AE 센서를 금속케이스 외벽의 동일한 위치에 부착하였다. 부분 방전이 발생할 때 가청 신호를 감지합니다.
유중 음향신호의 전파특성
거리에 따른 부분방전에 대한 음향신호의 전파특성을 분석하기 위해 그림 4.8과 같은 실험시스템을 구축하였다. 방전 전하가 발생했을 때 방전 펄스 신호와 소리 신호를 측정하였고 검출 파형의 예를 그림 4.10에 나타내었다. 따라서, 음향신호의 거리에 따른 전파특성을 이용하면 음향신호 측정만으로도 방전전하량을 추정할 수 있을 것으로 사료된다.
위치추정
수평면과 수직면에서 음향 신호의 도달 시간 차이를 측정하고 결함 위치를 계산했습니다. 센서 A와 B에서 측정한 부분방전 음향신호의 도달시간 차이는 190μs로 나타났으며, A와 C의 경우 도달시간 차이는 400μs로 측정되었다. 또한, AE 센서 C와 D, C와 E에서 측정된 부분방전 음향 신호의 도달 시간 차이는 각각 4μs와 40μs로 측정되었다.
그리고 절연유 내부에 변압기 철심이 존재하는 경우 음향신호를 측정하여 결함 위치를 추정하는 실험을 진행하였다. 센서 A와 B에서 측정한 부분방전 음향신호의 도달시간 차이는 216μs로 나타났으며, A와 C의 경우 도달시간 차이는 364μs로 측정되었다. 입력 변압기의 내부 결함 위치를 추정하기 위한 음향 신호의 도착 시간입니다.
