교류고전압 / 대전류 (0 kv/ ka) 국가표준시스템의구축및산업체지원 한국표준과학연구원 기반표준부 정재갑
발표내용 1. 설비구축배경및국내외표준현황 2. 0 kv 고전압시스템구축및성능평가 3. ka 대전류시스템구축및성능평가 4. 산업체측정장비의교정시험지원 5. 추후계획 2
1-1. 1. 설비구축배경 고전압 / 대전류시험설비교정 / 시험의해외의존과제조회사의사양에의존 현대 ( 중 ) : 1 캐나다 NRC 전문가출장교정 (345 kv, 1997. 2, 약 5만불 ) 2 스위스 Haefely 전문가출장교정 (765 kv, 01. 9, 약 10만불 ) 효성 ( 중 ) : 1 캐나다 NRC 전문가출장교정협의 (154 kv, 04. 2, 약 6만불 ) 2 변압기전력손실측정장비도입활용 (01. 1) - 캐나다 MI model LMS /4000, NRC에서교정후도입 국내 15 여개의변성기생산업체 : 계기용변성기비교기의국내교정불가로과거 여년동안제조회사의사양만믿고사용 시험결과의국제공인미획득으로수출애로 효성 ( 중 ) : 154 kv 변압기수출상담실패 (00. 5, 약 0억원 ) - B. C. Hydro( 캐나다 ), Siemens( 독일 ) 산업체측정계기의측정결과불일치 대전류측정용계기용변류기를측정한결과차이발생 ( 현대중공업, 경보전기 ) - 비오차 : 최대 0.26 %, 위상각오차 : 최대 8.7 min 3
1-2. 고전압분야국가표준현황 국가 ( 표준기관 ) 범위 불확도 (k=2) 국가 ( 표준기관 ) 범위 불확도 (k=2) 독일 (PTB) 300 kv x10-6 ( 비오차 ) 0.10 min ( 위상오차 ) 일본 (JEMIC) 3 kv 0x10-6 ( 비오차 ) 0.68 min ( 위상오차 ) 프랑스 (BNM- LCIE) 250 kv 0x10-6 ( 비오차 ) 0.34 min ( 위상오차 ) 캐나다 (NRC) 500 kv x10-6 ( 비오차 ) 0.07 min ( 위상오차 ) 영국 (NPL) 80 kv x10-6 ( 비오차 ) 0.10 min ( 위상오차 ) 대만 (CMS) kv 80x10-6 ( 비오차 ) 0. min ( 위상오차 ) 호주 (NMIA) 500 kv 5x10-6 ( 비오차 ) 0.003 min ( 위상오차 ) 한국 (KRISS) 13 kv 0x10-6 ( 비오차 ) 1.00 min ( 위상오차 ) 독일, 호주, 캐나다등의선진표준기관에서는최대 500 kv 까지 (5 ) x 10-6 측정불확도로국가표준확립하여산업체지원, 활용중 4
1-3. 대전류분야국가표준현황 국가 ( 표준기관 ) 범위 불확도 (k=2) 국가 ( 표준기관 ) 범위 불확도 (k=2) 독일 (PTB) ka 10x10-6 ( 비오차 ) 0.05 min ( 위상오차 ) 미국 (NIST) ka x10-6 ( 비오차 ) 0.34 min ( 위상오차 ) 프랑스 (BNM- LCIE) 30 ka 140x10-6 ( 비오차 ) 0.34 min ( 위상오차 ) 캐나다 (NRC) 60 ka 10x10-6 ( 비오차 ) 0.03 min ( 위상오차 ) 일본 (JEMIC) 12 ka 70x10-6 ( 비오차 ) 0.34 min ( 위상오차 ) 대만 (CMS) 5 ka 70x10-6 ( 비오차 ) 0.10 min ( 위상오차 ) 호주 (NMIA) ka 5x10-6 ( 비오차 ) 0.003 min ( 위상오차 ) 한국 (KRISS) 3 ka 0x10-6 ( 비오차 ) 1.00 min ( 위상오차 ) 대전류의경우선진표준기관에서는최대 ka 까지 (5 10) x 10-6 측정불확도로국가표준확립하여산업체지원, 활용중 아시아에서는일본, 대만, 인도, 싱가폴등이고전압 / 대전류국가표준확립하여산업체에보급해주고있음 5
2-1. 0 kv 고전압시스템의구성 [1/2] 1) 고전압발생원및안정화장치 (Voltage source and regulating unit) 2) 표준전압변성기 (Standard voltage transformer) (3종) 3) 전압변성기비교측정장치 (Voltage transformer testing unit) 4) 전압변성기용부담 (voltage transformer burden) 5) 피측정전압변성기 (Voltage transformer under test) 6
2-1. 0 kv 고전압시스템의구성 [2/2] 7
1) 고전압발생원및안정화장치 가. 전자식전압안정화장치및측정장치 (EVRMU 40) -V in : 3 x 230/400 V, 60 Hz -V out : 0 400 V -Freq out : 40 70 Hz, 150 400 Hz 나. 고전압발생장치 (HVT 250 & HVT 50) -V in : 400 V, 40 400 Hz -V out : 125/250 kv -V in : 400 V, 40 400 Hz -V out : 1.25/5/10//50 kv 8
2) 표준전압변성기 - Vp = 66 kv, 89 kv, 0 kv - Vs = 110 V - Max. operating voltage : 240 kv - Accuracy : ± 0.015 %(ratio), ± 1 min(phase) - Operating freq. : 50/60 Hz - Vp = 3.3 38.1 kv - Vs = 110 V - Max. operating voltage : 46 kv - Accuracy: ±0.005 %(ratio), ±0.5 min(phase) - Operating freq. : 50/60 Hz - Vp = 110 V 20 V - Vs = 110 V - Max. operating voltage : 2.7 kv - Accuracy : ±0.005 %(ratio), ±0.5 min(phase) - Operating freq. : 50/60 Hz 9
3) 전압변성기비교측정장치 - Accuracy : ±0.005 %(ratio), ±0.2 min(phase) - Resolution : 0.0001 % (ratio), 0.001 min (phase) - Measuring range : up to ± % (ratio) up to ± degree (phase) 4) 전압변성기용부담 - Satisfy both IEC 60044-2 and ANSI requirement - Accuracy : ± 3 % - Rated power : 0.1 0 VA with step 0.01 VA - Rated power factor : 0.1 1 with step 0.01 10
2-2. 2. 시스템의시험가동 구동프로그램 (CheckCon) 을이용한장비의시험가동 DUT SVT HVT 250 HVT 50 SVT DUT 11
2-3. 국제비교측정을통한시스템의성능평가 - 목적 : 고전압변성기교정시스템의성능평가와국제일치도를확인 - 대상기관 : 호주국가표준기관 (NMIA) - 이동용표준기 : 0.01 0.05 급의전압변성기 2 대 ( 국내회사제작 ) 이동용표준기를이용하여국내외비교시험을통해전압변성기측정시스템의성능을평가 - 비오차 : 일치도최대 0.01 %, - 위상각오차 : 일치도최대 0.31 min(90 μrad 에해당 ) 12
국제비교측정 - 호주 NMIA Vp/Vs KRISS 와 NMIA 비교측정결과 (60 Hz) Vs (%) 비오차차이 (%) (KRISS-NMIA) 0 VA 5 VA/PF=0.8 위상각오차차이 (min) (KRISS-NMIA) 0 VA 5 VA/PF=0.8 3300 V/110 V 27.3 110 +0.001 +0.002 +0.002-0.004-0.002-0.06-0.06-0.04-0.13-0.12-0.10 6600 V/110 V 27.3 110 +0.001 +0.001-0.002-0.002-0.002-0.07-0.04-0.05 +0.01-0.01 +0.02 10 V/110 V 27.3 110-0.010-0.011-0.011-0.14 +0.13-0.08 +0.16 +0.31 +0.21 130 V/110 V 27.3 110-0.008-0.008-0.007-0.06-0.05-0.04 +0.15 +0.16 +0.17 200 V/110 V 27.3 110 +0.002 +0.001-0.003-0.002-0.10-0.04-0.06 +0.00 +0.07 +0.05 13
3-1. ka 대전류시스템의구성 [1/2] 1) 대전류발생원 (Current source) 2) 전류변성기비교기 (Current transformer test set) 3) 표준전류변성기 (Standard current transformer) 4) 전류변성기용부담 (Current transformer burden) 5) 피측정전류변성기 (Current transformer under test) 14
3-1. ka 대전류시스템의구성 [2/2] I p = 5 ka 이하 I p = 5 ka ka 15
1) 대전류발생원 [1/2] 가. 대전류제어용가변변압기 -V in : 440 V/600 A, 60 Hz, 단상 -V out : 0 440 V / 0 225 A -P out : kva 나. 대전류발생변압기 -V in (1차) : 440 V/0 A -V out (2차) : 4.4 V/ ka 16
1) 대전류발생원 [2/2] 다. 동부스바 - 지름 150 mm, 길이 2.1 m 의원통 ( 심선전류 ) - 폭 150 mm, 두께 15 mm, 길이 2.2 m 의ㄷ자모양의 5 개의날개 ( 반전전류 ) - 접촉부분 : 면적크게, 은도금 - 저항 : 0 μω 라. 진상콘덴서 - 지상전류상쇄, 변압기의역률개선용 - 440 V, kva 의동일한콘덴서 15 개병렬연결 17
2) 표준전류변성기 -I p = 5 ka ka, -I s = 1 A, 5 A - Operating range : 1 % 1 % of rated current - Accuracy : ±0.005 % (ratio), ±0.5 min (phase) - Operating freq. : 50/60 Hz -I p = 5 A 5000 A (156 taps) -I s = 1 A, 5 A - Operating range : 1 % 0 % of rated current - Accuracy : ±0.001 % (ratio), ±0.05 min (phase) - Operating freq. : 50/60 Hz 18
3) 전류변성기비교기 - Accuracy : ±0.001 % (ratio), ±0.034 min (phase) - Resolution : 0.0001 % (ratio), 0.001 min (phase) - Measuring range : up to ±19.99 % (ratio) up to ±680 min (phase) 4) 전류변성기용부담 - Accuracy : ±3 % - Rated power : 1 15 VA with 9 steps - Rated power factor : 1 19
3-2. 시스템의시험가동 ka 대전류발생원안정도 2.02 2.00 V rms (V) 1.98 1.96 0 2 4 6 8 10 Time (min) 상대표준편차 : 0.12 %
3-3. 국제비교측정을통한시스템성능평가 - 목적 : 전류변성기교정시스템의성능평가및해외기관과의일치도확인 - 대상기관 : 호주국가표준기관 (NMIA) 과독일국가표준기관 (PTB) - 이동용표준기 : 전류변성기 2 대 (5 ka, ka) 이동용표준기를이용하여국내외비교측정을통해전류변성기교정시스템성능평가 - 비오차일치도 : 0.004 % 이하, - 위상각오차일치도 : 0.10 min (29 μrad) 이하 21
국제비교측정 - 호주 NMIA (0 VA, 60 Hz) Ip/Is Is (%) 비오차차이 (%) (KRISS-NMIA) 위상오차차이 (min) (KRISS-NMIA) Ip/Is Is (%) 비오차차이 (%) (KRISS-NMIA) 위상오차차이 (min) (KRISS-NMIA) 10 A /5 A 5 +0.09 +0.04 +0.03 A /5 A 5 +0.00 +0.01-0.06 15 A /5 A A /5 A 25 A /5 A 50 A /5 A 5 5 5 5 +0.07 +0.04 +0.02 +0.09 +0.07 +0.02 +0.09 +0.03 +0.02 +0.05 +0.02 +0.00 300 A /5 A 0 A /5 A 00 A /5 A 3000 A /5 A 5 5 5 5-0.002 +0.002 +0.001 +0.001 +0.002 +0.002 +0.001 +0.06 +0.02-0.04-0.04-0.01-0.04-0.04-0.01-0.01-0.03-0.03-0.02 22
국제비교측정 - 독일 PTB (5 VA, PF = 1, 60 Hz) Ip/Is Is (%) 비오차차이 (%) (KRISS-PTB) 위상오차차이 (min) (KRISS-PTB) 5000 A / 5 A 10 50-0.003-0.003-0.003-0.004 +0.0 +0.0 +0.0-0.1 00 A / 5 A 10 50-0.002-0.002-0.003-0.003 +0.1 +0.1-0.1-0.1 15000 A / 5 A 10 50-0.002-0.002-0.002-0.002 +0.1 +0.1 +0.0 +0.0 000 A / 5 A 10 50-0.003-0.004-0.003-0.003-0.1-0.1-0.1 +0.0 23
4 ka 전류변성기교정시스템 1) 대전류발생원및안정화장치 2) 표준전류변성기 3) 전류변성기비교측정장치 4) 전류변성기용부담 주파수가변가능 ( 400 Hz) ECT 평가가능 24
4-1. 고전압 / 대전류분야주요교정요구장비 장비명 제조회사 최대범위 보유회사 계기용변성기비교기 Tettex, Multi-Amp, Soken 사등 0 kv/40 ka 현대 ( 중 ), 효성 ( 중 ) 등 여개산업체 내전압시험기 High volt, Phenix, Hipotronics 사등 1600 kv 현대 ( 중 ), 효성 ( 중 ), LS 전선, LS 산전, 일진전선, 일진전기 고전압분압기 Phenix, Tettex 800 kv LS 산전, 한국공업기술원등다수회사 용량형분압기 Hipotronics, Haefely 사등 10 kv LS 산전, 효성 ( 중 ) 등다수 고전압변성기 Tettex, Nissen 사등 0 kv 현대 ( 중 ), 효성 ( 중 ) 등 30 여개산업체 대전류변성기 Tettex, 국산등 40 ka 경보전기등 30 여개산업체 대전류발생원 국산 ka 광성계측기기등다수 변압기손실측정장치 Tettex, MI 사 0 kv/5 ka 현대 ( 중 ), 효성 ( 중 ) 고전압용량기 Haefely 사등 800 kv 효성 ( 중 ) 등다수 Current shunt ka LS 산전, 전기 ( 연 ) 등 25
4-2. 산업체교정지원 KRISS 원내교정 40 ka 표준용 CT 성능시험지원 ( 06. 8) - 경보전기 : 두산중공업납품예정인 40 ka Bushing CT 시험용 일진전기, 전기연구원등 25 개기관의 여건장비시험평가지원 현장교정 현장용표준기를이용한계기용변성기측정시스템의현장교정지원 - 전기연구원, KOC 전기등 여개기관의 여종시스템 - 시스템의불확도평가와교정성적서발급 - KRISS와산업체간의일치도확보 26
5. 추후계획 0 kv/ ka 고전압 / 대전류표준의산업체보급 - 초고압기기분야 : 고전압발생원, 고전압변성기, 전압변성기비교기, 고전압측정기, 고전압용량기, 고전압분할기등 - 대전류기기분야 : 대전류발생원, 대전류변성기, 전류변성기비교기, 대전류측정기, 대전류션트 이동용표준기를이용한전압범위확장기술개발 (0 kv 400 kv) - 평행판전극및전기장측정장치를이용한고전압범위확장기술개발 - 고전압분할기를이용한고전압 step-up 기술개발 개발한이동용표준기의현장적용및유효성검증연구 산업체교정시험지원 27
감사합니다! 28