ISSN 1975-8359(Print) / ISSN 2287-4364(Online) The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 63, No. 12, pp. 1726~1731, 2014 http://dx.doi.org/10.5370/kiee.2014.63.12.1726 GIS 용피뢰기누설전류측정장치성능개선 The Performance Improvement of Lightning Arrester Leakage Current Measuring Device for GIS 김원규 * 김민수 ** 백영식 (Won-Gyu Kim Min-Soo Kim Young-Sik Baek) Abstract - This paper shows the developed new lightning arrester LCM (Leakage Current Measuring device) which is important element of GIS (Gas Insulated Switchgear) Preventive & Diagnostic system and verify its performance though strengthened test standards. The existing lightning arrester LCM was modified to solve measuring errors which happened frequently. At first, we explained the principle of measuring leakage current. Through analyzing some problems which the existing LCM have. we got some improvable items. For the performance verification of the improved LCM, we manufactured prototype LCM which is applied some improvable items such as improving LCM circuit, adding protection circuit, optimizing inner structure of LCM and changing ground design. After then we carried out the performance test. Accredited testing laboratory carried out the performance verification test according to performance test criteria and procedure of reliability test standards, IEC-60225, 61000 and 60068 etc. We confirmed the test results which correspond with the performance test criteria. Also, we confirmed the performance of the improved LCM installed & being operated at G Substation through the immunity test against the normal noise and open/close surge etc. Key Words : Hightning Arrestor, Gas Insulated Switchgear(GIS), Leakage Current Measuring device(lcm) 1. 서론 피뢰설비는기후영향중하나로자연적으로발생되는낙뢰로부터인체, 건축구조물및구조물내부에있는낙뢰에민감한전기전자시스템을보호하기위한설비이다 [1][2]. 일반적으로전력용피뢰기는비선형저항특성이우수하고높은신뢰성을가진산화아연 (Zinc Oxide, ZnO) 피뢰기가주류를이루고있다. V-I 비선형저항특성이우수한 ZnO 소자를사용한 ZnO 피뢰기는갭레스 (gapless) 를가능하게하여탄화규소 (SiC) 형인 직렬갭 (series Gap) 을사용한재래식피뢰기와비교할때응답시간이짧아보호특성이우수하며 surge 처리능력및내오손성능또한우수하다. 또한, 소형 경량화등의특성을가지고있어현재전력계통에광범위하게사용되고있다. 피뢰기는이상전압억제장치로써의기능이외에절연체로도작용하게되는데이절연특성은피뢰기의수명과전력계통의신뢰성있는운전을결정하는데있어중요한요소이다. 이러한피뢰기절연특성의열화혹은절연파괴등의가능성을사전에파악하기위한여러가지진단방법이피뢰기도입이후계속언급되어왔다. 진단방법으로는사고시기와완벽한피뢰기사고를시하는절환기로부터저항분누설전류와피뢰기전력손실의미세한변 Corresponding Author : Dept. of Electronics and Electrical Engineering, Kyungpook National University, Korea. E-mail : ysbaek@knu.ac.kr * Dept. of Electronics and Electrical Engineering, Kyungpook National University, Korea. ** Hyosung Corporation Power System Performance Unit Received : October 06, 2014; Accepted : November 22, 2014 화를측정할수있는기기등이있다. SiC 블럭과직렬스파크갭을갖는구형피뢰기는정상운전상태에서피뢰기단자에서누설전류측정을통한신뢰성있는진단이불가능하다. 그러나 ZnO 피뢰기는피뢰기블록을통해흐르는연속누설전류를피뢰기접지단에서측정할수있기때문에정확한피뢰기상태를진단할수있다. 이와같이전력계통에설치되어정상운전상태에있는피뢰기의누설전류를측정하여열화상태를진단하는방법으로는모니터링스파크 gap, 온도측정, 누설전류측정등이있으며그중피뢰기의열화상태를가장효과적으로 online 감시 / 진단할수있는방법은누설전류측정이다 [3~8]. 최근전자장치는에너지효율성향상, 소형및경량화, 고속화및고신뢰도화요구에발맞춰반도체화되고있다. 그러나반도체식장치는기계식에비해서서지전압에약하며서지내량도작으며전기적잡음에민감하게반응하는경향이있다. 또한전자기기회로시스템이나반도체소자가오동작하거나파손되는등의문제점이발생한다. 이를해결하기위해서는보다강화된설계및시험기준을적용한전자기기회로시스템의개선, 외부환경을고려한최적화된전자기기설계등을수행해야할필요가있다. 따라서본논문에서는먼저피뢰기누설전류의측정원리에대해서설명하고 800 kv GIS에적용되었던기존피뢰기누설전류측정장치 (Leakage Current Measuring device, LCM) 에서발생했던문제점들을분석하여개선점들을도출하였다. LCM board 회로개선및보호회로, 내부구조개선, 내부접지개선등을고려하여개선품을제작하였으며이에대해강화혹은된신뢰성시험기준으로 KERI (Korea Electrotechnology Research Institute) 에서수행한성능시험을통해서개선된 LCM이 IEC-60225, 61000 및 1726
Trans. KIEE. Vol. 63, No. 12, DEC, 2014 60068 등의기술기준을만족함을확인하였다. 또한개선품을현장에설치하여실증시험을수행하였고상시노이즈나개폐서지등에대해건전성을유지함을확인하였다. 2. 본론 2.1 피뢰기누설전류측정원리 GIS용피뢰기는 SF6 가스가내장된탱크형피뢰기이며이에대한열화특성을피뢰기소자의열화에따른누설전류량변화를이용하여감시한다. 피뢰기소자의열화에따른누설전류량측정은크게 1) 전누설전류량, 2) 저항분누설전류량, 3) 제3고조파누설전류량등의측정을통해서이루어지며전체적인시스템구성은그림 1과같다. 이상원인들을정리한결과, 해당이상들은내부소자의열화및소손등으로발생하였으며, 이에대한원인으로는주변온도및습기로인한환경적인요인보다는변전소에설치되어있는기기외부에서의노이즈및서지등의전기적외란요소에의한것이다. 이로인해 LCM 내부반도체소자의열화및소손, 전력계통의변화에따라유입되는서지크기의증가에따른기설계된반도체소자및회로의내압량초과등에원인이있다고판단할수있다. 이에기존 LCM을설치환경에적합하도록전기보호설계를강화하여기기신뢰성에대한구조적인문제를개선하여사용자의불만을해소하기위하여신형 LCM 개발을추진하였다. 1은주요이상유형과그에따른현상그리고추정원인에대해서나타내고있다. 따라서기존 LCM이가지고있는기기신뢰성에대한구조적인문제를개선하고정확한누설전류를측정하여사용자의불만을해소하기위해서신형 LCM 개발을추진하였다. 1은주요이상유형과그에따른현상그리고추정원인에대해서나타내고있다. 그림 1 피뢰기 LCM 시스템구성도 Fig. 1 The Configuration of lightning Arrester LCM device 먼저, 전누설전류는피뢰기접지선에별도의미소전류측정용변류기 (Current Transformer, CT) 를설치하여전압값으로측정한다. 측정된신호는 LCM 내부의전자회로에의해신호처리가되며실제누설전류값 (0.1 ~ 10 ma ) 에비례하여 DC 4 ~ 20 ma로환산되어출력된다. 제 3고조파누설전류는 180 Hz성분의대역통과필터회로로구성하여제 3고조파누설전류만을검출한후 Peak to DC converter 와 V-I Converter 를거쳐서전누설전류의출력과마찬가지로 DC 4 ~ 20 ma로환산되어출력된다. 저항분누설전류는검출회로가복잡해지기때문에 LCM 내부에는별도측정회로를구성하지않았으며, T/P 단자를통해증폭된미소전류측정용변류기의출력을알고리즘이내장된마이크로프로세서로처리해서그값을계산한다. 이는피뢰기양단인가전압을검출하는계기용변압기 (Potential Transformer, PT) 등의보조신호를이용하여전압과전류신호간위상차를이용해서전누설전류중에서저항분만을검출하는것이다 [4,6]. 2.2 기존피뢰기누설전류측정장치문제점변전소 GIS에설치되어현장에서운용중인 LCM 중일부에 LCD Display Error, 서지카운터이상, 측정값이실제와다르게시되는문제가발생하였으며, 신규제품으로교체를거듭하였으나추후동일한이상이지속적으로발생하였다, 주요이상현상중 LCD Display Error 및서지카운터이상은외부에서유입된노이즈가 LCD 및메모리소자등을소손시켜 Display Error 및내부데이터값오류를발생시킨것으로추정되며, 측정값오류중측정값이 Max 로시되는오류역시내부소자이상으로인한메모리데이터오류로추정된다. 이와별개로측정값이시값과상이하게높게시되는문제는아날로그신호의격리미흡으로인한신호유입으로추정된다. 1 A 변전소 LCM 문제점점검결과및추정원인 Table 1 The Check Result presumptive reason for the LCM's problems in A Substation 유형 현상 추정원인 LCD 자체고장및글자손상, 전원재투입후정상동작 LCM Display Error 서지카운터이상 측정값오류 LCD 자체고장및글자손상, 전원재투입후정상동작불가 써지카운터값이 65281 로시 RMS 값이 max 값인 10 ma로시됨 시값이측정값과상이함 2.3 설계개선사항 - 변전소정상가동중유입되는서지유입으로인한내부소자소손 - 변전소 noise 유입에따른프로그램오동작 - LCD 및주요부품이옥외변전소환경에취약한부품사용 아날로그신호의 isolation 미흡으로인한신호유입 변전소에서발생되는노이즈및서지와같은전기적외란이 LCM 내부에유입되는주요경로는입출력부, 접지, 기중등외부와의접점부와전기적방사가있으며, 이와같은경로로유입된서지와 noise로인한회로소손을막기위해서는상기유입경로의전기적보호성능강화가필요하다고판단하였다. 이를위하여기존 LCM 소자들의내전압특성을재검토하고, 보호회로및구조적특성을검토하여재설계를진행하였다. 특히전기적신뢰성강화를위하여입출력부의보호회로를개선하고 Op-Amp 등의주요소자등을교체하였으며, 기존구조적으로문제가되었던접지구조등내부구조를개선하였다. 또한개선된시스템검증을위하여신뢰성시험항목을기존보다강화 / 하여검증시험을실시하였다. 2.3.1 보호회로개선 그림 2의 (a) 와같이기존 LCM은입출력부의소자전단부에별도의보호회로가없었으며, 입출력부에외부서지및노이즈성신호가유입될경우반도체소자의내전기성에의존하는문제점이있었다. 이에그림 2의 (b) 와같이입출력부에 Optic 소자인 Photo Diode를이용한보호회로를 GIS 용피뢰기누설전류측정장치성능개선 1727
전기학회논문지 63 권 12 호 2014 년 12 월 하여특정크기이상의정전기와서지등외란유입을방지토록개선하였다. (a) 기존 LCM 회로 (b) 개선된 LCM 회로그림 2 기존 LCM 회로와개선된 LCM 회로비교 Fig. 2 The comparison of the existing LCM circuit with modified LCM circuit 2.3.2 내압 OP-Amp 적용기존품은입출력부에서측정된신호를처리하는 Op-Amp 에별도의보호기능이없었고이로인해 OP-Amp 소손및내부메모리소손이빈번하다고판단되었으며, 이에신규회로에는입출력간 250V, 입출력신호및접지간 500V 이내의전압을견딜수있는특수사양의 OP-Amp를사용하여회로에대한보호기능을강화하였다. 그림 3은기존 LCM 과개선된 LCM간의 OP-Amp 회로를나타낸것이다. (a) 기존 LCM OP-Amp 회로 (b) 개선된 LCM OP-Amp 회로그림 3 기존 LCM OP-Amp 회로와개선된 LCM OP-Amp 회로비교 Fig. 3 The comparison of the existing LCM OP-Amp circuit with modified LCM OP-Amp circuit 2.3.3 내부구조개선현장에서설치되는전자기기에서전기적외란이유입되는가장주요한경로는접지이다. 규정상외함등에적용되는 1종접지와장비등에적용되는 3종접지를명확히구분하여설계 / 시공되어야함을원칙으로하나실제현장에서는이를혼용사용하여접지를통해전기적외란이유입되는경우가발생한다. 특히, LCM의경우외함이 LA의외함과전기적으로접촉되어 1종접지가구성되기때문에 1종및 3종접지가혼용되어구성될경우전기적외란이유입가능성이높은것이사실이다. 이에기존설치된 LCM의구조를검토한결과 3종접지가 LCM의외함과연결되어피뢰기외함접지와연결되는문제점이발생하였다. 이에외함과연결된기존 3종접지를제거하고변전소에설치된별도의 3종접지와연결되도록구조적으로개선하였으며, LCM의절연성능강화를위하여후면에배크라이트판을적용하였다. 그림 4는기존 LCM의접지가외함및 1종접지와연결된설치된상황을나타내고있다. 그림 4 개선된내부구조및접지설계 Fig. EMC/ Noise 진동 / 충격 4 The modified inner structure and Ground design 2.4 강화혹은된신뢰성시험 신규 LCM은변전소에서요구하는전기적신뢰성을만족시키기위하여 IEC 61000-4에의거하여시험항목및조건을선정하여실시하였다. 2와같이무선주파방사내성시험, 상용주파자계내성시험, 감쇄진동자계내성시험을하였고, 운송및외부충격에대한신뢰성을확보하기위하여 IEC 60068을기준으로한진동 / 충격시험을하여검증을실시하였다. 또한정전기방전내성시험은공인시험기준보다강화된기준을적용하여가혹한환경에따른문제발생여부도확인하였다. 시험결과는각시험기준을모두만족하는것으로확인되었다. 그림 5는개선된 LCM의모습을보여주고있다. 2 신뢰성시험강화항목 Table 2 The list of the intensified reliability test 시험항목 상용주파내전압뇌임펄스내전압 1MHz버스트내성 시험조건기존시험조건신규시험조건 2 kv전기회로일괄대지간및전기회로상호간 제어회로 5 kv, 통신회로 1 kv각 5 회 비고 동일 동일 공통모드 : 2.5 kv, 차동모드 : 1.0 kv동일 급과도버스트내성 제어회로 : 4 kv, 통신회로 1 kv 동일 서지내성 제어회로 : 4 kv, 통신회로 1 kv각 5회 동일 무선주파전도내성 전계 : 10 V, 150 Hz ~ 80 MHz 동일 무선주파방사내성상용주파자계내성 전압강하 제어전원순단펄스자계내성시험감쇄진동자계내성정전기방전내성잡음단자전압잡음전계강도 - - 0% 1 주기, 60% 50 주기, 50 주기 0% 전계 : 10 V/m, 80~1 GHz, 1.4 GHz~2.7 GHz 연속 : 100 A/m, Short Duration : 1000 A/m 0% 1주기, 40% 12주기, 70% 30주기, 80% 00주기강화 5 주기실시 300 주기실시강화 - 자계 : 1000 A/m - Contact : 8 kv, 기중방전 : 15 kv준첨두치 : 790 dbμv, 평균 : 66 dbμv 진동시험 - 충격시험 - 자계감도 (Peak) : 100 A/m 외함 ~ 내함간 : 30 kv 준첨두치 : 790 db μv, 평균 : 66 db μv 강화 준첨두치 : 40 db μv준첨두치 : 40 db μv 진동응답 : 0.5G, 1주기진동내구 : 1G, 20주기충격용량 : 5G, 3회충격내구 : 15G, 3회 충돌시험 - 10G, 1000 회 1728
Trans. KIEE. Vol. 63, No. 12, DEC, 2014 (a) LCM 외부사진 (b) LCM 내부사진 그럼 5 GIS 용피뢰기누설전류측정장치 Fig. 5 Leakage current monitoring system for GIS 2.4.1 무선주파수방사내성시험 전계강도는 10 V/m, 인가주파수는 80 Hz~1 GHz, 1.4 GHz ~ 2.7 GHz, 주파수변조는 1 khz정현파 80% AM(Amplitude Modulation), 인가방향은전면, 안테나방향은수직및수평, 신호지속시간은 1 초이다. 개선품에는정격제어전원을인가하고노트북 PC로통신을연결하였다. 판정기준은시험중오동작하지않고시험후정상동작이다. 개선품외함에해당무선주파수신호를인가한결과이상이없음을확인할수있었다. 그림 6은시험모습을나타내고있다.. 그림 6 무선주파수방사내성시험 Fig. 6 Radiated RF immunity test 2.4.2 상용주파자계내성시험 전원주파수는 60 Hz, 정극성및부극성, 자계세기는 30 A/m( 연속 ), 300 A/m(3s) 로맞추고개선품에는정격제어전원을인가하고노트북 PC로통신을연결한다. 판정기준은시험중오동작하지않고시험후정상동작해야한다. 개선품에 X, Y, Z 3가지방향으로상용주파자계를인가한결과이상이없음을확인하였다. 그림 7은시험모습과시험결과그래프를나타낸것이다. 2.4.4 펄스자계내성시험 전류파형의상승시간은 6.4 μs ± 30 % 이고하강시간은 16 μs ± 30 % 이며정극성및부극성을고려한다. 개선품에정격제어전원 (AC 220 V) 을인가하고노트북 PC로통신을연결한다. 펄스자계는외함에 X, Y, Z축방향으로각각 300 A/m의자계를인가한다. 판정기준은시험중순간적인성능저하는허용하나자기회복이되어야하고시험후정상 동작이며시험결과이상이없음을확인하였다. 아래 4은시험결과를나타낸것이다. 4 펄스자계내성시험결과 Table 4 The result of pulse magnetic field immunity test 인가개소 인가전압 [V] 인가자계세기 시험결과 220 Vac, X 축 300 [A/m} 이상없음 외함 220 Vac, Y 축 300 [A/m} 이상없음 220 Vac, Z 축 300 [A/m} 이상없음 2.4.5 감쇄진동파자계내성시험 진동주파수를 100 khz와 1 MHz로두고반복빈도는 10 회 /s 이상 (100 khz ), 400회 /s 이상 (1 MHz ), 감쇄율은 3~6 주기에서첫번째크기의 50 %, 정극성및부극성을고려하고인가시간은 2 s 이상이다. 감쇄진동파는외함에 X, Y, Z 3축방향으로각각 30 A/m의자계를인가한다. 판정기준은시험중순간적인성능저하는허용하나자기회복이되어야하고시험후정상동작해야한다. 시험결과이상이없음을확인하였다. 아래 5는시험결과를나타낸것이다. 5 감쇄진동파자계내성시험결과 Table 5 The result of damped Oscillatory magnetic field immunity test 인가개소 인가전압 [V] 인가자계세기 시험결과 220 Vac, X 축 30 [A/m] 이상없음 외함 220 Vac, Y 축 30 [A/m} 이상없음 220 Vac, Z 축 30 [A/m] 이상없음 그림 7 상용주파자계내성시험 Fig. 7 Power frequency magnetic field immunity test 2.4.3 전압변동및순시정전시험 시험전압과그에따른지속시간을변경하면서전압강하및전원순단에따른제어회로이상유무를판단한다. 시험반복시간은 10 s 이며판정기준은시험중순간적인성능저하는허용하나자기회복이되어야하고시험후정상동작해야한다. 시험결과이상이없음을확인하였다. 상세한시험사항은아래 3와같다. 3 전압변동및순시정전시험방법 Table 3 Voltage dips & Short interruption test meathod 전압강하 시험전압 [V] 0 88 154 176 전원 시험전압 [V] 0 지속시간 [s] 0.5, 1 12 30 300 순단 지속시간 [s] 300 2.4.6 정전기방전내성시험정전기방전내성시험은 IEC 61000-4-2의기준으로실시하되, 내함-외함간의절연확인을위해기준외의시험을실시하였다. 전원이인가된 LCM의외함에정전기시험용프루브를이용하여접촉시 8kV, 외함에인접한기중에 15kV 전압을 1초씩인가하는시험을 10회씩실시하여 LCM의오동작여부를확인한결과기기동작에이상이없음을확인하였다. 또한함체의절연확인을위하여그림 8과같이내함과외함간접촉 30kV 인가시험을실시하여내함-외함간의절연이유지되고있음을확인하였다그림 8 정전기방전내성시험 Fig. 8 electrostatic discharge immunity test GIS 용피뢰기누설전류측정장치성능개선 1729
전기학회논문지 63 권 12 호 2014 년 12 월 2.4.7 전자파장해시험전자파장해시험은 IEC Standard CISPR 22:2008을기준으로실시하였다. 먼저잡음단자시험을위해제어전원회로에비차폐케이블을이용해서정격전압 (AC 220 V) 을인가한후 0.15~0.5 MHz및 0.5~30 MHz에서잡음의강도를측정한결과, 그림 8과같이양대역에서측정결과가기준치보다약 20 db 정도낮게측정되었다. 그림 9는잡음단자전압시험모습과시험과결과그래프를나타내고있다. 행된다. 진동시험방법및그기준은주파수범위 10 ~ 150 Hz에서진동응답과진동내구로구분하여그조건에맞게수행된다. 충격시험방법및그기준또한정현반파펄스로충격응답과충격내구로구분하고최대가속도를가하여시험을수행하였고시험결과는이상이없음을확인하였다. 입력전류를 0.1 ~ 10.0 ma로변화시키면서변류기로출력되는미소전류값을측정한결과, 입력전류 1 ma일때 ZCT B상에서최대 2% 의오차가발생하였고대부분의경우이보다매우적은오차값을나타내었음을아래 5의시험결과를통해서알수있었다. 그림 9 잡음단자전압시험 Fig. 9 Noise terminal voltage test 잡음전계강도시험은 3 m ( 개선품과측정안테나사이의거리 ) 법으로실시하였으며 10 m법의한계치에 10.5 dbμv /m를증가시킨값을기준치로적용하였다. 그림과같이 30~230 MHz및 230~1,000 MHz주파수대역에서측정결과가기준치보다약 20 db 정도낮은것을알수있다. 그림 10은잡음전계강도시헝모습과시험에따른결과그래프를나타내고있다. 7 진동및충격시험후확인시험 Table 7 Confirmation test after vibration & impact test 구분입력전류 [ ma ] 전류 입력주파수시험결과 [ ma ], ZCT 허용오차 [ ma ] [ Hz ] A B C 0.1 60 ±10% (0.09 ~ 0.11) 0.10 0.10 0.10 0.5 60 ± 6% (0.47 ~ 0.53) 0.49 0.49 0.49 1.0 60 ± 5% (0.95 ~ 1.05) 0.99 0.98 0.99 5.0 60 ± 5% (4.75 ~ 5.25) 4.98 4.98 4.97 10.0 60 ± 5% ( 9.5 ~ 10.5) 10.01 10.02 10.01 2.5 현장실증시험 개선된 LCM을그림 11과같이 G 변전소에설치하여성능시험을실시한결과, 2013년 9월~현재까지개선된 LCM 으로교체한후휴전상태에서 LCM의디스플레이및동작에문제가없었고전력소자의소손, 서지나외부노이즈등으로인한기기고장이나오동작도없음을확인하였다. 계통가압후약 2.9 ma의누설전류값을정상적으로측정하였다. 그림 10 잡음전계강도시험 Fig. 10 Noise electric field strength test 2.4.8 EMC 시험후확인시험 전자파적합성 (EMC) 시험후, 입력에따른변류기출력값이허용오차범위내에있는지여부를판단하기위한시험을실시하였다. 입력전류를 0.1 ~ 10.0 ma로변화시키면서변류기로출력되는미소전류값을측정한결과, 입력전류 1 ma일때 ZCT A상에서최대 1 % 의오차가발생하였고대부분의경우이보다매우적은오차값을나타내었음을아래 6의시험결과를통해서알수있었다. 6 EMC 시험후확인시험 Table 6 Confirmation test after EMC test 구분 전류 입력전류 [ ma ] 입력주파수 [ Hz ] 허용오차 [ ma ] 시험결과 [ ma ], ZCT A B C 0.1 60 ±10% (0.09 ~ 0.11) 0.10 0.10 0.10 0.5 60 ± 6% (0.47 ~ 0.53) 0.50 0.50 0.49 1.0 60 ± 5% (0.95 ~ 1.05) 0.99 1.00 1.00 5.0 60 ± 5% (4.75 ~ 5.25) 4.99 5.00 4.98 10.0 60 ± 5% ( 9.5 ~ 10.5) 10.00 10.02 9.99 그림 11 G 변전소 GIS 현장 Layout Fig. 11 GIS Layout of G substation 그림 12는차단기닫힘상태에서개선된 LCM으로측정한누설전류값을나타내고있다. CT 클램프전류값은 2.807 ma이고 LCM 측정값은 2.84 ma로 2 % 이내오차범위이므로정상으로판단할수있다. 그림 12 차단기동작전 LCM 정상동작여부확인 ( 차단기닫힘 ) Fig. 12 The checking of LCM's normal operation before CB operation (CB Close) 2.4.9 진동및충격시험후확인시험 진동및충격시험의조건은개선품에제어정격전압 (AC 220 V) 이인가되고노트북 PC로통신이연결된상태에서진 그림 13은개선품 LCM으로의교체후, 차단기개방상태에서측정한누설전류값을나타내고있다. CT 클램프전류값과 LCM 측정값모두 0 ma ( 정전구간 ) 의전류값이정상적 1730
Trans. KIEE. Vol. 63, No. 12, DEC, 2014 으로출력됨을확인하였다. 또한, 차단기개방동작시개폐서지에대한외란요소에도정상적으로동작함을확인하였다. 따라서개선됨 LCM은설치된 G 변전소에서건정성이확보되어정상동작하고있다고판단할수있다. 그림 13 차단기동작후 LCM 정상동작여부확인 ( 차단기개방 ) Fig. 13 The checking of LCM's normal operation after CB operation (CB Open) 3. 결론본논문에서는 800 kv GIS용예방진단시스템의중요한구성품인피뢰기누설전류모니터링장치의빈번한측정장애에대한대책으로기존 LCM을개선한새로운 LCM 장치를개발하고강화된성능시험기준을만족하는지여부를검증하였다. 변전소 GIS에설치되어현장에서운용중인 LCM 중일부에서 LCD Display Error, 서지카운터이상, 측정값이실제와다르게시되는문제가발생하였고이를개선하였다, 주요개선사항인 LCM 회로개선및보호회로, LCM 장치의내부구조개선및접지개선등을반영한시작품을제작하고성능시험을실시하였다. 성능시험은공인시험기관인 KERI에서신뢰성시험규격 IEC-60225, 61000, 60068 등에서제시한성능시험기준과절차에따라실시하였다. 기존제품대비, 강화딘시험항목은전압강하시험, 전원순단시험이며된시험은무선주파방사내성시험, 상용주파자계내성시험, 펄스자계내성시험, 감쇄진동자계내성시험, 잡음단자전압및잡음전계강도시험, 진동및충격시험이다. EMC/Noise 관련시험후성능확인시험결과, 입력전류 1 ma일때 ZCT A상에서최대 1 % 의오차가발생하였고대부분의경우이보다매우적은오차값을나타내었다. 또한진동및충격시험후성능확인시험결과, 입력전류 1 ma일때 ZCT B상에서최대 2 % 의오차가발생하였고대부분의경우이보다매우적은오차값을나타내었다. 최종시험결과 LCM 장치가시험기준에부합됨을확인하였다. 또한개선품의현장실증시험을통해서상시노이즈나차단기개폐서지등에대해서건전함을확인하였다. [4] M.S. KIM, J.B. KIM, W.P.SONG, D.S.KIM, G.S,KIL, A Study on the Development of LA Leakage Current Measuring-Equipment for 800kV GIS(2), KIEE Summer conference, pp. 1739~1741 July 2002. [5] J.B. KIM, M.S. KIM, K.S. PARK, W.P. SONG, D.S. KIM, G.S. KIL, Development of Monitoring and Diagnosis System for SF6 Gas Insulated Switchgear, Conference Record of the 2002 IEEE International Symposium on Electrical Insulation, pp. 453~456, July 2002. [6] Gyung-Suk Kil, Jae-Yong Song, Il-Kwon Kim, Seung-Bo Moon, Jang-Woo Kwon, Implementation of an Expert System to Supervise GIS Arrester Facilities, KIIEE, No.1, pp. 75~81 January 2007 [7] Bok-Hee Lee, Sung-Man Kang, A Detection Method of Resistive Leakage Current Flowing through ZnO Arrester Blocks, Journal of KIIEE, Vol. 15, No. 3, pp. 67~73 May 2001 [8] Bok-Hee Lee, Hyeong-Joon Kil, Sung-Man Kang, Hwee-Sung Choi, Leakage Currents Flowing through Lightning Surge Arresters under Various Fault Conditions in Receiving and Distribution Power Systems, Vol. 18, No. 5, pp. 132~139 September 2004 저자소개 김원규 (Won-Gyu Kim) 1979년 2월 12일생. 2003년경북대전자전기공학부졸업. 2005년동대학원전기공학과졸업 ( 석사 ). 2006년 ~ 현재동대학원전기공학과박사과정. 2004년 ~ 현재 ( 주 ) 한국수력원자력한울원자력본부신한울건설소근무김민수 (Min-Soo Kim) 1971년 1월 4일생. 1997년한양대전기공학과졸업. 1999년동대학원전기공학과졸업 ( 석사 ). 2000년 ~ 현재효성중공업전력PU 부장 References [1] NFPA, NFPA 780 - Standard for the installation of Lightning Protection System, 2008. [2] IEC 62305-1, Protection against lightning - Part 1: General principles, IEC T.C.81, 2010. [3] Jung-Bae Kim, Min-Soo Kim, Won-Pyo Song, Duk-Su Kim, Chan-Seok Jeon, Kyung-Suk Kil, A Study on the Application of a Monitoring System for Gas Insulated Switchgear, KIEE, Vol. 51C, No.1 pp. 22~30 January 2002. 백영식 (Young-Sik Baek) 1950년 7월 8일생. 1974년서울대전기공학과졸업. 1977년동대학원전기공학과졸업 ( 석사 ). 1984년동대학원전기공학고졸업 ( 박사 ). 1977년명지대전기공학과조교수, 현재경북대전자전기컴퓨터공학부교수 GIS 용피뢰기누설전류측정장치성능개선 1731