전기기기성능평가기술기반구축에 관한 보고서 · 변압기 온도상승용 장비...

- 1 -

전기기기성능평가기술기반구축에 관한 보고서

(3차년도 중간보고서)

1999. 9. 30.

주관기간 : 한국전기연구소

산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 “전기기기 성능평가 기술기반 구축”(추진기간 : 1998. 11. 1 ~ 1998.

10. 31)사업의 중간보고서로 제출합니다.

1999. 9. 30

사업추진 주관 기관 : 한국전기연구소사업추진 총괄책임자 : 박 성 균사 업 참 여 자 : 박 충 열

: 박 남 옥: 강 영 식: 김 선 구: 김 남 육: 나 대 열: 유 영 철: 김 규 섭: 김 언 석: 정 병 하: 노 창 일: 박 영 기: 손 화 영: 심 대 섭: 류 재 남: 이 기 택: 이 종 선: 정 진 삼: 윤 기 택

- 3 -

목 차

제1장 서언

제1절 사업의 추진목표

제2절 사업의 필요성

제3절 국내외 중전기기산업 기술수준 현황

1. 국내외 중전기기산업 동향

2. 국내외 중전기기산업 시장 현황

3. 국내 중전기기산업의 문제점

제2장 사업의 내용

제1절 시험설비의 구축

1. 부분방전시험설비

제2절 사업추진 일정

제3장 사업 성과

제1절 사업결과의 자체평가

제2절 기대효과

1. 기대효과

2. 공동활용방안

부 록

A. 시험장에 설치된 설비의 실물사진

1. 부분방전시험설비 실물사진

2. 구축설비의 시험장 배치도

B. 설비 구매/제작 사양서

C. 전기기기 성능평가 기술기반 구축사업 운영방법

D. 건물 및 시험장 배치도

- 4 -

제1장 서언

제1절 사업의 추진목표

1. 당해연도 사업목표

중전기기1) 성능평가를 할 수 있는 국내 유일의 공인시험기관인 한국전기연구소는

본소를 경남 창원시에 두고 있으나 우리 나라 중전기기 제조업체의 대부분이 수도

권에 위치2)하고 있는 점을 감안하여 제조업체를 근접지원하기 위하여 본소와는 별

도로 경기도 의왕시에 위치한 한국전력공사 서울자재관리처(경기도 의왕시 내손2동

665) 부지내의 건물 1.367평을 임대하여 한국전기연구소의 성능평가업무를 전담할

수 있도록 전기시험연구센터를 설치하여 중전기기 제품의 성능평가를 수행하고 있

음.

1차 년도는 보유설비 중 대민 성능평가 지원 빈도수가 가장 높으나 장기간 사용으

로 노후된 충격내전압 시험설비를 우선적으로 첨단복합성능평가설비로 교체 완료하

였다.

2차 년도는 5가지의 성능평가설비를 구축하였다.

첫 째, 도전재료 및 금속재료의 성분을 광학적으로 분석하는 장치인 Emission

spectrometer이다.

둘 째, 변압기온도상승시험설비 및 측정장치로서 전력용 변압기의 용량이 설계대로

제작이 되었는가를 확인하는 설비이다.

1) 중전기기(重電機器) : 전기기기는 전기적 특성에 따른 사용전류의 강약에 따라 강전기기와

약전기기로 분류하고, 강전기기는 제품의 특성에 용량과 중량의 대소에 다라

중전기기(重電機器)와 경전기기(輕電機器)로 분류할 수 있으며, 이와 구분하여 전자, 정보,

통신부문은 약전기기(弱電機器)로 분류하여 전기기기와는 별도로 취급하고 있다. 이때

중전기기와 경전기기를 제조하는 공업을 통합하여 電氣工業이라 한다. (한국전력공사, 95.5,

중전기기산업의 발전전략에 관한 연구)

2) 한국전기공업협동조합 회원사를 기준으로 하면 전기 관련제조업체의 80%가 경인지역에

분포 하고 있고, 특히 안산지역을 중심으로 반경 30km이내에 50%가 밀집되어 있다.

- 5 -

세 째, 교류내전압 시험기로서 차단기, 개폐기, 변성기, 케이블 접속재 및 애자 등

의 배전 선로용 전기기자재가 교류 고전압에 대한 절연파괴성능을 검증하는 설비이

다.

네 째, Voltage divider는 교류 내전압 시험장비, 직류 내전압 시험장비 및 충격시

험설비와 연결하여 정밀한 시험 전압의 캘리브레이션 및 변압기 등의 입출력 응답

특성 등을 측정하는 장비이다.

다섯 째,차단기특성자동측정시스템은 차단기의 일반특성, 즉 동작시간, Chattering

time, Difference time, 동작coil 전류의 측정 및 Trip-free, Anti -pumping 등의 동

작상태 등을 확인하면서 자동으로 규정 동작전압에서 규정의 회수만큼 차단기를 동

작시키는 시험장치이다.

3차년도인 당해 연도에는 전선, 변압기, 고분자 애자 등 전력기기의 절연상태를 진

단하고 수명을 예측하기 위하여 부분방전시험설비를 구축하였다.

이와 같은 설비를 추가로 갖추게 됨으로써 측정의 정밀도를 필수 요건으로 하는 공

인시험기관의 요구를 충족시켜, 해당 시험평가에 대한 대외 신뢰도를 한 단계 더

제고시키게 되었다.

- 6 -

<표1> 충격내전압시험설비(1차년도 구축) 이용실적

1998~1999년 충격내전압 시험기 사용실적

- 7 -

<표2> 2차년도 (98년도) Emission 사 용 실 적

- 10 -

- 11 -

3차년도 (99년도) Emission 사 용 실 적

- 12 -

- 13 -

- 14 -

<표3> 변압기 온도상승용 장비 사용설적

2차년도(‘98년도) 변압기 시험장

일자 의뢰 업체 품 명 대수 사용자 비 고

7월 동진외 IVR. C Bank 166 박영기 7/24 입고

8월 태진외 " 450 박영기, 최학기

9월 신성외 IVR, C Bank, Ohm Meter 624 "9/14 Ohm

M 입고

10월 성진외 " 471 "

11월 일신외 " 593 "

12월 성진외 " 391 "

계 2,695

IVR 온도상승 시험시 역율조정용

Condenser Bank 온도상승 시험시 전압조정용

Micro Ohm Meter

온도상승 시험시 저항측정용

- 15 -

3차년도(‘99년도) 변압기 시험장

일자 의뢰 업체 품 명 대수 사용자 비 고

1월 동진외 IVR, C Bank, Ohm Meter 397 박영기, 최학기

2월 삼흥외 IVR, C Bank, Ohm Meter 366 박영기, 최학기


4월 대우외 IVR, C Bank, Ohm Meter 651 박영기, 최학기

5월 성림외 IVR, C Bank, Ohm Meter 642 박영기, 최학기


7월 대회외 IVR, C Bank, Ohm Meter 954 박영기, 최학기

8월 삼능외 IVR, C Bank, Ohm Meter 754 박영기, 최학기

계 5,035

IVR 온도상승 시험시 역율조정용

Condenser Bank 온도상승 시험시 전압조정용

Micro Ohm Meter

온도상승 시험시 저항측정용

- 16 -

<표4> 교류내전압 시험장비 및 Voltage Divider 사용실적

‘98년 사용실적 (‘98.12.15입고)

날자 업체명 품 명 정 격

시험실적

개발시험검사시험

참고시험

12/18 (주)진광 가스부하개폐기 25.8kV 400A 1건/2대

12/21 승림카본 " " 1건/2대

12/24 선도전기(주) 개폐기 제어함 25.8kV 630A용 1건/3대

12/28 (주)광명기전 개폐기(LBS) 25.8kV 400A 1건/1대

계 4건/8대

- 17 -

‘99년 사용실적 (‘98.12.15입고)


시험실적

개발시험

검사시험

참고시험

1/5 21세기통신 열수축관 170x170x0.56 1건

1/8 평일산업(주) 종단접속재 23kV 100,150㎟ 2건

1/11 (유)송원유업내오손결합애

자- 1건

1/13 레이켐(주)종단 및

직선접속재23kV 425㎟ 2건

1/20 금성종합전기 걸이애자 193mm,113mm 2건

2/4 근명실업 열수축시트 100φx1.2t 1건

2/10 극동도기 6단붓싱 22.9kV 50A 1건

2/19 보성화학 절연고무판 4t 2건

2/24 평일산업(주)종단 및

직선접속재23kV 60㎟

3/4 (주)범진 열수축관 250x250x0.5t 1건

3/17일진전기공업

(주)지지애자 254mm 1건

4/16에스폰화학 공업(주)

에폭시판 3mm 2건

5/14동우전기공업

(주)에폭시지지애

자22.9kV 1건

5/25 신한산업 실리콘 2.2mm 1건

계 5건 13건

- 18 -


시험실적

개발시험

검사시험

참고시험

6/7 (주)에이팩스 에폭시판 80x80x0.7mm 1건

6/8 신성기전 현수애자 250mm 1건

6/18 신기애자 MOF용 6단붓싱 25.8kV 2건

6/22 (주)우례산업 저압인류애자 75x65mm 4건

6/30 신성기전 현수애자 250mm 1건

7/9 (주)에이팩스 에폭시100x100x20m

m1건

7/12에폰스화학 공업(주)

에폭시 3mm 2건

7/13 (주) 영진텔콤 열수축관 250x250x1t 2건

7/16 (주)에이텍스 에폭시 - 1건

7/23 유진산업 콘텐서붓싱 75kV 1건

8/2 미래기연(주) FTLD - 1건

8/9 신기애자 6단붓싱 25.8kV 300A 1건

8/9(주)일봉세라

믹6단붓싱 25.8kV 300A 1건

8/12 " ASS용 붓싱 25.8kV 200A 1건

8/16 에이팩스Card제작용

에폭시- 1건

계 4건 17건

- 19 -


시험실적

개발시험

검사시험

참고시험

8/23(주)고구려

상사접지걸이 2,800mmx32φ 1건

8/25 유양산전 직선접속재 5kV 8㎟ 1건

계 2건

- 20 -

<표5> 차단기 자동측정설비 사용실적

- 21 -

- 22 -

- 23 -

- 24 -

- 25 -

- 26 -

- 27 -

- 28 -

2. 최종목표

전기기기 성능평가설비의 구축으로 전기공업관련 산업기술기반을 조성하여 시험평

가를 통해 중소기업의 자본재산업을 근접 지원함

□ 전기로 인한 산업재해(일본 11. 1%, 한국 39.1%)의 사전예방으로 국민생활 안

전을 향상시키고

□ 국내유일의 중전기기 공인시험기관인 전기연구소가 보유한 성능평가설비(51.5%

가 10~25년된 노후설비)를 최신설비로 교체하여 성능평가 제품에 대한 신뢰성을

제고하며

- 기술수준은 선진국의 75% → 90%로 향상

□ IMF체제하에서 위축된 개발의욕 고취를 위해 고가의 성능평가 장비를 중소기업

이 공동 활용할 수 있게 하고

- 세계시장 점유율 2.2% → 4.4% 확보되도록 품질향상

- 검사시험 불량율 4.28% → 0.2% 이하로 육성

□ 1998년부터 시작되는 송전계통의 승압에 따라 소요되는 중전기기의 성능평가를

가능하게 하며

- 345kV → 765kV로 승압

□ 대형화ㆍ고속화시대 요구에 따른 양질의 전기환경에 대비하여 고조파 장해방지,

전자파 환경보존 및 사고예방을 위하여 첨단 성능평가설비 구축을 통한 환경선진화

를 이룩

- 29 -

제2절 사업의 필요성

우리 나라는 지난 30여 년간 수 차례에 걸친 경제개발 5개년 계획을 성공적으로

마치면서 고도의 경제성장을 이룩하여 후진국이라는 명예를 단숨에 벗어버렸다. 특

히 개도국 중에서도 선두주자로서 어느 틈에 선진국의 문턱에 도달하였었으며, 특

히 2000년경에는 선진 열강의 대열에서 고도의 선진사회의 실현을 내다보고 있는

시점에까지 이르렀음을 어느 누구도 부인하지 않았고, 2000년대의 선진사회는 물질

적으로는 유래 없는 풍요로움을 구가하게 되고, 환경적으로는 공해 없는 쾌적한 생

활을 영위하게 되는 등 편리하고 다양한 균형적 사회가 실현되어 있을 것으로 보였

었다.

그러나 외화고갈로 97년도 말 11월경부터 불어닥친 IMF구제금융 체제에 따라, 환

율 급등에 동반하여 자체 자금동원능력이 없는 기업체들의 연쇄 도산하는 등 중소

기업 대기업 구분 없이 수많은 기업이 간판을 내리고 역사의 뒤로 사라지는, 소위

IMF 경제대란이 시작되었다. 여파는 생각보다 훨씬 커서 정부부처의 구조조정을 필

두로 정부 투자기관, 출연연구기관, 금융계, 기업체, 학계, 기타 자영업자, 너나 할

것 없이 살아남기 위해 국내 모든 사업장이 구분 없이 구조조정이 시작되어 수많은

실업자가 발생하는 등, 한치 앞이 보이지 않는 마이너스 경제 성장의 시기에 접어

들기도 하였었다.

그러나 산업구조는 점점 고도화되어 정보와 서어비스의 기조인 S/W산업은 크게 부

상하여, 컴퓨터와 첨단통신기술이 복합된 복합멀티미디어 사회는 더욱더 심화되어

갈 것으로 보인다.

이에 따라 우리 나라의 사용에너지원도 클린 에너지인 전기에너지가 중심이 되면서

그 사용량도 더욱 증대하여 1차 에너지 중 電化에 사용되는 양이 2001년에는 35%

를 상회할 것으로 전망되고, 전기의 질도 현재수준을 탈피하여 더욱 양질의 수준을

요구(전압 유지율을 1997년의 99.5%에서 2001년의 99.9%, 주파수 유지율은 1997

년의 99.0%에서 2001년의 99.9%, 가구 당 년간 정전시간은 1996년의 54분에서

2001년에는 15분 이하)하게 될 것으로 보이며, 또한 그렇게 되어야 고품질의 전기

가 요구되는 복합멀티미디어시대의 전기환경문제가 해결될 것으로 보인다.

- 30 -

중전기기 산업은 모든 산업활동의 근원이 되는 국가기간산업으로서 직접적으로 에

너지원(전기)의 생산(발전설비), 공급(변전, 송전 및 배전 설비), 이용(부하설비)에

따른 전력산업의 발전과 밀접한 관계가 있다. 전력사용량의 급속한 증가에 따른 중

전기기 사용의 급속한 증가로 사용설비의 대용량화 및 복합화(다 기능화)와, 절연기

술의 진보에 따른 소형화는 필연적이다.

특히 향후 한국전력공사의 발전부문과 변전부문(이어서 송전 및 배전 부문으로 확

대)이 조만간 민영화될 움직임을 보이고 있으므로 여기에 사용되는 중전기기 설비

는 이전에 한국전력공사에서 관장하던 때 보다 더욱 사전에 충분한 성능 검증을 받

아 이상이 없음을 확인한 후 에 사용하여야 하며, 만약 그렇지 못한 경우 자칫 단

순한 전기사고가 지역 정전등 대형사고로 까지 이어지는 심각한 사태를 초래할 수

도 있다. 실제로 우리연구소에서 수행한 중전기기 제품의 시험검사결과를 보면 개

발시험3)의 불량율은 ‘96년도에 처리건수 1,345건 중 133건으로 9.9% 정도이었으

나 '97년도에 처리건수 1,256건 중 91건으로 7.3%로 상당히 감소하였으나, 검사시

험4)의 경우 불량율은 ‘96년도에 처리건수 30,593 건 중 1,311건으로 4.3%정도이

었다가 ’97년도에는 처리건수 28,226건 중 1,425건으로 5.1%정도로 증가하여 상

당히 우려되는 수준이다.

3) 개발시험 : 새로 개발한 물품에 대하여 그 설계, 재질 및 제작의 적합성을 판정하기 위하여

성능, 내구성 및 안전성이 규격에 합당한지 검증하는 시험으로서 한 형식의 제품에 대해

1회만 행하는 시험

4) 검사시험 : 물품의 판매 또는 구매에 따라 그 물품의 성능을 보증 받기 위하여 행하는 시험

- 31 -

원론적으로 전기기기의 성능을 직접적으로 평가하기 위한 기술기반의 구축은 다음

과 같은 산업적, 기술적, 환경적, 정책적 특성을 가진다.

1. 산업적 특성

첫째, 중전기기 산업은 산업의 원동력을 제공하는 기간산업으로서 자본재산업의 주

축이 된다. 전자, 통신, 철강, 섬유, 화학, 자동차, 조선, 기계금속, 원자력 등 거의

모든 산업이 중전기기 설비가 없이는 가동되지 못한다.

둘째, 중전기기 산업은 전기, 전자 및 기계적 특성을 공유하는 종합 기술산업이다.

전자기기나 기계는 전기기술이 불필요한 경우도 있지만, 첨단 중전기기일수록 전자

기술과 기계기술이 합쳐진 복합시스템으로 구성된다.

셋째, 시설투자액이 타 산업에 비해 큰 반면 투자회수기간이 길다.

- 특수장치산업으로 투자비가 많이 소요

- 수요가 적어 생산도 상대적으로 적음

넷째, 타 산업설비의 투자에 종속되어 경기변동의 영향이 매우 크다.

- 모든 산업설비에는 전기설비가 필수적

- 산업설비의 신설, 증설이 전기기기 수요를 좌우

다섯째, 소량 다품종의 주문에 의한 생산으로 규격화 및 대량생산이 불가하고 생산

자동화가 어렵다.

- 전동공구, 가정용 기기 등을 제외하고는 주문생산

- 중전기기 산업의 50%가 전력산업에 종속된 주문생산

- 1회 주문량이 적고, 규격과 품종이 다양화

- 32 -

2. 기술적 특성

첫째, 전압이 높고 용량이 클수록 고도의 기술과 안전성이 필요하다.

- 전압이 2배가되면 절연기술은 2~3배 이상 고도기술이 요구되며, 특히 345kV에

서 765kV로 갈 경우 3배 이상의 고도기술이 필요함

- 용량이 클수록 더욱 고도의 기술과 안전성이 요구됨

둘째, 측정설비가 대체로 노후 되어 있으므로 산업현장이나 전력계통상에서 중요한

역할을 수행하게 될 중전기기 성능의 시험 검사 시 오동작과 측정정밀도의 저하가

심히 우려된다.

- 공인시험기관에서는 측정의 정밀도가 필수요건임

- 측정설비의 51.3%가 10~25년 된 노후장비로 신뢰성 확보가 곤란함

셋째, 중전기기 산업은 기술력향상속도가 늦어 제조업체의 개발능력 수준이 소비자

의 기술요구수준에 뒤떨어진다.

넷째, 기술보호 및 핵심기술이전 기피현상이 심하다.

3. 환경적 특성

첫째, 선진국(GE, ABB, 미쓰비시 등) 거대 다국적기업의 국내시장 침투가속, 기술

보호주의 심화 및 외부로의 기술유출 통제

- GR에 따른 환경규제조치의 강화로 관련분야 성능평가시험 필요성 증대

둘째, 선진국에 비해 765kV급 송전계통의 늦은 승압(1998년부터 부분승압)시기로

인한 1,000kV급 초 고압기기 관련기술 낙후

- 전력소비량의 급증과 정보화사회에 대응하여 양질의 전력필요

- 33 -

4. 정책적 특성

타 산업에 비해 상대적으로 취약한 중전기기 산업의 기술 하부구조 확충을 위하여

수년 전부터 산업기술기반조성사업을 통하여 적극 지원하고 있으며, 본 사업도 그

일환으로 추진되고 있다.

따라서 전기기기의 성능을 직접적으로 평가하기 위하여 공인기관의 시험설비 확보

를 통한 기술기반 구축은 위와 같은 4가지 특성상 꼭 필요 하다.

- 34 -

제3절 국내외 중전기기산업 기술수준 현황

1. 국내외 중전기기산업 동향

가. 국외산업 동향

- 기술보호의 심화 및 핵심기술이전 기피

- 기업의 대형화 및 다 국적화로 경쟁 우위권 확보 및 시장 선점

- 기기의 경량화, 전력전자화, 초 소형화, 시스템화 및 고부가 가치화

- 기술의 공동개발, 특히, 브랜드 공유 및 위탁판매 등 기업간 제휴 활발

나. 국내산업 동향

- ‘96년 한국의 중전기기 생산액은 39억 1,4000만불이고 내수는 56억 9,100만불

로, 자체생산이 수요를 충족시키지 못하고 17억 7,700만불의 무역역조를 보이고 있

으며, 수요과잉에 따라 품질도 국산품과 수입품 모두 상대적으로 불량품의 유통비

율이 높음

다. 국내외 기술동향

전기기기의 크기와 중량, 전압 및 성능평가용 설비로 본 국내외 기술수준은 표2와

같고, 주요 전기기기의 설계기술과 생산기술의 국내외 기술수준은 표3, 표4와 같다.

- 35 -

<표1> 전기기기 유형별, 전압수준별, 성능평가 설비수준 비교

구 분 국외(선진국)현황 국 내 현 황

전기기기 유형

크 기 소형 → 초소형화 중대형 → 소형화

무 게 경량 → 초경량화 중량→ 경량화

전압수준 800→1100kV급 개발중 345→800kV급 개발중

성능평가설비수준

단락전류 63kA → 80kA 50kA → 63kA

교류내전압

충격내전압

1650kV 실현

6MV 실현

1100kV → 1650kV

4MV → 6MV

<표2) 주요 전기기기의 설계기술수준 비교

- 36 -

<표3> 주요 전기기기의 생산기술수준 비교

구 분 한 국 선 진 국

범용중전기기

◦

◦

345kV급 변압기,362kV급 차단기 실용화765kV급 변압기,800kV급 차단기 Proto Type 개발

◦ 미, 일 : 1,100kV개발완료- 변압기 : 1,000kV,- 차단기 1,100kV

특수중전기기

◦

◦◦

자동운반장치용 리니어모터가스변압기전력량계

◦

◦◦

개발초기단계

연구단계자동검침일부개발(전화선 및 전력선용 개발)

◦

◦◦

미, 일 : 실용화

WH, GE, 히타치 양산자동검침 가능(디지털식)

전력전자기기

◦

◦

◦

인버터

전력용 반도체

산업설비 중앙 통제 시스템

◦

◦

◦

1,500kVA급, 4,160A급 시작품개발소용량급(1,000V, 12A)일부 개발개발중

◦

◦

◦

3,000kVA, 7,200V급 개발대용량까지 개발, IGBT, GTO시리즈화 추세실용화

기타◦ 자동화설비용

부품◦ 고음, 고진동 ◦ 저음, 저진동

자료: 『21세기를 향한 중전기산업의 발전전략에 관한연구, 한국전력공사(1995.5)』

- 37 -

2. 국내외 증전기기 산업 시장 현황

96년도 세계 중전기기 시장규모는 4.000억불 정도이며, 우리 나라 중전기기 산업의

수급규모는 표5와 같이 96년 68억불을 조금 넘는 정도에서 97년 63억불로 다소 후

퇴하였다. 수출은 96년 11.5억불, 97년 11.6억불(표6),수입은 96년 29.3억불, 97년

27.7억불(표7) 정도로 큰 차이가 없이 비슷하나, 국가별로는 일본, 미국, EU의 무

역 역조가 특히 심각하다.

<표4> 우리 나라 중전기기 산업의 수급설적

주)

자료

1. 자금도(%)2. 수출비율(%)3. 수입의존도(%)

= [(생산 수출)/내수] x 100= (수출/생산) x 100= (수입/내수) x 100

: 관세청 『무역통게년보』한국전기공업진흥회『전기공업통계』

- 38 -

<표5> 우리나라 중전기기 제품의 국별 수출현황

<표6> 우리나라 중전기기 제품의 국별 수입현황

- 39 -

3. 국내 중전기기 산업의 문제점

가. 제조업체

o 기업의 기술개발 투자의욕 부족

- 기술개발기간이 장기간 소요되고 및 막대한 투자가 필요하며, 시장의 경쟁력 취

약으로 기술개발이후의 자금회수도 불투명

- 특히 IMF이후 수많은 제조업체(대기업 및 중소기업 포함)의 도산에 이은 경기침

체로 열악한 중전기기 시장이 더욱 축소

- 따라서 기술개발보다는 기술도입에 의존하여 연구개발의식이 저하 → 경쟁력 상

실

o 기술수준이 선진국의 75%수준에 불과

- 저가ㆍ저용량제품은 일부 경쟁력을 확보한 단계

- 중전기기 전반적으로는 핵심기술인 설계기술, 해석기술, 소재 기술이 아주 열세

ㆍ특히 부품 및 소재산업이 취약 → 내수의 한계성 등 경제성 문제로 개발 및 생산

을 기피

o 초고압ㆍ대용량 전기기기는 설계기술, 절연기술 및 시험기술이 취약하여 기술도

입에 의존하는 모방단계

o 보유 기술의 전수, 보급 기피

나. 시험평가기관의 문제점

o 중전기기 분야의 국내 유일한 시험평가기관인 한국전기연구소 보유 시험검사시설

은 10~25년 된 설비가 51.3%로 보유 시험검사 시설의 노후화

→ 중전기기 제품에 대한 성능평가 결과의 신뢰도에 영향

- 40 -

o 한국전기연구소에는 초고압ㆍ대전력 시험평가기술은 축적되어 있으나 해당설비의

용량부족

→ 대용량 시험설비 용량보강(확장) 및 시혐기술 정착이 시급

o 시험검사시설의 부족

→ ㆍ

ㆍ

설비의 부족으로 장기간 시험대기

일부업체는 해외에서 시험실시

ㆍ공인시험검사기관이 제품생산지와 멀리 떨어져 있으므로 업체의 물류

비용 과다발생

→ 경쟁력 약화요인

o 국제사회의 시대조류인 무한경쟁시대에 대항하여 고가ㆍ고용량 전기기기에 대한

첨단계측기술이 접목된 복합시험기술이 절실히 요구

다. 전문기술인력 및 규격

o 전문인력의 부족

ㆍ우수 전문인력이 3D업종인 중전기분야를 외면하고 있는 경향이 강하고 이직률이

높으며, 상대적으로 비전문가가 전문직종에 종사함으로 인해 기술력이 낙후되어 있

음

o 제품의 표준화 및 규격화 미흡

ㆍ중전기기에 대한 국가표준규격이 없음

ㆍ각종 제품에 대한 표준화 규격화가 아주 미흡

- 41 -

라. 국가정책

o 주관 부서의 통폐합에 따른 정책상의 표류

ㆍIMF체제로 산업자원부 전기공업과의 부서 통폐합으로 전기공업의 비중이 격하(전

기 전담 부서 없어짐)

o 관련 국가 부서의 잦은 기구변경

ㆍ공업진흥청과 국립공업기술원이 분리되고 국립공업기술원이 산업자원부 소속으로

변경되어 기술표준원으로 명칭이 변경

ㆍ산업표준화법에 근거한 KS표시허가 주관기관이 공업진흥청에서 기술표준원으로

변경(1993)된지 5년만에 다시 한국표준협회로 민간 이양(1998.7.1부터)

ㆍ전기용품안전관리법에 근거한 전기용품형식승인 주관기관이 공업진흥청에서 기술

표준원으로 변경, 다시 민간 이양 계획 중(2000.7.1이후)

- 42 -

제2장 사업의 내용

제1절 시험 설비의 구축

1. 부분방전시험설비 구축

가. 용도

전력기기에서 발생되는 전하량을 측정하여 관련 분석 소프트웨어를 이용 절연상태

를 진단하고 수명을 예측하며 절연물의 불량원인을 추적 조사 하여 설계에 반영시

켜 고품질 기자재의 개발능력을 향상시키고 중소기업의 경쟁력 제고에 일조

나. 정격사항 및 공급자

(1) 정격사항

(가) Dielectric set

① High Voltage Transformer

정격

- 입력 : 1 φ Regulator Maximum Output Voltage(V) 60Hz

- 출력 : 1 φ 50kV 400mA

- 용량 : 20kVA

② Regulator

정격

- 1 φ 220V/ 0 ~ High Voltage Transformer입력전압(V) 60Hz 20kVA

③ Controller

정격

- 1 φ 220V 60Hz

- 43 -

(나) Motor-Generator Set

① Motor

정격

- 입력 : Synchronous 3 φ 380V 60Hz

- 용량

ㆍ50 kW

② Generator

정격

- Output : 3 φ 600V 400Hz

- 용량

ㆍ35 kVA

ㆍDuty Cycle : Continuous

ㆍ출력전압 변화율: 전압의 10 ~100%

③ Step - Up Transformer

정격

- Input 3φ 600V 400Hz

- Output 3φ 1000/5000/10000V 400Hz

- 용량 : 35kVA

(다) Measuring System

① Detector

구성

Computer, Printer, PD 측정결과에 대한 분석 및 진단 Software로 구성되며

System은 특성구비조건에 적합하게 제작되고 시험 결과에 대한 분석, 진단 및 출

력이 가능하도록 구성

② Hardware 구비조건

- Input AC 220V 60Hz

- 586 펜티엄급, 주메모리 : 2.1 GB, RAM : 32MB , 200MHz 이상

- 모니터 : 10 인치 이상

- 44 -

- GP-IB Interface, RS-232-C Interface 포함(선택가능)

- 안정성 및 내 Noise 기능을 보유

- Printer : Laser Printer 2M RAM

③ Software

- 시험결과치에 대한 분석기능

: 위상각, 측정시간, 전하량과 에너지량의 주파수 분포에 대한 분석기능 보유

- 진단기능

: 부분방전 Pattern의 식별기능, 부분방전발생내용의 Data Base화

④ Coupling Capacitor

정격

- Rated Voltage : 50kVac, Discharge Free

- Rated Capacitance : 1000pF

⑤ Measuring Impedance Input Unit (Matching Box)

⑥ Calibration set

- Pulse Generator

Pulse output 0.1~1000 pC

- Cablibration Capacitor

Capacitance : 시험회로에 피시품 삽입시 합성 Capacitance의 0.1배 이하,

15-150 pF

⑦ 전압측정용 Divder

- 정격

ㆍRated Voltage : 50kVac,

(라) 보조전원설비

① 차폐변압기(Isolation Transformer)

정격

- 1 φ

ㆍ입력 및 출력: 1φ 220V/220V 60Hz

- 45 -

ㆍ용량 : 20 kVA

- 3φ

ㆍ입력 및 출력: 3φ 380V/380V 400Hz

ㆍ용량 : 35 kVA

② Line Filter

정격

- 3-Phase Line Filter 3φ 600V 60A 400 Hz

- 1-Phase Line Filter 1φ 380V 100A 60Hz

(2) 공급자

- 제작자 : HIPOTRONICS

Address : P.O.Box 414 Route 22

Brewster, NT 10509-0414

TEL : Fax :

- 46 -

제2절. 사업추진일정

- 47 -

제3장 사업성과

제1절 사업결과의 자체평가

1. 선정 모델의 적정성

■ 사양 결정 시 성능이나 기능적 측면을 충분히 고려하였는가?

□ - 공인시험기관으로서 측정의 정밀도를 유지하고, 개인오차를 최소화하기 위하

여 수동모델을 배제하고 자동시스템으로 선정

- 전문위원회, 기자재도입심의위원회 등을 활용하여 제품의 기능, 성능 등을 충분

히 고려하여 사양 결정

2. 교체대상범위ㆍ용량 결정의 타당성

■ 부품공급이나 아프터서비스는 확실한 경로를 가지고 조치될 수 있도록 사전 협

의되었는가?

□ - 제품 사양서에 하자기간 명시

- 제품 사양서에 A/S 명시

3. 구입처 선정 및 구매방법(대금결재방법)

■ 구입처 선정 및 납품계약 등 제반 행정절차는 정당하게 이루어 졌는가?

□ 한국전기연구소 고정자산관리요령 및 외자구매요령에 의거 시행

4. 설치 공사자

■ 설치 공사자 선정에 무리는 없었는가?

□ 한국전기연구소 고정자산관리요령 및 외자구매요령에 의거 시행

- 48 -

제2절 기대효과

1. 기대효과

o 노후 된 성능평가설비의 교체사용 및 신규 설비의 확보에 따른 전기기기 제품의

신뢰성 향상 및 전기사고 예방

o 초고압 송전계획(345kV→765kV)에 따른 기업체의 전기기자재 개발 지원 (절연기

술 향상 및 단락용량의 증대)

- 성능평가설비 용량부족으로 해외에서 수행하던 대용량 전기기기 단락시혐의 국내

수행 가능

o WTO 출범에 다른 국내 전기공업계의 국제 경쟁력 강화에 일조

o 특수산업분야인 전동차 (지하철, 고속도로) 전력설비의 시험시설 확보로 국산 개

발품의 시험가능과 수입품에 대한 비교명가로 수입대체 가능

VVVF 국산대체 사용 시 년 평균 약 280억원의 수입대체효과

o 노후설비교체에 따른 시험설비의 신뢰성 확보로 공인시험기관의 대외 공신력 제

고

o 고주파장해 측정설비 확보를 통해 전력계통에 사용되는 보호기기의 품질검증으로

전기사고 예방

o 고가의 성능평가설비를 공인시험기관에 설치하여 중소기업이 제품 개발 시 공동

활용함으로써 중복투자 방지

o 국제적인 중전기기 시험설비를 확보하여 WTO 출범에 따른 국내 중전기기 업계

의 국제경쟁력강화에 일조

- 49 -

2. 공동활용방안

o 중소기업체가 보유하기 어려운 고가의 성능평가설비를 공인시험 기관에 설치하여

중소기업이 공동 활용케 함으로써 중복투자 방지

o 전기연구소에서는 구축된 시설을 기업체가 편리하면서도 설비로 이용할 수 있도

록 하기 위해서

- 전기기자재시험업무규정

- 전기기자재시험수수료규정

- 단락연구시험업무규정

- 전기용품시험업무규정

- 검표 및 봉인규정

- 검사시험발췌수량 운영지침

- 표준화업무운영지침

- 고효율기기 품질인정업무운영지침

- 축열식온돌 품질인정업무운영지침

- 심야전력기기(축열식전기보일러 및 축열식 전기온수기) 품질 인정업무운영지침

등 제반 규정을 마련하여 기업체를 위한 서비스에 노력하고 있음

- 50 -

부 록

- 51 -

A. 시험장에 설치된 설비의 실물사진

부분방전시험설비

- 설치장소 : 대전력시험 제2실

- 52 -

2. 구축설비의 시험장 배치도

설비명 : 1. 차폐변압기(3 Phase)

2. M-G Set

3. M-G Set Local Panel

4. 차폐변압기(1 Phase)

5. Voltage Regulator

6.7 Filter

8. High Voltage Transformer

9. Step-Up Transformer

10. Measuring Set

11. AC Controller, Detector

12. M-G Controller

참고사항

1. Shield Room Size(내부) : 11.5(L) X 6(W) X 4(H)

2. Main Door : 3.5(H) X 2(W)

3. Sub Door : 0.9(H) x 2.1(W)

* 단위 : m

- 53 -

B. 설비 구매/제작 사양서

1998. 12

韓國電氣硏究所

- 54 -

1. 일반사양

1.1 적용범위

본 사양은 전기기자재의 부분방전시험을 위한 AC Dielectric Test Set, Motor

-Generator Set, Measuring System등 일체의 Partial Discharge Measurement

Test System에 대하여 적용한다.

1.2 이의에 대한 해석

본 사양서에 기술되지 않은 사항, 또는 불명확하다고 인정되는 사항에 대하여는 본

연구소의 해석 및 지시에 따른다.

1.3 공급범위

1) 품명

- AC Dielectric Set

- Motor- Generator Set

- Measuring System

ㆍCalibration Set

ㆍDetector (Computer, Printer 포함)

ㆍSoftware

- 보조전원설비

ㆍIsolation Transformer, Filter

2) 조건

각 설비, Software등 전체 System으로 구성되므로 한 업체가 설계하여 공급함을

원 칙으로 하며 전체시험설비에 대한 설치도 포함한다.

1.4 성능확인시험

1) 본 사양의 기준에 적합 여부를 확인하기 위한 성능시험은 설비 설치 전 성능시

험 (Factory Test), 설치 후 성능시험(Field Test)으로 구분하여 본 사양서의 기준

및 시험항목에 따라 실시하여야 한다.

2) 설비설치 전 성능시험(Factory Test)은 선적 전 계약자가 지정하는 장소에서 실

시하며 국외입회시험을 실시하기 위한 제 비용(항공료, 여비 포함)은 계약자 부담으

로 한다.

1.5 납기

납기는 계약일로 부터 150일 이내로 한다.(선적일 기준)

- 55 -

1.6 인도조건

1) 설비설치 전의 성능시험(Factory Test)결과 이상이 없고 지정장소에 설치하여 성

능시험(Field Test) 완료 후 이상이 없는 경우에 한하여 인도하는 것으로 한다.

2) 사용자에 대한 Operating교육은 실시하여야 한다.

3) 납품 시 다음 내용을 각각 제출하여야 한다.

- System에 사용되는 부품의 회로도(3부)

- 기기 설치 및 운전에 필요한 Manual(3부) 및 Accessory

1.7 하자담보 책임기간

설비 인도일로 부터 1년간으로 한다.

2. 기술사양

2.1 System의 구성

구분 구성설비 명 기능

AC Dielectric

Set

ㆍAC High Voltage TransformerㆍRegulatorㆍController

시험전압을 발생, 시험전압을 Divider 및 Measuring System을 통해 측정, 표시하고, 피시품에 시험전압을 인가하여서 차단기, 개폐기류, 케이블접속재류 등, 기타 일반적인 부분방전시험용 설비임

MotorGenerator

Set

ㆍM-G Set

변압기의 여자특성 때문에 AC Dielectric Set로 직접 피시품에 전압인가가 불가능한 경우 M-G Set를 이용하여 주파수가 변환된 고주파(400Hz)의 전압을 발생하여 시험을 실시하기 위함

ㆍStep-UpTransformer

Generator의 출력전압이 피시품의 시험전압에 해당하는 전압범위를 초과할 경우 피시품의 규격에 적합한 시험전압을 인가하기 위한 설비

Measuring System

ㆍCoupling Capacitor,ㆍMatching Box

측정을 위한 회로 구성 요소

ㆍCalibration Set 측정값의 정확성을 유지하기 위한 교정설비ㆍDetector(Computer , Software Printer 포함)

부분방전시험에 대한 측정, 분석, 결과출력 기능 보유

보조전원설비

ㆍIsolation Transformer

전원 noise 제거하여 시험에 적합한 안정된 전원공급설비

ㆍFilter

- 56 -

2.2 System의 일반적 기능

1) 측정범위

- 인가전압 : AC 0 ~ 50 kV

- 부분 방전량 측정범위 : 0 - 1000 pC

- 시험 대상 기기

ㆍ개폐기류, 차단기, 애자류, 변압기, 변성기, Cable 및 부속품

2) 환경조건

- 설치장소 : 실내(Shield Room 내, 외부)

- 사용보증범위

ㆍ주 설비 : -10℃~+40℃, 90% Rh 이하

ㆍMeasuring System Unit : 0~40℃, 90%Rh 이하

3) System에 대한 고려사항

- 전체 System 설치 완료 후 System PD Level 보증치는 1pC 이하이어야 한다.

- 측정전압의 인가 및 부분방전시험 결과 측정은 Control Desk에서 스위치 조작

및 Computer Key-Board 조작만으로 완료할 수 있어야 한다.

- 부분방전시험 중 안전사고를 방지하기 위하여 출입문과 Inter-Lock장치를 구비하

여 자동으로 전원을 차단하여야 하며, 비상 Switch를 구비하여야 한다.

- 측정 및 제어회로는 전자파 장해를 받지 않도록 Shield 等으로 보호되어져야 하

고 입ㆍ출력의 과 전압 보호대책이 있어야 한다. 특히 AC Dielectric Test Set

Controller의 아날로그 입력과 디지털 회로는 Optical Fiber로 절연되어 사용자를 보

호할 수 있는 구조이어야 한다.

- PD 측정용 Detector는 Desk Type 이어야 하며 AC Dielectric Test System과 같

은 Unit에 설치하고, M-G Set Controller 분리하여 설치한다.

- 각 설비의 설치위치는 첨부회로도와 같이 설치하여야 하나, 설비의 특성 보장을

위한 설치위치의 변경은 가능하다.

- Measuring System Detector(Computer)의 분석, 진단 Software는 원본을 제공하

여야 하며 Software-Upgrade는 무상으로 제공하여야 한다.

- 각 설비의 전원공급, 제어 및 측정에 필요한 Cable은 충분한 길이로 제공되어 야

하며 AC Dielectric Test set 및 Step-up Transformer와 Measuring System 은 동

파이프(지름 1인치)로 연결하여 회로를 구성한다.

- 설비의 전원 및 제어용 Cable이 Shield Room벽을 관통하게 될 경우 외부 Noise

발생이 예상되므로 Noise 방지대책을 수립하여 시공하여야 한다.

2.3 각 구성설비에 대한 요구사양

가. AC Dielectric Test Set

1) High Voltage Transformer

- 57 -

① 정격

- 입력 : 1φ Regulator Maximum Output Voltage(V) 60Hz

- 출력 : 1φ 50kV 400mA

- 용량 : 20kVA

② 특성구비조건

- Duty Cycle : 1 hour on, 1 hour off 8 times per day Continuous at 75% of

Rated Voltage

- Total Harmonic Distortion : 5% 이하

- System PD Level : 1 pC 이하

- Metering : 전압계, 전류계 (정밀도 : 0.5%이하)

- 절연계급 : F종절연, 절연물 : Oil

- 설치장소 : Shield Room 내부

2) Regulator

① 정격

- 1φ 220V 0 ~ High Voltage Transformer입력전압(V) 60Hz 20kVA


- 전동기, 구동형,

- System Controller와 분리설치, 1차 측에 회로보호 차단기 부착

- 설치장소 : Shield Room 외부

3) Controller

① 정격

- 1φ 220V 60Hz


- 전압상승, 하강시간 제어가 가능하고 마이크로프로세서를 내장한 System

Controller 또는 컴퓨터를 이용하여 데이터의 측정 및 원격제어가 가능 구조

- 인가 시간 및 전압조정범위는 시간은 0-30min 범위내에서 초(sec), 또는 분

(min) 단위로 선택이 가능하고, 전압은 0.01 kV 단위로 조정이 가능

- 시험전압을 전압상승시간 조정범위 내에서 인가하여 설정시간동안 인가한 후 무

전압으로 원위치 되는 자동Mode와 개별조직이 가능한 수동 Mode방식 구비

- 비상스위치, Over Load 구비( AC High Voltage Transformer 1차측), Automatic

Zero Start-up 기능

- 설치장소 : Shield Room 내부

4) 성능확인시험 실시항목

① 구조 및 외관검사(Visual Inspection)

② 권선저항측정(Measurement of Winding Resistance)

③ 변압비측정 및 극성시험(Measurement of Voltage Ratio and Check

- 58 -

Displacement)

④ 부하시험(Measurement of Short-Circuit Impedance and Load Loss)

⑤ 무부하시험(Measurement of No-Load Loss Current)

⑥ 온도상승시험(Temperature-Rise Test)

⑦ 절연내력시험(Dielectric Test)

⑧ 부분방전량 측정(Partial Discharge Test)

⑨ System 제어동작 확인시험(Control Sequence Check)

나. Motor-Generator Set

1) Motor

① 정격

- 입력 : Synchronous 3￠ 380V 60Hz

- 용량

ㆍ50 kW


② 구조요구사양

- Motor Type : 농형(Squirrel Cage)

- Drive System : Direct Coupled

- 철심은 무방향성 규소강판을 사용하여 와료손을 작게하고 점적율을 양호하게 제

작 하여야 함.

- 동선은 균일하고 결정이나 접속점이 없을 것

- 절연 바니쉬는 내 절연성ㆍ내습성, 내열성이 양호한 제품을 사용할 것

- 전동기의 외함은 주물 또는 강판을 사용하여 제작할 것

③ 특성구비조건

- 효율 : 90 % 이상

- 역율 : 0.845 이상

- Slip : 3.0% 이하

- 절연계급 : F종 절연

- 온도상승

ㆍRotor Winding 105 deg 이내(저항법)

ㆍStator Winding 105 deg 이내(저항법)

ㆍCore and Mechanical Part : 90 deg 이내(온도계법)

ㆍBearing : 50 deg 이내(온도계법)

- 절연저항 : 10 MΩ 이상일 것

- AC 내전압 : 2.0kV/1분간

- 설치장소 : Shield Room 외부

④ 성능확인시험 실시항목

- 구조 및 외관검사(Visual Inspection)

- 59 -

- 무부하시험(No Load Test)

- 부하시험(Load Characteristics Test)

- 구속시험(Locked Roter Test)

- 온도상승시험(Temperature-Rise Test)

- 진동율시험(Vibration Test)

- 소음시험(Noise Test)

- 절연저항측정(Insulation Resistance Test)

- 교류 내전압시험(High Potential Test)

2) Generator

① 정격

- Output : 3 φ 600V 400Hz

- 용량

ㆍ35 kVA


ㆍ출력전압 변화율: 정격전압의 10 ~100%

② 냉각방식 : 자력통풍 공기냉각

③ 여자방식 (Excitation System)

- Remote Control Unit에서 Generator 출력전압 값을 제어하는 System에 적합한

타 여자 Brushless 방식으로 제작

④ 특성구비조건

- 냉각방식 : 자력통풍 공기냉각

- 효율 : 90 % 이상

- 역율 : 0.8 이상

- 절연계급 : Class F종

- 온도상승

ㆍArmature Winding 105 deg 이내(저항법)

ㆍField Winding 105 deg 이내(저항법)

ㆍCore and Mechanical Part : 90 deg 이내(온도계법)

ㆍBearing : 50 deg 이내(온도계법)

- 출력전압 가변범위 : 정격전압 10-100%

- Noise Level : 85 db at 1 meter

- 주파수 변형율(정격부하) : ±1%

- 전압변동율 : ±2.5% 이내

- 파형왜형율 : 5% 이내

- 절연저항 : 10 MΩ 이상일 것

- AC 내전압 : 2.5kV/1분간

- 설치장소 : 실내설치 Shield Room 외부

- 60 -

④ 성능확인시험 실시항목


- 저항측정(Resistance of Armature and Field Windings)

- 전압 변동율(Voltage Balance Test)

- 상 평형율(Phase Sequence Test)

- 기계적 평형시험(Mechanical Balance)

- 무부하 포화특성(Open-Circuit Saturation Curve)

- 단락포화특성(Short-Circuit Saturation Curve)

- 손실측정(Measurement of Segregated Losses)

- 파형왜형율 측정(Measurement of Voltage Wave Form)


- 절연저항(Insulation Test)

- 교류 내전압시험(High, Potential Test)

- 진동시험(Vibration Test)

- 소음시험(Noise Test)

3) 제어반

① 구성

- Remote Control Unit 와 Main Panel로 구생되며 Control Unit 는 Control Desk

Type로 설치하고 AC Dielectric System, PD Detector 와 분리하여 별도로 설치

- 설치장소

ㆍRemote Control Unit : Shield Room 내부

ㆍMain Panel : M-G Set 측면, Shield Room 외부

② 조작기능 구비조건

- Remote Control Unit

ㆍMotor Start, Stop 조작

ㆍGenerator Close, Open

ㆍ출력전압조정기능

ㆍ운전시간조정기능

ㆍ비상스위치, 정보스위치

ㆍ입ㆍ출력 전압, 전류, 주파수 표시

- Main Panel

ㆍ비상스위치. 경보스위치

ㆍ입ㆍ출력 전압, 전류, 주파수, 전력 표시

ㆍ과부하 차단기

ㆍSurge Voltage Protection

ㆍOver/Under Voltage Protection

- 61 -

ㆍOver Frequency Protection

③ 성능확인시험 실시 항목


- System 제어동작 확인시험(Control Sequence Check)

- 절연저항측정(Insulation Resistance Test)

- 상용주파 내전압 시험(Dielectric Test)

4) Step - Up Transformer

① 정격

- Input 3￠ 600V 400Hz

- Output 3￠ 1000/5000/10000V 400Hz

- 용량 : 35kVA


- Distortion : 5% 이하

- PD Level : 1 pC 이하

- Tap별로 해당 출력전압 변화가 가능한 구조이며, Three-Tap 이상을 구비

ㆍ전압 Tap : 1000V, 5000V, 10000V

③ 성능시험 실시항목


- 권선저항측정(Measurement of Winding Resistance)

- 변압비측정 및 극성시험(Measurement of Voltage Ratio and Check

Displacement)

- 부하시험(Measurement of Short-Circuit Impedance and Load Loss)

- 무부하시험 (Measurement of No-Load Loss Current)


- 내전압시험(Dielectric Tests)

- 부분방전량 측정(Partial Discharge Test)

다. Measuring System

1) Detector

① 구성

Computer, Printer, PD 측정결과에 대한 분석 및 진단 Software로 구성되며

System은 특성구비조건에 적합하게 제작되고 시험결과에 대한 분석, 진단 및 출력

이 가능하도록 구성

② Hardware 구비조건

- Input AC 220V 60Hz

- 586 펜티엄급, 주메모리 : 2.1 GB, RAM : 32MB, 200MHz 이상

- 모니터 : 10 인치 이상

- 62 -

- GP-IB Interface, RS-232-C Interface 포함(선택가능)

- 안정성 및 내 Noise 기능을 보유

- Printer : Laser Printer 2M RAM

③ 특성구비조건

- 측정범위 : 0 pC ~1000 pC

- 시험전압 측정주파수 : 45-420Hz

- 측정대역폭(Bandwidth) : 40-400 kHz (wideband 방식)

- Cut off Frequency Response 변화율 3 dB 이하

- Resolution Time : 6μs이하(Shorter)

- Signal Acquisition 8 Bits 이상

- PD 측정결과 표시기능

ㆍDigital , Analog 겸용 표시 가능

ㆍGraticules Screen 표시 가능

ㆍ측정결과를 저장(Disk) 및 Print로 출력기능 가능

ㆍ시험전압, 시험시간, 위상변화에 따른 PD 측정치를 최대값(Peak Value)평균값

(Average Value), 발생빈도로 표시

ㆍ시험 전압 값

ㆍ위상 각 표시

- PD 측정에 필요한 다음의 측정기능을 구비

ㆍScale Factor

ㆍApparent Charge

ㆍPulse Repetition Rate

ㆍDischarge Current

ㆍQuadratic Rate

ㆍDischarge Power

④ Software

- 시험결과치에 대한 분석기능

: 위상각, 측정시간, 전하량과 에너지량의 주파수 분포에 대한 분석기능 보유

- 진단기능

: 부분방전 Pattern의 식별기능, 부분방전발생내용의 Data Base화

2) Coupling Capacitor

① 정격



- 설치대수 : 3대

- 방식 : Low Inductance Design

- 63 -

- Resonant Frequency : 3f2 이상(f2 : 주파수 대역폭의 최대값)

3) Measuring Impedance Input Unit (Matching Box)

① Resistor, Inductor, Capacitor를 System 구성에 적합하게 직렬 또는 병렬로 구

성되며 측정된 Signal 를 변환하여 Detector에 제공

4) Calibration set

① Pulse Generator

- Pulse output 0.1~1000 pC

- 특성구비조건

ㆍCalibration Pulse Rise Time : 0.1㎲ 이하(10% to 90% Peak Value)

ㆍCalibration Pulse Decay Time : 100 ㎲ 이상 (50% Peak Value)

ㆍTwo Decades , Three Adjusting Step, 이상 구비

ㆍFrequency : 60 ~ 400 Hz 변환가능할 것

ㆍCalibration Pulse Rate : Twice Pulse Generator Frequency

ㆍ극성 : 정, 부극성

② Cablibration Capacitor

Capacitance : 시험회로에 피시품 삽입시 합성 Capacitance의 0.1 배 이하,

15-150 pF

5) 전압측정용 Divider

- 정격

ㆍRated Voltage : 50kVac,

- Discharge Free

- Accuracy : 1% 이내

- Capacitive Voltage Divider 일 것

6) 3상 회로 측정을 위한 보조 장비

- 3상 시험을 실시할 경우 시험측정결과에 이상이 없고 측정회로의 변경 없이 시

험 실시가 가능할 수 있는 회로변환 Switch기능을 보유한 장비

라. 보조전원설비

I) 차폐변압기(Isolation Transformer)

① 정격

- 1φ

ㆍ입력 및 출력 : 1￠ 220V/220V 60Hz

ㆍ용량 : 20 kVA

- 3φ

ㆍ입력 및 출력 : 3 ￠ 380V/380V 400Hz

ㆍ용량 : 35 kVA

- 64 -


- Noise Cutting Transformer 일 것

- 노이즈 감쇄효과

ㆍCommon Mode : 80dB 이상

ㆍNormal Mode : 40 dB 이상

- 절연저항 : 10MΩ 이상

- 상용주파내전압 : 3.0 kV/1min

③ 성능시험 실시항목


- 권선저항측정(Measurement of Winding Resistance)

- 변압비측정 및 극성시험(Measurement of Voltage Ratio and Check

Displacement)

- 부하시험(Measurement of Short-Circuit Impedance and Load Loss)

- 무부하시험(Measurement of No-Load Loss Current)


- 내전압시험(Dielectric Tests)

- Noise 감쇄 효과 측정(Measurement of Noise Attenuation)

2) Line Filter

① 정격

- 3-Phase Line Filter 3φ 600V 60V 400 Hz

- 1-Phase Line Filter 1￠ 380V 100A 60Hz


- Filter는 전 부하가 걸려있는 상태에서 MIL-STD-220A규정에 따라 측정할 때 측

정범위 14kHz-10MHz 상태에서 다음의 Insertion Loss치가 측정되어야 한다.

ㆍ60dB : 14kHz

ㆍ80dB : 100kHz 초과

- Filter는 약 15분간 140%의 과부하를 견딜 수 있게 설계 제작되어야 한다.

- Filter의 내부는 16Gauge이상의 냉연강판을 사용하여 제작하여야 하며 밀폐형의

모든 이음매는 용접처리 하여 밀폐시켜야 하며 외함은 불연성으로 제작되어야 한

다.

- 정격전류에서 온도 상승치가 25 (deg, ℃)이내 이어야 한다.

- 제품에 대한 성능을 보장하기 위하여 시험성적서를 제출하여야 한다.

- 65 -

3. 시험 및 검사

3.1 설치 전 성능확인시험(Factory Test)

가) AC Dielectric Test Set

- 시험실시내용

시험항목 시험기준

구조 및 외관검사 ㆍ제출사양에 적합할 것

권선저항측정ㆍ전권선의 저항ㆍ측정단자기록

변압비측정 및 극성시험

ㆍ변압비:지시치가 기준치의 ±0.5%이내일 것ㆍ주파수측정ㆍ최대치와 실효치 비ㆍ극성시험

부하시험 ㆍ부하손 보증치의 ±10% 이내

무부하시험 ㆍ무부하전류 보증치의 +30%이내

온도상승시험 ㆍF종 절연에 적합할 것

내전압시험ㆍ유도시험: 고압권선에 정격전압의 1.2배전압 유기(60kV), 시험지속시간 : 1분

부분방전량 측정 ㆍPD level 1pC 이하

System 제어동작 확인시험 ㆍ기술사양 기준 적용

- 시험적용규격

ㆍIEC 60076-1,2,3,4 (Power Transformer)

- 66 -

나) Motor-Generator Set

1) Motor

- 시험실시 내용



* 무부하시험 ㆍ정격전압인가시 무부하 손실 측정

* 부하시험ㆍ정격부하의 25,50,75,100,125% 인가 시

각 조건에서 효율, 역율, 슬립 측정

* 구속시험ㆍ회전자를 구속하고 정격부하를 인가시

전압, 전류, 입력을 측정

* 온도상승시험ㆍ정격부하에서 Frame, 권선, Bearing의 온도측정, F종 절연에 적합할 것

* 진동율시험 ㆍ20μm 이하일 것

* 소음시험 ㆍ85dB 이하일 것

절연저항 측정 ㆍ10 MΩ 이상일 것

상용주파내전압시험 ㆍ2.0kV/1min 간 견딜 것


ㆍIEEE Std 112-1991 Induction Motors and Generators

- 시험방법

ㆍ시험실시항목중 *표시 시험항목은 제작자의 성적서로 제출로 대신함.

- 67 -

2) Generator




저항측정ㆍArmature, Field Winding 저항을 측정하여 기준권선온도(115℃)의 저항값으로 환산

* 전압변동율시험ㆍ정격역율 0.8에서 부하연동 시 전압변동율이 ±2.5% 이하일 것

상평형율 ㆍ±2.5% 이하일 것

기계적 평형시험 ㆍ기계적인 평형 측정

무부하 포화특성ㆍ전압, 주파수 변동율 측정ㆍ±2.5% 이내일 것

* 단락포화특성시험ㆍ전압, 전류가 평형을 이룰 것ㆍ단락비가 2.0 이하일 것

* 파형왜형율 측정 ㆍ±5% 이하일 것

* 손실측정

ㆍ효율측정, 손실측정ㆍI2R losses of Armature and Field WindingㆍCore Loss , Stray Loss, Excitation System Loss, Friction and Windage Loss

진동 시험 ㆍ20μm 이하일 것

소음 시험 ㆍ85dB 이하일 것

* 온도상승ㆍ정격부하에서 Frame, 권선, Bearing의 온도측정, F종 절연에 적합할 것

절연저항 측정ㆍ10 MΩ 이상일 것ㆍ조작 및 제어회로 시험 포함

교류내전압시험ㆍ2.5kV/1min 간 견딜 것ㆍ조작 및 제어회로 시험 포함

System 제어동작 확인시험ㆍM-G Set를 정상사용상태에서 기술사양의 기준적용


ㆍANSI C 50.10-1990 (Rotating Electrical Machinery Synchronous Machines).

ㆍIEEE Std 115-1995 (Test Procedures for Synchronous Machines)

- 시험방법

ㆍ시험실시항목중 *표시 시험항목은 제작자의 성적서로 제출로 대신함.

- 68 -

3) Step-Lp Transformer



구조 및 외관검사 ㆍ제출사양 적합할 것

권선저항측정ㆍ전선의 저항,ㆍ측정단자기록


ㆍ변압비:지시치가 기준치의 ±0.5%이내일 것ㆍ주파수측정ㆍ최대치 와 실효치 비ㆍ극성시험

부하시험 ㆍ부하손 보증치의 ±10% 이내



내전압시험

ㆍAC 내전압: 각 Tap정격전압에 대하여 시험전압 분리적용ㆍ유도시험: 각 Tap에 정격전압 의 2배전압 유기 시험지속시간 15초 이상

부분방전량 측정 ㆍPD level 1pC 이하


ㆍ IEC 60076-1.2,3,4 (Power Transformer)

- 69 -

4) Isolation Transformer



구조 및 외관 검사 ㆍ제출사양에 적합할 것

권선저항측정ㆍ전권선의 저항,ㆍ측정단자기록


ㆍ변압비:지사치가 기준치의 ±0.5%이내일 것ㆍ주파수측정ㆍ최대치 와 실효치 비ㆍ극성시험

부하시험 ㆍ부하손 보증치의 ±10 이내



내전압시험

ㆍAC 내전압 : 3kV/1minㆍ유도시험: 고압권선에 정격전압의 2배전압 유기(1￠:440V, 3￠:760V),시험지속시간:15초 이상

Noise 감쇄효과측정ㆍCommon Mode : 80 dB 이상ㆍNormal Mode : 40 dB 이상


ㆍ IEC 60076-1,2,3,4 (Power Transformer)

- 70 -

3.2 설치 후 성능확인시험(Field Test)

1) 시험실시내용


- 구조 및 외관검사- Control Sequence Check- System 제어동작확인시험ㆍAC Dielectric Test SetㆍM-G Set- Measuring System CheckㆍCalibration- Partial Discharge Test- Insulation Resistance Test- Dielectric Test

설치완료 후 사양서의 기준 및 적용규격에 적합 여부확인

2) 시험적용규격

- IEC 60270-1981 (Partial Discharge Measurements Second Edition)

- IEEE Std C57.124-1991 (Recommended Practice for the Detection of Partial

Discharge and the Measurement of Apparent Charge in Dry-Type Transformer)

- IEEE Std 1291-1993 Guide for Partial Discharge Measurement in Power

Switchgear

- 71 -

Partial Discharge Measurement System

- 1 Phase

① Isolation Transformer

- 1 Phase

Rating : 1φ 220V/220V 60Hz 20 kVA

* Noise Cutting Transformer

② Regulator

Rating : 1φ 220V 60Hz 20 kVA

③. Line Filter

1-Phase Line Filter 1φ 380V 100A 60Hz

④ High Voltage Transformer

- Rating : 1φ Regulator Maximum Output Voltage(V) 20kVA 60Hz

- Output : 1φ 50kV 20KVA 400mA 60Hz

⑤ Coupling Capacitor



⑥ Detector

- Input AC 220V 45-420Hz

- Band width 40 kHz - 400kHz

- Measuring Range 0 ~1000 pC

⑦. Input unit (Matching Box)

PD SYSTEM 구성도 (Reference)

- 72 -

- 3 Phase

① Isolation Transformer

- 3 Phase

Rating : 3φ 380V/380V 400Hz 35 kVA

* Noise Cutting Transformer 일 것

② M-G Set

- Rating : 35 kVA

Output : 3φ 600V 400 Hz

③ Line Filter

-3 φ 600V 60A 400Hz

④ Step - up Transformer & Regulator

- 3 φ 600V/1000V, 5000V, 10000V 35kVA 400 Hz

⑤ Coupling Capacitor


- Rated Capacitance : 1000pF( R.I.V measuring system과 공통사용)

- low inductance design and resonant frequency shall be not less than 3 f2 (

f2 : upper cut-off frequencies)

⑥ Input uni t (Matching Box)

⑦ Detector

- Input AC 220V 45-420Hz Band width 40 kHz - 400kHz

- Measuring Range : 0 pC ~1000 pC

PD SYSTEM Diagram (Reference)

- 73 -

①: Isolation Transformer

②: M-G Set

③: Line Filter

④: Step-up Transformer & Regulator

⑤: Coupling Capacitor

⑥: Input unit(Matching box)

⑦: Detector

설비배치도

그림 50

- 74 -


2. M-G Set

3. M-G Set Local Panel


5. Voltage Regulator

6.7 Filter

8. High Voltage Transformer

9. Step-Up Transformer

10. Measuring Set

11. AC Controller, Detector

12. M-G Controller

참고사항

1. Shield Room Size(내부) : 11.5(L) X 6(W) X 4(H)

2. Main Door : 3.5(H) X 2(W)

3. Sub Door : 0.9(H) X 2.1l(W)

* 단위 : m

- 75 -

기 자 재 용 도 설 명 서

1.품명 : 영문 : Partial Discharge Measurement Test System

국문 : 부분방전시험설비

2.모델명 : - 3. 금액 : 348백만원(추정금액)Swiss Francs 350,000 x 903.5 x 1.1 = ₩347,847,500

4.규격(성능 및 사양) : 첨부내용참조4.1 AC Dielectric Set1)AC High Voltage Transformer

1ψ Regulator Voltage(V) 20kVA/50kV 400mA 20kVA 60Hz2) Regulator

1ψ220V 20kVA3) Controller4.2 Motor- Generator1) MotorInput : 3ψ 380v 50Kw2) GeneratorOutput : 3ψ 600V 35 kVA 400Hz3) Controller4.3 Measuring System1) Computer(Detector겸용)-펜티엄급, 2.1GB, 32MB, 200MHz-측정범위 0-1000pC-시험전압측정주파수 : 45-420Hz-측정대역폭(Bandwidth) ; 40-400kHz2) Software- 시험결과치에 대한 분석기능(위상각, 측성시간, 전하량에너지량분포)- 진단기능 : 부분방전 Pattern의 식별기능, 부분방전발생 내용의 Data 화3) Coupling Capacitor

-50kV AC , 1000pF4) Calibration SetPulse Output ; 0.1 - 1000pC5) Voltage Divider4.4 보조전원설비1) 차폐변압기- 1ψ 20 kVA 60Hz,- 3ψ 35 kVA 400Hz2) Filter- 1ψ 380V 100A 60Hz- 3ψ 600V 60A 400Hz

5.기자재 사용용도 설명부분방전시험설비는 차단기류, 개폐기류, 변성기류, 변압기류, 케이블접속재류, 애자류 등의 배전 기자재의 절연열화 상태를 진단하기 위한 시험설비이다. 특히 배전기자재에 대하여 절연상태를 측정하여 사고를 예방하기 위한 절연진단시험과, 정확한 시험 Data를 얻어서 신 절연물질을 개발하기 위한 연구시험에 구입할 예정인 부분방전시험설비는 사양 및 성능 면에서 적합하다.이전의 부분방전시험설비는 측정한 데이터에 대한 기록기능 및 분석기능이 없는 설비였으나 본 시스템은 데이터에 대한 분석, 진단, 출력기능이 Computer Program에 의하여 가능하고, 특히 시험전압, 시험시간, 위상각 변화에 따른 분석기능이 추가된 정밀시험에 적합한 System이다.

6. 기타

- 76 -

C. 전기기기 성능형가 기술기반 구축사업 운영방법

1. 적용범위

전기기기 성능평가 기술기반 구축사업을 추진함에 있어서 설비 심의위원회 운영에

대하여 적용한다.

2. 설비 심의위원회

가. 구성

1) 위원의 수 : 설비 심의위원회(이하 위원회라 한다)는 7명의 위원을 두며, 연구소

사업관계자 2인, 연구소 외의 교육 수요자 대표 5인으로 구성한다.

2) 위원장 : 연구소 위원중 사업책임자가 위원장이 된다.

3) 위원의 선정 : 전기기기 성능평가 기술기반 구축사업의 수혜기관 또는 수혜업체

에 종사하는 사람으로서 본 사업에 관심이 있는 해당분야 전문가를 위원장이 추천

하고 본인의 동의로 선정한다.

나. 심의

1) 위원회는 설비구입 계획단계에서 심의해야 한다.

2) 개별설비는 구매신청 당시 견적이 한화 5천만원 이상인 경우에 한하여 심의한

다.

다. 의결

1) 위원 2/3 찬성으로 의결한다.

2) 부결시에는 대안을 작성하여 1주일 이내에 재투표한다.

라. 운영

1) 위원장은 위원회 소집 7일전까지 위원들에게 안건과 함께 소집을 통지하여야 한

다.

2) 위원회에 참석치 못하는 경우의 위원에게는 서면으로 안건을 처리할 수 있다.

3) 위원회에 참석하는 외부위원에게는 연구소 “국내외전문가 초청ㆍ활용지침”을 적

용하여 관련비용을 지출 할 수도 있다.

3. 기록유지 : 위원회에 관한 모든 기록은 5년간 보관 관리한다.

부 칙

1. 본 운영방법은 1998.6.1일부터 시행한다.

2. 본 운영방법의 시행일 이전에 처리된 사항은 이 운영방법에 의거 처리된 것으로

본다.

- 77 -

D. 건물 및 시험장 배치도

전기기기성능평가기술기반구축에 관한 보고서 · 변압기 온도상승용 장비...

Documents