부분방전 측정용 이중 원추형 광대역 안테나

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 주상변압기 내부에서 부분 방전이 발생할 때 주상변압기의 1차측 또는 2차측 전극의 부싱부분에서 방사되는 방사 전자파(2～5 GHz)를 측정하는데 사용하기 위한 광대역 안테나로 이중 원추형의 광대역 안테나를 검토하였다. 이론 해석에는 FDTD 법을 이용한 상용툴을 사용하였으며, 이중 원추형 광대역 안테나의 반경, 높이 변화에 따른 반사손실 특성을 계산하여 이중 원추형 광대역 안테나의 구조 변화가 반사손실 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과, 이중 원추형 광대역 안테나의 반사손실 특성에 대한 최적 구조가 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 이중 원추형 광대역 안테나는 다이폴 안테나와 유사한 방사지향성 패턴을 나타내고 있으며, 주상변압기에서 방사되는 방사 전자파를 측정하는데 매우 적합하다. 실험을 통하여 이론해석의 타당성도 검증하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents the characteristics of broadband double-cone antennas. The antenna is used to measure electromagnetic fields(2～5 GHz) radiated from a primary or a secondary electrode of a pole-transformer when partial discharge occurs inside the pole-transformer. The theoretical analysis is conducted using commercial software based on a finite difference time domain(FDTD) method. The parameters are a radius, and a height of the broadband double-cone antennas, and the number of posts on a ground plane. This paper examines influences of structural parameters of the broadband double-cone antennas on return loss. The results show that a condition for an optimum structure of broadband double-cone antennas exists. It also shows that the broadband double-cone antennas have radiation patterns similar to those of a dipole antenna. Therefore the broadband double-cone antennas are appropriate for the measurement of radiated electromagnetic fields from the pole-transformer. To verify the theoretical analysis, computed results are compared to experimental results.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. 수치계산 결과 및 검토
• Ⅲ. 실험 결과 및 검토
• Ⅳ. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

1 송재태, "변압기 고장 진단에대한 방법 연구" 2001 (2001): 2154-2157, 2001

2 이상훈, "방사전자파 특성을 이용한 부분방전 검출의 기초연구" 49C (49C): 412-417, 2000

3 강진섭, "밀리미터파 대역 산란계수 및 안테나 특성에 대한 측정 기술 개발과 연구 동향" 24 (24): 12-21, 2013

4 R. Sarathi, "Understanding the partial discharge activity generated due to particle movement in a composite insulation under AC voltages" 48 : 1-9, 2013

5 A. G. Sellars, "UHF detection of leader discharges in SF6" 2 (2): 143-154, 2015

6 R. Bartnikas, "Partial discharges their mechanism, detection and measurement" 9 (9): 763-808, 2002

7 S. Kaneko, "Partial discharge diagnosis method using electromagnetic wave mode transformation in actural GIS structure" 15 (15): 1329-1339, 2008

8 J. Zhao, "Lowprofile ultra-wideband inverted-hat monopole antenna for 50 MHz-2 GHz operation" 45 (45): 142-144, 2009

9 W. Gao, "Investigaion of frequency characteristics of typical PD and the propagation properties in GIS" 22 (22): 1654-1662, 2015

10 Sakuma Morikazu, "Insulation diagnosis of gas insulated switchgear"

11 A. Cavallini, "Experience on measuring partial discharges in paper/oil medium-voltage distribution transformers" 1-5, 2010

12 H. Okubo, "Electromagnetic spectrum radiated from gas discharges and its relation to partial-discharge characteristics" 7 (7): 57-63, 1997

13 Il H. Choi, "Design of a compact rectangular mono-cone antenna for UWB applications" 49 (49): 1320-1323, 2007

14 Mahakar Singh, "Design and simulation of a modifued monocone antenna for ultra wide bandwidth" 74-75, 2008

15 W. Wiesbeck, "Antenna for UWB-systems" 67-71, 2007

16 T. Taniguchi, "An omnidirectional and low-VSWR antenna for the FCC-approved UWB frequency band" 460-463, 2003

17 H. Okubo, "A novel technique for partial discharge and breakdown investigation based of current pulse wavefor analysis" 12 (12): 736-744, 2005

18 E. Lemke, "A critical review of partial-discharge models" 28 (28): 11-16, 2012