전력케이블의 절연진단 및 감시기술

전력케이블의 절연진단 및 감시기술

 

1. 전력용 콘덴서의 절연진단

· 전력용 콘덴서는 절연지나 폴리프로필렌 필름을 소자로 하여 철 케이스에 수납하고 절연유를 함침하여 완전 밀봉형으로 한 것으로 사용 중의 경년열화가 거의 없어 20~30년동안 안전하게 사용할 수 있다.(사고시 계통에서 분리하면 전력공급에 지장이 없다)

· 절연진단의 필요성이 크지 않으므로 절연저항시험, 내 전압시험, 정전용량시험, tanδ시험 등이 정기적으로 실시되고 있다.

· 신 기술로는 내부에서 발생되는 부분방전을 음향센서로 검출하는 방법이 시도되고 있다.

 

2. 전력케이블 진단기술(CV케이블을 기준)

1) 열화요인과 형태

<표> 고 전압 CV케이블의 절연열화요인과 형태

★ 수트리 열화

물과 전압의 양방이 존재하는 조건하에서 발생되는 현상으로 폴리에틸렌 속에 작은 Void가 모여 구름과 같이 보이면서 전계 방향으로 뻗어가는 트리가 발생하는 현상.(트리현상 참고)

최근 지중배전선용 케이블의 주요 사고원인(약 35% 정도차지)이 되고 있으며, 이의 대책으로 22.9KV 계통에 채용되는 특고압 케이블은 수밀형의 CN-CV 채용이 의무화(CV-CN 사용시 사용전 검사 불합격 사유가 된다)-신규 공사계획 신고 건은 의무 대상

 

2) 절연진단 및 감시기술

최근의 진단기술은 전자기술과 센서 기술의 발전, 응용으로써 동시측정, 자동측정 데이터의 자동해석, 활선하에서의 측정 등의 기능을 갖춘 장치나 시스템이 출연하고 있다. (남은 수명의 진단은 불가)

2-1) 직류 내 전압 시험

2-2) 절연저항시험

2-3) 직류누설전류 시험

· 자동식 절연 진단장치

· 활선화 절연 감시장치

· 수트리 활선 진단장치

2-4) 광섬유 부분방전 감시장치

2-5) 절연체 중 전하의 해석법

· 잔류 전압법

· 전위 감쇠법

· 역 흡수 전류법

· 직류 피크 전류법

2-6) 초 저주파 tanδ 측정

 

3) 고 전압 케이블의 시스템 진단방법

케이블과 액세서리의 사고예방, 잔여수명의 예측에 목적이 있다.

3-1) 열화이론

3-1-1) 절연지 절연 케이블(OF 케이블)

· 운전온도가 낮아 절연열화 속도가 늦다.

· 절연지 열에 의한 열화모드 - 갈라짐 현상

· Mass 함침 절연 - 부분방전, Tracking, 계면에서의 전기 화학적 변화, 절연층 내의 물, 공기, 가스, 거품에 의한 열화.

3-1-2) 사출 케이블

· 에이징에 의한 구분

- 내적원인 : 물리, 화학적 변화, 트립된 전하에 의한 것

- 외적원인 : 열적,기계적, 전기적,환경적 결함

· 외부 에이징에 의한 원인

- 강한 전계 : 부분방전으로 인한 절연파괴

- 계면에 있는 불순물

- 제조과정 중의 원인(돌기, 거칠음으로 인한 전기적 트리로의 진전)

· 기타

- 첨가제, 충진제의 불 균일한 분산 : 전기트리, 수 트리로의 진전.

3-1-3) 금속시즈의 부식

· 전기화학적, 화학적 피로

 

3. 제어장치의 진단기술

제어장치 등의 전자기기는 고장을 고장율이라는 개념으로 접근하여야 한다.

고장율은 Bathtub 곡선으로 되고 안정기에도 우발고장이 발생한다. 따라서 고장을 미연에 방지할 수 있는 진단기술은 불가능하며, 고장 확율을 극력 적게 하거나 고장 확율의 증가 경향에서 장치의 갱신을 결정할 수 있는 진단기술이 필요하다.

 

1) 제어장치의 열화요인

<표> 제어자치의 열화요인(가변속장치 "예")

 

<표>가변속 장치의 구성요소별 열화의 형태

2) 고장발생 통계 분석법

2-1) log-log곡선

· 대수눈금으로 가로축에 경년시간(년), 누적건수로 하여 곡선의 경사가 45°이상이 되면 대책을 세운다.

2-2) 해저드 확율지

· 대수눈금으로 가로축에 누적고장건수, 세로축에 경과시간으로 하여 형상매개변수η의 개념을 도입하여 η=1에서 똑같은 비율로 고장발생, η<1에서 고장 감소현상, η>1에서 고장 증가경향이라 판단한다.

2-3) 와이블 차트

· 대수 눈금으로 가로축에 경과시간 세로축에 누적고장율로 하여 η의 사고는 헤저드 확율지와 같다.