전력설비 절연진단(오프라인 정전진단법) - 케이블의 길이 및 열화상태에 따른 유전정접법(tandelta)의 절연측정data의 이론적 계산검토

케이블 길이 및 열화상태에 따른 유전정접법(Tanδ)의
절연측정DATA의 이론적 계산 검토

2016년 1월 4일 검토자:김보경

표1 . 케이블 길이 및 열화상태에 따른 절연측정DATA검토

No

케이블 길이에 따른 케이블의 열화상태 조건

열화상태

ⓐ

a케이블tandela검토

전체열화
(평균열화)

[100m마다
전체열화한 것으로 가정]

ⓑ

b케이블tandela검토(국부열화)

국부열화

ⓒ

c케이블tandela검토(평균열화)

전체열화
(평균열화)

[100m마다
전체열화한 것으로 가정]

ⓓ

d케이블tandela검토(국부열화)

국부열화

ⓔ

e케이블tandela검토(전체평균열화)

전체열화
(평균열화)

[100m마다
전체열화한 것으로 가정]

케이블 길이는 ⓐ케이블은 100m이고, ⓑ∼ⓒ케이블은 200m, ⓓ∼ⓔ케이블은 1,000m이다.

① DC 1kV의 전압을 케이블에 인가시 DC누설전류의 값을 계산하면 다음과 같다.
        ⓐ케이블 : 10uA ,   ⓑ케이블 : 10uA
        ⓒ케이블 : 20uA ,    ⓓ케이블 : 10uA
        ⓔ케이블 : 100uA

② DC누설전류값을 km으로 환산한 km당 누설전류의 값을 계산하면.
          ⓐ케이블 : 100uA/km
          ⓑ케이블 : 50uA/km
          ⓒ케이블 : 100uA/km
          ⓓ케이블 : 10uA/km
          ⓔ케이블 : 100uA/km

③ 60Hz상용교류전압으로 시험시의 Tanδ 값을 계산하면 다음과 같다.
          ⓐ케이블:
          ⓑ케이블:
          ⓒ케이블:
          ⓓ케이블:
          ⓔ케이블:

④ VLF 0.1Hz교류전압으로 시험시의 Tanδ 값을 계산하면 다음과 같다.
          ⓐ케이블:
          ⓑ케이블:
          ⓒ케이블:
          ⓓ케이블:
          ⓔ케이블:

상기 ①∼④의 계산결과를 정리하면 다음 표 와 같다.

표2 . 케이블 길이 및 열화상태에 따른 절연측정DATA계산결과

비교 항목 / 길이

ⓐ
케이블

ⓑ
케이블

ⓒ
케이블

ⓓ
케이블

ⓔ
케이블

100m

200m

200m

1,000m

1,000m

국부열화/평균열화(100m기준)

평균

국부

평균

국부

평균

정전용량(C) (uF)

0.03

0.06

0.06

0.3

0.3

절연저항(R) (Mohm)

100

100

50

100

10

절연저항x정전용량(CR)

3

6

3

30

3

DC 1kV인가시 누설전류(uA)

10

10

20

10

100

누설전류km당 환산(uA/km)

100

50

100

10

100

Tanδ (60Hz) 단위:

0.88

0.44

0.88

0.09

0.88

VLF Tanδ (0.1Hz) 단위:

530.78

265.39

530.78

53.08

530.78

      상기 표2에서 케이블 100m길이마다 동일하게 전체적으로 열화(평균열화)된
      케이블인 ⓐⓒⓔ에서는 uA/km 및 Tanδ의 값이 동일하다. 그리고 Tanδ는
      1/ωCR이므로 절연저항값과 정전용량값의 승산한 값(CR)에 반비례한다.

표3 . 동일 국부열화된 케이블에 있어 케이블 길이에 따른 절연측정치비교

비교 항목 / 길이

ⓑ
케이블

ⓓ
케이블

ⓑⓓ
케이블
Data비교

절연이
좋은
케이블

200m

1,000m

국부열화/평균열화(100m기준)

국부

국부

정전용량(C) (uF)

0.06

0.3

절연저항x정전용량(CR)

6

30

절연저항(R) (Mohm)

100

100

ⓑ = ⓓ

DC 1kV인가시 누설전류(uA)

10

10

ⓑ = ⓓ

누설전류km당 환산(uA/km)

50

10

ⓑ 》ⓓ

ⓓ

Tanδ (60Hz) 단위:

0.44

0.09

ⓑ 》ⓓ

ⓓ

VLF Tanδ (0.1Hz) 단위:

265.39

53.08

ⓑ 》ⓓ

ⓓ

상기 표3에서 동일한 절연상태를 갖는 국부열화된 케이블에서 케이블 길이가 길게 되면 Tanδ 값이 작게 측정(절연상태가 양호)될 수 있다는 것을 알 수 있음에 유의할 필요가 있다. 또한, 케이블 길이가 동일하고 케이블 굵기가 다르고 동일한 절연상태(절연저항)를 갖는 국부열화된 케이블에서는 정전용량(C)의 값이 달라지므로 Tanδ값도 달라질 수 있다는 알 수 있다.

표4 . 길이가 다른 케이블에 있어 평균열화 절연측정비교

비교 항목 / 길이

ⓒ
케이블

ⓔ
케이블

ⓒⓔ케이블
Data비교

절연이
좋은
케이블

200m

1,000m

국부열화/평균열화(100m기준)

평균

평균

정전용량(C) (uF)

0.06

0.3

절연저항x정전용량(CR)

3

3

절연저항(R) (Mohm)

50

10

ⓒ 》 ⓔ

ⓒ

DC 1kV인가시 누설전류(uA)

20

100

ⓒ 《 ⓔ

ⓒ

누설전류km당 환산(uA/km)

100

100

ⓒ = ⓔ

Tanδ (60Hz) 단위:

0.88

0.88

ⓒ = ⓔ

VLF Tanδ (0.1Hz) 단위:

530.78

530.78

ⓒ = ⓔ

상기 표 에서 케이블길이가 100m기준으로 동일하게 평균열화(전체열화)된 케이블에서는 Tanδ 값이 동일하게 계산되어 지고 있다는 것을 알 수 있다.

표5 . 길이가 동일한 케이블에 있어 국부열화와 평균열화 절연측정비교

비교 항목 / 길이

ⓓ
케이블

ⓔ
케이블

ⓓⓔ케이블
Data비교

절연이
좋은
케이블

1,000m

1,000m

국부열화/평균열화(100m기준)

국부

평균

정전용량(C) (uF)

0.3

0.3

절연저항x정전용량(CR)

30

3

절연저항(R) (Mohm)

100

10

ⓓ 》 ⓔ

ⓓ

DC 1kV인가시 누설전류(uA)

10

100

ⓓ 《 ⓔ

ⓓ

누설전류km당 환산(uA/km)

10

100

ⓓ 《 ⓔ

ⓓ

Tanδ (60Hz) 단위:

0.09

0.88

ⓓ 《 ⓔ

ⓓ

VLF Tanδ (0.1Hz) 단위:

53.08

530.78

ⓓ 《 ⓔ

ⓓ

상기 표5에서 케이블길이가 동일한 케이블에서 국부열화된 케이블과 평균열화된 케이블의 계산된 Tanδ 값은 절연상태에 비례하여 계산되어져 정상적으로 측정될 것이다.

검토결과

  1. 표3과 같이 절연저항이 동일하게 국부열화된 케이블에 있어,
    케이블 길이가 길수록 Tanδ가 작게 측정된다.

  2. 표4와 같이 케이블이 전체적으로 열화(평균열화)된 케이블에 있어,
     절연저항이 달라도 케이블 길이에 관계없이 Tanδ의 측정값은  동일하다.

  3. 케이블 길이가 같아도 케이블 굵기(size)가 다르면 정전용량C가 달라지므로
      동일하게 국부열화된 케이블에서는 Tanδ측정치가 달라지며,
      케이블 굵기가 클수록 정전용량(C)가 커지므로 Tanδ값은 작게 측정되어 질 것이다.

  4. Tanδ는 케이블을 장기간 사용으로 전체적으로 열화된 케이블에서는
       Tanδ를 정상적으로 측정할 수 있지만, 케이블의 어느 1개의 위치에서
        국부열화되거나, 케이블에서 복수개의 위치에서 부분적으로 열화된 케이블에서는
       케이블의 길이 및 케이블의 굵기에 따라 Tanδ의 측정값이 달라 질 수 있음에
       유의하여야 한다.

  5. 따라서, 장기간(십수년?) 사용하지 않는 케이블에서는 전체적으로
    열화되었다고 판단할 수 없으므로, 1개의 전압에서 측정한 Tanδ값으로
    케이블의 절연상태를 판정함에 유의하여야 한다는 것을 알 수 있을 것이다..

자세한 내용은 첨부파일 참조하세요. Tan_detal검토 pdf파일

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