메가파워테크 기술자료 - 활선 전력CABLE열화진단기술 (3/5)

전력CABLE 열화진단기술 (3/5)

2.2. 케이블 열화요인 및 열화 Process

2.2.1 고압 CV 케이블에서의 절연열화

전기기기에 이용되고 있는 각종 고분자 절연재료는 열, 전기, 환경 및 기계적요인등에 의한 스트레스를 장기간 받으면 초기의 물성치를 유지하지 못하고 변질되기도 하고 극단적인 경우 파괴되기도 하는데 이것을 열화라고 하며 이로인해 수명이 저하하게 된다.
그런데, 케이블의 절연열화는 보통 사용되는 환경하의 여러요인들에 의해 중첩되는 복합열화의 상태로 발생되며 그중에서도 수트리를 포함한 전기적요인, 열적요인, 기계적 요인등이 중요한 열화의 요인이 되고 있다. CV 케이블에서 각종 열화요소에 의한 열화진전 Process 와 열화신호를 요약하면 표2와 같다.

2.2.2 수트리의 발생 및 방지대책

가. 수트리의 정의
CV 케이블의 열화진행은 케이블 자체가 가지고있는 결함의 형태, 조건, 사용 환경등에 따라 크게 좌우된다. 특히
사용환경 조건 가운데 수분의 영향은 커서 케이블이 흡습

열화의 종류	고장MODE	열화PROCESS	열화 신호
열적열화	금속피로 (차폐층) 열열화 (절연체)	과열→열신축에 의한 금속피로 →파괴단선→Case C 과열→산화,분해→반응생성물이온 →절연성능 저하	차폐층저항 증가 절연저항 저하
흡수열화 (방식층 외상침투)	수TREE열화 (절연체) 부식파괴 (금속차폐층) 열열화 (절연체)	Case A 수분침투→수TREE발생진전 →절연체 관통→절연파괴 Case B 수분침투→차폐층 부식손상 →강도저하→파괴단선 Case C 파괴단선부 발열→파괴단선부 과열,노화,탄화→절연파괴	절연저항 저하 차폐층 저항 증가 절연저항 저하
전기적 열화 (Void,돌기)	전기TREE열화 (절연체)	Case D 국부고전계→부분방전 →절연체침식→절연파괴	절연저항 저하

상태로 사용되는 경우 폴리에틸렌에서의 전계집중및 물리화학 작용에 의해 수트리가 발생한다. 수트리에는 내부및 외부 반도전 층의 결함요소로 부터 신장하는 수트리(Vented Tree)와 절연체의 이물및 보이드를 시작점으로 양쪽으로 신장하는 Bow-Tie 트리가 있다. 이 가운데 외부 반도전층과 내부 반도전층에서 발생하는 수트리는 전하의 공급과 수분공급이 용이하므로 쉽게 활성화되어 시간과 함께 진전하여 절연파괴에 이르게 된다.
특히, 전력케이블의 경우 전기트리와 수트리는 케이블 절연체의 주요한 파괴요인이 되는데 6.6kV 및 22kV급에서는 제조기술의 발달로 전기트리의 측면에서는 문제가 없이 30년의 수명을 유지하지만, 케이블 내부에 물이 침투하거나 수분이 존재하는 경우 전계가 가해져 오랜시간이 흐르면, 휠씬 낮은전압에서도 발생되는 수트리로 인하여 케이블의 수명은 단축된다.

나. 수트리 방지를 위한 대책
따라서, 수트리 방지대책으로서 케이블 제조시 첨가제를 넣는 절연체 자체의 개량및 제조기술의 향상, 내외부 반도전층의 재 료의 개량, 수트리 억제에 대한 연구가 진행되고 있으며, 케이블 구조 설계의 변경으로는 케이블의 절연체에 물이 침입되지 않도 록 외부 차수형 케이블 및 도체 수밀형의 케이블이 최근 국내에서 개발되었다.
또한, 제조공정의 경우 과거 수증기가교 제조로 인한 제조상 결함이, GAS 가교방식의 신공정으로 바뀌어 제조되고 있다. 그 럼에도 불구하고, 포설 및 접속의 잘못으로 케이블에 물이 들어가는 경우가 많기 때문에 이에따른 대책이 더욱 더 필요하다.