메가파워테크 - 전력케이블열화진단기술자료(4/5)

전력CABLE 열화진단기술 (4/5)

2.3. 케이블 열화 진단기술 개발 현황

배전 케이블은 대부분 관로 또는 지하에 매설되어 있기 때문에 케이블 외관의 점검이 불가능하여, 케이블의 상태를 정확히 점 검하기 위해서는 정밀한 측정기법을 활용하여야 한다. 따라서 최근 이러한 면을 감안하여 열화측정 기법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며 또한 여러가지 이론을 활용한 설비들도 개발되어 실용화되고있다.

2.3.1 열화진단 기술의 평가
고압케이블의 열화진단 방법은 2단계로 나눌 수 있다. 우선 개략적인 진단방법인 절연저항 측정으로 고압케이블의 절연열화 상태를 1차로 점검한 후, 다음에 보다 고정밀도의 계측기를 사용하여 정밀진단을 실시한다.
이에따라 1차 점검에서 절연불량으로 판정될 경우에는 고압케이블을 신품등으로 조속히 교환하여야 하며, 주의가 필요하다고 판단된 경우에도 다음의 고정밀도 측정기로서 정밀진단을 실시하여 정상, 불량상태를 판단하고 주기적으로 점검할 필요가 있다.
또한, 실선로에의 적용에 있어서 효용성, 신뢰도, 검출감도등 많은 보완의 필요성이 대두되어 현재 앞에서 설명한방법외에도 많은 검출기술이 검토되고 있다. 표3.과 표4.에 현재 검토되고있는 각 열화진단법의 종류및 특징을 요약하여 정리하였다.

측 정 법	특 징
직류누설시험	직류누설 측정법은 용이하게 실시가능하고,측정정도가 높아 현재 케이블 열화판정 및 보수의 판정에 널리 채용되고 있다.
유전정접(Tanδ) 시 험	1)고압케이블에서 널리 채용되고 있는 측정방법이지만,케이블 용량에 맞는 교류전원이 필요하면 고압전원에서 유도 받기 쉽기때문에 검출정도가 떨어져 직류누설전류시험에 비해 약간 열세인 면이 있다. 2)CABLE전체 열화가 평균되어 나타나므로 국부적 열화를 알기가 어렵다.
내전압 시험	1)직류내전압법과 교류내전압법이 있으나 전원의 간편성에서 직류내전압법이 많이 사용된다. 2)전압에 견디는지의 여부 시험이므로 수TREE열화정도 및 잔존수명을 확인하기는 어렵다. 3)직류내압치로서 잔존수명을 보증
직류역흡수시험	직류전압을 일정시간 인가하고 일정시간 접지한 후의 역흡수 전류를 측정
직류잔류전압 시 험	1)직류전압을 일정시간 인가하고 일정시간 접지한 후 접지단을 개방하면 시간경과에 따라 전압이 회복되어가능데 이 전압을 측정한다. 2)역흡수전류시험에 비해 잡음영향이 없다.
직류전위감쇄 시 험	직류를 과전후 도체와 접지선간을 개방하고 CABLE절연체의 절연저항에 의존하는 시간에 따라 감소하는 도체전위를 측정
잔류전하시험	직류전압 인가후 일정시간 접지후 절연체 중에 남아있는 전하를 교류전압에 의해 과도직류 전류성분으로서 얻어 시간의 적분량,  즉 전하량을 열화판정에 이용
부분방전시험	보이드(void)등 결함검출법으로서 이전부터 사용,수TREE열화검출에는 부적절한 방법

측 정 법	특 징
직류중첩법	배전선에 직접 또는 접지변압기(GPT)의 중성점에서 직류전원으로 직류전압을 중첩시켜 활선상태에서 절연체에 흐르는 직류전류 성분을 측정한다.
직류성분법	1)교류전압인가시에 충전전류중에 미약한 직류성분이 포함되는데 이를 활선상태에서 차폐동TPAE와 대지간의 접지선에서 측정 2)직류중첩법과 달리 특별한 전원장치가 필요없어 측정이 간편하다.
활선Tanδ법	1)고압케이블에 분압기를 접속하여 측정한 선로전압과 절연체중에 흐르는 전류와의 위상차에서 Tanδ구하는 방법 2)활선상태에서 Tanδ를 측정하므로 특별한 고압전원장치가 불필요하지만 전압측정을 위해 충전부에 접촉할 필요가 있다.

측 정 법	특 징
맥동검출법	교류전압 과전상태에서 수TREE 열화부의 정전용량이 변화하여 발생하는 상용주파수보다 낮은 주파수의 전류를 맥동으로서 검출하는 것
접지선 전류법	수TREE(water tree)열화에 의해 cable의 정전용량이 증가하는 것에서 이것에 대응하는 cable접지선 전류의 증가경향을 얻는 것
저주파 중첩법	배전선로에 저주파 전압을 인가하고 cable접지선에 흐르는 저주파 전류 가운데 유효분 전류를 검출하고 절연저항을 구하는 것

2.3.2 절연열화 진단기술의 검토
전력케이블의 열화진단방법으로서 초기에는 메가로서 측정하였으나, 메가로서는 측정전압이 낮아 1000MΩ이상은 정확히 측정 할 수 없어, 실제 현장에서 적용하고 있는 측정법은 사선과 활선으로 나누어 점검을 실시하고 있다.

가. 사선 진단기술의 검토
표 5는 현재 일본에서 비교적 널리 사용되고 있는 사선 진단장치의 정밀도, 적용성, 실적등을 정리한 것으로 일본에서는 여러 가지 사선 열화진단 방법중 케이블 도체에 직류고압을 인가하여 직류누설전류를 측정하여 Cable의 절연열화를 진단하는 직류누 설 시험법을 가장 많이 사용하고 있다. 특히 최근에는 직류누설시험 진단장치의 교류입력전원(AC 100V 또는 AC 200V)의 변동에 의한 Cable도체에 인가되는 직류고압의 변동에 의한 누설전류치 변동, 성극지수 및 킥현상 판독오류를 방지하기 위해 진단장치의 입력전원으로 축전지를 사용하는 추세에 있다.

절 연 특 성			현장에서의 평가
			정 밀 도	현장 적용성	실 적
간 이 측 정	1,000V 메가 측정기	절연체 절연 (도체-차폐간)	△	⊙	⊙
		쉬스 절연 (차폐-대지간)	⊙
정 밀 측 정	직류누설전류 측정기	누설전류 절대치	⊙	○	⊙
		성극지수
		킥현상
		약점비
		불평형율
	Tanδ측정기		⊙	○	⊙
	부분방전 측정기	직류전압 인가	○	△	⊙
		초저주파 또는 준삼각파 인가			△

          주) 정   밀   도 : ⊙ 우수, ○ 양호, △ 낮거나 기준 미확립
               현장적용성 : ⊙ 우수, ○ 양호, △  낮음
               실          적 : ⊙ 많다, ○ 보통, △ 작거나 없슴

한편, 국내 현장에서 배전용 고압 CV케이블의 절연열화를 정전상태에서 진단하는 방법으로서 가장 많이 사용하고 있는 방법은 일본에서 참고치로 사용하는 1,000V 메가 방법이고, 그 다음이 케이블 준공시험에서 일반적으로 사용하는 내전압 시험기를 사용 하여 직류 누설전류 절대치로 절연열화 상태를 판정하고 있으며 tanδ 측정방법은 거의 사용하지 않고 있는 실정이다.
여기서 내전압 시험기는 일본에서 가장 많이 사용하는 직류누설전류 측정기와 원리는 유사하지만 측정기의 입력전원으로 교류 를 사용하기 때문에 누설전류 절대치 이외의 킥현상 , 성극비등은 거의 판독할수 없는 실정이며, 케이블 도체에 인가하는 전압을 낮은 전압부터 STEP별로 측정하지 않고 상용 내전압치에서 측정하는 경우가 대부분이어서
직류고압 인가로 인한 케이블 절연체의 열화를 촉진시킬 우려가 많다.
또한, 1000V 메가는 고압케이블의 절연열화 상태가 매우 나쁜경우에는 측정이 가능하지만 초기열화 상태의 경우는 메가로 측 정할수 없는 경우가 많고 측정조건에 따라 측정치가 다른 경우가 많이 있으며 판정기준이 달라 회사마다 판정기준을 달리 하고있 다.

직류누설전류법이 일반적으로 열화판정및 보수에 가장 많이 사용되고 있으며, 비교적 측정정도가 높고 용이하게 사용할 수 있 고 수트리의 관통경로가 생기면 즉시 확인이 가능하다.
Tanδ 측정은 큰 용량의 교류 전원이 필요하여 변전실등 협소한 공간에서 작업하기 어려운점등 제약이 많다.
직류 내전압시험은 전원의 간편성으로 일반적으로 사용되지만, 이 시험은 전압에 견디는가의 여부를 판단하는 방법으로, 수트 리가 진전중인 케이블의 경우 직류전압의 인가후 수트리의 발생부위에 공간전하가 생겨 축적되고, 쉽게 빠져나가지 않기때문에 전압 인가시 케이블의 절연파괴의 원인이 될 수 있다.