전력케이블열화진단기술 (5/5)

전력CABLE 열화진단기술 (5/5)

나. 활선 진단기술의 검토
표6.은 현재 일본에서 사용하고 있는 고압케이블의 활선 진단방법을 정리한 것으로 CV고압전력케이블의 효과적인 활선절연진 단을 위해서 일본은 최근 수년동안 연구를 진행해 왔고, 그 결과 유용한 여러 가지의 절연진단 장치를 개발하여 실험장에서 전력 케이블의 절연진단을 실시하거나 그 유용성을 확인하고 있다.
또한, 계측기의 정밀도와 진단장치 조작의 용이성을 개선시킨 새로운 진단법을 개발하는 것을 여전히 중요한 과제로 하고 있 다.

측 정 방 법	열 화 형 태
측 정 방 법	수트리	전기트리
직류전압 중첩법	A	A
직류 성분법	A	A
활선 Tanδ법	A
저주파 중첩법	B	A
접지선 전류법	A	A
맥동전류 파형법	A	B

주) A : 실적, 현장 측정자료 있음
B : 연구중, 시작품과 측정자료 있음

한편, 현재 국내의 활선열화 진단장치의 개발은 케이블 회사를 중심으로 검토 또는 진행중에 있다. 국내의 배전계통 사정에 맞는 진단장치는 직류성분법, 직류중첩법, 활선 tanδ 법 등을 이용한 활선 열화진단장치인 것으로 검토되고 있으며, 그중 일부 는 개발이 진행중이거나 현재 개발이 완료되어 실현장에서 사용되는것도 있으나, Cable 시스 접지방식이 22.9kV급 배전용 CV케이 블의 경우, 전력회사는 다중접지를 하고 있고, 민간업체에서는 주로 편단접지 또는 양단접지를 하고 있으며 3.3, 6.6kV의 경우는 대부분 편단접지 또는 양단접지를 사용하고 있으므로 케이블 시스의 접지를 사용하여 도체와 시스 사이에 흐르는 누설전류를 측 정하여 절연열화를 진단하는 직류성분법, 직류중첩법, 활선 tanδ법 등의 활선 열화진단방법은 편단접지나 양단접지방식(편단접 지로 변경용이)에서는 사용상 문제가 없으나, 다중접지 방식에서는 편단접지로의 변경이 어렵기 때문에 절연측정이 곤란하다. 따 라서 고압전력 케이블의 진단장치 에 있어서 이부분에 대한 지속적인 연구가 필요하다.
직류전압 중첩법은 배전선에 직접 또는 접지변압기를 통하여 별도 전원에의한 직류전압의 중첩이 필요하여 측정장치 설계시 직접접지.저항접지계통의 지락전류의 사전검토가 필요하지만, 절연측정감도가 높고 DATA가 절연저항으로 표시되고 또한 케이블 에 연결된 접속재도 동시에 열화정도를 측정할 수 있다.
Tan δ법은 평균적 열화검출에는 유효하지만 국부적열화의 경우 건전부분의 값과 평균화되어 검출되는 결점이 있으며, 활선상 태에서 고압측에 Lead선 연결의 위험등이 있다. 그렇지만, 직류누설 전류및 직류성분법의 국부열화에 국한되지않고, 열화부의 절 대량 측정이 가능하여 평균열화진단에 유용하다.
직류성분법은 특별한 전원장치가 필요없고, 측정이 간단하고, 안전하여 현장적용성이 우수하며,시스의 절연저항도 동시에 측 정함으로써 시스의 이상유무,열화정도를 확인할 수 있다. 반면 실제 측정시 운전중 차폐의 접지선을 분리하여 측정기에 접속하여 야 하는 문제가 있다.

2.4 절연 열화진단의 향후전망

최근에는 고압케이블의 절연열화 Data의 처리를 완전 자동화하여 진단을 행하는 방법이 활용되고 있는데, 이는 상시로 케이블 의 운전상태를 감시하고 이상발생시 경고등으로 이상을 통지하고 또한 정규진단시 생기는 인력 및 기타자원의 소비를 줄이는 새 로운 응용기술이다. 케이블의 각종 상태를 측정하여 계측기기에서 일정한 주기로 여러 측정항목에 대하여 자동으로 측정을 행하 고 이 결과를 광화이바를 통해 상위 시스템 또는 중앙제어실 컴퓨터로 전송하여 Data의 기록과 평가등을 하여 사고의 예측 및 방 지를 하는 것이다. 또한 케이블의 절연열화진단을 통한 판정기준은 열화현상의 요인에 따라 다르고 포설환경, 제조형식에 의해서 도 좌우되어 명확한 기준이 확립되어 있지않다.
일본 전기학회 조사에 의하면 많은 케이블 관리자들이 현재 절연진단 방법상 기술적인 애로사항으로서 판정기준 및 측정오차에 의한 절연진단의 어려움이 있다는 것이 대부분을 차지하고 있다.
따라서, 현재에는 각 분야의 진단전문가의 경험과 독자적인 판정기준에 근거하여 판정을 하고 있는 상황이다.

그러나 최근 전문기술자 및 현장경험이 풍부한 숙련자의 확보가 어려워지기 때문에, 이 분야에서도 전문가 시스템(Expert Syst em)의 필요성이 대두되어 급속도로 실용화되고 있다. 그리고 여기에다 종래에 판정기준의 경계부근에서의 판단이 명확히 구분되 는 단점을 보완하여 요즈음은 각 측정항목의 판정경계 전후값의 여유치를 고려하여 케이블의 상태를 판정하는 FUZZY이론을 도입 하고 있다. 이 시스템의 실행결과 전문기술자의 진단결과와 상당히 일치하는 효과를 얻고 있다고 보고되고 있다.

한편, 케이블의 사고방지를 위한 열화진단의 필요성이 크게 대두되면서 위에서 언급했던 여러 가지 기술들을 종합적으로 활용 하여 각각의 진단대상의 포설환경에 맞게 그리고 케이블의 종류에 따라 활용이 용이하도록 여러 진단설비가 하나의 차량에 설치 된 이동용 진단차량의 개발 및 활용도 활발히 실용화되고 있다.

3. 결 론

사회의 고도화 및 사용전력의 대용량화에 따라 지중배전선로가 늘어나면서 케이블 이상으로 인한 열화사고의 미연방지가 철저 히 요구되고 있다. 이런 사고의 사전방지를 위한 열화진단 기술의 현황을 요약하면 다음과 같다.
비활선 열화진단 방법이 현재까지 많은 Data의 축적과 함께 신뢰성이 높은 기술로 활용되고 있으며 대표적인 것으로 직류누설 전류법과 유전정접법이 있다. 그리고 최근 정전을 하지않고 행하는 진단기술의 요구가 높아져 활선상의 열화진단 기술이 활발히 연구가 진행되어 직류성분법, 직류중첩법등 몇몇 기술은 실용화되어 Data의 축적단계에 있는것도 있다. 또한 최근에 발달한 컴퓨 터 기술 , 광 기술 및 FUZZY이론을 도입한 전문가 시스템이 활발히 개발되고 있다.
향후의 케이블 열화진단 기술의 전망은 선로를 정전하지 않고 진단을 행하는 활선 열화진단 방법으로 꾸준한 발전이 예상되며 또한 새롭게 발전되어 오는 각종 센서의 기술과 컴퓨터를 이용한 정확한 계측기술의 확립으로 연구가 진행되리라 전망한다. 그리 고 통계적 Data 처리기술을 응용하여 측정되어진 케이블 잔존수명을 정확히 예측하는 기술도 필수 불가결한 해결요소가 되고 있 다.

참고문헌

[1]. 전기학회, "전기설비의 진단기술", '91. 10.
[2]. 한국전기 안전공사, "케이블 무정전 점검기법 및 성능진단 기법연구" '94. 11.
[3]. 대한전선, LG전선, 전기연구소, "산업용 고압전력 케이블 현장 진단장치 기술개발에 관한연구(1)", 1995, 1.
[4]. 전기학회지, "지중 배전케이블의 활선 열화진단 기술, 1993. 4.
[5]. 전기협동 연구회, "열화진단 매뉴얼", 1991. 9.
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