고압 및 특고압 전력케이블의 절연진단 및 유지보수 관리방법(5)-(주)오성메가파워

기술자료

활선절연측정장치		전력설비 감시장치		기타제품	일반전기 관련자료
저압용 LOLCM	(특)고압용 OLCM	SMPS 상태감시	누설전류 검출기

회사소개

제품소개

전력설비 유지보수관리 및 파워콘트롤 전문회사
(주)오성메가파워의 활선하케이블절연측정장치 관련 기술자료

Sub목차 : 1) 전력Cable열화진단기술 (1/5) (2/5) (3/5) (4/5) (5/5)
               2) Cable차폐단선감시 (1/3) (2/3) (3/3)
               3) 고압 및 특고압 전력케이블의 절연진단 및 유지보수 관리방법 (전력기술인협회지)
                          2003년 11월호,    12월호,    2004년 1월호,    2월호,    3월호
               4) OLCM FAQ

고압 및 특고압 전력케이블의 절연진단 및 유지보수 관리방법(5)

                                                                     전력기술인 2004년03월호 기고내용

                                                    김 보경 / (현)오성메가파워 대표
                                                    목 영수 / 한국전력공사 중부지점 지중배전부 과장
                                                    박 대희 / 원광대학교 교수
                                                    이 관우 / 호원대학교 교수

                   목 차
                 1. 서론
                 2. 전력케이블의 사고분석,열화원인 및 절연진단 현상
                      2.1. 지중전력케이블의 사고현황 및 실태
                      2.2. 전력케이블의 절연열화요인 및 열화PROCESS
                      2.3. 전력케이블의 절연진단 현상,문제점 및 대책
                 3. 정전상태에서의 전력케이블 절연진단법 상세
                      3.1 절연저항측정법
                      3.2. 직류누설전류법
                      3.3. 직류내전압시험
                      3.4. 유전정접법(Tanδ측정)
                      3.5. 전위감쇄법(직류전압감쇄법)
                      3.6. 등온완화전류법
                      3.7. 기타 진단법
                 4. 활선상태에서의 전력케이블 절연진단법 상세
                  4-1. 직류성분법
                     4-2. 직류전압중첩법
                     4-3. 활선Tanδ법
                     4-4. 저주파중첩법
                     4-5. 교류중첩법
                     4-6. 직류BIAS법
                     4-7. 맥동검출법
                 5. 국내에서의 활선절연진단법 동향 및 적용사례
                     5-1. 수트리활선진단장치
                     5-2. 활선하케이블절연감시장치(OLCM)
                 6. 전력케이블 유지보수방법
                     6-1. 직류누설전류DATA의 해석관련
                     6-2. 전력케이블 사고를 감소시키는 방법에 대한 의견
                     6-3. 고압CV케이블 구매방법에 대한 의견
                     6-4. 방식층(외피)의 손상불량의 조치방법에 대한 의견
                 7. 맺은 말

  4-7. 맥동검출법
    1) 측정원리
       맥동검출법은 수트리의 수분에서 도전성이 증가한 절연 열화부를 통하여 흐르는
       전류신호를 검출하는 방법이다.
    2) 측정회로
        그림 31에 측정회로를 나타냈다. 운전중의 케이블 차폐의 신호 검출단 측만을
        일단접지하여,3상의 접지선을 일괄하여 전류검출회로를 삽입한다.
        검출신호로서 LOW PASS FILTER(LPF)에서 사용 주파수 성분을 제거한 후,
        협대역 공진증폭으로 1Hz를 검출하고 있다. 또, 활선측정에서는 선로의 차폐를
        접지할 의무가 있다. 그 결과, 상용주파수에서는 저저항의 접지로 되므로,
        검출신호는 상용주파수를 피하여 1Hz의 신호 외에 쉬스절연저항 Rs 및
        영상상당의 전압 Vs를 각각 절환하여 측정하고 있다.

                                      그림 31. 맥동검출법의 측정회로
     3) 판정기준
        실선로에서는 표33에 표시한 잠정 기준을 설정하여, 절연상태를 판정하고 있다.
        맥동검출법에서는 검출전류의 신호원은 운전중의 선로의 전압변화이다.
       그래서 돌발적인 큰 잡음의 영향을 받기 어렵기 때문에, 최대응답은 없고,
       전압변화의 최종 유지치에 대한 최소의 검출전류 Level에서 검출신호를 직류
       누설전류치와 비교 평가하고 있다.
     4) 문제점 및 기타
       맥동검출법의 활선측정은 회로구성상 쉬스절연 이상의 영향을 매우 심하게
       받을 수가 있다. 그 때문에 표34에 표시한 것과 같이 주절연의 이상만을
       쉬스절연이상과 분리하여 단독으로 검출하는 것은 곤란하다.
       그래서 측정결과로부터 이상이 있는 선로를 찾고, 그 후 직류누설전류 측정등에
       의한 정전진단 병용이 필요하다. 요약하면 표34에 표시한 Case 2내지 Case 4의
       구별이 활선측정만으로는 곤란하다. 따라서 활선측정을 보완하는 정전진단측정이
       필요하다.
                                       표33. 맥동검출법의 판정기준 예

검출전류

쉬스절연

판정

조 치

0.05nA이하

Rs :
1MΩ이상

A

사용계속
정기점검 주기로 측정한다.

0.05nA초과
0.2nA미만

B

사용계속, 단, 요주의
반년이내에 재측정, 경향감시한다.

0.2nA이상

C0

가능한 빨리 정지하여 절연층 절연을 정밀진단 (직류누설전류법)에 의해 판정

-

Rs :
1MΩ미만

C1

주절연은 정밀진단(직류누설전류)으로 판정
쉬스의 불량개소를 조사, 가능한 부분보수를 실시

                          표34. 쉬스절연과 본체 절연층절연의 조합과 측정결과

CASE 1

CASE 2

CASE 3

CASE 4

주절연

O

X

O

X

쉬스

O

O

X

X

(측정)

O

X

5. 국내에서의 활선절연진단법 동향 및 적용사례
    국내에서 사용되는 활선 전력케이블의 절연상태를 진단하는 장치는 일본 住友의
    직류전압중첩법에 해당되는 OLCM과 日立의 직류성분법에 해당되는 수트리활선진단장치이다.
    국내에서 제품화되어 사용되고 있는 것은 OLCM뿐이고, 수트리활선진단장치는 수입하여
    판매하고 있다. 수트리진단장치는 2004년2월호의 4-1항 직류성분법의 측정원리, 측정
    회로 및 측정결과, 판정기준, 특징 및 측정시의 유의점에 대해 기술하였다.
    여기서는 수트리활선진단장치의 변천과정 및 사양에 대해 간략하게 기술한 후, 국내에
    가장 많은 실적과 설계,생산되는 OLCM에 관해서 적용, 사용실적 및 현재 개선되고 있는
    사항에 대해 상세 기술하고자 한다.

  5-1. 수트리활선진단장치
    1) 제품 변천과정
      이 장치는 일본 히타찌(日立)전선에서 1980년대초에 수트리에 관한 연구과정중에 직류
      누설전류 측정시 내도수트리 및 외도수트리 열화된 케이블의 직류전원의 극성에 따라
      직류누설전류의 측정치가 크게 다르다는 사실을 발견하고,1980년대 중반에 외피
      쉬스층의 쉬스절연저하시 미주전류 때문에 직류성분의 측정치가 영향을 받는 사실을
      발견하면서 절연층의 직류성분과 외피쉬스층의 미주전류를 분리하는 방법을 고안하게
      되고, 1980년대 말기에 대지로부터 외피쉬스로 유입되는 미주전류를 측정하여
      절연층의 직류성분에 미치는 영향을 영상전류의 파형분석하여 보정하는 제품으로
      개선하기 시작하여 계속 1990년 후반기까지 보완을 계속 진행하여 왔으나, 케이블
      도체에 별도의 전원을 중첩하지 않는 방법으로는 고압케이블의 절연열화진단에
      한계가 있다는 것을 파악하여 2001년에 GPT를 통해 도체에 직류를 중첩인가하는
      직류BIAS법 (직류중첩법과 유사)을 사용한 장치를 제품화하게 되었다.
    2) 장치외관
               수트리활선진단장치 외관
                        그림34. 수트리활선진단장치외관
              수트리진단장치의 프린터 인쇄의 예
                         그림35. 프린터 인쇄의 예
    3) 사양
      ①1990년대 수트리진단장치의 사양
                                         표35. 1990년대 수트리진단장치 사양

품 명

정 격

측정기

사용전원 : DC12V
연속사용시간 : 6h(내장Battery전원)
직류전류측정범위 : 1nA∼1mA
사용온도 : 0∼40℃

강제
접지기

사용전원 : DC12V
연속사용시간 : 6h(내장Battery전원)
사용온도 : 0∼40℃
내전압 : AC7,200V 60Sec이상
내전류 : AC4,000A 0.4sec 1회

부속품

측정리드선,충전기,표준기외

② 2001년 쉬스BIAS식 수트리진단장치
표36. 2001년 쉬스BIAS식 수트리진단장치 사양

항 목

사 양

측정장치

직류성분측정범위

±0.1nA∼±1mA

측정오차 ±5%(Full scale)

주위온도 :0∼40℃

교류전류측정범위

0.1nA∼100mA

쉬스절연저항측정범위

11kΩ∼2,000MΩ

전 원

DC12V(Battery)

접지보호장치

Arrester동작전압

AC90±10V(파고치)

전류검출회로 검출전류

AC0.9A±0.1A(파고치)

전 원

DC12V(Battery)

    4) 기타
     판정기준 및 측정시의 유의사항에 대해서는 2004년 2월호의 4-1항 직류성분법을
     참고하기 바라며, 현재 국내에 수입하여 사용되고 있는 장치들은 1990년대의
     수트리진단장치의 사양에 해당되는 것으로,11KV이상의 특별고압 케이블의 열화진단에는
     사용할 수 없으며, 방식층(외피)이 불량한 케이블 및 단말접속재의 열화진단에도
     사용할 수 없다는 점에도 유의해야 한다.

   5-2. 활선하케이블절연감시장치(OLCM)
    1) OLCM종류
                                      표37. OLCM의 종류

고정식

AOLCM

Automatic On-Line Cable Monitor

휴대식

APOLCM

Automatic Portable On-Line Cable Monitor

    2) OLCM제품외관

중략

이하 부분은 하단의 pdf 파일 참조

7. 맺은말
     이상 고압 및 특고압 전력케이블의 절연진단 및 유지보수관리방법과 관련하여,
     제2장에서는 지중전력케이블의 사고현황 및 실태, 전력케이블의 절연열화 요인 및
     열화Process에 관해 기술하였고, 제3장에서는 정전상태에서의 전력케이블 절연진단법중
     절연저항측정법,직류누설전류법,직류내전압시험법,유전정접법(Tanδ법),전위감쇄법
     (직류전압감쇄법),등온완화전류법,기타진단법들의 측정원리,측정회로,측정결과,판정기준
     및 특징에 관해 기술하였고, 제4장에서는 활선상태에서의 전력케이블 절연진단법중
     직류성분법,직류전압중첩법,활선Tanδ법,저주파중첩법,교류중첩법,직류BIAS법,
     맥동검출법등의 측정원리,측정회로,측정결과,판정기준 및 특징에 관해 기술하였고,
    제5장에서는 국내에서 활선절연진단법 동향 및 적용사례 중 직류성분법 및 직류전압
    중첩법의 변천과정 및 국내에서 설계,제조하는 직류전압중첩법에 해당하는 OLCM의
    적용사례에 대해 기술하였고, 제6장에서는 전력케이블 유지보수방법에 관한 내용중
    직류누설전류측정DATA해석에 대한 필자의 의견, CV전력케이블의 사고를 줄이기 위한
    필자의 의견, 고압CV케이블의 구매에 대한 의견 및 방식층불량 위치탐색 방법에 대한
    필자의 의견을 기술하였다.
    각 장마다 필자의 의견을 기술하였던 사항이 현장에서 케이블 진단 및 상담을 통해서
    경험하고 느낀 사항을 토대로 기술한 것이므로 법적인 기준이 될 수 있는 것은 아니며,
    이 자료가 기술적,경험적으로는 많은 부족한 면이 있을 것으로 생각되지만 실제 현장에서
    케이블 관리자들이 고압 및 특고압 전력케이블을 유지 보수 관리하는 데 참고가 되었으면
    하는 바램이다. 그리고 이 자료를 완성하는 데 도움을 주신 전력기술인협회 관계자 및
    나노커뮤니케이션 관계자 님들게 감사의 말씀을 드립니다.

PDF file Down Load 전력기술인협회지 2004년 3월호

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