고압 Cable 정밀 진단

목 차 1. 고압 Cable 의 열화 특성 2. 고압 Cable의 정밀 진단 가. 고압 CV Cable의 특징 목 차 1. 고압 Cable 의 열화 특성 가. 고압 CV Cable의 특징 나. 고압 CV Cable의 열화 기구 및 형태 다. 절연 성능 저하요인과 열화 인자 라. 고압 CV Cable의 고장 현상 2. 고압 Cable의 정밀 진단 가. 절연진단 기법 비교 나. 고압 CV Cable의 최적 관리 방안 다. 정밀 진단 장비 및 진단 예

1. 고압 Cable 의 열화 특성 가. 고압 CV Cable의 특징 다시 말해, 절연체 내부 결함이 급진전 하여 절연파괴에 이르기까지의 시간이 짧아서 기존의 보수적인 관리 방법 만으로는 고장을 예지하여 교체 또는 보수 하기가 거의 불가능하다.

나. 고압 CV Cable의 열화 기구 및 형태 분 류 열화인자 열 화 기 구 열화형태 전기적 열화 부분방전 절연체중 공극(Void), 절연체와 도체 또는 차폐층간 공극 절연체 파괴 전기트리 국소 고전계부에서 국소파괴가 발생 하여 절연체 상으로 진전 절연체 파괴 수트리 물과 전계 공존 형태에서 발생. - 수트리 : 내부도전층 또는 외부차폐층 위로 부터 발생 - 보타이 트리 : 내부 이물질로부터 발생 절연체 파괴 열적 열화 열 가교폴리에틸렌, PVC 등이 장시간 고온 하에서 인장강도 및 신장율이 저하 변색,변질,경화 차폐층 절단 등 기 타 화학적 열화 기계적 변형 - 기름,약품에 의한 절연재의 손상 - 외상, 부하변동에 의한 열신축성 운동 절연체파괴, 쉬스 손상 등

다. 절연 성능 저하요인과 열화 인자 성능저하 요인 열화 인자 CV Cable 단면 외부 반도전층 전기, 기계, 열적 스트레스 절연체 부분방전 전기트리 내도 수트리 외도수트리 보타이 트리 보이드 절연파괴 도체 이물 돌기 내부 반도전층 수분 CV Cable 단면

라. 고압 CV Cable 사고의 특징 고압 Cable 사고는 전체 자가용 전기 시설물 파급사고의 65%를 차지하며, 전체 Cable 사고중 59%가 수트리에 기인한 사고로 가장 많고, 기타 차폐 테이프 저항치 증가, 케이블 접속부 불량 등의 순으로 보고되고 있다. 수트리에 의한 부분 절연파괴는 고장 지점을 확인하기가 매우 어려우며, 진전 정도에 따라 절연저항 측정 또는 직류 누설전류 측정에 의해 조기 발견하기가 매우 어려운 실정이다.

2. 고압 Cable의 정밀 진단 가. 절연진단 기법 비교 1) 사선 절연진단 기법 측정법 측정장비 장 점 단 점 절연 저항법 장 점 단 점 절연 저항법 Megger 장비가 소형이며, 측정이 간편함. 절연체 내부 수트리는 발견이 어렵고, 측정치에 대한 온도 보정이 필요함. 직류 누설 전류법 Hi-po. Tester 측정이 비교적 간단하고, 현장 시험에 적합. 절연열화가 현저하지 않으면 절대치가 작고, 반복실시 할 경우 Cable 손상의 우려 있음. Tand 측정법 AC or VLF Tand 시험기 수트리가 발생하면 Tand 값이 증가. - 시험 전원이 크고 무겁다. - 유도 전압이 큰 경우 제거 대책이 필요함. 부분방전 측정법 부분 방전 측정기 Void, 전기 트리, 상처 등이 있을 경우 PD 개시 전압이 낮아지고, Void, 상처가 클수록 방전 전하가 커짐. - 외부 Noise에 대한 대책 필요 - AC인 경우 시험 전원이 크고 무겁다.

2) 활선 절연진단 기법 측정법 측정원리 장 점 단 점 직류 중첩법 장 점 단 점 직류 중첩법 중성점에 DC 50V 인가후 쉬스를 통해 대지로 흐르는 누설전류를 검출 하여 절연 저항으로 환산 함. - Cable 절연저항을 활선 상태에서 측정 가능 - 22.9KV 까지 진단 가능 - NGR, GPT 1차 접지선, Cable 쉬스를 측정시 마다 분리하여야 함. - 거치식과 이동식이 있으나, 이동식의 경우 GPT 중성점 접지반이 설치되어 있어야함. - 비교적 장시간 소요됨. 직류분 측정법 Cable 쉬스를 통해 대지로 흐르는 AC 누설전류 중 수트리 정류작용에 의한 미소 DC 전류 성분 검출 - 단시간에 측정 가능 (1회선 당 15분 소요) - 장비가 간단하여 이동 진단이 용이함. - 쉬스절연상태 진단 가능 - 명확한 판정기준이 존재 - 22.9KV Cable 진단 불가 - 쉬스 불량시 절연체 진단 불가

직류 누설 전류 측정 (Hi-pot. Tester) 나. 고압 CV Cable의 최적 관리 방안 진단 방법 판 정 기 준 진단주기 절연저항 측정 (Megger) - 불 량 : 10 MW 이하 - 요주의 : 10 ~ 100 MW - 양 호 : 100 MW 이상 2 year 직류 누설 전류 측정 (Hi-pot. Tester) - 불 량 : 10 mA/Km 이상 - 요주의 : 0.3 ~ 10 mA/Km - 양 호 : 0.3 mA/Km 이하 2 year 활선 절연진단 (Hitachi) - 불 량 : 100 nA 이상 - 요 주 의 : (경) 1 ~ 10, (중) 10~100 nA - 양 호 : 1 nA 미만 - 판 정 보 류 : Sheath 절연저항 1M 이하 3 month 열화상 진단 (중간 접속부) - 최 대 온 도 : 90 ℃ 이하 - 상간온도차 : 4 ℃ 이하 1 year 활선 절연진단 결과 불량 판정된 Cable은 정전후 직류 누설전류 시험을 실시하고, 요주의 판정된 Cable은 진단 주기를 단축시켜 변화 추이를 계속 감시하여야 한다.

Insulation Resistance Tester DC Leakage Current Test 다. 정밀 진단 장비 및 진단 예 1) 사선 진단 장비 Insulation Resistance Tester (MEGGER BM11 Series, 5KV) DC Leakage Current Test (BIDDLE, 5 ~ 15KV DC)

2) 고압 CV Cable 사선 진단 예

CV Cable On-line Diagnostic Device (KS - TH03, Hitachi Cable, Ltd.) 3) 활선 절연 진단 CV Cable On-line Diagnostic Device (KS - TH03, Hitachi Cable, Ltd.) Rating Withstand Voltage AC 7.2KV, more than 60sec. Withstand Current AC AC 4000A, 0.4sec. Measuring Range DC 1 nA ~ 1 mA,  5% Sheath-resistance Measuring Range 1 ~ 2 M

4) 고압 CV Cable 활선 절연 진단 예 (요주의 판정의 예) DATA SHEET MEMO NUMBER : 3 DATE : 01/05/20 BRANCH : SS222CB CABLE : CV 100SQ 150 m YEAR MADE : 1991 YEAR LAID : 1991 MEASURED DATA JUDGEMENT : B2 IDC : 5.31 NA IDC MAX : 5.77 NA MIN : 4.94NA R SHEATH : 46 M VI SHEATH : 1.64 V 35.0 NA 표시 직류 성분 정류 (nA) C B2 A * 100 이상 10 ~ 100 1 미만 Sheath 1 M 미만 B1 1 ~ 10 판 정 불량 요주의(중) 양호 판정보류 요주의(경) 표시 직류 성분 전류 (nA) C B2 A * 100 이상 10 ~ 100 1 미만 Sheath 1 M 미만 B1 1 ~ 10 판 정 불량 요주의(중) 양호 판정보류 요주의(경) 직류 성분 전류 (Ave.) Sheath 절연저항 +10nA 직류 성분 전류 Chart

22.9KV 지중선로 Man Hole 내부 열화상 진단으로 S상 중간 접속 부위 발열 확인 (상간온도차 20 ℃) 5) 중간 접속부 열화상 진단 및 활선 보수 작업 예 22.9KV 지중선로 Man Hole 내부 열화상 진단으로 S상 중간 접속 부위 발열 확인 (상간온도차 20 ℃) [ 열화상 ] [ 실제 사진 ] 발열 원인 규명 선로의 Capacitance 및 접지 전류를 측정하여 Shield선의 접촉불량에 의한 발열임을 확인. Shield 보강 방안 수립 중간 접속부 양단 외피 제거후 Mesh Wire를 연결하여 Sheild 접촉 불량을 보강하도록함.

보강 작업후 열화상 점검 실시 결과 (상간온도차 0.2 ℃) 활선상태에서 Shield 보강 작업 실시 보강 작업후 열화상 점검 실시 결과 (상간온도차 0.2 ℃) 보완 shield 선

3. Contact Point 및 Web Site 안내 SK㈜ 설비기술팀 전기기술그룹 - 김 현수 과장 : 052-279-6701 / hskim@skcorp.com - 류 승수 대리 : 052-270-2526 / ssryu@skcorp.com 나. Web Site : SKMSS (SK Maintenance Solution & Service) URL : http://www.skmss.com e-mail : webmaster@skmss.com Tel. : 052-279-6930 Fax. : 052-279-6608