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문제 정의
- 이 자료는 PD의 검출후 고장예측시간을 제시한 최초의 자료이다. 과거 PD의 취약한 많은 전력케이 블이 사전에 측정되지 않았다면 PD와 관련된 위치에서 열화가 진전되어 절연파괴가 발생했을 것이다.
가설 설정
- 이러한 조건하에서 PD가 검출되지 않았다면 임박한 고장은 방지할 수 있다. 최대시험전압 3Uo는 절연협조와 과전압 보호전 략이 적당하고 케이블이 과도한 스트레스를 받지 않 는다는 가정하에 정해졌다.
제안 방법
- 1997년 여름 13.2[kV] 선로 90[km]에 대해 3주간의 시험을 시행했다. 최대 시험전압은 3Uo이지만 2.
- 시험 과정은 각각15[kV],20[kV],25[kV]에서 시험이 이루어졌다. 20[kV]와 30[kV]의 전압으로 시험하여 488[m]케이블 교체, 두 개의 이음부분 수리, 몇몇 액체누수 수리, 보수후 회선 재시험을 실시한 후 운전을 재개 했다. 이 회선에 대해 2000년까지 시험 결과를 비교해보면 두 이음부분을 제외하고, 2차 시험에서 관찰된 방전과 최초시험과 같거나 약간 변햇음을 알 수 있다.
- IRC 측정은 실험실에서 짧은 길이의 샘플에 대해 서만 수행하였다. 이때 계산된 열화 계수 A는 1.
- 하지만 프랑스 케이블• 의 경우에는 물로 인한 문제가 크게 드러나지 않는 상황에서는 이 기술들의 유효성에 대해 매우 조심스 럽게 생각하고 있다. 그래서 접속재 및 중요수용가 선로의 진단을 위해 현재까지 상용화된 제품을 대상으로 성능평가시험을 실시했다. 성능시험을 실시한 장치는 다음과 같다.
- 첫 단계는 각 나라 규격에 의해 추천된 시험전압으로 케 이블 외피의 전체적인 상태를 조사해야 한다. 두 번째 단계는 IRC 측정장치와 같은 케이블 진단장비로 케이블 절연을 조사하는 것이다. 다음 단계는 유전체 진단의 결과에 따라 추가의 시험이 진행될 수 있다.
- 부분방전 검출과 위치파악 시험을 IMCORP 시스템을 이용하여 열화 샘플과 현장 케이블에 대해 실시하였다. 열화 샘플의 경우에는 케이블의 길이가 20[m]로 짧기 때문에 PD 위치파악에 있어서는 좋은 결과를 보이지 않았고、접속을 위한 단말을 제외하고 는 케이블에서는 PD가 검출되지 않았다.
- 최초 시험은 1998년 6월 중 Phase-to-Ground 전압의 150%인 최대 30kn의 시험 전압을 사용하여 실시되었다. 시험 과정은 각각15[kV],20[kV],25[kV]에서 시험이 이루어졌다. 20[kV]와 30[kV]의 전압으로 시험하여 488[m]케이블 교체, 두 개의 이음부분 수리, 몇몇 액체누수 수리, 보수후 회선 재시험을 실시한 후 운전을 재개 했다.
- 이 방법은 SEBA DYNATRONIG사 장비를 이용하여 완화전류를 분석하는 것에 기초하고 있다. 케이 블을 1,（XX）[V] DC로 30분간 충전시킨 후 的분 동안 방전시켜 수트리에서 발생하는 완화전류를 측정한다. 이때 그림 3과 같은 피크를 가진 곡선이 나타나고 이로부터 열화계수 'A'를 계산하여 A가 2.
- 그래서 단지 케이블 외 피에 대한 저전압 DC 준공시험만이 수행되었다. 특 별한 경우에 15분간 4Uo DC를 인가하여 절연체를 시험했다. 현재에도 이 방법이 가끔 접속재 시공불량 을 찾기위해 이용되고 있다.
- 3까지 약 2,450[km]의미 국내 전력케이블에서의 PD측정한 자료로 약 6,800개의 PD 위치를 표시한 것이다. 표는 검출한 초기 PD 전압（선-대지간 전압）으로 분류하였다.
대상 데이터
- 1965년부터 19労년까지 22-33[kV] XLPE 케이블 선로.의 케이블에서 절연파괴 사고율은 초기에는 0.
- 1996-1田8년 미국과 캐나다에서 50[Hz]부분방전 측정장치로 2400[km]의 MV 케이블을 시험했다.
- 왜 냐하면 전력회사에서는 시험중 케이블이 고장날 경우 운전에 어려움이 있기 때문에 이를 두려워하기 때문이다. 이 시험에서 12개소의 케이블 결함, 153개 소의 접속재 결함, 60개소의 단말 불량을 발견했다.
- 4[kV] 였다. 이 시험에서 한 개의 케이블 결함과 3)개의 접 속재 결함, 7개의 단말 불량 부분을 검출했다. 특히 3개의 접속재는 부분방전 개시전압이 운전전압보다 낮거나 근처로 나타나 즉각적인 교체를 권장했다.
- 1990년대 회선은 평균 이상의 고장율을 보이기 시작했고 NMPC는 회선의 신뢰성을 향상시키고 고장후 복구를 위해 진단시험을 하기로 결정하고 케이블과 악세사리의 고장 위치 탐색에 KEMA VIF PD 비파괴 시험방법을 선택햇다. 최초 시험은 1998년 6월 중 Phase-to-Ground 전압의 150%인 최대 30kn의 시험 전압을 사용하여 실시되었다. 시험 과정은 각각15[kV],20[kV],25[kV]에서 시험이 이루어졌다.
성능/효과
- 또한 더 적합한 고장예측 기준 설정을 위하여 케 이블 고장기록자료는 케이블에서 검출된 PD 자료와 비교되어야 한다. 1년간 고장기록의 자료와 이론적인 근거는 유사한 길이의 설비에서 예측되는 PD 수가 고장조건의 위치와 관련이 있는 것으로 분석되었다.
- 6 개월 후 재측정한 결과 역시 tan6 는 각각 2X10： 1.8X103 및 16乂1。3로 좋지 않은 것으로 나타났다. 결국 접속재를 교체하고 재측정한 결과 모든 상에서 0.
- 결과를 요약하면 시험주파수를 0.1[Hz] 이하로 감 소시키는 것은 현장시험으로 적절하지 않으며, 3Uo 범위의 전압레벨이 가장 좋은 yes/no 결과에 이르게 한다.
- 시험 결과에 의해 보수 권고에 기초해서 보수와 교체에 대한 투자는 전체 케이블 교체 비용의 약 15%가 되었다. 그리고, 이것은 신뢰성 향상과 더불어 비용절감을 가져왔다.
- 실험 결과, VLF 시험은 배전 선로에서 액세서리 의 초기 결함을 검출하는데 유효하다고 볼 수 있으나 케이블 절연층 결함은 발견할 수 없었다. 이것은 케이블 결함이 불량 액세서리 때문에 감춰지기 때문 인 것으로 보인다.
- 위 결과에 의하면, PD의 발생위치는 14[%]가 케 이블, 44[%]가 Sphces, 24[%]는 단말부분에서 발견되었다. 분석자료에 의하면 12[%]는 가혹한 환경으로 즉각적인 보수가 요구되며, 24[%]는 보수기간을 설정 할 필요가 있고, 64[%]는 차후 재 측정이 요구되는 것으로 평가되었다.
- 진동파 전압은 고전압 발생장치와 L( 공진을 이용한 진동파 발생 회로에 의해 현장에서 쉽게 발생 시킬 수 있다. 이 시험은 효과적인 결함 검출을 위해 AC 시험만큼 전압을 올려야 하며 4Uo까지 케이블에 열화없이 전압을 올릴 수 있는 것이 실험을 통해 입 증되었다.
후속연구
- 국내 배전선로는 5년주기로 직류누설전류를 시험토 록 되어있으나 지중화율의 증가로 관리대상 선로가 급 증하고, 마땅한 열화진단방법이 없는 상태이므로 이에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다 이를 위해 국내 케 이블의 고장데이터를 고려한 새로운 유지보수방안을 고 려한다면, 운전년수에 따른 주기적 진단보다는 유지보 수 비용절감을 위해 고장발생에 대한 재발방지 개념의 EBM（Event Based Maintenance）개념과 사용년수 운전 환경 등을 고려하여 최초고장을 방지하는 CBM（Condition Based Maintenance）개념을 적절히 조합한 유지 보수 방안이 마련되어야 할 것이다. 또 진단기법도 Gobal Test와 FD Test의 적절한 교차적용을 통해 최 소의 비용으로 고장방지효과를 얻을 수 있도록 하여야 겠다.
- 현재 일본에서는 XLPE 케이블의 열화와 관련된 일본의 전력회사에서는 오래 전부터 DC 누설전류 와 tan6를 주기적으로 측정하여 왔으며 상기한 추천 진단기술의 유효성을 파악하기 위해서는 실제 현장 적용경험이 적기 때문에 더 많은 데이터가 필요하다. 또한, 절연파괴 사고를 예방하기 위해서는 국부적인 열화를 정확히 검출해내는 것이 더 유효하지만, 상기 한 기술들은 케이블 전체에 대해 평균적인 진단을 하는 것이므로 국부적인 열화를 더 잘 알기 위해 더욱 진단기술에 대해 평가분석을 할 필요가 있다.
- 이 예를 보면, 모든 케이블 의 문제가 부분 방전과 관련된게 아니기 때문에, 다양한 고장 원인을 찾기 위해 여러가지 시험을 해야 한다는 것을 알 수 있다. 한편 데이터 분석 신뢰도를 향상시키고 세련되게 하기 위해 진단 결과 교체될 부분을 절단하여 분석하고 데이터 베이스에 입력하여 관리할 필요가 있다.
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