[논문]노후 가공송전선의 수명평가와 진단

김성덕; 심재명; 이동일; 강지원; 장태인; 민병욱

문제 정의

연구소에서 찾을 수 있다. 이 연구소는 1987년부터 수년 동안에 1950년 이전에 가설된 선로를 중심으로 선로의 교체에 관한 부식, 환경 등의 문제들을 집중 연구하였다. 이 계획에는 송전선로에 대한 현장검사, 샘플치의 실험실 시험이 동시에 이루어졌으며 부식환경평가, 도체와 철탑, 현수애자 등의 다양한 실험과 조사가 진행되었다.

제안 방법

본 기고는 송전설비 중 주로 도체를 중심으로 기술하였다. 가설된 도체의 노후 현황, 도체의 수명 및 수명진단에 대한 필요성과 교체기준 확립에 대한 세계적 동향을 분석하였다. 도체의 진단이나 평가방법, 허용전류를 증가시키는 시도와 국내의 실정을 분석, 기술하였다.
가설된 도체의 노후 현황, 도체의 수명 및 수명진단에 대한 필요성과 교체기준 확립에 대한 세계적 동향을 분석하였다. 도체의 진단이나 평가방법, 허용전류를 증가시키는 시도와 국내의 실정을 분석, 기술하였다. 그 결과, 현대 국내 노후 송전선로의 신뢰성을 확립과 경제적인 운용에 대한 대책이 요구된다.
국내 송전선로의 노후도를 검토하기 위하여 국내 9 개 전력관리처 중, 수원 및 대전전력관리처 소관의 156개 선로에 대한 가설시기에 관한 분석결과를 그림 1에 예시한다. 물론, 선로의 길이, 도체의 종류와 선로 이력 등이 고려되어야 하지만 여기서는 선로의 경년으로 현재 노후도를 추정하였다. 표 2에서와 같이 송전 설비의 평균수명을 50년으로 가정한다면 2000년을 기준으로 할 경우, 1950년 이전의 설비는 약 13〔%〕 는즉시 교체될 대상선로가 된다.
이 연구소는 1987년부터 수년 동안에 1950년 이전에 가설된 선로를 중심으로 선로의 교체에 관한 부식, 환경 등의 문제들을 집중 연구하였다. 이 계획에는 송전선로에 대한 현장검사, 샘플치의 실험실 시험이 동시에 이루어졌으며 부식환경평가, 도체와 철탑, 현수애자 등의 다양한 실험과 조사가 진행되었다. 도체를 제외한 애자, 스페이서, 철탑 등의 문제들은 영국의 CERL과 유사한 결과를 도출하였지만, 도체만은 약간 다른 결과를 보였다.
표 3은 교체를 위한 환산표를 나타낸다. 이 표에 따르면, ACSR의 한계수명을 50년으로 하여 경년을 선형적 함수로 하고 이에 부하율, 정전요인, 송전전압, 공급능력 등을일정한 비율로 고려하여 일정 기준점수 이상의 선로를 우선 교체대상으로 판단하였다. 이러한 기준들은 지금까지 경년방식이나 인장감소율 등으로 교체 시기를 결정하였던 다른 전력회사의 규정에 비하여 비교적 합리적인 기준으로 생각된다.

대상 데이터

그렇지만, 송전선로 전체에 대한 체계적인 진단방법이나 평가 기준 등은 여전히 마련되지 않은 상태이다. 다음의 예는 80~90년 초 노후 선로에 대하여 비교적 종합적인 계획 하에 진단과 교체 문제를 취급한 사례들이다.
도체의 교체나 수명연장 또는 송전용량 증대에 대한 관심을 갖기 시작한 90년대 초에는 가공 송전선에 관련된 몇 가지 연구들이 영국을 중심으로 한 CIGRE SC₂₂에서 조사되었다〔13〕. 이 조사는 전 세계를 대상으로 한 것이었으나 21개국 49개의 전력회사가 응답하였다. 이 통계에 따르면 송전전압 10 0~ 150〔kV〕가 370, 000 (km], 150~350〔kV〕가 220, 000血!〕, 350〔kV〕이상의 것이 95, 00加 이었다.

성능/효과

의해 영향을 받는다. 따라서, 가설 당시의 도체 설계기준, 경년 변화, 전선의 운용이력, 가설 기간 동안의 환경이력, 전력공급 실태, 고장빈도, 신뢰도 등이 도체의 상태를 파악하는데 도움을 준다. 일부 전문 컨설팅 회사는 이러한 요소들 이외에 현장 실무자의 의견도 평가기준에 중요한 척도로 이용하고 있다.
특허권은 NGC에 소속되어 있으며 현재는 C사와 호주에서 선로진단의 용역 시에 진단장치로 사용하고 있다. 또한, 이 장치는 캐나다의한 회사에서 일부 평가 기준 등이 보완되어 역시 전력회사의 용역 의뢰 시에만 사용하고 있는 것으로 확인되었다. 따라서, 현재 비파괴 탐상 장치의 개발, 생산 및 판매하는 회사는 없다.
이 과정에서 도체의 부식에 관한 연구와 탐상기 개발, 스페이서, 현수애자, 철탑 및 그 기초 등의 상태가 조사, 분석되었고, 그 결과에 따라 심하게 부식된 ACSR 도체는 AAAC 도체로 교체되었다. 사용 전선의 송전용량 증대, 보수비용의 절감 등의 문제가 검토되었으며 철탑의 구조 개선에 관한 연구도 진행되었다.

후속연구

21세기에 이르러 세계의 모든 전력회사에서는 도체교체, 수명연장 등에 관심을 갖고 있으나, 표 2에서와 같이 유효수명을 객관적으로 결정해 줄 진단방법이나 평가기법 등은 매우 취약한 형편이다. 결국, 시간이 지날수록 기존 전력설비의 열화문제는 점차 심각해질 것이며 향후 이에 대한 대책이 마련되어야할 것이다.
David 등 한정된 회사들에서 비파괴탐상기를 통한 수명진단을 하고 있지만, 도체교체 수명에 대한 기준에 대한 정확한 정보를 제공하지 않고 있는 실정이다. 다만, CERT 초기 계획서와 그 동안의 결과들에 대한 구체적인 자료들이 수집되면 좀더 정확한 판단을 내릴 수 있을 것으로 생각된다. 다만, NGC에서 AAAC 를 채용한 이유에 대해서는 전해부식 (gal.
ACSRe 연속허용온도가 90〔莒〕 이지만 STACIRe 210〔©로서 연속허용전류가 각각 848 및 1518〔A〕로서 대략 2배 정도 송전용량을 증가시킬 수 있다. 이제, STACIR 도체로 일부 선로가 교체된 후 5년 정도가지났으므로 송전선로의 운영 차원에서 적절한 평가가 이루어질 것으로 예상된다.

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