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문제 정의
- PL법 환경 하에서의 전력케이블 열 충격 시험 후의 사고위험성과 절연성능에 관해 살펴보았다. 6.
제안 방법
- IEC 60811[8] 에 의한 열 충격 시험을 수행하기 위한 실험 장치의 개략도를 그림 2에 나타내며, 온도가변이 -60-150 [°C]까지 가능한 열 충격 시험장치를 사용하였다. 6.6[kV]급과 22.9[kV]급 전력케이블을 각각 10개 씩 열 충격 시험기 내부에 배열하였으며, 제어기를 통해 온도를 그림 3과 같이 120TC]에서 -20[笆]까지 변화시켰으며, 각각 1시간씩 유지도록 하여 총 50 勅 사이클 동안 가속열화 시켰다. 열 충격 시험 후, 전력케이블수축율은 IEC 60811에 의해 (1) 식으로 계산하였다.
- 200[kV], Hipotronics, USA)를 이용하였으며, UkV/sec]씩 상승시켰다. 또한 절연파괴 시의 전력케이블 사고 패턴은 고속카메라(Max. 10, 000[fps], MIKROTRON)를 이용하여 컴퓨터에 저장하였다. 이때 주위온도는 27도이며, 습도는 60[%]였다.
- 9[kV] 이하 전력케이블을 대상으로 가속열화에 의한 사고를 모의하였다. 사고모의는 일정한 열 충격 시험을 수행하였으며, 열 충격 시험 결과에 따른 케이블 자체의 특성 변화 및 절연파괴 특성에 대해 검토하였다.
- 9[kV]급 A사 케이블의 수축 길이와 수축율을 나타낸다. 수축 길이와 수축율은 250사이클과 500사이클 5개씩을 측정하여 평균값을 구하였다. 그림에서 알 수 있듯이 250사이클 후의 수축 길이는 평균 12.
- 열 충격 시험에 의해 가속 열화 된 케이블의 절연내력 특성을 살펴보기 위해 그림 9와 같이 케이블을 제작하였다. 시료는 전력케이블 길이를 감안하여 6.
- 9[kV]급 전력케이블의 경우에는 시료의 길이가 600[1皿]정도로 짧기 때문에 관통파괴가 아닌 연면 방전이나 기 중 방전이 발생하였다. 전력케이블 연면 방전을 방지하기 위 해열 수축 테이프를 이용하여 일정한 경사를 가지는 형태로 제작하였으며, 가장자리 부분에서는 전력케이블 헤드캡으로 보강하였다. 또한 전력케이블 가운데 부분에 전극을 설치하여 접지단자로 사용하였다.
대상 데이터
- 길이는 600血!]로 하였다. IEC 60811[8] 에 의한 열 충격 시험을 수행하기 위한 실험 장치의 개략도를 그림 2에 나타내며, 온도가변이 -60-150 [°C]까지 가능한 열 충격 시험장치를 사용하였다. 6.
- 9[kV]급 단상 전력케이블을 사용하였으며, 표 1에 사양을 나타낸다. 동일사양, 동일 규격의 3개 회사(A사, B사, 8사 케이블) 제품을 선정하여 비교하였으며, 케이블의 절연재료는 가교 폴리에틸렌(XLPE)이다. 케이블 사양에서 6/10 [kV] CV케이블의 공칭단면적은 35[nmf], XLPE두께는 3.
- 본 연구에서는 현재 사용되고 있는 22.9[kV] 이하 전력케이블을 대상으로 가속열화에 의한 사고를 모의하였다. 사고모의는 일정한 열 충격 시험을 수행하였으며, 열 충격 시험 결과에 따른 케이블 자체의 특성 변화 및 절연파괴 특성에 대해 검토하였다.
- 시료는 전력케이블 길이를 감안하여 6.6[kV]급만 대상으로 하였으며, 22.9[kV]급 전력케이블의 경우에는 시료의 길이가 600[1皿]정도로 짧기 때문에 관통파괴가 아닌 연면 방전이나 기 중 방전이 발생하였다. 전력케이블 연면 방전을 방지하기 위 해열 수축 테이프를 이용하여 일정한 경사를 가지는 형태로 제작하였으며, 가장자리 부분에서는 전력케이블 헤드캡으로 보강하였다.
- 전력케이블은 국내에서 제작되어 현재 많이 이용되고 있는 6.6[kV〕급과 22.9[kV]급 단상 전력케이블을 사용하였으며, 표 1에 사양을 나타낸다. 동일사양, 동일 규격의 3개 회사(A사, B사, 8사 케이블) 제품을 선정하여 비교하였으며, 케이블의 절연재료는 가교 폴리에틸렌(XLPE)이다.
이론/모형
- 9[kV]급 전력케이블을 각각 10개 씩 열 충격 시험기 내부에 배열하였으며, 제어기를 통해 온도를 그림 3과 같이 120TC]에서 -20[笆]까지 변화시켰으며, 각각 1시간씩 유지도록 하여 총 50 勅 사이클 동안 가속열화 시켰다. 열 충격 시험 후, 전력케이블수축율은 IEC 60811에 의해 (1) 식으로 계산하였다.
성능/효과
- 또한 열 충격 시험에 따른 각 열사이클마다의 절연파괴 전압의 변화는 거의 나타나지 않았다. 6.6[kV]급 A사 전력케이블의 경우는 열충격 시험에 따른 XLPE의 수축이 거의 나타나지 않았고, 실험의 온도 가변범위가 XLPE 가교시의 온도 1&TC]이하므로 절연파괴에 영향을 줄 수 있는 결함이나 보이드(void)가 형성되지 않았기 때문인 것으로 판단할 수 있다.
- 6.6[kV]급의 전력케이블의 절연파괴 전압은 88 [kV] 정도였으며, 보고되고 있는 PE 계열의 절연파괴 전압인 20〜30tkV/mm]와 거의 유사한 파괴 값을 가졌다. 또한 열 충격 시험에 따른 각 열 사이클마다의 절연파괴 전압의 변화는 거의 나타나지 않았다.
- 타사 전력케이블의 열 중량 변화는 타사 전력케이블의 결과 값과 거의 유사한 경향을 나타내었다. 따라서 열 중량 분석 결과만을 비교해보면, A사 전력케이블은 초기 정상 상태에서 열 충격에 의해 심하게 수축되는 것으로 추측되며, 열 충격 후에 안정화된 것을 알 수 있다. 각 제조회사에서는 KSC EC 60502-2[9]에 의해 케이블을 생산과 시험을 거쳐 판매하고 있으므로 규격상의 문제는 없는 것으로 판단된다.
- 64[%]였으며, 열 충격에 의한 영향이 경미한 것을 알 수 있다. 이상의 열충격 시험을 통해, 전력케이블 헤드 접속부분의 시공 불량에 의한 전력케이블 사고뿐만 아니라 제품 불량에 의한 전력케이블 소손에 의해 사고가 발생할 가능성이 있다는 것을 추측해 볼 수 있다.
- 분석결과를 나타낸다. 정상상태에서 타사(B, C) 전력케이블의 열 중량 변화는 432.96TC]에서 각각 87.76[%], 88.17[%]로서 큰 차이가 나타나지 않았지만, A사 전력케이블은 75.47[%]로서 열 중량 특성이 심하게 변한 것을 알 수 있다. 타사 전력케이블의 열 중량 변화는 타사 전력케이블의 결과 값과 거의 유사한 경향을 나타내었다.
후속연구
- 함께 검토 . 검증하여 정확한 사고원인 규명과 사용자의 피해를 최소화 시켜야 할 것이다. 또한 연구결과는 PL분쟁 시의 해결방안을 도출하기 위해 사고원인 규명의 객관적인 자료제시 및 DB화 구축에도 활용될 것이다.
- 검증하여 정확한 사고원인 규명과 사용자의 피해를 최소화 시켜야 할 것이다. 또한 연구결과는 PL분쟁 시의 해결방안을 도출하기 위해 사고원인 규명의 객관적인 자료제시 및 DB화 구축에도 활용될 것이다.
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