산업화의 추세에 따라 수요가 급증하고 있는 고전력을 생산하기 위하여 시설장비 및 부하의 대용량화가 수반되고 있다. 전기설비의 규모는 점차 복잡해 지고, 대규모화 됨으로써 고도 정보화 사회로의 발전에 크게 기여하고 있다. 그러나, 발전 설비에서 불의의 사고가 발생하여 전기의 생산이 중단된다면, 전기에 의존하여 작동 중인 수 많은 장비가 지장을 받게 되고, 산업사회에 막대한 경제적 손실 및 장애를 초래하게 된다. 사고가 발생한 발전설비를 복구하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되어 국가 산업 활동에 막대한 경제적 피해를 끼치게 된다. 사고를 미연에 방지하기 위하여 케이블의 동작 상태를 정기적으로 감시 확인하여야 하며, 우리는 절연 저항를 측정하기 위한 장비를 개발하여 (주)서부발전의 현장에 설치하여 운용 중인 바, 장비의 설치로 인한 지락 전류의 변동이 없으므로, 정확한 측정 결과를 확인할 수가 있었다. 이를 체계적 응용하여 열화 상태를 구체화하여 구현할 수 있는 사전 예방감시 기술을 연구 중에 있다.
산업화의 추세에 따라 수요가 급증하고 있는 고전력을 생산하기 위하여 시설장비 및 부하의 대용량화가 수반되고 있다. 전기설비의 규모는 점차 복잡해 지고, 대규모화 됨으로써 고도 정보화 사회로의 발전에 크게 기여하고 있다. 그러나, 발전 설비에서 불의의 사고가 발생하여 전기의 생산이 중단된다면, 전기에 의존하여 작동 중인 수 많은 장비가 지장을 받게 되고, 산업사회에 막대한 경제적 손실 및 장애를 초래하게 된다. 사고가 발생한 발전설비를 복구하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되어 국가 산업 활동에 막대한 경제적 피해를 끼치게 된다. 사고를 미연에 방지하기 위하여 케이블의 동작 상태를 정기적으로 감시 확인하여야 하며, 우리는 절연 저항를 측정하기 위한 장비를 개발하여 (주)서부발전의 현장에 설치하여 운용 중인 바, 장비의 설치로 인한 지락 전류의 변동이 없으므로, 정확한 측정 결과를 확인할 수가 있었다. 이를 체계적 응용하여 열화 상태를 구체화하여 구현할 수 있는 사전 예방감시 기술을 연구 중에 있다.
With progress in industrialization, facilities for generating, delivering, and receiving high levels of electric power are in great demand. The scale of electric power equipment is increasing in both size and complexity. This has contributed to the development of our modern, high-tech and informatio...
With progress in industrialization, facilities for generating, delivering, and receiving high levels of electric power are in great demand. The scale of electric power equipment is increasing in both size and complexity. This has contributed to the development of our modern, high-tech and information-based society. However, if the generation of electric power is suspended due to unexpected accidents at power facilities or power stations, a range of equipment the operations of which are dependent on electric power can be damaged, causing substantial socioeconomic losses in an industrial society. A great deal of time and money would be expended to repair damaged facilities at a power station, causing enormous economic loss.In order to detect the deterioration processes of power cables, and to prevent the destruction of power cables, the operation status of power cables should be monitored on a regular basis. We have installed equipment at Korea Western Power Co., Ltd., located in Taean, in order to predict and prevent the destruction of power cables. This is an entirely new installation: a set of equipment invented specifically to measure the insulation resistance of power cables. Installation of the equipment does not cause the flow of earth fault current. This ensures accurate measurement of insulation resistance values by the equipment. We have been studying this equipment in order to develop preventive technology that would show the deterioration processes of power cables.
With progress in industrialization, facilities for generating, delivering, and receiving high levels of electric power are in great demand. The scale of electric power equipment is increasing in both size and complexity. This has contributed to the development of our modern, high-tech and information-based society. However, if the generation of electric power is suspended due to unexpected accidents at power facilities or power stations, a range of equipment the operations of which are dependent on electric power can be damaged, causing substantial socioeconomic losses in an industrial society. A great deal of time and money would be expended to repair damaged facilities at a power station, causing enormous economic loss.In order to detect the deterioration processes of power cables, and to prevent the destruction of power cables, the operation status of power cables should be monitored on a regular basis. We have installed equipment at Korea Western Power Co., Ltd., located in Taean, in order to predict and prevent the destruction of power cables. This is an entirely new installation: a set of equipment invented specifically to measure the insulation resistance of power cables. Installation of the equipment does not cause the flow of earth fault current. This ensures accurate measurement of insulation resistance values by the equipment. We have been studying this equipment in order to develop preventive technology that would show the deterioration processes of power cables.
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문제 정의
그러나 이 방법은 활선상태를 중지한 상태에서 측정하여야 한다는 선제 조건으로 인하여 측정 작업을 하는데 많은 제약이 따른다. 우리는 이 논문에서 고압전력 케이블의 가동을 중지 해야만 한다는 문제점을 해결하기 위하여 케이블이 운전하고 있는 상태를 그대로 유지하는 조건에서 절연저항을 측정하는 기술을 소개한다. 케이블이 정상적으로 운전 가동하고 있는 상태에서는 케이블 도체와 대지 간에 교류의 상용 전압이 인가되고 있는데, 이 전압 신호에 DC 신호 전압을 중첩하여 인가했을 때 케이블 도체와 동 테이프 간에 절연체를 통하여 흐르는 DC 누설 전류를 측정하여 절연 저항을 측정한다.
가설 설정
내부의 전기적인 구조가 간단한 시스템인 경우에는 발생한 지락 전류를 간단히 발견할 경우도 있으나, 복잡한 시스템인 경우, 사용하는 측정 장비 자체에 의하여 인한 지락 전류가 발생하기도 한다[6]. 절연파괴로 부터 발생하는 지락 사고는 주로 (a) 절연체의 경년열화 (습도, 대기오염, 외부 물체와 절연 열화로 인하여 손상된 절연), (b) 기계적 충격이나 절연 펑크에 의한 물리적인 손상, (c) 과도 전압 충격 또는 정상 전압에 의한 열화, 및 (d) 단락 사고의 인한 지락 등으로 분류 있다. 우리가 개발한 측정 장비를 발전소에 설치하여 실험한 바에 의하면, 장비를 설치하기 전후에 지락 전류의 변화가 거의 발생하지 않았으며, 이 결과 우리가 개발한 측정 장비는 운전 중인 고전압 케이블의 원래의 동작에는 아무런 나쁜 영향을 끼치지 않고 유효하게 동작하고 있음을 알 수가 있다.
제안 방법
절연 저항 테스트는 저항값이 충분히 커서 절연 상태가 유지되는 지를 확인하는 작업이다. 도선과 실드사이의 절연 저항을 측정하여 결함 (열화)의 형태를 판단한다. 저항값이 적으면 (이론상 0 Ohm ) 상태란 두 도체가 절연 상태를 유지하지 못하고 도전(conducting) 상태라는 의미이다[7,8,9].
스위치 (SW) 가 1위치로 된 상태 (즉, DC 신호 전압이 인가되기 전의 상태)에서 DC 누설전류계에 흐르는 DC누설 전류 Io를 측정하고, SW을 2위치로 옮긴 상태에서 (즉, DC 신호 전압이 인가되기 후의 상태에서) DC 누설 전류계에 흐르는 DC누설전류 Idc를 측정한 후, DC신호전압 인가 전후의 차이 값 즉 Idc–Io의 누설 전류의 값으로 DC 신호 전압에 대한 비율을 계산하면 절연 저항 값을 알 수있게 된다. 따라서, 절연 저항을 측정하는 동안 먼저 잡음 및 초기 조건에서의 절연 저항을 측정하고, 그 후 DC 전압을 인가하여 초기값과 DC전압 인가 후 누설 전류의 차이를 이용하여, 케이블 시스템의 이상여부를 판단한다.
대상 데이터
3~22 kV) 케이블로 구분한다. 우리가 연구한 케이블은 충남 태안의 (주)서부 발전소에서 설치되어 운전 중인 6.6 kV 에 의한 고전력을 송전하는 초고압 지중 송전선로 (CV cable)를 운전 상태에서 진단하였다. 우리가 측정을 위하여 설치한 케이블은 전압 6.
성능/효과
2. 지금까지 시도한 적이 없는 운전 중인 케이블의 부하 전류를 측정하여, 부하 전류와 수명과의 상관 관계를 확인 할 수 있는 시스템의 설치가 가능하였다.
절연파괴로 부터 발생하는 지락 사고는 주로 (a) 절연체의 경년열화 (습도, 대기오염, 외부 물체와 절연 열화로 인하여 손상된 절연), (b) 기계적 충격이나 절연 펑크에 의한 물리적인 손상, (c) 과도 전압 충격 또는 정상 전압에 의한 열화, 및 (d) 단락 사고의 인한 지락 등으로 분류 있다. 우리가 개발한 측정 장비를 발전소에 설치하여 실험한 바에 의하면, 장비를 설치하기 전후에 지락 전류의 변화가 거의 발생하지 않았으며, 이 결과 우리가 개발한 측정 장비는 운전 중인 고전압 케이블의 원래의 동작에는 아무런 나쁜 영향을 끼치지 않고 유효하게 동작하고 있음을 알 수가 있다.
후속연구
3. 이는 향 후 케이블 시스템의 도체 사이즈 절감을할 수 있고 원가 절감에 크게 기여할 것으로 예상된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
근래에 포설한 케이블의 사고가 발생할 수 있는 상황은 무엇인가?
설치 환경 및 사용 조건에 따라서 다르겠 지만, 설치 후 운전 상태에 있는 CV cable 은 6-8년의 기간이 경과하면 정상적인 동작을 저해하는 열화 상태가 나타나기 시작하고, 상태가 더 나쁘게 진행되는 경우, 절연 파괴현상으로 인한 정전 및 화재 사고가 발생한다는 많은 사례 보고가 있다. 근래에 포설한 케이블이라 할지라도 시공 불량이나 기타의 열악한 주변 환경으로 인한 악조건 상태에 노출되어 있는 경우, 그 전의 임의적인 시점에서도 사고가 발생할 수가 있다. 일반적으로 고압 전력 케이블의 열화상태를 파악하기 위하여 사용하는 방법으로서 사선상태에서는 tanδ 법이 있다.
발전 설비에서 사고가 발생하여 전기 생산의 중단이 미치는 영향은 무엇인가?
전기설비의 규모는 점차 복잡해 지고, 대규모화 됨으로써 고도 정보화 사회로의 발전에 크게 기여하고 있다. 그러나, 발전 설비에서 불의의 사고가 발생하여 전기의 생산이 중단된다면, 전기에 의존하여 작동 중인 수 많은 장비가 지장을 받게 되고, 산업사회에 막대한 경제적 손실 및 장애를 초래하게 된다. 사고가 발생한 발전설비를 복구하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되어 국가 산업 활동에 막대한 경제적 피해를 끼치게 된다.
발전 설비의 사고를 미연에 방지하는 방법은 무엇인가?
사고가 발생한 발전설비를 복구하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되어 국가 산업 활동에 막대한 경제적 피해를 끼치게 된다. 사고를 미연에 방지하기 위하여 케이블의 동작 상태를 정기적으로 감시 확인하여야 하며, 우리는 절연 저항를 측정하기 위한 장비를 개발하여 (주)서부발전의 현장에 설치하여 운용 중인 바, 장비의 설치로 인한 지락 전류의 변동이 없으므로, 정확한 측정 결과를 확인할 수가 있었다. 이를 체계적 응용하여 열화 상태를 구체화하여 구현할 수 있는 사전 예방감시 기술을 연구 중에 있다.
참고문헌 (11)
J. S. Kim, K. H. Kim, J. S. Lee, "The Study on the Variable Orifice Spray of the Steam Power Plant Desuperheater," Journal of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society(JKAIS), Vol. 14, No. 1, pp. 63-68, 2013.
K. H. Um, K. W. Lee, "Developing Equipment to Detect the Deterioration Status of 6.6kV Power Cables in Operation at Power Station", Journal of the The Institute of Internet, Broadcasting and Communication, vol.14, no. 4, pp. 197-203, Jun 2013.
K. H. Um, K. W. Lee, "Analysis of Deterioration Characteristics of 6.6kV Power Cable Systems in Operation by Filtering Processes", Journal of the The Institute of Internet, Broadcasting and Communication, vol.14, no. 4, pp. 205-211, Aug 2014.
Baldwin Bridger, Jr., "High-Resistance Grounding", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. IA-19, No. 1, Jan./Feb 1983.
John Foster, William Brown, & Larry Pryor, High Resistance Grounding in the Cement Industry-A User's Experience, IEEE Cement Industry Conference, May 19-24, 1985.
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