[논문]345kV XLPE 케이블 선로의 준공

신희덕; 김화종; 김현주; 박근룡; 송재혁

345kV XLPE 케이블 선로의 준공
The first installation of underground transmission line with 345kV XLPE cable in Korea 원문보기

신희덕 (대한전선(주)) , 김화종 (대한전선(주)) , 김현주 (대한전선(주)) , 박근룡 (대한전선(주)) , 송재혁 (대한전선(주))

Since the first underground transmission line in Korea was installed in 1974, the two types of underground transmission power cables, oil-filled and XLPE, have been applied for underground transmission lines. As the manufacturing technologies of XLPE cable have been improved and the simplicity of installation and maintenance has been focused on, the installations of XLPE cables have been largely increased since the mid 1990's. For the first time, in Korea, the 345kV XLPE cable was installed at Pyungtaek thermal power plant in 2003, February. So, this paper introduces the project profile, the design of cable and its accessory, the cable system design, installation and site test.

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문제 정의

세계적으로 OF 케이블은 수십 년 동안 실선로에 적용되어 그 신뢰성이 입증되었지만, 환경적인 문제와 유지보수의 필요 등의 단점으로 인해 점차 그 수요가 줄어들고 있는 반면에 XLPE 케이블은 제조기술의 발전과 설치의 간편성 등의 장점으로 인해 그 수요가 증가하고 있다. 이러한 상황에서 345kV XLPE 케이블이 국내 최초로 실선로에 적용되어 2003년 2월 준공, 운전 중으로, 본고에서는 345kV 준공선로의 케이블과 부속재의 설계, 시스템 설계, 공사 설계, 시공기술 및 준공시험에 대한 개요를 기술하고자 한다.

제안 방법

XLPE 절연체의 열화방지를 위해 화학적으로 안정된 실리콘 오일을 선정하였으며, OF 케이블보다 큰 XLPE 케이블의 열팽창의 보상을 위하여 묜덴서 쿈과 케이블심선 간에 특수절연지를 적용하였다* 또한 케이블 내부와 접속함 외부로의 누유를 방지하기 위하여 154kV XLPE TMJ(Tape Mold Joint)가류방식으로 상부의 도체 압축부와 하부동관 연결부에 XLPE 테이프를 적층하여 몰딩부룔 형성하였다' 기중 종단 접속함 최상부의 실리콘 오일의 압력온 주변온도 변화 및 부하변동에 대하여 일정압력을 유지할 필요가 있어 이를 위해 유압 보상 장치로 압력유조를 사용한다.
공사 설계는 선로의 설치에 필요한 각종 기술계산 및 기술검토로 이루어졌으며, 주요내용으로는 포설 방법과 장비의 검토와 선정, 케이블 지지 및 고정방식의 선정과 설계, 기중 종단 접속함의 지지구조물의 설계, 공사용 자재의 종류 및 수량의 결정, 케이블 열신축 대책수립둥이 있다.
1.3 금속시스
금속시절a체를 보호하고 수분의 침투를 방지, 고장전류의 귀로 및 전기적 차폐의 목적으로 기계적 특성 및 전기적 특성이 고루 우수한 알루미늄 시스로 설계되었으며 금속시스의 열신축, 케이블 설치시의 곡률반경 등에 의한 금속시스의 왜(歪)를 경감시키는 파부형 (Corrugated) 구조로 설계되었다.
본 프로젝트에 적용된 케이블의 경우, S 낞 peLclean compound 의 사용과 압출 공정까지 공기와의 접촉이 철저히 차단되었다. 또한 내부 반도 전 층, 절연체 및 외부 반도전충이 동심원형태로 동시에 압출 성형되는 연속삼중압출 (Continuous Triple Extrusion) 방식과 가교와 냉각이 건조상태에서 이루어지는 완전건조가교 (Completely Dry Curing & Cooling, CDCC)방식으로 제조되었다.
외경을 작게 하기 위하여 압축한 구조이다. 또한 표피효과를 줄이기 위하여 5 분할도체(Segment)로 분할하였다.
1.4 방식층
방식충은 금속시스의 외상과 부식의 방지를 목적으로 전기적 특성과, 내약품성, 난연성, 내마모성 등의 기계적 특성을 고려하여 공칭두께 6.0mm로 설계되었다.
편단접지방식이 주로 사용된다. 본 프로젝트는 긍장이 약 0.3km로 단구간이면서 중간접속이 없어, 정상 운전 시에는 개방단의 역할을 하여 시스손실을 감소시키고 이상전압 침입시에는 어레스터(절연통 보호장치 또는방식충 보호장치)가 동작하여 대지로 방출하여 케이블방삭 충을 보호하는 편단 접지방식을 채용하였다.
본 프로젝트에 적용된 케이블 및 부속재는 설계 및 제조능력의 검증을 위한 개발시험(Type Test), 절연설계 Paramcter에 대한 Data롤 얻기 위한 절연체 특성시험 및 실선로 설치기술과 신뢰성에 대한 검증을 위한 장기 과 통전 시험 (Pre-Qualification Test) 을 거쳐 제작되었다. 케이블 및 부속재의 설계조건은 [표 1]과 같다.
본 프로젝트의 금속시스의 접지방식은 편 단 접지방식을 채용하였으며, 운전조건에 따른 급유계산에 의해 압력유조를 선정하였다.
본 프로젝트의 포설방식은 케이블 경과지를 따라 굴착 후 콘크리트 트러후를 설치, 트러후 내에 케이블을 포설한 후 모래를 채우고 트러후 덮개를 덥고 매설하는 직매 포설 방식을 사용하였다. 케이블의 포설에는 캐터필러와가이드 로라 등이 사용되었으며, 기중 종단 접속함의 접속은 조립도면에 의거 철저한 품질관리시스템을 확립하여 시공되었다.
345kV급 XLPE CABLE용 기증 종단 접속함의 경우 기존의 154kV급 이하의 종단 접속함에 사용되던 EPDM 재질의 스트레스 콘으로는 자기애관의 연면섬락 절연강도의 확보가 어려운 문제가 있다. 이의 해결을 위해 OF 케이블용 종단 접속함에 사용되고 있는 콘덴서 콘을 전계집중완화 장치로 선정하고, OF 케이블용 기중 종단 접속함의 구조를 기본으로 하여 이에 따른 XLPE 켸이블의 특성을 고려하여 설계되었다
케이블 포설 중 발생할 수 있는 케이블의 이상 유무를 확인하기 위하여 상확인 시험, 절연저항시험 및 직류 내전압시험 등을 시행하였다.

대상 데이터

준공선로는 도체 단면적 2000mm2의 단심 케이블과 기중 종단 접속함으로 구성되었으며, 콘크리트 트러후 내에 설치되었다.

성능/효과

크게 개선되었다. 본 프로젝트에 적용된 케이블의 경우, S 낞 peLclean compound 의 사용과 압출 공정까지 공기와의 접촉이 철저히 차단되었다. 또한 내부 반도 전 층, 절연체 및 외부 반도전충이 동심원형태로 동시에 압출 성형되는 연속삼중압출 (Continuous Triple Extrusion) 방식과 가교와 냉각이 건조상태에서 이루어지는 완전건조가교 (Completely Dry Curing & Cooling, CDCC)방식으로 제조되었다.

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