[논문]OF 케이블 절연유 가스분석을 통한 고장예방

김두진; 김재승; 윤종건

OF 케이블 절연유 가스분석을 통한 고장예방
The prevention of Fault by Analyzing the Gas in Oil of Oil-Filled Cable System 원문보기

김두진 (한국전력공사) , 김재승 (한국전력공사) , 윤종건 (한국전력공사)

This paper reviews the known techniques for diagnosing the condition of OF cable system and improving the service reliability. These tests are periodically achieved and intended to provide indications that the insulation system has deteriorated. One of these tests is analyzing the gas in oil on Oil-filled cable that is well known and widely accepted method. In this paper, this method of analysis and the relevant measurement standards overview and the concrete example of preventing fault incidence by performing this test is introduced.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 OF 케이블의 절연측정을 위한 절연유 가스분석 기준과 함께 원인분석 과정 및 분석을 통해 고장을 사전에 예방하고 안정적인 전력공급 능력을 향상시킨 사례를 소개하고자 한다.
본 논문에서는 OF 케이블 절연유 가스분석기술을 통해 절연파괴로 인한 고장을 사전에 예방하고 전력공급 신뢰도를 향상시킨 사례를 소개하였다. 시공 중 생성된 금속가루 등 이물이 접속함 내 잔존함으로써 선로 가압 후 이물과 동박스간 부분방전을 일으키고 절연유가 분해 되었다.

제안 방법

적용하였다. 가압 후 부분방전(PD) 측정, 접속함 열화상측정, 절연통보호장치 열화점검 등 선로의 이상유무를 확인하기 위한 점검을 시행하였고, 급유구간을 포함한 7개소 및 제1크로스본드 구간 4개소 등 총 11개소에 대한 절연유 분석을 시행하였다.
국내외 아세틸렌 가스 발생 및 분석사례를 통해 부분방전을 확인하기 위한 #28 접속함에 대한 해체점검을 시행하였다.
본 A S/S와 B S/S간 OF 케이블 선로는 총 7개소의 급유구간으로 구성되어 있으며, 구간별 급유설계에 따라 BPT 및 PT를 사용한 편단 및양단급유방식을 적용하였다. 가압 후 부분방전(PD) 측정, 접속함 열화상측정, 절연통보호장치 열화점검 등 선로의 이상유무를 확인하기 위한 점검을 시행하였고, 급유구간을 포함한 7개소 및 제1크로스본드 구간 4개소 등 총 11개소에 대한 절연유 분석을 시행하였다.
원인 분석을 위해 절연유, 절연지, 케이블 및 접속함에 대한 각종 시험자료와 점검현황을 분석하였고 그 결과에 따라 접속함의 해체점검 및 원인조사를 시행하였다.
시공 중 생성된 금속가루 등 이물이 접속함 내 잔존함으로써 선로 가압 후 이물과 동박스간 부분방전을 일으키고 절연유가 분해 되었다. 이러한 과정에서 발생된 C₂H₂ 가스를 검출, 분석하여 선로 정지 및 심각한 고장으로의 파급을 예방할 수 있었고 가능한 원인들을 추적 조사함으로써 고장원인을 파악하고 필요한 조치를 시행하였다. 이와 같이 절연진단 기술은 절연성능 저하를 사전에 파악하여 피해를 최소화함으로써 전력기술에 있어서 중요한 기술임에 틀림없다.
절연지의 열화정도를 판단하기 위해 동일한 신재와 시료에 대해 열중량 분석 및 중합도 조사, 절연파괴 강도측정을 시행하였다. 우선, 물질의 질량을 온도함수로 측정하는 열중량 분석결과 특성차이는 없었으나, 고분자구조의 결합정도를 확인하기 위해 ASTM D 4243에 의거 절연지점도 측정 후 중합도로 환산한 결과 신재와 비교하여 약 30%가량 저하되었다.

성능/효과

우선, 물질의 질량을 온도함수로 측정하는 열중량 분석결과 특성차이는 없었으나, 고분자구조의 결합정도를 확인하기 위해 ASTM D 4243에 의거 절연지점도 측정 후 중합도로 환산한 결과 신재와 비교하여 약 30%가량 저하되었다. 그림 2는 신재와 위치별로 추출한 절연지 시료의 절연파괴 강도측정 결과로 도체 측 절연지의 경우 신재와 비교하여 약 5% 저하되었으며, 시스 측 절연지와 탄화흔적이 있는 절연지의 경우 약 10% 저하된 것을 보여준다.
본 공사에 사용된 절연유는 하드알킬벤젠 합성유(2종 4호)이며, 추적관리를 위해 동일한 신유에 대한 성분분석을 시행하였고, 절연유 주입 후 성분 분석한 결과에 대한 이상유무 및 적합성을 확인하였으며 그 결과는 표5, 6과 같이 양호한 것으로 조사되었다.
분석 및 중합도 조사, 절연파괴 강도측정을 시행하였다. 우선, 물질의 질량을 온도함수로 측정하는 열중량 분석결과 특성차이는 없었으나, 고분자구조의 결합정도를 확인하기 위해 ASTM D 4243에 의거 절연지점도 측정 후 중합도로 환산한 결과 신재와 비교하여 약 30%가량 저하되었다. 그림 2는 신재와 위치별로 추출한 절연지 시료의 절연파괴 강도측정 결과로 도체 측 절연지의 경우 신재와 비교하여 약 5% 저하되었으며, 시스 측 절연지와 탄화흔적이 있는 절연지의 경우 약 10% 저하된 것을 보여준다.
접속함의 해체 후 외관검사 결과 플랜지, 유침지, 벨마우스 등에 불순물이 발견되었고 성분분석을 실시한 결과 금속가루는 슬리브 및 석도 연동선 Particle, 땜납 부산물 등으로 확인되었다. 그림 4는 이러한 금속 가루에 의한 부분방전흔적을 보여주고 있으며, 금속가루에 의한 동박스 내부에 부분방전이 발생되었고 부분방전이 지속되면서 절연지 탄화로 절연파괴로 진전되었음을 확인할 수 있었다.

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