[논문]국내 25.8kV 가스개폐기의 실용성능 평가

김동명; 권태호

문제 정의

따라서 실선로에서 발생할 수 있는 각종 현상 및 영향에 대한 특성 검토를 위해서는 사용조건과 유사한 스트레스로 검증이 필요하다. 본 논문에서는 국산 25.8 kV 가스 절연개폐기에 대해 실계통 성능, 취약점 등을 파악하기 위하여 한국전력공사에서 개발한 개폐기 실용성능방법을 활용하여 성능 검증을 수행하였다. 실용성능시험은 전기적, 기계적, 환경시험 등으로 분류되며 시험 전ㆍ후 특성을 비교함으로써 악한조건에서 내성을 검증할 수 있다.

제안 방법

ANSI/IEEE C37.71의 6.7 규격에 따라 외부 노이즈 영향을 최소화하기 위해 전자차폐실(shield room)에서 Digital Discharge Detector(DDX-7000, Hipotronics Inc.)를 이용하여 부분방전시험을 수행하였다. 폐로상태에서 상-상, 대지간 / 개방상태에서 극-극, 대지 간에 최소 상용주파내전압값의 0.
Circuit breaker analyzer(EGIL, Programma Electric AB(Sweden))을 이용하여 개폐기 부싱단자에 시험전압을 인가하고 개폐시 단자의 전압을 검출하고 시험 전․후에 R, S, T 3상의 개폐시간차의 변화를 분석하였다. 모든 시료의 각 회로 시간차의 최대값은 2 ms이내로 측정되었다.
Impulse Voltage Test System(SGSA 600-30, HAEFELY TEST AG.)를 이용하여 폐로상태에서 상-상, 대지간/개방상태에서 극-극, 대지간에 150 kV(지중형 : 125 kV), 1.2×50 ㎲의 충격파를 정, 부 15회 인가하여 절연파괴의 여부를 확인하였다.
Micro-ohmmeter(MOM 600, Programma Electric AB(Sweden))를 이용하여 개폐기를 투입한 상태에서 주회로(동상의 각 극간)에 100 A의 전류를 인가하고 실용성능시험 전․후 저항값의 변화를 살펴보았다. 시2 시료를 제외한 개폐기는 변화율이 20 % 이내로 측정되어 기준에 적합한 것으로 조사되었으며, 시2 시료의 경우 일부회로에서 23～33 % 변화율을 보이고 있으나 변화된 저항값이 400 μΩ이하이다.
RS C 0033을 적용하여 고ㆍ저온시험기(시험온도 : -40℃～150℃, 건우엔지니어링)를 이용하여 -25～+40 ℃ 시험온도 주기에서 무전압 개폐시험을 수행하였다. 신2 시료에서 투ㆍ개방 조작시 구동축과 외함사이에서 SF6 가스의 누기가 확인되었다.
단계별 시험항목과 시험절차는 과 같으며, 실계통 모의가 가능한 고창 전력시험센터에서 시험을 수행하였다.
)를 이용하여 부분방전시험을 수행하였다. 폐로상태에서 상-상, 대지간 / 개방상태에서 극-극, 대지 간에 최소 상용주파내전압값의 0.5배인 30 kV를 1분이상 인가한 후 전압을 강하하면서 부분방전 소멸전압을 확인한다. 현재 ES 기준에는 부분방전 소멸전압 19 kV에서 발생량이 1.

대상 데이터

2.1 시료

시험 시료는 모집단(전국의 배전개폐기 약 13만대)을 대표할 수 있어야 하므로 국내 점유율의 40% 정도인 4개사에서 임의 발췌 선정하였다. 시험용 개폐기는 총 6대이며, 가공개폐기는 신품 2대와 경년품 2대 등 총 4대이며, 지중개폐기는 RS C0031(2003) 장기과전시험을 수행한 시료 2대이다.
시험 시료는 모집단(전국의 배전개폐기 약 13만대)을 대표할 수 있어야 하므로 국내 점유율의 40% 정도인 4개사에서 임의 발췌 선정하였다. 시험용 개폐기는 총 6대이며, 가공개폐기는 신품 2대와 경년품 2대 등 총 4대이며, 지중개폐기는 RS C0031(2003) 장기과전시험을 수행한 시료 2대이다.

이론/모형

IEC 60265-1의 6.2 규격에 따라 고․저온 시험 전․후 시험을 수행하였다. Impulse Voltage Test System(SGSA 600-30, HAEFELY TEST AG.
순도 측정을 위해 Portable Gas Monitor(FI-21, Riken Keiki(Gemany))가 사용되었으며 Automatic Dew-point Meter(DSP-RM, Alpha Moisture System (England))을 사용하여 수분량을 측정하였다. 시험 전ㆍ후 개폐기 내 SF6 가스의 순도 및 수분량을 측정한 결과, 시2(68 %)를 제외한 모든 시료에서 96～98 %의 순도를 보여주고 있으며, 수분량은 대체로 양호하였다.
시험방법 및 규격은 IEC 60265-1의 6.2 규격에 준해 실용성능 절차도에 따라 고․저온 시험 전․후에 수행하였다. AC Dielectric Test Set(970 controller, Hipotronics Inc.
주회로 도체간의 접속상태를 확인하기 위하여 직류전압강하법으로 동상 주회로 전극간의 저항을 측정하였다. IEC 60265-1의 6.

성능/효과

2 규격에 준해 실용성능 절차도에 따라 고․저온 시험 전․후에 수행하였다. AC Dielectric Test Set(970 controller, Hipotronics Inc.)를 이용하여 폐로상태에서 상-상, 대지간/개방상태에서 극-극, 대지간에 60 kV(지중형 : 40 kV)을 60 sec를 인가하여 절연파괴의 여부를 확인한 결과, 시료 모두 기준을 만족하였다.
○ 전류조건을 고려하지 않았지만 절연물에 대한 시험결과, 전기적 수명은 B10 20년은 만족하는 것으로 조사되었다.
시2 시료를 제외한 개폐기는 변화율이 20 % 이내로 측정되어 기준에 적합한 것으로 조사되었으며, 시2 시료의 경우 일부회로에서 23～33 % 변화율을 보이고 있으나 변화된 저항값이 400 μΩ이하이다.
순도 측정을 위해 Portable Gas Monitor(FI-21, Riken Keiki(Gemany))가 사용되었으며 Automatic Dew-point Meter(DSP-RM, Alpha Moisture System (England))을 사용하여 수분량을 측정하였다. 시험 전ㆍ후 개폐기 내 SF6 가스의 순도 및 수분량을 측정한 결과, 시2(68 %)를 제외한 모든 시료에서 96～98 %의 순도를 보여주고 있으며, 수분량은 대체로 양호하였다.
절연저항계(3124, KYORITSU(일본))를 이용하여 개폐기 단자에 10 kV를 인가한 상태에서 실용성능시험 전ㆍ후 절연저항을 측정한 결과, 모든 시료의 절연저항 값은 ∞ Ω으로 계측되었다.

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