345 kV 케이블의 종단접속부에서는 다수의 아크흔적이 발견된다. 재료분석에 의하면 케이블은 양호한 것으로 판정된다. 제조 및 설계상의 문제점은 없는 것으로 판단된다. 시공상의 결함요인 중 절연유 레벨이 낮은 것으로 추정되었다. XLPE에서는 다수의 Arc trace가 나타난 것을 확인하였다. 그러나 Soots mark가 없고, Yellow band 확인되지 않았으며, 방사형의 spider leg와 연결되지 않은 아크흔적이 없다. 이견사항으로는 XLPE의 내부에 보이드, 이물질 또는 돌기로 의심되는 것은 발견되지 않았다. 따라서 XLPE에서 이물질의 부착에 의한 절연파괴인 것으로 판단된다.
345 kV 케이블의 종단접속부에서는 다수의 아크흔적이 발견된다. 재료분석에 의하면 케이블은 양호한 것으로 판정된다. 제조 및 설계상의 문제점은 없는 것으로 판단된다. 시공상의 결함요인 중 절연유 레벨이 낮은 것으로 추정되었다. XLPE에서는 다수의 Arc trace가 나타난 것을 확인하였다. 그러나 Soots mark가 없고, Yellow band 확인되지 않았으며, 방사형의 spider leg와 연결되지 않은 아크흔적이 없다. 이견사항으로는 XLPE의 내부에 보이드, 이물질 또는 돌기로 의심되는 것은 발견되지 않았다. 따라서 XLPE에서 이물질의 부착에 의한 절연파괴인 것으로 판단된다.
It is found to the arc trace on the junction termination of 345kV cable. According to the analysis of the cable material is judged to be good. Manufacturing and design problems are not considered. In construction defects, it was estimated to the low level of insulation oil. In the majority of the ar...
It is found to the arc trace on the junction termination of 345kV cable. According to the analysis of the cable material is judged to be good. Manufacturing and design problems are not considered. In construction defects, it was estimated to the low level of insulation oil. In the majority of the arc trace appeared XLPE is found. However, there is no Soots mark, yellow band has not been confirmed, not associated with a radial arc of the spider leg is not evidence. In other opinions, void, contamination or jut are not found on the inside of XLPE. Thus, by the attachment of the impurities in surface of XLPE insulation is judged to the breakdown.
It is found to the arc trace on the junction termination of 345kV cable. According to the analysis of the cable material is judged to be good. Manufacturing and design problems are not considered. In construction defects, it was estimated to the low level of insulation oil. In the majority of the arc trace appeared XLPE is found. However, there is no Soots mark, yellow band has not been confirmed, not associated with a radial arc of the spider leg is not evidence. In other opinions, void, contamination or jut are not found on the inside of XLPE. Thus, by the attachment of the impurities in surface of XLPE insulation is judged to the breakdown.
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문제 정의
가장 우선적으로 분석을 위해 서로 의견을 교환하고 분석순서와 방향에 대해 논의 하였다. 다음으로 케이블의 제조과정과 시험인증에 대한 내용을 정리하였으며, 사고경위에 대한 간단한 리뷰를 실시하였다.
각 가설을 통해 얻은 자료는 향후 수리일정과 방법 등에 대한 구체적인 수행내용을 서로 검토하였다.
본 논문에서는 사고발생장소와 시점에 대한 내용을 요약하여 사고 전반에 대한 사항을 알기 쉽도록 전개하였다. 또한, 이후 분석과정에서 알고자 하는 근거자료를 제공하고 비교하여 판단하는데 용이하게 하고자 하였다.
사고부위를 중심으로 교차 검증을 실시하고자 양옆으로 절개하여 총 3개의 시편에 대해 핫실리콘오일 시험을 수행하였다. 또한, 제조당시 절연체(XLPE)의 두께로 인해 절연성능이 저하되었을 가능성에 대해 조사하기 위해 직경을 계측하여 확인하였다. 그림 10은 사고케이블의 원주를 측정하여 직경을 확인할 수 있는 줄자를 통해 확인하는 장면이다.
사고원인을 분석하는 것은 차후의 재발방지를 위한 매우 중요한 단초가 되기 때문이다. 본 논문에서는 사고발생장소와 시점에 대한 내용을 요약하여 사고 전반에 대한 사항을 알기 쉽도록 전개하였다. 또한, 이후 분석과정에서 알고자 하는 근거자료를 제공하고 비교하여 판단하는데 용이하게 하고자 하였다.
핫실리콘오일 시험을 통해 XLPE가 투명해지면 내부에 보이드, 이물질, 절연파괴 경로 등을 확인하는 데 용이하다. 핫실리콘오일 시험을 하는 장면으로 내부의 진행과정을 면밀히 관찰하기 위하여 할로겐 등으로 밝게 하여 확인한다. 절연파괴에 의해 구멍이 가장 큰 부분으로 구멍을 중심으로 내부 반도전층과 구리전선이 용융되어 넓게 퍼져 있는 것을 확인하였다.
제안 방법
재료분석은 크게 2개의 파트로 나누어 분석되었다. XLPE는 가장 기본이 되는 핫오일시험을 실시하여 약 120 ℃의 실리콘유에 적정크기로 절단한 케이블을 넣어 3시간에서 4시간 유지한 후, XLPE가 투명해진 상태에서 내부의 탄화구조 및 이물질 침투여부를 판단하였다.
내부의 화학적 구조의 이상유무를 확인하기 위해 적외선분광분석을 실시하였다. 총 32번 주사하여 주변 환경 오차를 줄였으며, 분해능은 4.
가장 우선적으로 분석을 위해 서로 의견을 교환하고 분석순서와 방향에 대해 논의 하였다. 다음으로 케이블의 제조과정과 시험인증에 대한 내용을 정리하였으며, 사고경위에 대한 간단한 리뷰를 실시하였다. 육안검사(Visual inspection)은 가장 겉 부분부터 순서대로 제거하면서 세척한 후 촬영하였다.
케이블 사고원인규명을 위해 이해관계가 있는 당사자의 의견을 교환하고 최대한 반영하여 사고원인을 객관적으로 판단할 필요가 있다. 따라서 제조 및 시공을 담당한 측에서 제시한 분석 자료와 일정을 확인하여 사용자 측에서 재료의 적외선 분광분석과 열분석 등을 추가적으로 요구하였다. 이를 정리하여 그림 5와 같은 흐름도에 의해 진행되었다.
시료를 주사하기 전, 공기 중의 상태를 백그라운드로 제거하였다. 무작위로 샘플링한 총 4개의 XLPE 시편과 3개의 스트레스콘 시편에 대해 적외선 흡광스팩트럼을 비교하였다. 만일, 적외선 흡광 스팩트럼이 다르게 나올 경우에는 XLPE가 이상상태로 간주할 수 있으며, 결과적으로 제조불량이라는 것을 입증할 수 있다.
사고부위를 중심으로 교차 검증을 실시하고자 양옆으로 절개하여 총 3개의 시편에 대해 핫실리콘오일 시험을 수행하였다. 또한, 제조당시 절연체(XLPE)의 두께로 인해 절연성능이 저하되었을 가능성에 대해 조사하기 위해 직경을 계측하여 확인하였다.
본 사고원인에 있어서도 이를 충실히 이행하여 진행된 사례이다. 사고분석에 있어서는 짧은 기간 동안 좀 더 객관성을 확보할 수 다양한 분석기법을 제시하고 이를 통해 계측된 자료를 검토하였다. 또한, 추정 시나리오(Hypothesis scenario)에 대한 의견불일치에 대해 회의하여 각각의 의견을 정리하는데 도달하였다.
시편은 200±3 ℃의 기중온도를 유지하여 열 피로를 가하여 그때의 시편변형에 대해 조사한다.
열분석은 열중량분석(Thermogravimetric analysis)을 실시하였으며, 카본블랙의 경우 적외선 분광분석에서 흡광되는 특성으로 적외선분광기는 활용되지 못하므로 열분석만을 실시하였다. 온도는 순차적으로 올리는 방법으로 20 ℃/min의 속도로 증가하였다.
재료분석이 끝난 후에는 가설을 통해 절연파괴 또는 전기사고의 원인에 대해 추정하였다. 서로의 의견이 교환된 상태에서 의문사항과 공통사항을 정리하였다.
육안검사(Visual inspection)은 가장 겉 부분부터 순서대로 제거하면서 세척한 후 촬영하였다. 절연파괴 과정에 대한 서로의 의견을 교환하고, 의문사항에 대해 기록하였다. 제조의 문제가 될 수 있는 직경에 대해 측정하고 그 상태를 규정에 맞는지 확인하였다.
절연파괴 과정에 대한 서로의 의견을 교환하고, 의문사항에 대해 기록하였다. 제조의 문제가 될 수 있는 직경에 대해 측정하고 그 상태를 규정에 맞는지 확인하였다. 재료분석은 크게 2개의 파트로 나누어 분석되었다.
핫셑시험(Hot set test)은 XLPE의 열적 특성을 확인하기 위한 것으로 Elongation 평가와 Permanent elongation 평가를 실시하였다. 총 3개의 시료에 대해 각각 평가하였다.
대상 데이터
도체는 연선가닥을 하나로 하는 구리로 구성되어 있으며, 이를 반도전체인 바인더로 감았다. 절연체는 앞서 언급한 EHV급 XLPE로 제조되었다.
케이블의 타입은 Single core cable copper wires screen and aluminium foil로 구성되어 있다. 도체의 크기는 2,000 ㎟이며, 절연체는 XLPE이다. 전기적 특성은 최대 10.
사고케이블의 절연체부분을 절취하여 총 3개의 시편을 제작하였다. 가공은 전기톱을 이용하여 일정한 크기로 절단한 다음 시편을 제작하였다.
온도는 순차적으로 올리는 방법으로 20 ℃/min의 속도로 증가하였다. 시료는 XLPE는 약 19.5 mg, 스트레스콘의 경우에는 약 20.7 mg을 이용하였다.
도체는 연선가닥을 하나로 하는 구리로 구성되어 있으며, 이를 반도전체인 바인더로 감았다. 절연체는 앞서 언급한 EHV급 XLPE로 제조되었다. 케이블의 무게는 대략 31.
핫셑시험(Hot set test)은 XLPE의 열적 특성을 확인하기 위한 것으로 Elongation 평가와 Permanent elongation 평가를 실시하였다. 총 3개의 시료에 대해 각각 평가하였다. Elongation의 경우에는 기중온도를 200±3 ℃를 유지하여 15분간 약 20 N/㎠의 기계적 피로를 가하였다.
성능/효과
본 보고서를 통해 사고원인규명을 하는데 있어서 많은 애로사항이 있었음에도 불구하고 단시간내에 매우 많은 양의 분석자료를 도출함으로써 교차검증과 에러를 최소화하였다. 결과의 내용을 분석하여 다시는 전력설비에서 동일의 사고가 발생되지 않도록 안전조치에 대한 수행에 철저를 기하여 전기안전에 도움이 되기를 기대한다.
시험결과는 매우 만족한 것으로 XLPE는 기계적 피로도나 열적 피로도가 매우 안정적인 것으로 확인되었다.
핫실리콘오일 시험을 하는 장면으로 내부의 진행과정을 면밀히 관찰하기 위하여 할로겐 등으로 밝게 하여 확인한다. 절연파괴에 의해 구멍이 가장 큰 부분으로 구멍을 중심으로 내부 반도전층과 구리전선이 용융되어 넓게 퍼져 있는 것을 확인하였다. 일반적으로 내부 도체로 이용되는 구리의 용융온도가 1,083℃이므로 내부에 줄열이 상당부분 위치하여 절연파괴가 진행된 것으로 판단된다.
점선부분은 스트레스콘이 위치되었을 것으로 추정되는 자국이 있는 것으로 확인되었으며, 아크의 진전방향은 좌측 상방향에서 접지측의 스트레스콘 방향인 좌측 하방향으로 진전된 것을 확인하였다. 절연파괴로 인해 큰 탄화 구멍이 생긴 3개 또는 4개와 탄화진전로를 형성하는 아주 작은 절연파괴 흔적이 10여개 확인되었다.
내부의 화학적 구조의 이상유무를 확인하기 위해 적외선분광분석을 실시하였다. 총 32번 주사하여 주변 환경 오차를 줄였으며, 분해능은 4.0 cm-1이었다. 시료를 주사하기 전, 공기 중의 상태를 백그라운드로 제거하였다.
그림 9에서 확인할 수 있듯이 XLPE에서 시작된 아크경로는 스트레스콘으로 옮겨와 접지 측에 해당되는 스트레스콘 중심 하단부에서 터진 것을 볼 수 있다. 특히 단면과 비교하여 보면, 그 위치가 전계집중에 의해 절연파괴 가능성이 가장 높을 것으로 추정되는 부분인 것으로 나타났다.
핫실리콘오일 시험을 통해 XLPE가 투명해지면 내부에 보이드, 이물질, 절연파괴 경로 등을 확인하는 데 용이하다. 핫실리콘오일 시험을 하는 장면으로 내부의 진행과정을 면밀히 관찰하기 위하여 할로겐 등으로 밝게 하여 확인한다.
후속연구
본 보고서를 통해 사고원인규명을 하는데 있어서 많은 애로사항이 있었음에도 불구하고 단시간내에 매우 많은 양의 분석자료를 도출함으로써 교차검증과 에러를 최소화하였다. 결과의 내용을 분석하여 다시는 전력설비에서 동일의 사고가 발생되지 않도록 안전조치에 대한 수행에 철저를 기하여 전기안전에 도움이 되기를 기대한다.
#부분은 절연파괴가 발생한 것으로 추정되는 아크흔적이 발견되었다. 사고의 원인을 규명하는 중요한 자료가 될 것으로 판단된다. #부분은 스트레스콘이 있었던 곳으로 추정된다.
이물질 혼입에 의한 경우에는 내부의 전기적 피로를 확인할 수 있는 진단기법을 적용하여 상시 모니터링하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 전자의 경우에는 현시점에서 가능한 판단방법이며, 후자의 경우에는 향후 지속적인 관리에 의해 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
345 kV 케이블의 종단접속부에서 발견되는 현상은?
345 kV 케이블의 종단접속부에서는 다수의 아크흔적이 발견된다. 재료분석에 의하면 케이블은 양호한 것으로 판정된다.
사고원인을 분석하는 것이 중요한 이유는?
서로의 이익을 위해 어떠한 것도 소홀해져 서는 안된다. 사고원인을 분석하는 것은 차후의 재발방지를 위한 매우 중요한 단초가 되기 때문이다. 본 논문에서는 사고발생장소와 시점에 대한 내용을 요약하여 사고 전반에 대한 사항을 알기 쉽도록 전개하였다.
345 kV 케이블의 종단접속부에 다수의 아크 흔적이 발견되는 원인은?
제조 및 설계상의 문제점은 없는 것으로 판단된다. 시공상의 결함요인 중 절연유 레벨이 낮은 것으로 추정되었다. XLPE에서는 다수의 Arc trace가 나타난 것을 확인하였다.
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