전력케이블 열화

한 줄 정의

전력케이블 열화는 절연체가 쓰면 쓸수록 약해지는 현상이다.

전기·열·기계·화학·생물적 요인이 단독 또는 복합으로 작용하여 절연성능을 떨어뜨린다.

결국 단락이나 지락 같은 절연파괴에 이르는 진행 과정이다.

진행 순서

열화는 결함에서 시작해 여러 단계를 거쳐 절연파괴로 이어진다.

결함 주변에 국부 고전계가 생기면 부분방전이 먼저 일어난다.

방전이 누적되면 트리가 자라고, 트리 끝이 벤티드 트리가 되면 절연파괴에 이른다.

트리 종류 비교

열화 형태 중 대표적인 것은 수트리, 전기트리, 화학트리다.

수트리는 수분이 원인이고, 전기트리는 부분방전이 원인이며, 화학트리는 황화물이 원인이다.

두 트리는 서로 연결되어 진행하는 경우가 많다. 수트리 말단에서 전기트리가 생기는 것이 대표적이다.

대책은 원인과 짝지어 세워야 한다. 수분은 건식 가교와 수분 차단으로 막는다.

진단 방법

열화 진단은 케이블을 손상하지 않으면서 파괴 전 단계를 잡아내야 한다.

정전 상태의 사선진단은 VLF tanδ 측정이 대표적이고 신뢰도가 높다.

운전을 멈추지 않는 활선진단은 편리하지만 측정 오차가 커서 참고값으로 쓰는 경우가 많다.

절연저항 측정은 간단하지만 열화의 진행 정도는 정량적으로 보여 주지 못한다.

수명 계산 예

열화 특성은 역승칙으로 나타내며, 인가 전압 V의 n승과 수명 t의 곱은 일정하다.

가상의 예로 n=10인 케이블이 정격 6.6 kV에서 수명 20년을 가진다고 가정한다.

9.9 kV가 걸리면 수명은 20 × (2/3)^10이 되어 약 0.35년, 4개월 정도로 줄어든다.

전압이 1.5배 높아지면 수명이 크게 줄어든다. 과전압 억제가 수명 관리의 핵심이다.

정리와 확인

열화는 원인과 트리 종류, 진단 방법을 함께 묶어 기억하는 것이 좋다.

수트리는 수분, 전기트리는 부분방전, 화학트리는 황화물이 원인이다.

정리한 내용을 바탕으로 직접 풀어 보자.