전력케이블 열화진단

열화진단의 정의

전력케이블 열화진단은 절연체의 열화 상태를 측정으로 판정하는 기술이다.

절연이 나빠지면 전류가 새고 작은 방전이 생기며, 그 흔적이 트리 모양으로 자란다.

진단 체계의 구성

진단 체계는 크게 세 부분으로 이뤄진다.

첫째는 수트리, 전기트리, 트래킹 같은 열화 메커니즘이다.

둘째는 tanδ, 열화계수, 부분방전처럼 열화를 수치로 드러내는 측정 지표다.

셋째는 측정값을 판정하는 기준이며, 지표별 기준값이 다르다.

손실 전류와 tanδ

케이블 절연체는 커패시터처럼 동작해 흐르는 전류가 용량성과 저항성 성분으로 나뉜다.

저항성 성분이 손실 전류이고, 두 성분의 비가 유전정접 tanδ다.

수트리가 자라면 전하가 트랩되었다 방출되며 손실이 커져 tanδ가 올라간다.

그래서 tanδ는 열화의 진행을 보여 주지만, 온도에 따라 값이 변한다.

정전 진단과 활선 진단

진단은 케이블을 정전시켜 하는 방법과 운전 중에 하는 활선 방법으로 나뉜다.

정전 진단은 측정 조건을 통제해 재현성이 높지만 정전 작업이 필요하다.

활선 진단은 무정전으로 진행할 수 있으나 노이즈 제거 기술이 정확도를 좌우한다.

두 방식 모두 측정값을 지표로 바꾼 뒤 기준값과 비교한다.

등온완화전류법 판정

등온완화전류법은 열화계수 Aging Factor로 상태를 네 단계로 판정한다.

열화계수가 1.6 미만이면 아주 양호, 2.3 이상이면 불량이다.

1.85 이상 2.3 미만은 요주의로, 주의 관찰이 필요하다.

측정은 DC 1kV를 약 30분 인가한 뒤 남은 미소 완화전류를 분석하는 방식이다.

3상 측정 시 회선 판정은 가장 불량한 상을 기준으로 한다.

계산 예제

충전전류 2.0A, 손실전류 0.02A인 경우를 계산해 보자.

tanδ는 손실전류를 충전전류로 나눈 값이므로 0.02를 2.0으로 나눈다.

결과는 0.01이다. 손실전류가 두 배가 되면 tanδ도 두 배가 된다.

같은 조건에서 시간에 따른 증가 추세를 함께 보는 것이 중요하다.

핵심 정리

정리하면 정전 진단과 활선 진단은 측정 조건과 장단점이 다르다.

정전 진단에는 등온완화전류법과 유전정접법이 대표적이다.

활선 진단에는 부분방전 측정과 활선 tanδ가 쓰인다.

수트리는 수분, 전기트리는 부분방전이 원인이며, 판정은 기준값과 비교한다.