전력케이블 절연열화

정의와 핵심어

전력케이블 절연열화는 절연체가 서서히 약해져 결국 절연파괴에 이르는 현상이다.

전계, 수분, 부분방전, 열 같은 스트레스가 누적되면서 절연성능이 떨어진다.

처음엔 미세한 결함에서 시작해 자라다가 결국 사고로 이어진다.

열화 진행 과정

열화는 결함에서 시작해 절연파괴까지 순서대로 진행된다.

도체와 반도전층 계면의 돌기나 공극이 전계 집중점이 된다.

수분이나 부분방전이 결함에서 시작되면 수트리 또는 전기트리가 나무 모양으로 자란다.

벤티드 트리가 절연층을 관통하면 지락이나 단락 사고가 발생한다.

트리 유형 비교

열화 유형은 원인과 진행 형태에 따라 나뉘며, 이를 구분해야 진단과 대책을 고를 수 있다.

수트리는 수분과 전계가 함께 있을 때 생기며, 저전계에서도 진전한다.

전기트리는 결함 지점의 부분방전으로 생기고, 나뭇가지 모양으로 빠르게 진전한다.

두 열화는 연결되어 진행하는 경우가 많다. 표로 원인과 진행을 나란히 비교해 두자.

계산 예제

22.9kV 배전케이블의 대지 전압은 선간 전압을 √3으로 나눠 구한다.

대지 전압은 약 13.2kV다.

절연 두께 5.5mm로 가정하면 평균 전계는 약 2.4kV/mm가 된다.

결과는 XLPE 케이블의 일반적 설계 전계 범위 안에 있다. 다만 결함부 전계는 평균보다 크다.

헷갈리는 점

수트리와 전기트리는 둘 다 나뭇가지 모양이라 헷갈리기 쉽다.

수트리는 수분과 전계가 함께 있을 때, 전기트리는 결함의 부분방전으로 생긴다.

트래킹은 표면 누설전류, 발열, 미소 발광방전, 탄화 순으로 진행한다.

활선 진단은 운전 중, 사선 진단은 정전 후 측정하는 것으로 구분한다.

진단과 정리

활선 진단은 운전 중 부분방전과 직류성분 등으로 열화를 판정한다.

판정은 정상, 주의, 교체로 나누고 추세를 관리해 교체 시점을 정한다.

정리하면 수트리·전기트리·트래킹을 구분하고, 활선 진단과 추세 관리를 함께 쓰는 것이 핵심이다.