VLF 케이블 시험

VLF 시험이란

VLF 케이블 시험은 0.01~1Hz 극저주파 교류 전압으로 케이블을 진단하는 방법이다.

내전압, 유전정접, 부분방전을 측정해 절연 상태를 판정한다.

전력케이블 진단에서 VLF는 통신의 VLF와 달리 0.01~1Hz 대역을 뜻한다.

직류 시험의 한계

과거에는 운용 중 케이블에 직류 절연내력시험을 가해 열화를 확인했다.

직류 시험은 XLPE, EPR 같은 고분자 절연의 내전압 시험에 효과가 낮다.

노후 절연에 직류를 가하면 잔여 수명을 줄인다. 그래서 VLF 시험이 도입됐다.

VLF의 원리

VLF 시험은 케이블을 정전용량 부하로 보고, 충전전류가 작아지는 저주파를 쓴다.

같은 전압을 주파수로 나눈 만큼 충전 무효전력이 줄어 장비의 정격 용량도 작아진다.

tanδ는 용량성 전류에 대한 저항성 손실전류의 비다. 식으로는 1/(ωCR)이다.

수트리가 진전하면 절연저항 R이 줄고, 그 결과 tanδ가 커진다.

진단 항목 비교

VLF 시험은 세 가지 진단 항목으로 나뉘며, 측정하는 물리량이 서로 다르다.

내전압 시험은 합격과 불합격만 알려 주므로 결함이 남았는지 판단하기 어렵다.

tanδ 시험은 절연 전체의 상태를 수치로 보여 준다. PD 시험은 결함 위치 단서를 준다.

그래서 tanδ와 PD를 함께 측정해 손실과 방전을 교차 확인한다.

계산 예제

가상의 예로 0.1Hz에서 C는 1.0μF, R은 3.0MΩ이라고 가정한다.

ω는 2πf로 0.628 rad/s다. 분모에 세 값을 곱하면 1.884가 된다.

따라서 tanδ는 약 0.53이다. 1에 가까운 큰 손실이므로 열화가 진행된 상태로 해석한다.

판정은 절대값과 전압 상승에 따른 증가분을 함께 본다.

헷갈리는 점

앞 문제의 답은 증가한다. 저항 R이 줄면 분모가 작아져 tanδ가 커진다.

첫째, VLF를 통신 분야의 VLF와 혼동하지 않는다. 진단에서는 0.01~1Hz다.

둘째, 수트리와 전기트리를 같은 열화로 보지 않는다. 수트리가 전기트리를 유도하는 경우가 많다.

셋째, tanδ는 길이에 따라 달라지므로 길이 보정과 Tip-Up을 함께 본다.

넷째, DC 내전압을 절연 진단에 적합하다고 보면 안 된다. 잔여 수명을 줄일 수 있다.

정리

앞 문제의 답은 작게 나타난다. 국부 열화가 길이 방향으로 평균화되어 tanδ가 작게 나타난다.

VLF 시험은 0.01~1Hz 교류로 장비를 소형화하고, 내전압·tanδ·PD를 함께 본다.

유지보수 진단은 이 세 가지를 조합해 열화를 판정한다.