전기설비 보수관리에 관한 일본 사례(1)

2007년 2월, 일본전기협회(주)가 개최한 ‘제 39회 전기설비 PM세미나’에 발표된 일상점검·열화진단의 방법, 설비갱신의 고안, 보수관리 담당자의 교육 등 전기설비 보수관리에 관한 각 사(자치체)의 구체적인 사례를 몇 회에 걸쳐 소개한다. <편집자 주> 태양석유(주)의 개요 설 립 : 1941년 2월 27일 자본금 : 4억 엔 사원수 : 511명(2006년 3월 31일 기준) 사업내용 1. 석유 수출입업, 정제업, 판매업 및 운수업 2. 석유, 천연가스 등의 채광, 개발 및 채취 3. 벤젠, 키시렌 등의 석유화학계 기초제품의 제조 및 판매 4. 전기공급사업 기업이념 : 밝게 빛나는 태양처럼 종합에너지 기업으로서 지역 환경과의 조화를 도모하고 안심과 안정을 제공하며 풍요로운 사회 만들기에 공헌하겠다. 영업점 : 7군데 시코쿠 사업소 : 석유의 정제 및 석유화학계 기초, 제품의 제조 야마구치 사업소 : 스틸렌모노마 제조 시코쿠 사업소의 개요 경치가 맑고 아름다운 세토우치에 면해 있으며 히로시마현 오노미치 시에서 시마나미 가도(새토해협 다도 해상도로)의 시코쿠측 교통처점 근처에 위치하고 있다. 소재지 : 에히메현 이마바리시 기쿠마쵸 4070-2 종업원수 : 292명 (2006년 3월 31일 기준) 주요설비 : 정제설비, 백유화설비, 탈유설비, BTX 제조설비 저장탱크 : 석유탱크, 제품탱크, LPG 탱크 등 총계 91기 부지면적 : 680,000m2(약 20만평) 시코쿠 사업소 조직 시코쿠 사업소의 조직은 <그림 1>와 같이 소장·부소장 이하 5부문, 12그룹으로 나뉜다. 전기설비의 보수관리·설비업무는 계전 그룹내 전기 담당자 6명이 맡고 있으며 자가발전설비를 포함한 전기설비의 운전감시업무는 4조 2교대 근무로 제조 1그룹이 맡고 있다. 시코쿠 영업소 (석유정제공장)의 특징 · 규제완화 중에서 제조 플랜트는 4년 연속운전을 하고 있다. (전 정전작업도 4년에 1번) · 제조 플랜트가 일단 정지하면 생산을 다시 시작하기까지 약 일주일이 걸리고 기계손실도 많아진다. · 야마구치 사업소는 스틸렌모노마만 제조하므로 실제적으로는 1사 1공장이다. · 안전·안정적인 조업을 지속하는 것은 기업이 마땅히 지켜야 할 사회적 사명이고, 사고나 문제가 나면 바로 기업의 존망에 연결된다. <<전기설비 보수관리의 역할·과제>> · 기기의 유지관리 및 갱신계획의 진전을 착실하게 이행하고 전력을 안정적으로 공급한다. 수변전 설비의 개요 · 수전전압 : 66kV · 총 사용전력 : 30~33kV 24시간 주야연속운전 · 계약전력 : 9,300kW 자가발보 총 전력 : 10,000kW 역조류 없음 · 변압기 : 96대(수전용량 40MVA), 진상(進相) 콘덴서 : 22데 · 전동기 : 11kV 3대, 3.3kV 192대, 440V 920대 / 계 1,115대 · 중앙변전소 : 1군데, 로컬변전소 : 11군데 · 자가발전설비 : 3대 / 계 31,410kW 가스터빈 구동 코제너레이션 시스템)

시코쿠 사업소의 전력계통 전력회사에서부터 시코쿠 사업소까지의 송전선계통은 일회선인데다 산간부를 통해 공급되기 때문에 작은 동물의 접촉이나 낙뢰에 의한 매전정전사고가 연평균 1회 정도 발생한다. 수전계통 신뢰성 향상을 위해 1996년에 고속계통분리시스템을 구축하고 매전정전시 각 모선차단기를 계통해열하여 자기발전설비 단독운전으로 전원공급을 계속한다. 1호-3호기의 동기종 자가발은 단독병렬운전, 2호기는 단독운전으로 각각의 중요 플랜트를 백업하는 시스템을 취하고 있다. 특고변전소에서 로컬 변전소로 11kV 또는 3.3kV로 배전한다.(<그림 2>)

시코쿠 사업소의 보수관리 실태에 관하여 기기의 보수관리, 열화진단기술 및 갱신계획은 PM 세미나를 비롯한 동업 타사 교류회 참가, 전기학회 기술보고 등에 의한 정보 수집으로 인해 기술의 향상에 유용하게 쓰일 수 있다. 1. 기기의 열화진단기술 ① 유입변압기 절연유의 내압시험, 산화측정, 유중가스분석과 프루프랄 분석을 추가함으로써 변압기 본체의 갱신 시기를 결정하고 있다. ② 고압간선 케이블 활선절연 진단장치로 반년에 한번 진단을 실시하여 절연체 및 씨즈의 절연저항을 경향관리하고 있다. ③ 고압전동기 간이절연진단을 실시한 후 주의가 필요하다고 판단되는 것은 정밀절연진단을 실시하여 부분보진 또는 갱신 판단을 내린다. 2. 기기의 갱신, 유수명품의 관리

① 패키지 기기(<그림 3> 참조) 무정전 전원장치나 직류전원장치 등의 패키지 기기는 전체 수명을 20년이라고 보고 유수명 부품의 열화에 의한 트러블을 막기 위해 부품 교환 계획과 실적을 이력표로 관리하고 있다. ② 반류(고압반, 저압반 등) 전체 수명을 32년으로 설정하여 중간기에 디지털 릴레이 등으로 교환한다. 3. 기기연명화의 대응 전기실의 환경개선을 목표로 다음과 같이 대응하였다 ① 공조기가 없었던 전기실에 공조설비를 설치 ② 가압설비에 염해·방진용 고성능 필터를 설치 ③ 마루에 방진도장 실행 4. 기기갱신상황 ① 중앙변전소 1996년, 1998년의 2기로 나뉘어 플랜트 증강과 함께 전면 갱신 실행 ② 로컬 변전소 2002년~2014년까지 갱신계획 진행 중 2006년:고압반 9계통, 저압반 3계통 갱신 실행 5. 기기갱신사례 열화진단으로 불량이라는 결과가 나타나 갱신한 사례를 소개한다. ① 고압간선 케이블의 갱신사례 활선절연진단의 검사 결과, <그림 4>와 같이 절연저하가 계속되어 불량이 될 것이 예상되었으므로 2006년에 부분적으로 갱신하였다. 갱신 전 정밀진단도 시행했지만 역시 불량이 되어 활선진단장치의 유효성을 확인할 수 있었다.

② 고압 모터의 갱신 사례 <그림 5, 6>는 고압 모터의 정밀절연진단의 한 항목인 부분방전시험의 한 예로, 건전 모터와 비교한 오실로 파형과 그 진단결과를 나타낸 것이다. 오실로 파형을 보면 최대 방전 전하량은 6,000pc이었다. 이 모터의 코일 절연종별은 셸락 절연으로 3.3kV에서의 방전 전하량이 3,500pc를 넘기면 불량이 된다. 부분 방전실험외에 tanδ 시험의 결과도 불량이어서 갱신하기로 결정했다.

전기설비의 품질확보에 대해서 노후화 기기의 갱신과 플랜트 증설의 증개조를 순차적으로 진행시켜 왔는데, 제조사 표준설계에서 유저의 요구를 충족시키지 못하는 부분이 있어 아래의 관점에서 개별설계에 반영하도록 한다. ① 메인테넌스(유지) ② 앞으로의 증감 대응 ③ 전체수명과 부품교환주기의 밸런스(라이프사이클 코스트) ④ 부하설비의 중요도 및 위험도 ⑤ 문제사례 대응(자사, 타사) ⑥ 에너지 절감 효과 재해에서 전기설비를 지키려면 앞에서 언급했듯이 시코쿠 사업소에서는 현재까지도 연평균 1회 정도 한번 매전정전사고가 발생한다. 정전사고는 공장에서 가장 피해야 할 트러블 중 하나다. 여기에 그 대책과 발생 사례를 소개한다. (1) 과거 송전선 사고에 의한 정전 상황 (2) 전력계 정전의 원인 · 새, 뱀 등의 조수류(鳥獸類)에 의한 지락 (사업소에는 영향이 적음.) · 낙뢰에 의한 지락, 단락(큰 전압강하가 따라오기 때문에 사업소 정전으로 발전할 가능성이 있음.) (3) 대책 ① 조수류에 의한 지락사고 방지대책 (전력회사에 요망) · 1990년~2004년 : 조비내(鳥飛來) 방지기, 조해(鳥害)방지장치, 방사(防蛇)테이프 등을 설치 · 2006년 : 전송차단장치설비 ② 낙뢰에 의한 정전방지대책 · 사전 계통분리 채용 ‘천둥 썬더’(<그림 7>참조)라고 하는 천둥 정보서비스로부터 천둥의 접근을 예측하고 사전에 모선 차단기를 수동 해열시켜 자가발전설비 단독운전으로 실행함에 따라 사고를 미리 방지한다. · 고속 계통 분리 시스템 구축 지락·단락사고를 보호계전기로 검지하여 고속(0.1sec)으로 모선차단기를 해열, 자가발전설비 단독운전으로 실행한다. <그림 8>는 2005년으로 발생한 지근단 송전선의 낙뢰에 의한 단락 사고 시 전압강하의 거동을 나타낸 것이다.

앞으로의 과제 기업활동을 함에 있어서 안전·안정 조업의 확보는 사회적 사명으로 특히 태양석유(주) 같은 위험물을 취급하는 공장에서는 최우선의 테마이다. 하지만 장기 연속 운전에 의해 보수관리 주기의 장기화, 설비의 경년열화 등이 진행되고 있다. 이러한 환경 속에서 전기설비의 보수관리에 관련된 일에 종사하는 사람들에게 요구되는 것은 진단기술의 향상, 적정한 보수관리·갱신계획의 진전, 기술전승을 위한 교육계획 진전 등을 착실하게 실행해 나가는 일로, 앞으로 더욱 전기 문제나 트러블이 ‘0’이 될 수 있도록 노력해야 하겠다.