엘보분리장치를 이용한 지중해전선로 무정전공법한국전력공사(02)3456-3114(주)평일(031)420-6670(주)한백(062)954-1122개요 (1) 개발 동기 최근의 전력산업은 전력산업구조의 개편과 맞물려 전력계통의 공급신뢰도와 전기품질향상이 큰 현안으로 부각되고 있다. 또한 고도 정보화시대로 급속하게 발전하면서 전기이용의 고도화와 다양화가 진행되고 전기 의존도가 높아져 한순간의 정전도 허용되지 않고 있다. 정전을 일으키는 주원인으로는 사고정전과 작업정전을 들 수 있는데, 현재 시행중인 배전공사에서 전주를 이용한 가공선로 작업은 1994년에 바이패스 케이블 공법 등의 무정전 공법이 개발되어 작업으로 인한 정전은 발생되지 않고 있다.하지만 부하밀집지역 및 신도심 조성지역, 대용량 공급설비는 도시의 미관과 쾌적한 환경을 조성하기 위하여 배전선로를 최초 건설부터 지중설비로 시설하고 있어, 기존의 가공배전선로를 지중배전선로로 교체하는 경우가 점점 늘어났다. 이 지중배전선로는 지중개폐기와 개폐기 사이에 5~7대의 지상 변압기가 π형식으로 시설되어 고객설비에 케이블로 공급하는 것으로, 지상설치형 변압기, 개폐기, 케이블 등의 전력기기로 구성되어 있다. 그런데 이들 관련기기의 운용 시 발생한 고장이나 노후화, 고객의 부하증가로 발생한 허용전류의 초과 등의 문제로 인해 지중배전선로 공급설비를 교체가 필요하게 되었다. 이때 지상변압기 양단에 시설된 개폐기를 조작하여 지상변압기에 공급되는 전원을 차단한 후 작업을 시행하게 되므로, 작업구간의 수용가는 작업시간동안 전기를 사용할 수 없게 되는 문제를 안게된다. 또한 수용가들의 다양한 업종 변화와 첨단 IT 기기 보급 및 유통업체의 영업망 확장 등으로 24시간 연속으로 전기가 필요한 수요가와 휴전작업 가능시간을 합의하기 어려워 관련기기의 교체 적기를 놓치게 되는 경우도 있어 전기 품질이 저하되는 원인이 되기도 한다.이처럼 지중배전선로의 무정전 작업이 불가능한 이유는 설치되는 변압기와 개폐기에 시설된 케이블을 정전 없이 분리하기가 곤란하기 때문이다. 이에 한국전력공사, (주)평일, (주)한백은 이 문제점을 해소하기 위하여 삼상 동시 활선 엘보분리장치와 단상용 엘보접속제 활선개폐장치를 개발하고 이에 따른 각각의 지중배전선로 무정전 공법을 개발하였다. 현장 여건에 따라 효율적인 공법을 사용하여 시공할 수 있도록 함으로써 작업 정전의 ‘0(zero)’화 달성, 전력공급 신뢰도와 전기품질향상을 높일 수 있게 하였다.(2) 기존 기술의 문제점지중배전선로는 지상설치형 개폐기, 개폐기 사이에 간선, 변압기 선로로 구성되어 있다. 간선은 개폐기 사이를 직접 연결하고 변압기 선로는 π형으로 구성하여 이 구간에 5~7개의 지상설치형 변압기를 설치하여 고객에게 전력을 공급한다. 이런 지중기기는 지중 케이블에 엘보접속재를 연결하여 부싱 인서트에 삽입하고 회로를 구성하여 전력을 공급하고 있다. 그런데 지중기기에 특고압과 전류가 흐르는 상태에서 작업자가 엘보접속재를 조작스틱을 이용하여 작업하는 것은 조작 시 Arc 발생과 화상 등의 안전사고를 당할 위험성이 매우 높아서 지중배전선로의 무정전 작업은 현실적으로 불가능했다. 특히 지상변압기 2차 저압선로에서 수용가로 공급하는 인입케이블 여러 개가 고정식 압축단자에 접속되어 있어 분리에도 큰 어려움이 있었다. 현행공법으로는 무정전 작업이 곤란하며 다음과 같은 문제점이 있다.① 작업정전으로 인한 경제적 손실 발생 전력 회사의 관리대상 주요 지표 중의 하나인 호당정전시간은 작업 정전과 고장정전으로 구성되어 있다. 이 호당정전시간은 수용 호수 당 연정전시간을 산출한 것으로 2005년에는 17.2(분/호)이며, 향후 2011년 이후 15.0분대를 유지 목표로 하고 있다.호당 정전 시간을 줄이기 위하여 많은 시간과 비용을 투자함에 따라 경제적 부담이 상승하고, 이것은 또 국민들의 전기요금 상승으로 이어지고 있다.② 민원 해소 비용 증가 전력회사는 전기품질의 신뢰도 향상을 위하여 전력설비 유지보수를 시행하는데, 이 과정에서 지중분야의 정전은 필수적으로 발생된다. 하지만 최근 첨단 IT기기의 보급과 유통업체의 영업망 확장 등으로 24시간 전기를 사용하는 수용가의 입장에서는 정전 자체를 아예 고려하지 않는 상황이 되어 일정시간 휴전합의는 현실적으로 매우 어려운 상황이다. 최근 수용가 업종 다양화로 휴전 요청 시간대가 다르게 발생할 수밖에 없다. <표 2>는 수용가의 다양한 업종 변화로 인해 휴전 합의 시간선정에 어려움을 나타낸 것이다. 이러한 휴전작업은 작업의 휴전시간 지연으로 인한 수용가 민원 및 손해보상 요구의 증대로 민원 해소 비용의 증가를 가져왔다.③ 전력기기의 보수지연으로 인한 전기 품질 저하 지중배전선로를 구성하고 있는 전력기기는 지상변압기, 지상 개폐기, 케이블로 구성되어 있다. 이 중 지상변압기는 13년마다 노후 변압기로 분류하여 교체하고, 지상설치형 개폐기는 개폐압축 게이지의 이상 유무를 확인하여 압력이 2PSiG미만인 경우 압력을 보충하거나 교체하여야 한다. 그리고 지중 케이블인 경우 수(水) Tree현상이나 열화현상 발생으로 교체해야 할 경우, 적기에 휴전이 곤란하여 교체 시점을 놓치게 되면 사고정전으로 발전하여 전기품질의 저하를 초래할 수 있다.④ 열악한 삼야 작업 환경 지중배전선로의 야간심야작업(0~06)은 작업구간의 개폐기를 차단하여 정전시킨 후 케이블을 분리하고 지상변압기나 개폐기 등의 중량물 기기를 교체하고 나서 다시 전원을 연결하여 송전하는 과정의 작업이다. 이런 과정에서 심야 작업의 중압감과 촉박한 작업시간으로 인하여 작업효율이 저하될 뿐 아니라, 과속하는 자동차에 노출되어 안전사고의 요인이 될 수 있다.⑤ 안전사고 위험 작업자가 활선 상태에서 엘보접속재를 조작스틱을 이용하여 작업하는 것은 안전사고의 위험성을 내포하고 있다. 왜냐하면 각 작업자의 신체조건(신장, 체력 등)과 숙련도가 다르고, 조작 시 안전수칙을 지키지 않은 경우엔 Arc 발생 시킬 수 있어 화상과 같은 안전사고를 일으키기 쉽기 때문에 지중배전선로의 무정전 작업은 현실적으로 불가능하였다. 신기술의 내용(1) 적용 체계① 단상 엘보접속재 활선개폐장치(공압용) · 엘보 접속재 고착확인 툴 · 1차측 정션, 고정대, 거치대 · 엘보 접속재 이탈방지 장치 · 2차측 연결접속장치 · 외함 상간 절연판, 절연공구→ 단상 활선개폐장치를 이용한 지중배전선로 무정전 교체방법 - 로드 브레이크 정션 적용(교체대상 변압기 자체전원이용) - 바이패스 케이블 적용(주변 지상변압기, 개폐기 전원이용)② 삼상 동시 활선 엘보분리장치(유압용) · 엘보절연커버 · 절연부싱패널 · 인입배분기 · 인입케이블 연결 클램프→ 삼상 동시 활선분리장치를 이용한 지중기기 무정전 교체방법 - 삼상 엘보분리장치를 이용한 지중기기 무정전 공법(인근 변압기 전원이용)