이 원고는 일본 《電氣現場技術》誌에서 번역 전재한 것입니다.

저압절연 감시시스템 개발

히다치산업시스템(日立産業システム)_타카카모 나오히로(高鴨 直大)

전기설비의 보전은 이른바 현장에서 시행되는데, 설비의 점검보수·예방보전이 매우 중요하다. 이들은 누전화재사고, 감전사고, 제조라인의 정지 등이 없도록 각 사업소에서 보안규정으로 정한 측정내용이나 점검기간에 시행되고 신뢰성과 안전이 요구된다. 구체적으로는 저압배전회로가 각종 누전릴레이, 누전차단기 등에 대응하고 또 정기적인 메가를 이용한 절연저항측정이 이루어지고 있다.

그렇기는 하지만 누전릴레이, 누전차단기의 설치회로는 절연열화가 진행될 경우, 돌연 전력의 공급이 정지하게 되어 그 영향이 크다. 또 과거와 같이 메가를 이용한 절연저항측정이 일반적이기는 하지만 정전을 필요로 하고, 또 저압배전계통은 회로수가 많아 단기간의 일수·시간에 측정하게 되는 공수와 비용이 높아지는 문제가 있었다. 또 최근에는 장기간에 걸쳐 정전상태에 둘 수 없는 중요한 설비가 증가하고, 열화상태의 파악이 어려운 경우도 발생하게 되었다.

이러한 점에서 종래와 같은 메가를 이용한 절연열화상태를 정전시키지 않고 상시감시하는 방식이 요구되고 있다. 히다치산업시스템에서도 이러한 시장 수요에 대응하기 위해 당사에서 저압절연 감시시스템을 개발하였기에 이하에 소개하기로 한다.

개발의 목적

종래와 같은 메가를 이용한 절연저항측정은 직류전압인가방식이기 때문에 대지정전용량에 영향을 받는 일 없이 측정할 수 있다는 것이 큰 특징이지만, 상기에서도 간단하게 서술했듯이 <표 1>과 같은 문제점이 있다.

또 종래 주류를 이루고 있던 변압기 접지선에서의 누전전류 감시는 계통회로 전체의 감시로 과대 누전전류를 검출하면 변압기의 2차 회로를 확실하게 측정·조사할 필요가 있는데, 여기에 많은 노력이 든다는 문제점이 있었다.

이 개발 목적은 위에서 말한 문제점을 해결하는 동시에 회로수가 많은 저압계통 절연열화상태를 상시 감시·기록 가능한 시스템을 용이하게 구축할 수 있도록 함으로써 사고를 미연에 방지하고 전기설비의 예방보전과 관리를 하는 것이다.

저압절연 감시시스템의 개요

1. 누전전류의 측정

종래부터 절연저항의 측정에 대신하는 것으로 누전전류의 측정이 있다.

<그림 1>은 누전전류의 측정원리를 간단하게 나타낸 것으로 부하설비·기기에 열화가 발생해 누전전류가 발생하면 그림과 같은 루트로 대지를 경유한 루프가 가능하고 이를 변류기(이하 ZCT라 부름)로 검출, 절연감시 유닛으로 계측하는 것이다.

<그림 1>과 같이 누전전류가 부하설비·기기에서 대지정전용량(콘덴서)을 통해 흐르는 누전전류 I0C와, 절연물이나 기기표면 등을 통해 흐르는 누전전류 I0r(이른바 저항분 누전전류)가 합성된 전류 I0가 대지를 통해 흐른다. 이 중 사고와 연결되는 것은 저항분 누전전류 I0r이다. 이 관계를 <그림 2>에 벡터도로 나타낸다. 따라서 이 저항분 전류 I0r을 바르게 구하는 것이 개발의 포인트다.

2. 절연감시 시스템의 개략

절연감시 시스템의 구성 예를 <그림 3>에 나타낸다. 개발제품은 계측범위에 따라 2종류로 나뉜다.