월간전기



[해외] 새로운 부분 방전 검출 장치 개발

2012-03-20

일반적으로 전력 기기의 갱신 시기는 약 30년으로 권장하나, 기대 수명에 이른 기기라도 최대 한계까지 사용하는 것이 현실이다. 전력 기기는 에너지 공급원이기도 해서 사고나 고장이 발생하면 생산 정지, 지연에 직접적으로 미치는 영향이 크다. 예방 진단과 열화 진단에 적극 나서는 까닭이다. 전력 기기 등 현장에서 열화를 진단할 때는 절연파괴의 전초 현상으로 나타나는 부분 방전을 측정하는 것이 가장 적절한 동시에 효과가 있다. 그러나 미소微少부분 방전을 측정하려면 인위적으로 정전하고 시험용 변압기를 가져와 시험 회로를 구성해야 하는 등 많은 시간이 든다. 또한, 주변 노이즈의 영향도 잘 받아서 정밀하게 부분 방전을 측정하는 것이 상당히 어렵다. 이러한 문제를 해결할 새로운 부분 방전 측정법을 고안했으며, 이 측정법을 이용한 수신 장치 'DCM-2'를 개발했다. 새로운 측정 방식이란 부분 방전이 발생하면 발생 개소는 전위 변동에 대한 공급 전류가 많은 장소에서 공급 받는다. 공급회로 중에서도 서지 임피던스가 가장 작은 회로가 최대 전류를 공급한다. 서지 임피던스가 가장 작은 회로란 내부의 표유漂遊정전 용량에서 탱크 벽면을 통과해 공급 받는 회로다. 표유 정전 용량을 사이에 두고 벽면에 흐르는 공급 전류는 수M~수십㎒의 고주파 대역이며, 벽면 인덕턴스도 커져, 통상 상용 주파대에서 발생하지 않는 전위차가 벽면에 발생한다. 이 전위차를 고감도 센서로 검출함으로써 미소방전에서도 고감도 측정을 할 수 있다는 것이 새로운 측정법의 장점이다. DCM-2의 특징 새로운 부분 방전 측정기인 'DCM-2'는 현장 점검용으로 개발했다. 부분 방전 검사 시 LED에서 전압 레벨을, 아날로그 미터에서 부분 방전의 발생빈도를 표시한다. 전압 레벨 표시는 3단계로 감도를 전환하며, 10단계로 점멸 레벨을 표시한다. 또한, 10단계의 피크홀드 기능이 있다. 부분 방전의 발생 빈도 측정은 아날로그 미터에서 최대 1000pps까지 표시한다. 부분 방전의 실파형 아날로그 출력 기능도 있으며, 부분 방전 레벨 · 발생 빈도 · 발생 파형을 외부 접속 오실로스코프를 사용해 얻은 발생 패턴 분석으로 절연 열화 상황을 판단하는 것도 가능한 측정장치다. 게다가 'DCM-2'3대를 조합해 별도로 준비한 고감도 오실로스코프를 이용하면 부분 방전을 동시에 측정할 수 있다. 이를 통해 부분 방전 펄스 공급 전류가 각 센서부에 도착하기까지의 시간차를, 즉 시동 부분에서 시간차를 측정하고, 그 시간차를 빛의 속도 3.3n/s로 계산함으로써 거리를 산출한다. <그림 3>과 같이 시간차에서 구한 거리를 원으로 그리면 부분 방전의 발생 부위 위치를 표시할 수 있다. 새로운 부분 방전 검출법에서 대응 가능한 변전 기기 이 검출법은 부분 방전을 측정할 때 절연 모체를 따지지 않고 다양한 변전 기기를 대상으로 대응할 수 있다. 변압기 등 변전 기기는 유입 기기가 일반적인데, 이러한 기기 측정뿐만 아니라 ▲배전반 ▲몰드 등의 고체 절연 기기 ▲전력 케이블과 같은 변전 기기에서도 운전 중에 외부에서 부분 방전을 측정할 수 있다. 배전반 내 기기 \| 배전반 내 기기에서 부분 방전이 발생했을 때, <그림 5>의 (B)에서 보듯이 표유 정전 용량(Cs)에 따른 부분 방전 공급 전류에서 발생하는 배전반 표면의 전위차를 고감도 센서로 측정한다. 몰드 기기 \| 몰드 기기 등에서 부분 방전이 발생했을 때, <그림 6>의 (A)에서 보듯이 외부에 철판을 준비하고 측정 전극을 마련해 그 사이의 표유 정전용량에 따른 부분 방전 공급 전류에서 발생하는 철판 표면의 전위차를 고감도 센서로 측정한다. 전력 케이블 \| 케이블 내부에서 부분 방전이 발생했을 때, <그림 7>의 (B)에서 보듯이 절연 피복층의 정전 용량에 따른 부분 방전 공급 전류에서 발생하는 시스부의 전위차를 고감도 센서로 측정한다, * 변전 기기의 절연 열화 파악에 전초 현상인 부분방전을 검출하면 효과가 있다는 사실은 이전부터 거론돼 온 것이긴 하나, 실제 기기를 설치한 현장에서 가동 중인 변전 기기의 부분 방전을 측정하기란 상당히 어려웠다. 그래서 유입 변전 기기의 절연 열화 진단은 유중 가스 분석이 주류를 이뤘다. 이번에 개발한 방전 검출기 'DCM-2'를 이용하면 가동 중인 변전 기기의 부분 방전 검출이 한결 용이해져 절연 열화 상태를 한층 높은 정밀도로 파악할 수 있다. 정기적으로 변전 기기의 부분 방전을 감시하면 더욱 안정된 전력 공급과 변전 설비 운용에 기여할 수 있다. 정리 전화영 기자 < Energy News >