부싱Bushing이란 전기설비의 격벽(변압기의 커버 및 케이스 등)을 관통시켜 도체를 통과시키는 통로를 만들고, 이 도체를 격벽으로부터 절연함과 동시에 지지·고정하는 장치를 말한다. 일반적으로 내부절연매체의 종류에 따라 유입 부싱, 가스 부싱 등으로 분류된다. 유입 부싱의 내부 이상으로 인해 화재 사고로까지 이어지는 사례도 있어 그 보수관리는 중요하다고 하겠다. 유입 부싱의 신뢰성을 확인하는 방법으로 유중 가스 분석이 유효한 것으로 알려져 있지만, 부싱의 대부분은 채유가 불가능한 구조로 되어 있어 가령 채유가 가능한 경우라도 작업 시 대상 기기의 정전을 해야 하는 등 작업성이 좋지 않았다. 그래서 부싱의 내부 이상을 외부로부터 진단할 수 있는 기술이 요망되었다. 간사이 전력에서는 전자기파 공간 위상차법을 응용한 유입 부싱의 외부진단 장치에 대해 부싱 내부의 부분방전의 특성, 방전전하량 수신전압의 거리감쇠 특성, 부분방전 위치 표정 정밀도의 검증을 거친 후 실용화하여 현재에도 지속적으로 운용하고 있다.

 

당사에서는 유입 부싱 외부진단의 장치로 2종류를 실용화시켰는데, 그 중 하나는 <사진 1(a)>의 부분방전에 의한 전자기파를 수신하는 ‘센서’와 수신전압을 해석하고 표시하는 ‘컴퓨터’ 및 ‘A/D 변환장치’로 구성된 <거치형 진단장치>이다. 센서(안테나부 길이 0.5m)는 삼각대에서 분리해서 설치 가능하며, 이 센서를 4개 사용하여 방전에 의한 전자기파가 각각의 센서에 도달하기까지의 시간차를 이용해 방전점을 표정할 수 있다. 또한 센서로 수신한 전자기파의 크기를 통해 부싱 내부의 부분방전의 크기를 판정할 수 있다. 2종류 중 나머지 또 다른 하나는 <사진 1(b)>의 부분방전의 판정이 용이한 <순회형(巡回型) 진단장치>이다. 본장치는 ‘운반의 용이성’과 ‘부분방전 발생개소의 대략적인 표정(標定)’을 목적으로 개발하고 있다. 부분방전에 의한 전자기파를 수신하는 센서와 수신전압 및 주파수를 표시하는 A/D 변환장치(<사진 1(a)>과 동일)로 구성되어 있다. 센서부에 사용되고 있는 것은 길이 0.2m의 안테나 2개(간격 0.5m)이다. 부분방전 전자기파가 각각의 안테나에 도달하기까지의 시간차를 이용해 방전점의 대략적인 표정이 가능하다.


진단장치 개발 검증

부싱의 유중방전(油中放電)을 식별하기 위해서 실험을 통해 그 특성을 확인하였다. 거치형 진단장치를 사용하여 실제로 결함이 있는 부싱 내부의 유중방전, 가선모델의 기중방전(氣中放電), 애자연면(碍子沿面) 모델의 기중방전을 측정·비교했다. 각각의 방전 케이스(사례)의 주파수 특성을 해석하여 정규화한 결과, <그림 1>과 같이 유중방전의 경우 특정 주파수대에서 보이는 커다란 특징에 주목하여 다른 방전과의 식별이 가능해졌다. 그리고 나서 상기의 실험결과의 정확성을 확인하기 위해 부분방전 발생장치를 이용하여 절연유 중에서 부분방전을 발생시키는 경우와 공기 중에서 부분방전을 발생시키는 경우를 비교하였다. 여기서도 유중방전의 경우에서만 나타나는 특정 주파수대가 확인되어 이 특징 주파수대의 파형에 주목해 유중방전의 유무를 판정하는 것으로 하였다. 계속해서 변압기 내부의 부분방전과 부싱 내부의 부분방전을 식별할 수 있는지 없는지의 여부를 확인하였다. 부분방전 발생장치를 부싱을 본뜬 애관과 변압기를 본뜬 접지된 철함(철 상자) 안에 넣어 검출되는 파형의 차이를 확인한 결과, 부싱 내부의 부분방전은 검출되는 한편, 변압기 내부의 부분방전은 검출되지 않았다. 이에 따라 부싱 내부의 부분방전만이 검출된다는 사실을 알 수 있었다. 변압기 내부의 부분방전은 기존에서와 마찬가지로 유중 가스 분석으로 용이하게 검출할 수 있기 때문에 큰 문제가 되지는 않는다.