월간전기



스위치기어의 변천과 열화진단기술의 동향

2015-04-01

스위치기어의 변천과 열화진단기술의 동향 스위치기어란 일반적으로 보호 및 제어장치의 개폐와 관련된 장치를 총칭하는 말로, 발전, 송·배전 및 변환에 관한 결합체, 보조물, 외함과 지지구조 등 각종 기기·기능의 복합구성체이다. 본고에서는 사회 니즈의 시대적 변화에 따른 스위치기어의 변천에 대해 간략히 살펴보고, 스위치기어의 구성기기와 그 운용상 과제 및 대책, 아울러 스위치기어의 열화 프로세스 및 열화진단기술을 소개한다. 번역·정리 김대근 기자 수배전 설비의 중추라고 할 수 있는 스위치기어는 전기에너지의 안정공급에 중요한 역할을 수행하고 있다. 일본에서는 1950년대부터 사회 니즈의 변천(①전력증강기 → ②고도성장기 → ③안정성장기 → ④고도정보화기 → ⑤지구환경보호기 → ⑥대지진 후 신에너지 가치관)에 따라 다양한 스위치기어가 운용되고 있다. ①~③의 시대의 스위치기어는 이미 2대째기의 시대에 있는 것으로 추정된다. 현재는 ③~⑥의 시대와 ①~③의 시대(2대째기)의 혼재운용의 시대에 있다. 따라서 수배전 설비 운용의 책임을 맡고 있는 전기인들은 아래에 나타난 스위치기어의 변천에 주목하여 현재 운용 중인 스위치기어의 위치(적절한 운용지식)를 확인할 필요가 있다. 아울러, 이번에 소개하는 유용한 열화진단기술의 적극 활용을 권장한다. 스위치기어의 변천 스위치기어는 [그림 1]에서와 같이 크게 「특고용」과 「고압용」의 2종류로 구분된다. 특별고압 스위치기어의 변천 ①옥외개방형 → ②옥외/옥내 폐쇄형 ③GIS형으로 변천. 최근에는 GIS → ④C-GIS → ⑤건조공기절연(탈 SF6) C-GIS로 변천. 고압 스위치기어의 변천 ①옥내 개방형 → ②폐쇄형(1단적) → ③폐쇄형(다단적) → ④콤팩트형(박형/고체절연형/초소형)으로 변천. 또 일부 분야에서는 ⑤건조공기절연(탈 SF6) C-GIS화가 이미 진전되고 있다. 수납 차단기는 ①OCB → ②ABB/MBB/ACB → ③GCB/VCB(스프링 조작식) → VCB(전자조작식)로 변천, 현재는 VCB가 차단기의 주류를 이루고 있다. 그러나 현실적으로는 아직도 ①②의 차단기가 계속 운용되고 있는 실정이며, 긴급 시 대응(부품공급/수리기능/지원기술면)에 한계가 있어 '사회적 수명 현상'이 잠재되어 있다. 스위치기어의 구성기기 스위치기어는 이하([그림 2] 참조)에서 나타난 기기 기능의 복합구성장치(기어)이며, 그 중심적 역할을 수행하는 것이 차단기(스위치)이다. 열화는 각각의 기기에 고유현상으로서 잠재화 → 표면화로 이행된다. 다음 항목에 그 프로세스에 대해 기술한다. 기능열화·트러블 발생 프로세스 앞서 소개한 스위치기어의 구성기기 및 그 기능요소에 스트레스(전기적·기계적·열적·화학적·환경·기타)가 작용하면 [그림 3]에서와 같이 열화 프로세스를 거쳐 트러블이 발생하게 된다. 구체적인 기기(VCB)의 열화흐름을 [그림 4]에 소개한다. 열화현상을 요인별로 정리하면 [그림 5]로 크게 구별된다. 스위치기어의 열화진단항목 앞서 설명한 대로 각종 기기의 복합구성체인 스위치기어는 각 기기 고유의 열화진단과 스위치기어의 총체적인 열화진단이 필요하다. 그 내용을 [그림 6]에 소개한다. 보급되고 있는 열화진단기술 최근 보급되고 있는 열화진단기술([그림 6]의 항목 4, 7, 12)의 개요를 [그림 7~9]에 소개한다. 항목 12에 대해서는 측정기기가 있으면 설비관리자 측에서 진단이 가능하지만, 항목 4, 7에 대해서는 제조업체에 의뢰해야 하며, 당연히 비용 대비 효과가 요구된다. 이 2항 모두 스위치기어의 절연열화와 깊은 상관성을 갖는 진단이기 때문에 사전에 「설비관리자가 스스로 할 수 있는 예비진단」을 실시할 것을 권장하는 바이다. 스스로 할 수 있는 열화진단방법 ¶진단방법(1): 설치환경 조사(NOx) ([그림 10] 참조) ¶진단방법(2): 수배전반 내 온습도 조사 ([그림 11] 참조) 스위치기어 운용상의 상황 변화 현재의 스위치기어는 사회정황의 변화에 대응하여 [그림 12]에 나타난 「3종류의 운용 모드」를 선택해야 하는 상황에 놓여 있다. 그 결과, [그림 12](A)~(C)의 부정적 현상(대처에서의 한계)이 상기된다. 대책으로는 스위치기어의 중점·보수점검의 실시가 필요하다. * ① 「고경년 스위치기어」는 해마다 지속적으로 노후화가 진행되고 있다. 앞으로는 예기치 못한 트러블이 발생할 것으로 전망되고 있다. ② 그 과제 대책으로는 제조업체를 포함한 모든 보전정보의 활용이 필요하다. ③ 열화진단은 사전 진단을 포함한 비용 대 효과와 그 실시 시기에 관한 고찰이 필요하다. < Energy News >