월간전기



[전기설비 안전관리 요령 ①] 고압 수변전 설비의 활선진단

2016-04-01

[전기설비 안전관리 요령 ①] 고압 수변전 설비의 활선진단 최근 사회적으로 에너지 공급 인프라의 중요성이 커지면서 전력의 안정공급은 이제 필수 요소가 되었다. 생산효율의 향상을 도모하기 위해 전기설비의 정전시간은 단축돼 가고 있고, 전기설비의 보수정비시간 역시 제한된 짧은 시간 내에서 작업이 이루어지도록 요구되고 있다. 정전점검 시에는 발견하기 어려운 전기설비의 이상 및 장애요인(운전 중에 발생하는 과열, 방전 등)들이 존재하는데 이에 기인하는 설비사고도 적지 않다. 이러한 상황에서 최근에는 보전형태도 시간기준보전(TBM: Time Based Maintenance, 時間基準保全)에서 상태기준보전(CBM: Condition Based Maintenance, 狀態基準保全), 더 나아가 위험성기준보전(RBM: Risk Based Maintenance)으로 이행돼 가고 있다. 본고에서는 고압 수변전 설비의 상태감시·열화진단에 유효한 활선진단에 대해 그 특장점 및 항목, 중점사항 등을 정리했다. 정리 편집부 활선진단의 필요성 전기설비는 다양한 스트레스로 인해 열화가 진행되면 이상현상과 함께 고장이 발생하게 된다. 그리하여 설비의 정기적인 점검이 필요한데 전기설비를 정지시킨 상태에서의 점검만으로는 운전 중에 생기는 과열·방전 등의 이상검출이 매우 어렵다. 또 중요한 전기설비는 쉽게 정전시킬 수 없으며, 정전작업 또한 한정되어 있다. [그림 2]에 보이는 몇 안 되는 전기설비의 이상현상을 사전에 파악하면 문제를 미연에 방지하고 설비를 안정적으로 운용할 수 있다. 활선진단의 장점 정기점검 지원 활선진단 시 발견한 정비 관련 중점사항을 정전점검에 맞춰 집중적으로 실시함으로써 정전시간의 단축 및 적절한 보수가 가능하다. 또 필요한 교체부품을 사전에 준비해 정전점검 시 확실하게 교체함으로써 사고 발생 리스크를 경감할 수 있다. 설비갱신 지원 정비 관련 중점사항을 명확히 함으로써 최적의 유지보수계획을 작성할 수 있다. 또 설비갱신계획을 작성할 시 유용한 정보로써 활용할 수 있다. 주요 활선진단과 항목 열화상 장치에 의한 과열부분 파악 전기설비의 과열부분을 파악하기 위해서 일반적으로는 비가역 타입의 시온테이프가 사용되고 있는데, 여기에는 어느 일정한 온도에 도달하지 않으면 확인이 불가능하다는 단점이 있었다. 그리하여 이를 보완하기 위한 목적으로 적외선 방사온도계가 이용되고 있다. 최근에는 적외선 방사 에너지를 화상으로 표시하여 온도 파악이 가능한 기기(적외선 열화상 장치)가 보급되고 있다. 이를 이용함으로써 용이하게 온도가 상승된 부분을 파악할 수 있다. 단, 각상의 전류치, 측정장소의 적외선 방사율 및 반사율에는 주의를 요한다. 또 측정개소의 전방에 아크릴판 등의 보호판이 있으면 적외선이 차단되어 측정이 불가능해지니 이 점 유의하기 바란다.이하에 측정 사례를 나타냈다. 1) 상대온도 비교에 의한 이상현상 파악 측정장소의 방사율이 다르기 때문에 동일개소의 온도를 비교해 판단한다.([사진 1], [사진 2] 참조) 2) 절대온도 측정에 의한 이상유무 확인 최근 고압용 변압기, 리액터는 건식 또는 몰드 타입이 주류를 이루고 있다. 에폭시 레진 몰드(짙은 갈색)의 적외선 방사율은 0.97~0.99로 매우 높으며, 표면온도는 적외선 열화상 장치로 용이하게 측정할 수 있다. 이러한 경우는 절대온도를 측정하여 그 변압기 또는 리액터의 온도상승 레벨을 진단할 수 있게 된다.([사진 3] 참조) 온도상승: 102.9-25=77.9℃ 예상최고온도: 77.9+40=117.9℃＜130℃(B종) 부분방전 검출에 의한 절연물 열화부분 파악 절연물의 오손, 열화가 진행되면 부분방전이 발생되고 이에 동반하여 여러 가지 현상들이 나타나게 된다. 1) 초음파 검출법 고압기기에서 절연물 표면의 열화 및 오손에 의해 부분방전 현상이 일어나면 미소한 초음파(4~수백kHz)가 발생하게 되는데 이를 집음장치(集音裝置)([사진 4] 참조) 및 AE센서(어쿠스틱 이미션)로 파악하면 부분방전 현상을 확인할 수 있다. 부분방전 현상(코로나 방전을 포함)은 주로 주파수 40kHz 부근에서의 측정에 적합하기 때문에 부분방전 측정기([사진 5] 참조)로 주파수대를 한정시켜 현지진단을 실시한다. 2) 기타 검출법 그밖에 부분방전 발생 시 접지선에 흐르는 방전펄스전류를 검출하는 방법, 방사 전자계를 안테나로 검출하는 방법, 광센서, 특수 카메라 등에 의해 부분방전에서 발생하는 빛을 검출하는 방법 등이 있다. 오손도 측정 및 부착이온에 의한 환경 진단 수변전 설비는 환경적인 요소가 열화진행의 큰 요인이 될 수 있다. 오손도 측정 및 부착이온을 분석하여 수변전 설비의 상태를 파악함으로써 열화현상을 개선해 나갈 수 있는데 특히 오수탱크 근방에서는 황화가스에 의한 은도금(銀鍍金, silver plating) 부식이 현저하게 나타나므로 주의를 요한다.([사진 6], [사진 7] 참조)오손된 상태에서 상대습도가 75%를 넘으면 절연특성이 급격하게 악화되기 때문에 수변전 설비의 운전환경을 상시 관리하고 오손상태를 파악하는 일이 중요하다. 기타 활선진단 1) 유입변압기의 절연유 가스 분석 및 유중 푸르푸랄 분석 유입변압기에서는 절연유의 가스분석을 실시함으로써 변압기 내부의 양상을 진단할 수 있다.(밀폐형 변압기 한정) 또 푸르푸랄 분석 및 CO-CO2 분석에 의해 절연지의 열화상태를 판단하여 잔여수명을 추정하는 방법도 있다. 장기간에 걸친 유중 가스량의 동향(추세) 및 변압기의 내부구조, 각 가스의 비율 등을 고려해 종합적으로 내부의 이상유무 및 발생장소를 특정하면 보다 유효성을 증대시킬 수 있다. 2) 갭리스 피뢰기(Gapless arrester)의 누설전류 측정 ZnO 소자를 이용한 갭리스 피뢰기는 누설전류를 측정함으로써 양부 판정이 가능하다. 3) 노후도(老朽度) 평가표를 이용한 열화진단 수변전 설비의 운전상태 감시에 있어 △사용연수 △환경상태 △보전상태 △외관검사 등의 조사를 실시하여 기기 및 장치의 건전성을 평가하는 방법으로, 상대적인 열화 평가에 유효하다. < Energy News >