일반기술

전력케이블 침수과통전 시험장치

본 기술은 전력케이블 침수과통전 시험장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전력케이블은 지중 배전선로에 설치되어 전력을 공급하는 도체 역할을 수행하는 바, 본 기술은 고압이상의 전력계통에서 사용하는 전력케이블을 대상으로 하는 열화특성 시험에 필요한 가속열화 시험장치에 관한 것으로서, 지중선로용 전력케이블은 역사가 오랜 함침절연지를 절연체로 사용하는 LPOF(Low Pressure Oil Filled) 케이블과 XLPE(Cross Linked Poly Ethylene)으로 대표되는 고분자 절연재료를 사용한 플라스틱 절연 전력케이블로 구분할 수 있다. LPOF 케이블의 경우 오랜 사용경험을 기초로 많은 기술적 발전이 있어 높은 신뢰성을 갖고 있으나, 구조적으로 절연유를 사용하기 때문에 운전을 위한 설비가 복잡하고, 환경오염의 문제가 있으며, 포설이 어려워 경제성이 좋지 못하다. 따라서 비용이 많이 들고 관리가 어려워도 신뢰성을 필요로 하는 송전용 지중선로에 주로 사용되고 있다. XLPE와 같은 고분자 플라스틱 절연 전력케이블의 경우 대량생산으로 인한 경제성과 포설 및 운영의 편의성을 장점으로 갖고 있다. 그러므로 3.3㎸ 고압 전력계통에서부터 22.9㎸ 특별고압 전력계통까지 주로 배전선로에 많이 사용되고 있으며, 최근에는 송전선로에도 사용되고 있다. 이렇게 사용량이 증가하고 있는 플라스틱 절연 전력케이블의 경우 가장 큰 문제점은 장기 신뢰성이 미흡하다는 점이다. 특히 다량의 수분이 존재하는 환경에서는 정상 운용상태의 전기적 스트레스(stress)보다도 낮은 전기적 스트레스에서도 수년 정도의 기간에 급속히 열화되어 절연파괴 사고가 발생한다는 점이 플라스틱 절연 전력케이블의 가장 중요한 문제점으로 제기되어 왔으며, 배전급 XLPE 케이블의 경우 장기 신뢰성에 대한 문제점이 실제로 발생하고 있고, 열화특성이 안정되어 있지 않기 때문에 케이블의 목표 수명을 입증하기 위해서는 상당한 기간의 실증시험이 요구되나, 현실적으로 어려운 문제이다. 그러므로 열화특성 시험기간을 단축하고, 신뢰성 있는 시험 결과를 도출하기 위하여, 전력케이블에 대한 열화시험 방법 및 시험 장치가 필요한 실정이다.본 기술은 수분이 존재하는 환경에서 전력케이블의 열화특성을 단시간에 평가할 수 있도록 일정한 크기의 수조 내에 전력케이블 완제품을 설치하고 실제 선로에서 사용되는 부하환경에서 가해지는 전기적 스트레스 조건을 높여, 단시간에 장기간 사용한 전력케이블과 같게 가속 열화시킬 수 있는 전력케이블 침수과통전 시험장치를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 목적으로 실증시험을 실시하는 과정은 한국전력공사의 구매규격인ES126-640~647의 참고규격으로 사용되는 AEIC CS5-87 "Specifications for Cross-Linked Polyethylene insulated shielded power cables rated 5 through 46㎸"의 시험 방법에 충분히 적용될 수 있도록 되어 있다. 일반적인 전기적 스트레스 상태에서 전력케이블의 목표 수명을 30년 정도로 하고 있으나, 현실적으로 운용 가능한 기간 안에 시험하는 가속 열화시험에서는 정상적인 전기적 스트레스보다 어느 정도 높은 전기적 스트레스를 전력케이블에 가하여야하고, 전기적 스트레스는 전압 스트레스와 전류 스트레스를 별도로 인가하여야 하며, 수분상태를 만들기 위하여 수조에 시험용 전력케이블을 침수하고, 전압, 전류의 전기 스트레스의 상태 및 제어는 제어반에서 하고, 시험장소에서 떨어진 원격에서 시험 데이터인 온도, 전압, 전류 및 기타 시험 데이터를 기록하는 감시반을 가지게 해야 한다. 본 기술의 전력케이블 가속열화시험에 사용되는 전력케이블 침수과통전 시험장치는 전력케이블을 설치할 수 있고, 전력케이블인 시험품을 침수상태로 유지하여 열화시험을 가능하게 하는 수조부, 수조부 내 물의 온도를 가열하기 위한 히터부와 물의 온도를 측정 및 제어할 수 있는 온도조절기부, 전력케이블의 전압 스트레스를 인가할 수 있는 과전압용 고전압변압기부와 시험전압 조정기로 구성되는 전압원용 조정기부, 전력케이블의 전류 스트레스를 인가할 수 있는 통전전류용 부하변류기부와 시험전류 조정기로 구성되는 전류원용 조정기부, 수조 내부의 전력케이블에 인가하는 전압및 전류를 제어하는 제어반부 및 수조 내 물의 온도, 전력케이블 온도, 전력케이블에 인가되는 전압 및 전류의 변화량을 기록하는 원격 감시반부로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.