44장 장 지중설비 지중설비 44장 장 지중설비 지중설비

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최신 배전 시스템 공학

제4장 지중설비 2011-09-29 2011 09 29 대한전기학회

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44장 장 지중설비 지중설비 44장 장 지중설비 지중설비

배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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4 1

4 1 개요 개요

지중설비란?

4.1 4.1 개요 개요

케이블, 중간 접속재, 인입 및 인출 접속재, 개폐기, 변압기 등

지중으로 전력을 공급하기 위해 필요한 각종 설비

최초의 우리나라 지중설비

1929년, 서울화력발전소

당인리 – 영등포 구간 및 아현동 – 순화동 구간

22kV지중케이블

1970년 대 이후, 경제개발정책 이후, 도심지의 부하밀도가 급증함에 1970년 대 이후, 경제개발정책 이후, 도심지의 부하밀도가 급증함에 따라 지중화 사업이 분격적으로 이루어짐

2005년 9월 기준, 지중배전선로는 약 11.1%정도

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[7/]

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4 1 1

4 1 1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (1) (1)

구성

4.1.1 4.1.1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (1) (1)

지중배전계통은 open-loop계통으로 구성

h

고장 발생 시 고장점을 탐색하는데 걸리는 시간을 대비하고,

h

복구를 용이하게 하기 위해복구를 용이하게 하기 위해

도심지 내 일부 건물들은 예비회선 절환방식을 채택하여 운용

일반적인 지중 계통도

그림 4-1 일반적인 지중계통도

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(10)

4 1 1

4 1 1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (2) (2)

고신뢰도 지중배전계통을 확보하기 위해,

4.1.1 4.1.1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (2) (2)

다연계 계통방식 Æ 무정전공급이 가능한 스팟 네트워크(Spot-Network) 방식을 채택하여 운용

본 방식은 미국에서 1920년 대 부터 시작

일본, 유럽지역도 오래전부터 대도시 중심가에 적용하여 운전 중

그림 4-2 스팟네트워크의 구성 배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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[19/]

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[20/]

(22)

4 1 1

4 1 1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (3) (3)

지중배전선로의 보호

4.1.1 4.1.1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (3) (3)

가공배전선로에 비해 고장이 발생하였을 경우 고장 구간을 탐지하기가 쉽지 않음

때문에 고장구간표시기를 설치한 후 Æ 신속하게 고장구간을 탐지 Æ 고장구간을 분리하여야 함

h

고장구간표시기: 고장발생 시, 고장상태를 정확히 식별하여 개폐기 조작이 이루어질 수 있도록 하는 기기

그림 4-3 고장구간표시기 (진광이앤씨) 배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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림 장구간 시기 (진광이앤씨)

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4 1 2

4 1 2 지중케이블 지중케이블

구조

4.1.2 4.1.2 지중케이블 지중케이블

22.9kV CNCV (Concetric Neutral Type Crosslinked Polyethylene Insulated Vinyl Sheathed Cable) Å 우리나라 지중배전계통 대표 선로

h

케이블의 원료인 폴리에틸렌이 열에 약한 점을 대폭 개선한 것으로 CV-CU 케이블(차폐층이 동테이프), CN-CV 케이블(차폐층이 동선) 등이 있음

h

우리나라 배전계통은 다중접지방식이므로, 중성선 접지가 용이한 CNCV케이블을 사용함

①

②

도체내부반도전층

③

④

⑤

⑥

절연층외부반도전층 중성선수밀층

중성선 • TR CNCV W

⑥

⑦

⑧

중성선중성선수밀층 외피

• TR-CNCV-W : 수트리 억제용 수밀형 충실 동심 중성선 케이블

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그림 4-4 케이블의 구조(TR-CNCV-W)

(24)

4 1 3

4 1 3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (1) (1)

직매식

4.1.3 4.1.3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (1) (1)

회선수가 2회선 이하

장래에 회설 증설이 예상되지 않는 곳

추후에 굴착이 곤란하지 않은 곳추후에 굴착이 곤란하지 않은 곳

기타 여건이 부득이한 경우에 직매식을 썼으나, 현재는 적용하지 않는 방식

매설깊이

h

차량등의 압력을 받는 1.2m 이상

h

보도 등 기타 장소: 0.6m 이상

h

다른 매설물이 있는 경우는 관계를 고려하여 깊이를 조정함려하여 깊이를 정함

그림 4-5 직매식 매설 단면도 배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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(25)

[24/]

(26)

4 1 3

4 1 3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (2) (2)

관로식

4.1.3 4.1.3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (2) (2)

회선수가 3회선 이상 8회선 이하

장래에 회선 증설이 예상되는 경우

도로 예정지역으로 도로 포장계획이 있는 경우예정지역 장계획이 있는 경우

직매식이 곤란한 경우

차후 굴착 예정이 있는 곳에서 쓰는 방식 그림 4-6 매설된 관로의 단면도

미리 관로와 맨홀을 설치하고, 맨홀에서 케이블을 관로에 인입하여 맨홀 내에서 케이블을 접속할 수 있도록 포설하는 것

관로는 케이블의 최대외경 장래의

공 수 2 3 4 6 8 9

○○

표 4-1 관로의 배열 형태

관로는 케이블의 최대외경, 장래의 용량증가, 경제성 등을 고려하여 선정

h

저압(100mm)

종 형 ^○_○

○

○ ○

○○

○○○

횡 형 ^{○ ○} ○○○ ○○○○ ○○○

○○○

○○○○

○○○○ -

h

고압 및 특고압(175mm)를 표준

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○○○ ○○○○

(27)

[26/]

(28)

4 1 3

4 1 3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (3) (3)

전력구식

4.1.3 4.1.3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (3) (3)

9회선 이상의 다량의 케이블이 포설되어야 하는 경우

발∙ 변전소의 케이블 다회선 인출개소

직매식, 관로식이 불가능한 경우에 사용하는 방식직매식, 관 식이 불가능한 경우에 사용하는 방식

지중에 전력구를 설치하고 케이블을 전력구내의 지지물 위에 설치하는 방식으로 관로수의 증가로 케이블

방식으로 관로수의 증가로 케이블 열발산이 어려운 경우 사용함

공동구: 전력선+통신선로+수도관

전력구 내에 있는 시설

h

설치 및 유지관리를 위한 시설설치 및 유지관리를 위한 시설

h

조명, 환기, 배수, 분기구, 출입

구 및 부대시설등이 있음

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그림 4-7 전력구에 포설되어 있는 배전케이블

(29)

[28/]

(30)

[29/]

(31)

4 1 3

4 1 3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (4) (4)

접속재

4.1.3 4.1.3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (4) (4)

그림 4-8 지중배전계통에 포설된 직선접속재 배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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(32)

4 1 4

4 1 4 지중배전기기 지중배전기기 (1) (1)

지중배전기기

4.1.4 4.1.4 지중배전기기 지중배전기기 (1) (1)

개폐기, 변압기, 고장차단기, 자동부하전환개폐기(ALTS), 고장표시기 등

용도에 따라 지상, 지하 또는 옥내에 설치

그림 4 10 지중배전기기의 설치 예 배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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그림 4-10 지중배전기기의 설치 예

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4 1 4

4 1 4 지중배전기기 지중배전기기 (2) (2)

지중배전용 개폐기

4.1.4 4.1.4 지중배전기기 지중배전기기 (2) (2)

25.8kV용 지중배전선로의 지상 또는 지중에 설치하여

선로의 분기나 선로의 구분, 인입 개폐장치로 사용됨

[설치장소]

- 지중간선로의 분기 및

형 태 회 로 수 케 이 블

접속방식 조작방식 기 타

표 4-2 개폐기 종류 및 특징

지중간선로의 분기 및 선로구분개소

- 간선로와 분기선로의 연결점

지 상설치형

데드브레이크형

수동조작 (자동화형)원방조작

22.9[kV] : 125[BIL]

22]kV] : 150[BIL]

연결점- 고압이상의 고객과의 책임 분계선

- 계통운용 및 유지 보수

(자동화형) 150[BIL]

데드브레이크형

지 중 데드브레이크형 수동조작

22.9]kV] : 125[BIL]

계통운용 및 유지 수

를 위해 필요한 곳 ^{지 중}^설치형 ^{데드브레이크형} ^수동조작 ^{22]kV] :}

150[BIL]

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(34)

4 1 4

4 1 4 지중배전기기 지중배전기기 (3) (3)

지중배전용 지상변압기

4.1.4 4.1.4 지중배전기기 지중배전기기 (3) (3)

주로 고신뢰도가 요구되는 도심번화가, 상가 등에 시설되기 때문에,

선로 고장시의 정전에 대비하여 전원측 변압기 선로가 루프가 되도록 구성

1차측 및 2차측 보호를 위해 두 종류의 보호용 퓨즈를 채택하고 있음

h

1차측: 한류(C.L: Current Limiting) 퓨즈

h

2차측: 이중소자퓨즈(Bay-O-net fuse) 2차측 단락 및 변압기유 온도

h

2차측: 이중소자퓨즈(Bay-O-net fuse), 2차측 단락 및 변압기유 온도

상승 시 동작하는 퓨즈

표준형 지상변압기의 규격 (표 4 3 참고)

(표 4-3 참고)

표 4-3 지중배전용 변압기의 규격

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표 4 3 지중배전용 변압기의 규격

(35)

4 1 4

4 1 4 지중배전기기 지중배전기기 (4) (4)

슬림형 지상변압기

h

유지보수 항목

4.1.4 4.1.4 지중배전기기 지중배전기기 (4) (4)

h

유지보수 항목

– 엘보접지상태, 외함접지, 부하 불평형등 점검

– 과부하, 유면계 표시선, 절연유 누유, 온도계 등도 점검

그림 4 11 지상 설치형 변압기 내부구조 및 모습

(a) 내부구조 (b) 내부 실제 모습

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그림 4-11 지상 설치형 변압기 내부구조 및 모습

(36)

4 1 4

4 1 4 지중배전기기 지중배전기기 (5) (5)

다회로 차단기

4.1.4 4.1.4 지중배전기기 지중배전기기 (5) (5)

고장구간 자동차단, 선로분기 및 선로구분용으로 사용

SF₆가스절연 다회로 방식의 원격조작형 차단기

목적목적

h

지중선로에서 고장이 발생하였을 경우, 고장구간의 신속한 분리

h

정전구간을 축소 시킬 뿐만 아니라, 고장구간 검출을 위한 강제송전

억제 Æ 설비손상을 방지 억제 Æ 설비손상을 방지

정격전류: 600A, 정격차단전류 12.5kA, 최소차단시간 2.7cycle

표4-4 개폐기 종류 및 특징

형 태 회 로 수 케 이 블

접속방식 조작방식 기 타 표4 4 개폐기 종류 및 특징

지 상설치형 데드브레이크형 자동화형 22.9]kV] :

125[BIL]

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(37)

4 1 4

4 1 4 지중배전기기 지중배전기기 (6) (6)

자동부하전환개폐기(ALTS)

4.1.4 4.1.4 지중배전기기 지중배전기기 (6) (6)

주전원이 정전되었을 경우, 예비전원으로 자동전환되는 3상 일괄 조작 방식의 개폐기

SF₆ 가스절연 방식의 옥내용과 옥외용 2가지 있음

0.4초 이내에 자동전환

순간 정전일 경우엔 전환하지 못하도록 Blocking하는 기능 포함

주 전원이 복귀된 후 Æ 자동으로 재전환 함

(부하측 전원으로 주전원에 정전 발생시)

h

자동 전원을 억제시키고 부하 측을 분리하며

h

수동복귀 기능을 가짐

자동전환/수동전환 을 선택할 수 있음

그림 4 12 LS산전 ATLS 배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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그림 4-12 LS산전 ATLS

(38)

4 1 4

4 1 4 지중배전기기 지중배전기기 (7) (7)

고장표시기

4.1.4 4.1.4 지중배전기기 지중배전기기 (7) (7)

고장발생지점의 신속한 탐지를 위한 기기

목적

h

신속한 탐지 Æ 장시간 정전이 되는 것을 방지신속한 탐지 장시간 정전이 되는 것을 방지

h

고장구간의 신속한 분리 Æ 정전범위를 축소하는 것

원리: 전류를 측정하여, 정상부하전류 Æ 부(不)동작

고장부하전류Æ 탐지 후 고장구간 식별 고장부하전류Æ 탐지 후 고장구간 식별

설치위치: 변압기나 개폐기에서 부하 측 엘보접속재 아래에 설치, 또는 케이블 중성선 밑에 설치

고장전류가 흐르는 개소: 적색Target

고장 제거후 복귀: 백색 Target 표시

그림 4-13 고장표시기 (3상용)

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(39)

4 2

4 2 배전케이블 배전케이블 열화진단 열화진단 4.2

4.2 배전케이블 배전케이블 열화진단 열화진단

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4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (1) (1)

열화를 일으키는 요인

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (1) (1)

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4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (2) (2)

열화 형태 – 열화를 일으키는 요인이 복합적이면 열화가 촉진 됨

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (2) (2)

전기적 열화

h

부분방전 열화 – 절연체의 공극 등에서 발생한 부분방전에 의해 케 이블 전체가 열화되는 현상

h

전기트리 열화 – 케이블 절연체 내부나 또는 반도전층과의 계면에 있어서 국부적으로 고전계부가 파괴를 일으켜 이것이 나무모양으로 전개되는 것, 일반적으로 수트리에서 전기트리로 변환되는 일이 빈 번함

수트리 열화

h

물이 있는 곳에 전계가 걸리면서

h

물이 있는 곳에 전계가 걸리면서 나무모양으로 성장해 가는 형태

h

전기트리와 달리 수트리는

저전계에서 발생 저전계에서도 발생

h

절연성능을 크게 저하시킴

(내부 반도전층, 외부반도전층에서 발생) 그림 4-14 수트리열화 케이블 모습

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[[참고 참고]] 수트리 수트리(Water tree) (Water tree) 열화 열화 [[참고 참고] ] 수트리 수트리(Water tree) (Water tree) 열화 열화

수트리의 특성

1. 물과 전계가 존재하는 곳에서 발생 2. 절연재료 내의 오염물이나 보이드

또는 절연층과 반도전층계면의 돌기 또는 절연층과 반도전층계면의 돌기 등과 같은 결함에 의해 발생

3. 비교적 낮은 전계(6kV/mm이하)에 4 수분이 없어지면서 사라지고 수분이서 발생 4. 수분이 없어지면서 사라지고, 수분이

있으면 다시 보임

5. 전기적 트리 발생을 유도함

6. 직류에서는 발생하기 어렵고 교류에 서는 발생하기 쉽고 고주파에서는 서는 발생하기 쉽고 고주파에서는 7. 측정 가능한 부분 방전 없이도 성장촉진됨 8. 수트리 발생부는 기계적인 왜형이가능

생김

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[42/]

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4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (3) (3)

화학적 열화

h

케이블에 사용되는 XLPE나 부틸고무는 기름과 약품에 의해 영향을

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (3) (3)

h

케이블에 사용되는 XLPE나 부틸고무는 기름과 약품에 의해 영향을 받음

h

이 부분이 영향을 받으면, 기계적 강도가 저하되고 화학적 분해, 산 화 이 나타나 절연저항 저하 이 발생함

화등이 나타나고 절연저항 저하 등이 발생함

h

화학트리 발생

– 케이블 외장과 절연체를 투과한 ‘수소’ 등이 도체와 화학적 반응을 일으켜 산화동을 생성 Æ 절연체에 나뭇가지 모양으로 외부를 향해 진전함

– 전계의 유무에 관계 없이 발생

– 전계가 있는 곳에서는 트리가 증가

– 화학 트리는 도전도가 높기 때문에 절연체의 파괴전압이 현저히 저 하됨 (가장 큰 문제점)

열적 열화: 케이블의 재료가 장시간 고온에 노출되어 발생

트래킹 열화: 테이프 끝이나 단말에서 오손에 따른 표면누설, 미소연면 방전 표면 산화등이 발생하는 것 최종적으로 섬락을 일으킴

방전, 표면 산화등이 발생하는 것, 최종적으로 섬락을 일으킴

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(45)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (4) (4)

절연열화를 측정하기 위한 각종 시험법

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (4) (4)

전기적 시험방법 – 케이블에 시험전압을 인가하여 열화정도를 판단

h

누설전류 특성, 유전정접, 부분방전 등을 측정

비전기적비전기적 시험방법 – 초음파에 의한 측정, X선 조사 방법 등시험방법 음파에 의한 측정, 선 사 방법 등

메가시험 – 전통적인 방법, 절연저항을 측정하는 것으로서 개략적인 열 화진단에 사용함

3가지의 절연열화 시험법

직류누설전류 시험법

등온완화전류 시험법

기타 방법

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(46)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (5) (5)

① 직류누설전류 시험법 (1)

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (5) (5)

케이블 절연체에 직류 고압을 인가해서 검출되는 누설전류 또는 전류 의 시간적 변화를 측정하여 절연체의 열화상태를 판정

인가전압에 직류를 사용하기 때문에 선로 길이가 긴 케이블의 경우에 도 비교적 간단히 현장에서 측정할 수 있는 장점 존재

① 누설전류의 절대치가 크다

② 킥 현상이 나타난다

③ 전류가 증가하는 현상이 나타난다

그림 4-15 측정된 누설전류 예

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림 측정된 누설전류 예

(47)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (6) (6)

① 직류누설전류 시험법 (2)

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (6) (6)

5년에 1회 측정

측정장비: 절연내력시험기

시험전압: DC 30kV시험전압

측정방법: 케이블에 직류전압을 인가하여 검출되는 누설전류의 크기 및 시간 변화율 등을 측정

항 목 판정기준

양 호 요주의 불 량 비 고 표 4-5 절연열화 판정기준

양 호 요주의 불 량 누설전류값 10uA/km

이하 11~

50uA/km 51uA/km

이상 직류

30kV 인가

성극비 1 이상 1 미만 30kV 인가

성극비 1 이상 - 1 미만

선간 불평형율 200% 미만 - 200% 이상

절연저항 2000MΩ - -

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(48)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (7) (7)

② 등온완화전류 시험법

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (7) (7)

DC 1kV를 인가하는 방법

장점

h

인가전압이 낮아 공간전하에 의한 케이블 손상을 방지인가전압이 낮아 공간전하에 의한 케이블 손상을 방지

h

전용 소프트웨어를 이용한 분석으로 케이블 열화판정이 용이

원리: 케이블 방전 시 완화전류의 크기를 시간대별로 분석하는 것으로, 절연체의 열화정도에 따라 시간대별 완화전류의 크기 차이 발생

절연체의 열화정도에 따라 시간대별 완화전류의 크기 차이 발생

과정: 30분 충전 Æ 5초간 방전 Æ 30분간 측정

시험 대상

h

고장발생한 케이블: 고장 발생 후 1년 이내에 실시

h

설치후 10~20년 경과된 케이블, 기타 열화가 의심되는 케이블 등

표 4 6 등온완화전류 시험법에 의한 열화 판정기준

판정기준 매우양호 양 호 요주의 불 량 열적인자 1.6미만 1.6-1.85 1.85-2.6 2.6 초과 표 4-6 등온완화전류 시험법에 의한 열화 판정기준

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열적인자 미만 과

(49)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (8) (8)

③ 기타 방법

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (8) (8)

tanδ 시험

h

절연체가 흡수된 경우, 수트리가 발생한 경우 tanδ가 증가하므로 이는 열화상태를 추정하는 효과적인 방법이 됨

h

시험방법

– 셰링브리지법 (연구실에서 측정)

– 역셰링브리지법 (현장측정에서 사용)역셰링브리지법 (현장측정에서 사용)

– 부분방전시험 (현장에서 사용하기엔 문제가 있어 계속 연구중)

h

하지만 위의 방법은 전원을 정지한 후에 해야 하므로, 계통운영에

많은 지장을 줌 많은 지장을 줌

h

이를 해결하기 위해 전원을 정지시키지 않은 활선상태에서 측정할 수 있는 활선측정법이 개발

직류중첩법 교류 직류성분 검출법 t δ측정법 등이 있음 – 직류중첩법, 교류 직류성분 검출법, tanδ측정법 등이 있음

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(50)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (9) (9)

절연열화 진단법 정리

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (9) (9)

구 분 열화진단법 특 징 비 고

절연저항측정 절연저항계로 절연체의 절연저항 측정 소형, 경량, 정밀진단부정확 사용중 누설전류 측정 누설전류 크기, 변화율, 선간 불평형률

측정 현장시험 용이

시험전압이 높음(30kV) 사용중

누설전류 측정 측정 시험전압이 높음(30kV) 사용중

직류전압 감쇠법 케이블 방전시 충전전하에 의한 전압

감쇠속도 측정 - 소형, 경량

- 시험전압이 낮음(10kV) - 역흡수 전류법 케이블 방전시의 역흡수 전류 측정 - 현장시험이 용이

- 측정에 장시간 소요 - 등온완화전류법 케이블 방전시 완화전류 측정 - 시험전압이 낮음(1kV)

측정에 장시간 소요 사용중 등온완화전류법 케이블 방전시 완화전류 측정 - 측정에 장시간 소요 사용중

회복전압법 케이블 방전 후 도체에 유기되는 회복

전압 측정 - 현장시험이 용이

- 등온완화전류법과 유사 -

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(51)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (10) (10)

케이블의 측정

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (10) (10)

개요

h

지중케이블 및 지중설비들은 특성상 지하, 설비 속에 은폐되어 있으 므로 이력카드를 자세히 관리 해야함

h

측정한 자료는 설비의 유지, 관리, 보수시 활용

h

특히, 지중케이블은 가공선로에 비해 충전전류가 크므로(가공에 비 해 약 25~30배), 만전을 기해야 함

해 약 25 30배), 만전을 기해야 함

측정종류

h

케이블의 절연저항 측정

h

내전압 시험기로 절연내력 측정

h

내전압 시험기로 절연내력 측정

h

열화시험을 위해 KDA-1(등온완화전류측정기)로 측정

h

케이블의 매설위치, 고장점 위치를 파악하기 위해 관련 측정 실시 등

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4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (11) (11)

케이블의 고장점 측정

h

고장/건전 선로의 구분은 절연저항을 측정함으로써 가능

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (11) (11)

h

고장/건전 선로의 구분은 절연저항을 측정함으로써 가능

h

지락고장점 거리 파악

– 1선지락고장시, 머레이루프(Murray Loop) 테스터 이용 – 단선시, 펄스 레이더(Pulse Rader)법을 이용

h

각종 측정기의 기능

용량성 검전기 k 범위의 전압이 인가된 선 에서 엘 접속재의 검전점을 이용하 용량성 검전기 3~35kV 범위의 전압이 인가된 선로에서 엘보접속재의 검전점을 이용하

여 케이블에서 전류 흐름 여부를 판정 절연저항측정기 저항값을 측정

케이블 고장 시 절연체의 저항값을 측정하여 고장/건전상 구분 케이블 고장 시 절연체의 저항값을 측정하여 고장/건전상 구분 절연내력시험기 케이블 절연체의 내전압 시험을 통해 절연 내력 측정하는 기기

직류 전압을 발생시키는 일종의 정압 변환기

케이블 절연열화 DC 1000V를 측정대상에 30분 가압하면 자동적으로 방전으로 넘어가는 케이블 절연열화

시험기 DC 1000V를 측정대상에 30분 가압하면, 자동적으로 방전으로 넘어가는 데 5초간의 커패시터 성분 전류를 방전시킨 후 30분 간 방전되는 pA 단위 의 미세방전전류를 보고 열화 여부를 판정

머레이 루프 테스터 지중케이블에 고장 발생시, 고장점의 위치를 거리로 환산하여 찾는 방법 배전자동화설계 제4장 - 지중설비

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머레이 루프 테 터 지중케이블에 장 발생시, 장점의 위치를 거리 환산하여 찾는 방법

(53)

[[참고 참고]] 머레이루프 머레이루프(Murray Loop) (Murray Loop) 테스터 테스터

휘트스톤 브리지 원리를 적용한 케이블의 선로 임피던스를 이용하여 위치 를 찾아내는 방법

[[참고 참고] ] 머레이루프 머레이루프(Murray Loop) (Murray Loop) 테스터 테스터

를 찾아내는 방법

<고장거리 계산>

BX X

L A

X L

K BX

AK

×

−

=

∴

=

) 2

(

2

장거리 계산

BX AX

AL

BX X

L A

=

−

=

−

× 2

) 2

(

B A

X AL

= +

∴ 2

고장점

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(54)

4 2 1

4 2 1 절연열화 절연열화 형태 형태 (12) (12)

고장거리 측정기

h

측정원리 레이더와 같음

4.2.1 4.2.1 절연열화 절연열화 형태 형태 (12) (12)

h

측정원리: 레이더와 같음

– 케이블 선로에 펄스 에너지를 인가하고, 케이블의 임피던스가 변화 하는 지점에서 반사되어 돌아오는 에너지가 돌아오는데 걸리는 시 간 측정

간 측정

– 시간을 거리로 변환시켜서 지점을 가리키는 원리

케이블 고장 탐지기(Capacitor Discharge Fault Locator)

h

머레이루프 테스터를 이용하여 케이블 고장점 거리를 찾은 후, 케이 블 고장 탐지기로 고장 발생 지점을 탐지하게 됨

h

원리: 일정량의 전하를 일정주기로 발생 + 음향탐지기를 이용원리 일정량의 전하를 일정주기 발생 음향탐지기를 이용

상 측정기(Phase Tracer)

h

상을 구분하고자 할 때 사용

h

발신기에서 사선 케이블 A B상에 각각 다른 주기의 파장을 실어 보

h

발신기에서 사선 케이블 A,B상에 각각 다른 주기의 파장을 실어 보 내고 C상으로 회귀시켜 상을 파악할 장소에서 수신기와 감지코일을 이용하여 수신되는 파장의 형태를 파악

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(55)

4 3

4 3 지중케이블 지중케이블 보강 보강

개요

4.3 4.3 지중케이블 지중케이블 보강 보강

대도시 중심부의 직매케이블 또는 대형 공장의 기설 케이블 등에 대해 서는 공사 시공상의 효율성과 경제성 등을 감안하여 보강 처리함

케이블 Cure 보강법

케이블 도체나 중성선 사이에 실리콘액을 주입

Æ 케이블 내부의 물을 제거 Î 케이블의 절연강도를 증가시키는 방법

제거 Î 케이블의 절연강도를 증가시키는 방법

적용대상: 고압 이상, 직매 또는 관로구간 케이블 중 CNCV, CV케이블

케이블 Cure 기술

실리콘 액의 주입으로 케이블 내 수분 및 공극을 제거할 수 있음

수트리 요인을 제거 Æ 절연불량에 따른 절연파괴 예방이 가능

주입된 실리콘 액을 통해 절연내력 보강 또한 가능

h

케이블 절연강도가 약 3.5배 향상

h

수트리 현상 예방 Æ 케이블 수명을 10년 이상 연장 가능함

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(56)

4 4

4 4 해저케이블 해저케이블 (1) (1)

자체전력수급이 어려운 도서지방에 설치

4.4 4.4 해저케이블 해저케이블 (1) (1)

육지로부터 해저케이블을 통해 전력 공급

전남 목포 부근 도서지방

해남 부근 도서지방 ^{거의 대부분 차지}

해남 부근 도서지방

경남 고성 부근 도서지방

인천, 서산, 제주도 등지에 포설

거의 대부분 차지

표 4-8 도서지역 전력 공급 현황

구 분 수 량 도서수 수용호수 비 고 해저케이블 89.8[C-km] 59개소 49,698호 18개소

철 탑 855기 254개소 152,789호 자가발전 140개소 140개소 23,966호

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(57)

4 4

4 4 해저케이블 해저케이블 (2) (2)

현재 도서지방에 사용되는 해저케이블의 구조

4.4 4.4 해저케이블 해저케이블 (2) (2)

구 조 재 질 특 성 규 격

도체 구리 원형압축+수밀구조

표 4-9 해저케이블의 재질 및 특성

도체 구리 원형압축+수밀구조

도체 차폐층 반도전재질

3층 동시압출

0.6mm

절연층 TR-XLPE 6.6mm

절연차폐층 반도전재질 0.7mm

수밀층 수밀 콤파운드 반도전성 0.3mm

금속시스 합금(Cu+Te) 납 연속압출 1.7mm 방식층 콤파운드 테이프 내부식성 0.5mm 결속층 바인딩 테이프 내부 충진제 충진 0.2mm 완충층 폴리프로필렌 PP yarn 2.0mm

그림 4-16 해저케이블의 구조

완충층 폴리프로필렌 PP yarn 2.0mm

개장부 아연도철선 단일개장 8.0mm

최외층 폴리프로필렌 PP yarn+방식처리 3.0mm

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그림 4-16 해저케이블의 구조

(58)

[57/]

(59)

4 5

4 5 배전스테이션 배전스테이션 (1) (1)

개요

4.5 4.5 배전스테이션 배전스테이션 (1) (1)

우리나라에서 처음 시도한 신개념의 배전설비

서울지역의 명동과과거 현재

서울지역의 명동과 같은 도심지 한복 판 에 전 력 기 기 를 지상에 설치할 수

변압기, 개폐기 등 배전 설비 설치공간이 없는 건물 밀집지역의 전력기 기를 한 곳에 모아 관리 지상에 설치할 수

없어 노후한 건물 의 옥상이나 지하

에 기기를 설치 [문제점]

기를 한 곳에 모아 관리 하는

Æ 전기공급시스템인

“배전스테이션”이 도입 에 기기를 설치 [문제점]

전력기기의 중량 및 보강 비용 증가, 평상시 순시 및 점

“배전스테이션”이 도입 됨

평상시 순시 및 점 검이 매우 불편함

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(60)

4 5

4 5 배전스테이션 배전스테이션 (2) (2)

현황

4.5 4.5 배전스테이션 배전스테이션 (2) (2)

명동 중심지역 총 3개 구역에 배전스테이션 설치

설비는 대폭적으로 간소화 되 었고, 전력공급 시스템이 효 율적으로 운영됨

상시전원 외에 3개의 예비 전 원이 정전시 자동으로 전환될 수 있도록 구성됨

표 4-10 배전스테이션의 전력설비현황 기존설비 대체설비

6.6[kV] 22.9[kV-Y] 3개 D/L 배전 테이션의 전력설비현황

현황 PAD_SW : 29대 C-GIS : 68대 PAD_TR : 54대 몰드변압기 26대

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그림 4-17 배전스테이션의 전력시스템도

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44장 장 지중설비 지중설비 44장 장 지중설비 지중설비

최신 배전 시스템 공학

44장 장 지중설비 지중설비 44장 장 지중설비 지중설비

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4 1

4 1 개요 개요

지중설비란?

4.1

4.1 개요 개요





최초의 우리나라 지중설비

최초의 우리나라 지중설비









1970년 대 이후, 경제개발정책 이후, 도심지의 부하밀도가 급증함에 1970년 대 이후, 경제개발정책 이후, 도심지의 부하밀도가 급증함에 따라 지중화 사업이 분격적으로 이루어짐

2005년 9월 기준, 지중배전선로는 약 11.1%정도

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[3/]

[4/]

[5/]

[6/]

[7/]

4 1 1

4 1 1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (1) (1)

구성

4.1.1

4.1.1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (1) (1)



h

h



일반적인 지중 계통도

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4 1 1

4 1 1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (2) (2)

고신뢰도 지중배전계통을 확보하기 위해,

4.1.1

4.1.1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (2) (2)







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[20/]

4 1 1

4 1 1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (3) (3)

지중배전선로의 보호

4.1.1

4.1.1 지중배전계통의 지중배전계통의 구성 구성 (3) (3)





h

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4 1 2

4 1 2 지중케이블 지중케이블

구조

4.1.2

4.1.2 지중케이블 지중케이블



h

h

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4 1 3

4 1 3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (1) (1)

직매식

4.1.3

4.1.3 케이블 케이블 포설방식 포설방식 (1) (1)

