수·배전계통을 구성하는 각 설비기기 간을 연결하여 전기를 주고 받게끔 하는 핵심 설비인 전력케이블이 있습니다.
이번 글에서는 전력케이블이란 무엇인지, 종류와 점검방법을 알아보겠습니다.
*본 글에서의 전력케이블은 XLPE(가교폴리에틸렌 절연비닐시스케이블) 케이블을 의미합니다.
전력케이블 종류와 특징, 점검방법
1.전력케이블이란
일반적으로 CNCV와 같은 위의 케이블의 구조를 가지고 있으며 내부의 도체를 절연체와 반도전층, 그리고 중성선으로 이루어진 전선을 의미합니다.
이러한 전력케이블은 도체와 외피(주로 PVC)만으로 이루어진 절연전선과 달리 도체와 외피 사이에 절연체(주로 XLPE 또는 EPR)를 추가하여 연속허용전류 통전 시의 내열온도를 높임으로써 더 많은 전류를 흘릴 수 있는 구조로 되어 있습니다.
※XLPE란?
초고압에 사용되는 전력케이블의 종류로써 폴리에틸렌(Polyethylene:PE)에 유기가황제를 혼합하여 가교설비로 폴리에틸렌(PE)을 가황(가교)하여 폴리에틸렌 구조를 결합상태(가교 상태)로 만들어 폴리에틸렌에 열경화성의 점탄성 성질을 부여한 재료로 고전압 절연재료에 많이 사용됩니다.
2.전력케이블 종류
XLPE케이블의 종류로는 다음과 같은 케이블이 있습니다.
①CNCV : 동심중성선 차수형 전력 케이블
②CNCV-W : 동심중성선 수밀형 전력 케이블
③TR CNCV – W : 동심중성선 트리 억제형 전력 케이블
④FR CNCO – W : 동심중성선 수밀형 저독성 난연 전력 케이블
<그 밖의 전력케이블 종류>
①CV : 가교 폴리에틸렌 절연 비닐 시스 전력 케이블
②ACSR : 강심 알루미늄 연선
③LPS 300/500[V] : 연질 비닐 시스 케이블
④VCT 0.6/1 [kV] : 비닐절연 비닐 캡타이어 케이블
⑤PNCT 0.6/1 [kV] : 고무절연 클로로프렌 캡타이어 케이블
⑥HFIO 450/750 [V] : 저독성 난연 폴리올레핀 절연전선
⑦NR 450/750 [V] : 일반용 단심 비닐 절연전선
3.관리의 중요성
위의 표를 참고하여 관리를 해야하는 이유에 대해서 알 수가 있습니다.
케이블은 영구적으로 사용할수 있는 것이 아니라 소모품이기에 기간이 지남에 따라 이상이 발생할 수 밖에 없습니다.
하지만, 예방 보전과 같이 관리를 함으로써 본래 가진 수명에 더하여 오랫동안 사용을 할 수 있습니다.
이는 곧, 설비 투자 비용을 아낄 수 있다는것을 의미하기도 합니다. 따라서, 전력케이블의 관리는 선택이 아닌 필수라고 할 수 있습니다.
4.전력케이블의 열화
절연전선과 달리 전력케이블은 복잡한 구조 때문에 시공 불량으로 인한 고장 비율이 높다고 합니다. 이로 인해 케이블 절연체 손상, 접속재나 종단부를 통한 수분침투등으로 인하여 열화를 일으키게 되는데 특히 침투한 수분은 ‘수트리’나 ‘트래킹’등의 원인으로 작용을 하게 됩니다.
내부 반도전층 수트리와 외부 반도전층 수트리를 최대한 억제하기 위해 각각 케이블 소선 간에 수밀컴파운드를 충전하거나 중성선 소선 간을 폴리에틸렌 계열의 외피재로 충전하게 되죠.
수트리의 경우 주변에 흔적이 남기때문에 이와 같은 흔적을 보게 되었다면 유지보수가 즉각 필요 합니다.
<XLPE 전력케이블의 대표적 열화 형태>
| 열화형태 | 특징 |
| 수트리 | -고압 이상의 전력케이블에서 주로 발생 -환경에 따라 다르지만 절연파괴까지 10년 이상 소요 -고압 케이블의 상당수는 수트리가 성장하여 절연체를 관통하더라도 상시 운전전압에서는 지락되지 않으며 주로 서지 등의 이상전압 발생 시 절연파괴 -수분, 전계, 주파수 및 온도가 높을수록 성장 촉진 -반도전층의 재질과 구성과 같은 케이블 구조에 따라 차이 발생 |
| 열적 열화 | -절연체 변색, 균열 -시스에 경화, 균열 -열화 검출 난이도 높음 |
| 화학적 열화 | -환경으로 인해 외부 열화가 진행되어 시스의 팽윤, 경화, 균열, 용해 등 발생 -PVC가 검게 변색 -저압 케이블에서도 화학 트리발생 |
5.점검방법
주로 시공불량, 수분침투, 제작 결함 등의 원인으로 발생하는 사고가 대부분입니다. 따라서 이를 조기에 검출하기 위한 방법으로 점검이 이루어져야 합니다.
먼저, 점검의 유형에 따라서 구분을 해보면 ‘초기점검’, ‘일상점검’, ‘정기점검’, ‘정밀진단’으로 나눌수가 있습니다.
| 점검유형 | 점검주기 | 점검항목 | 점검방법 | 점검상태 | 점검기준 |
| 초기점검 | -준공시 | -외관 -시스 절연저항 -상-대지 절연저항 -차폐층 저항 -내전압 | -육안점검 -절연저항계 -테스터 -내전압 시험장치 | 정전 | -육안점검 : 일상점검 항목 참조 -시스 절연저항 : 1㏁ 이상일것 -차폐층 저항 : 50Ω/Km 미만일 것 |
| 일상점검 | -1~3개월 | -외관 -각 상 전압 및 전류 -열화상 | -육안점검 -테스터 -적외선 카메라 | 활선 | |
| 정기점검 | -10년 미만 : 1~2년 -10년 이상 : 1년 -일상점검에서 요주의 B판단시 | -일상점검 점검항목 -시스 절연저항 -상-대지 절연저항 -차폐층 저항 | -육안점검 -절연저항계 -테스터 | 활선 및 정전 | |
| 정밀진단 | -사용년수 10년이상 -수분 영향이 있는 경우 :1~2년 -수분 영향이 없는 경우 :2~3년 | -초기점검/정기점검 점검항목 -직류 누설전류 -유전정접 -초음파 -코로나 등 | -육안점검 -직류 누설전류계 -VLF -초음파 카메라 -자외선 카메라 등 | 활선 및 정전 | |
| -정기점검에서 요주의 판단시 |
| 점검항목 | 이상 판단기준 | ||
| 열화 이상 현상 | 종단부 | -트래킹 여부 -방수 불량 또는 균열로 인한 침수 우려 | -요주의 A |
| -스트레스콘 변형 여부 -변색 여부 -이상음 여부 -오염 여부 | -요주의 B | ||
| 시스 | -트래킹 여부 -변색 여부 -파손 또는 외부 압력 여부 -경화 또는 크랙 여부 -연화 변형 여부 -팽윤 여부 -동물의 갉음 여부 | -요주의 | |
| -열 수축으로 인한 시스 변형 여부 | -요주의 B | ||
| 접지선 | -탈락 여부 | -요주의 A | |
| 환경조건 | -침수 또는 다습 여부 -직사광 여부 -고온(40℃이상) 여부 -지반 침하로 포설 높이 변화 여부 -서지 침입 흔적 여부 -외부 압력 여부 | -요주의 | |
| 보전기록 | -과거 수리이력 여부 -정기점검 시 이상보고 여부 -정기점검 데이터 열화 경향 여부 | -요주의 | |
위의 표들을 참고하여 일상점검, 정기점검, 정밀점검등이 철저히 이루어져야 합니다.
이상 판단기준의 표에서 요주의로 판정되면 정밀 안전진단으로 들어가야 합니다. 정밀 진단 결과 역시 요주의로 판정되면 열화 부위를 검출하여 재사용 가능 여부에 따라 보수 또는 교체의 범위를 결정해야 합니다.
정밀진단은 활선진단과 정전진단으로 구분합니다.
활선진단으로는 트리 검출을 위한 직류성분법, 직류중첩법, 교류중첩법이 있으며, 발열 및 코로나/초음파 검출을 위한 화상카메라 등이 실용화되어 있기에 보다 정확한 상태 진단을 위해 절연저항, 차폐층 저항, 직류 누설전류 드을 측정하게 됩니다.
직류 누설전류 측정의 경우 단독으로도 신뢰도가 높은 방법이나 다른 진단기술과 병용하여 더욱 신뢰도를 높여 진단할것을 추천드립니다.
