변전소 버스바 방전 고장 분석 및 해결책

1. 모선 방전 검출 방법

1.1 절연 저항 시험

절연 저항 시험은 전기 절연 시험에서 간단하고 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이는 관통형 절연 결함, 전체적인 습기 흡수 및 표면 오염과 같은 상태에 매우 민감하며, 이러한 조건은 일반적으로 저항 값이 크게 감소하는 결과를 초래합니다. 그러나 국부적 노화 또는 부분 방전 결함을 감지하는 데는 덜 효과적입니다.

장비의 절연 등급과 시험 요구사항에 따라 일반적인 절연 저항 측정기는 500V, 1,000V, 2,500V 또는 5,000V의 출력 전압을 사용합니다.

1.2 주파수 교류 내압 시험

교류 내압 시험은 장비의 정격 전압보다 높은 고전압 AC 신호를 일정 시간 동안(특히 명시되지 않는 한 일반적으로 1분) 절연에 적용합니다. 이 시험은 국부적 절연 결함을 효과적으로 식별하고 실제 운전 조건에서 과전압을 견디는 절연 능력을 평가합니다. 이는 절연 실패를 방지하기 위한 가장 현실적이고 결정적인 절연 시험입니다.

그러나 이것은 기존의 절연 결함을 가속시키고 누적 손상을 초래할 수 있는 파괴적인 시험이므로, GB 50150-2006 전기설비 공사 시공 후 검사 기준에 따라 시험 전압 수준을 신중하게 선택해야 합니다. 도자기와 고체 유기 절연의 시험 기준은 표 1에 나와 있습니다.

표 1: 도자기와 고체 유기 절연의 교류 내압 기준

다양한 교류 내압 방법이 있으며, 주파수 시험, 직렬 공진, 병렬 공진, 직렬-병렬 공진 등이 포함됩니다. 모선 방전 시험에서는 표준 주파수 교류 내압 시험이 충분합니다. 시험 설정은 시험 전압, 용량, 사용 가능한 장비에 따라 결정되며, 일반적으로 완전한 AC 고전압 시험 세트를 사용합니다.

1.3 적외선 시험

절대 영도 이상의 모든 물체는 지속적으로 적외선 복사를 발산합니다. 적외선 에너지의 양과 파장 분포는 물체의 표면 온도와 밀접한 관련이 있습니다. 이 복사를 측정하여 적외선 열화상은 표면 온도를 정확하게 결정할 수 있습니다—이는 적외선 온도 측정의 과학적 기반이 됩니다.

적외선 모니터링 및 진단의 관점에서 고전압 장비 결함은 크게 두 가지 범주로 분류될 수 있습니다: 외부와 내부. 외부 결함은 노출된 부위에서 발생하며 적외선 기기로 직접 감지할 수 있습니다. 반면 내부 결함은 고체 절연재, 기름 또는 보호 커버 내부에 숨겨져 있어 절연 재료로 인해 직접 감지하기 어려울 수 있습니다.

모선 방전의 적외선 진단은 온도 측정, 상대 온도 차이 계산(주변 온도를 고려), 정상적으로 작동하는 모선과의 비교를 포함합니다. 이를 통해 과열 및 방전 위치를 직관적으로 식별할 수 있습니다.

2. 신기술의 적용

2.1 자외선 (UV) 영상 기술

전기 장비의 국부적 전기 스트레스가 임계치를 초과하면 공기 이온화가 발생하여 코로나 방전이 생깁니다. 고전압 장비는 설계, 제조, 설치 또는 유지보수가 부족할 때 종종 방전을 경험합니다. 전기장 강도에 따라 코로나, 플래시오버 또는 아크가 발생할 수 있습니다. 방전 중에 공기 중의 전자가 에너지를 얻고 방출하며, 에너지가 방출될 때 자외선 (UV) 빛을 방출합니다.

자외선 영상 기술은 이 자외선 복사를 감지하고 신호를 처리하여 화면에 표시되는 가시광 이미지 위에 오버레이합니다. 이를 통해 코로나의 정확한 위치와 강도를 평가하여 장비 상태를 평가하는 데 신뢰성 있는 데이터를 제공합니다.

2.2 초음파 검사 (UT)

초음파 검사 (UT)는 휴대용, 비파괴 산업 검사 방법입니다. 이는 실험실과 현장 환경에서 균열, 공극, 기공, 불순물과 같은 내부 결함을 빠르고 정확하게, 침습 없이 감지, 위치 확인, 평가 및 진단할 수 있게 합니다.

초음파는 가스, 액체, 고체를 통과하는 탄성파입니다. 주파수에 따라 구분되며, 청각 이하 (<20 Hz), 청각 (20-20,000 Hz), 초음파 (>20,000 Hz), 초고음파로 나뉩니다. 초음파는 빛과 유사한 반사와 굴절 특성을 가지고 있습니다.

초음파가 재료를 통과하면서 음향 특성과 내부 구조의 변화가 파동의 전파에 영향을 미칩니다. 이러한 변화를 분석하여 초음파 검사는 재료 특성과 구조적 무결성을 평가합니다. 일반적인 방법으로는 통과식, 맥동식, 그리고 트랜덤 기법이 있습니다.

디지털 초음파 결함 검사기는 시험 대상에 초음파를 발사하고, 반사, 도플러 효과, 또는 통과를 분석하여 내부 정보를 얻어 이를 이미지로 처리합니다. 이 기술은 운전 중인 고전압 모선의 절연 상태 평가에 매우 효과적입니다.

3. 고전압 모선 방전에 대한 특정 해결책

고전압 모선의 이상 방전이 즉시 해결되지 않으면 절연 과열, 궁극적으로 절연 실패, 심지어 큰 정전까지 이어질 수 있습니다. 따라서 방전 결함은 신속하게 해결하고 예방적으로 방지해야 합니다.

3.1 엄격한 시운전 및 수령 시험

많은 모선 방전 결함은 건설 중 작업의 부실이나 책임 부족으로 인해 발생합니다. 시험 담당자는 새로운 장비의 수령 시험 중에 코드와 기준을 엄격히 준수하여 잠재적인 방전 위험을 조기에 식별하고, 시운전 전에 수정해야 합니다.

3.2 노후화된 모선 절연체 교체

대부분의 운영 중인 모선 방전은 지지 절연체의 노후화로 인해 발생합니다. 상세한 재고 목록을 유지하고, 서비스 수명에 따라 절연체를 교체하여 충분한 절연 강도를 확보해야 합니다.

3.3 절연 및 진단 시험을 통한 종합 분석

절연 시험은 심각한 방전 결함을 효과적으로 감지할 수 있습니다. 그러나 초기 단계 또는 숨겨진 방전의 경우, 적외선 영상, 자외선 영상, 초음파 검사와 같은 고급 진단 방법이 필요합니다. 따라서 효과적으로 모선 방전 실패를 예방하고 완화하기 위해서는 절연 시험과 진단 시험을 결합한 종합 분석이 필수적입니다.