GIS 장비의 내부 절연 고장 분석 및 절연 시험 방법
고압 전도체 스파이크
고압 전도체 설치 중에 우발적인 충격이나 긁힘으로 인해 전도체 표면에 금속 스파이크가 발생할 수 있으며, 그림 1과 같이 나타납니다. 전력 주파수 전압 하에서 스파이크 끝의 강한 전기장은 이온화 효과를 일으켜 전하 입자를 생성하며, 이는 부분 방전(PD)이나 절연 파괴를 억제할 수 있습니다. 그러나 임펄스 전압 하에서는 강한 전기장에 의해 유발된 이온화 과정이 충분히 발전할 시간이 없어 PD와 절연 파괴가 더 쉽게 발생하게 됩니다.
절연체 표면의 오염물질
GIS 조립 중에 현장 청소가 종종 부족하여 먼지가 GIS 내부로 들어가 절연체 표면에 침착됩니다. 일부 경우에는 제조 공정이 불량하여 절연체에 점성 잔여물이 남아 있습니다. 이러한 결함은 종종 현장 내구 전압 테스트 중에 절연 파괴를 일으킵니다. 절연 파괴 시 방출되는 에너지는 일반적으로 오염물을 제거하여 파괴 후 분해 분석 시 절연체 표면이나 다른 구성 요소에서 어떤 흔적도 찾기 어렵게 만듭니다. 그림 2는 현장에서 절연 파괴를 겪은 절연체를 보여주며, 그 표면에는 눈에 띄는 이상이 없습니다.
완슨한 금속 구성 요소
운송 또는 작동 중에 기계적 진동으로 인해 차폐 커버, 다른 금속 구성 요소 및 고정 나사가 느슨해질 수 있습니다. 이러한 경우 전기 접촉이 좋지 않아 부분 방전(PD)이 발생하고, 시간이 지나면서 절연 파괴 사고로 발전할 수 있습니다. 그림 3은 이러한 문제에 취약한 차폐 커버의 설치 구조를 보여줍니다.
케이스 내부의 금속 분말
운송 또는 작동 중에 기계적 진동으로 인해 금속 구성 요소 사이의 마찰로 금속 분말이 생성될 수 있습니다. 설치 시 현장 위생 관리가 부족하면 먼지나 금속 입자가 케이스 내부 표면에 남을 수 있습니다. 또한, 전기 접촉이 좋지 않아 부분 방전이 발생하면 금속이나 금속 화합물 입자가 생성될 수 있습니다. 그림 3은 차폐 커버에서 접촉이 좋지 않아 방전으로 생성된 분말을 보여줍니다. 작동 중에 금속 분말의 점프는 절연 파괴 사고를 초래할 수 있습니다.
GIS 절연 결함 검사 방법
내구 전압 테스트
인수 및 주요 정비 후에 내구 전압 테스트가 필요합니다. DL/T 555-2004 가스 절연 금속 케이스 스위치기어의 현장 내구 전압 및 절연 테스트 가이드라인 은 현장 테스트의 요구 사항과 방법을 명시하고 있습니다 [4]. 교류 전압은 자유 전도 입자와 기타 불순물에 민감하여, 절연체 표면의 오염물, 완슨한 금속 구성 요소, 케이스 내부의 금속 분말과 같은 결함을 감지하는 데 적합합니다. 임펄스 전압은 오염물과 비정상적인 전기장 구조를 식별하는 데 효과적이며, 금속 스파이크와 내부 금속 분말을 탐지하는 데 이상적입니다.
부분 방전(PD) 테스트
현장 내구 전압 테스트 중에는 동시에 PD 측정을 수행해야 합니다. 현재 주파수 전압 테스트에서 PD 신호를 측정하는 주요 방법은 맥동 전류법입니다. 그러나 이 방법은 종종 금속 스파이크와 내부 금속 분말과 같은 결함을 감지하지 못합니다. 따라서 임펄스 내구 전압 테스트 중에 PD 측정이 필요합니다. 임펄스 전압 하에서 테스트 회로의 간섭을 피하기 위해 고주파, 초고주파(UHF), 또는 초음파 탐지 방법을 사용할 수 있습니다.
실시간 PD 탐지 및 온라인 모니터링
작동 중에 발생하는 완슨한 금속 구성 요소와 금속 분말과 같은 결함에 대해서는 실시간 PD 탐지 및 온라인 모니터링을 적극적으로 수행해야 합니다. 센서 원칙에 따라 실시간 탐지 방법에는 UHF 및 초음파 기술이 포함됩니다. 실시간 탐지는 주기적인 점검에 적합하며, 온라인 모니터링은 알려진 결함 추적에 이상적입니다.
결론 및 전망
GIS 내부 절연 결함은 주로 고압 전도체 스파이크, 절연체 표면 오염물, 완슨한 금속 구성 요소, 내부 금속 분말 등 네 가지 유형으로 분류됩니다. 이러한 결함이 고장으로 발전하지 않도록 인수 및 작동 중에 절연 테스트와 PD 탐지를 수행해야 합니다. 특히 인수 테스트 중에 금속 스파이크와 분말과 같은 일반적인 결함에 대해서는 임펄스 전압 하에서 PD 탐지를 우선적으로 수행해야 합니다.
