10kV SF₆ 가스 절연 공통 탱크 링 메인 유닛(유럽식) 케이블 연결의 문제점 및 대책

10kV SF₆ 가스 절연 공용 탱크 링 메인 유닛(유럽식) 케이블 연결의 문제점과 대책

도시 배전 네트워크에서 케이블 라인의 광범위한 사용으로 인해 10kV SF₆ 가스 절연 공용 탱크 링 메인 유닛(RMU)(유럽식)은 완전 절연, 완전 밀폐, 유지 보수 없음, 컴팩트한 크기, 유연한 설치 등의 특성으로 네트워크 노드로 널리 채택되고 있습니다. 이러한 유럽식 SF₆ 공용 탱크 RMU는 습하고 염분이 많은 환경에 적합하며 높은 운전 신뢰성을 제공합니다.

최근 RMU의 운전 실패 사례는 대부분 RMU 부싱과 10kV 케이블 간의 연결 지점에서 발생하는 문제들로 나타났습니다. 특히 대전류와 대단면 케이블을 처리하는 실내 및 실외 RMU에서는 더욱 두드러집니다. 실패가 발생하면 전체 RMU를 전원 차단하고 교체해야 하며 케이블 T-바디 커넥터를 다시 설치해야 합니다. 이는 전력 공급 신뢰성에 큰 영향을 미치고 상당한 경제적 손실을 초래합니다.

RMU 부싱과 10kV 케이블 간의 연결은 중요한 운전 취약점입니다. 이 기사는 기존 문제를 분석하고 대책을 제안합니다.

1. 공용 탱크 RMU와 3코어 케이블 연결의 문제점

현재 10kV SF₆ 공용 탱크 RMU(유럽식)와 관련된 케이블 T-바디 커넥터는 주로 유럽 브랜드로, 주로 단일 코어 케이블을 위해 설계되었습니다. 단일 코어 케이블은 고정 및 설치가 쉽고, 부싱에 회전 토크를 주지 않으며, 단말과 부싱 간의 접촉이 좋고 열 고장 가능성이 낮습니다. 반면, 3코어 케이블의 설치는 훨씬 복잡하여 단일 코어 설치에서는 발생하지 않는 여러 문제가 발생합니다:

1. 3코어 케이블 고정 지점은 외부 셔츠: 개별 위상이 독립적으로 고정되지 않습니다. 연결 후에도 케이블 자체 무게나 외부 힘이 부싱 부분에 회전 토크를 전달할 수 있습니다.
2. 위상 순서 조정에 토크 필요: 3코어 케이블 설치 시 위상 순서 조정은 고정 전 토크를 적용해야 합니다. 설치 후 이러한 비틀림으로 인한 내부 스트레스가 서서히 해소되면서 부싱에 복원 토크가 작용합니다.
3. 제한된 케이블 챔버 높이: RMU의 콤팩트한 케이블 챔버 높이는 (단일 코어 케이블을 위해 설계됨) 각각의 개별 케이블 코어 위상의 길이를 제한합니다.
4. 터미네이션 후 제한된 조정: 케이블 러그가 압착되면 설치 길이가 고정됩니다. 공간 제약으로 인해 각각의 코어 길이가 짧아 구부러지기 어려우므로 T-바디 커넥터를 위치시키기 위해 과도한 밀거나 당기는 힘을 가해야 하는 경우가 많습니다. 이는 부싱 손상이나 불량 접촉을 초래할 위험이 있습니다.

2. 대책

위의 문제들을 해결하기 위해 RMU 자체, T-바디 커넥터, 설치 방법, 그리고 RMU의 시민 기반에 대한 대책을 취할 수 있습니다.

2.1 링 메인 유닛 (RMU)

2.1.1 케이블 챔버 높이 충분히 증가:
SF₆ 공용 탱크 RMU 케이블 챔버는 일반적으로 작습니다 (약 H: 600mm, W: 350mm). 이는 단일 코어 케이블에는 적합하지만, 특히 3코어 케이블(240mm² 또는 300mm²)의 T-바디 커넥터 설치에는 매우 어렵습니다. T-바디 커넥터의 트리플 분기 소켓도 공간이 필요하며, 케이블 코어에 약 400mm 정도의 공간만 남습니다. 대단면 코어는 강성으로 인해 현장 제약 조건과 함께 T-바디의 올바른 위치 설정이 어려울 수 있습니다.

• 해결책: 공용 탱크 RMU는 표준화되어 있지만, 확장 베이스를 사용하여 설치 높이를 늘릴 수 있습니다. 챔버 높이를 약 800mm로 높이고, 고압 부싱 중심점에서 케이블 클램프의 수직 거리를 750mm 이상으로 유지하면 코어 길이를 약 600mm로 만들 수 있습니다. 이렇게 하면 T-바디의 올바른 설치가 용이해집니다. 기본적으로 확장 베이스는 3코어 케이블이 분리된 후 개별 단일 위상 코어를 연장하여 단일 코어 케이블과 유사하게 연결할 수 있게 합니다.
• 장점: (1) 부싱에 작용하는 회전 토크를 크게 줄임; (2) 설치 허용 오차를 증가시켜 힘을 가하는 필요성을 최소화하고 가스 누출 위험을 줄임; (3) 러그와 스트레스 콘의 올바른 위치 설정을 용이하게 함.

2.1.2 RMU 선택 시 부싱 전도성을 고려:
표준 630A RMU는 종종 외부 구리 튜브 직경이 25mm이고 M16 볼트(전도 면적 약 289.6mm²)를 위한 나사 구멍이 있는 볼트형 부싱을 갖추고 있습니다. 실제 접촉 면적은 피팅 허용 오차로 인해 종종 더 작습니다. 스테인리스 볼트(부드러운 구리 때문에)를 사용하면 전도는 이 끝 접촉에만 의존합니다. 밀폐된 절연재 내부에서는 열 방산이 좋지 않으며, 높은 전류(>400A)에서 러그-부싱 접촉이 좋지 않으면 열 고장이 발생합니다.

• 해결책: 240mm² 또는 300mm² 케이블을 >400A로 운행하는 RMU의 경우, 열 고장 위험을 줄이기 위해 800A 등급 부싱(외부 구리 튜브 Ø 32mm)을 갖춘 모델을 선택하십시오.

2.1.3 RMU 부싱 온도 모니터링 강화:
밀폐된 공용 탱크 RMU는 절연재를 열어서 검사할 수 없습니다. 표준 적외선 열화상 촬영으로는 접속부 온도를 측정할 수 없습니다. 점검 포트를 추가하면 IP 등급이 저하됩니다.

• 해결책:
• 정기 점검: 케이블 챔버 앞 패널의 온도를 손으로 느껴 T-바디의 과열 여부를 감지합니다.
• 중요한 장치: 초기 고전류 운전 후 주기적으로 전원을 차단하여 접속부의 과열 징후를 점검합니다.
• 베스트 프랙티스 (기술): RMU 부싱 또는 T-바디 커넥터에 직접 온도 센서를 설치하여 실시간 온도 모니터링을 수행합니다.

2.2 케이블 T-바디 커넥터

2.2.1 전도 부품의 품질 확보:
스테인리스 볼트로 전환하면 전도는 끝 접촉에만 의존하게 되어 러그 구조/재료 품질에 대한 요구사항이 증가합니다. 일반적인 문제는 다음과 같습니다:

러그 접촉 면이 너무 좁거나 구멍이 너무 커 접촉 면적이 줄어듭니다.

러그 재질이 좋지 않거나 도금이 불균일합니다.

러그 구멍의 경사와 양끝 볼트 사이의 불일치로 인해 러그가 부싱과 올바르게 접촉하지 못하고 볼트를 통해만 전도됩니다.

구리 워셔가 너무 얇거나 작아 러그와 부싱 간의 평행 접촉을 보장하지 못합니다.

이 모든 것이 전류 용량을 줄이고 열 고장 위험을 증가시킵니다.

• 해결책: T-바디 커넥터의 전도 부품을 명확히 지정하십시오:
• 러그 접촉 면 너비: 25mm 또는 32mm(부싱 전도 면적과 일치).
• 러그 재질: T2 구리(>99.9% Cu, 전해, 성형, 퇴화). 주석 또는 은 도금.
• 워셔: 큰 면적, ≥3mm 두께로 좋은 압력 접촉을 보장.

2.2.2 설치를 용이하게 하는 소재의 T-바디 커넥터 선택:
EPDM 또는 강성 플라스틱/고무 T-바디는 딱딱하고 부러져 설치 시 조정이 어렵습니다(특히 대단면 코어, 스트레스 콘, 절연재). 부족한 탄성과 방사력은 장기적으로 인터페이스 분리와 추적을 초래할 위험이 있습니다.

• 해결책: 공용 탱크 RMU에 대해 실리콘 고무 T-바디 커넥터를 선택하십시오. 장점: 부드럽고 탄성 있음 → 위치 조정이 쉬움; 우수한 방사력과 균일성 → 좋은 밀봉, 추적 방지; RMU 챔버에 충분한 기계적 강도.

2.3 현장 설치 방법

2.3.1 케이블 진입 지점 고정:
케이블 클램프를 사용하여 3코어 케이블이 RMU에 고압 부싱 바로 아래로 들어오도록 고정합니다. 기울거나 지원되지 않은 케이블 진입을 피하십시오. 고정되지 않은 케이블은 회전 및 견인 힘을 부싱과 밀봉에 가하여 SF₆ 누출, 부싱 균열, 고압 고장을 초래할 수 있습니다.

• 코어를 수직으로 대칭적으로 위치시키고 비틀림을 최소화하십시오.
• 브랜치 글러브와 케이블 클램프를 가능한 한 낮게 위치시키십시오(부싱에서 수직 거리 ≥750mm).
• 현장 프로세스: 기초를 통해 케이블을 챔버로 끌어들인 후 손상된 케이블 끝을 잘라내고 위상 순서를 확인하십시오. 케이블 진입 각도를 부싱을 향해 코어가 직선으로 맞추십시오. 각도가 과도하다면 케이블을 트렌치/피트로 되돌려 각도를 수정한 후 다시 삽입하고 단단히 고정하십시오. 이중 고정: 가능한 경우, 케이블 피트 아래에 고정 빔을 추가하여 외부 셔츠를 더 고정하십시오.

2.3.2 케이블 위상 분리 및 준비:

1. 코어 길이를 자르기 전에 케이블 클램프를 사용하여 브랜치 글러브를 고정하십시오.
2. B 위상을 B 부싱과 정렬하십시오.
3. A/C 위상을 뿌리에서 약간 바깥쪽으로 굽혀 수직으로 부싱과 정렬하십시오.
4. 터미네이션 볼트를 부싱에 넣고 러그를 느슨하게 걸어놓으십시오.
5. 정렬을 확인한 후 코어 끝을 정확히 필요한 길이로 자르십시오.

• 중요: 최종 자르기 전에 케이블을 고정하십시오. 그렇지 않으면 코어 길이가 일관되지 않아 부싱에 스트레스와 불량 접촉을 초래할 수 있습니다.
• 박리/청소 프로세스:
• T-바디 제조사의 박리 치수를 정확히 따르십시오.
• 외부층을 박릴 때 내부층을 손상시키지 마십시오.
• 코어 절연재에 종방향 스크래치를 절대적으로 방지하십시오 → 내부 추적을 방지합니다.
• 제조사가 제공하는 청소 용지를 사용하십시오. 산업 알코올과 같은 다른 용매는 피하십시오.
• 폴리플루오로에테르-기반 윤활제(실리콘 고무와 호환)를 사용하십시오. 실리콘 그리스는 피하십시오 → 상호 용해 → 인터페이스 건조 → 추적 위험.

2.3.3 스트레스 콘 설치:

• 스트레스 콘의 크기가 케이블 크기에 맞아야 합니다 → 올바른 간섭 피트. 너무 조여서 설치가 어려우면 분열 위험이 있으며, 너무 느슨하면 밀봉이 부족하여 표면 방전 위험이 있습니다.
• T-바디 제조사의 지침에 따라 엄격히 위치시키십시오(절연재와 케이블 코어에 대한 위치가 스트레스 제어 및 밀봉에 영향을 미칩니다). 최소한의 허용 오차.
• 가능한 경우 케이블의 수직 부분에 스트레스 콘을 위치시키십시오 → 최상의 밀봉을 보장합니다.
• 예리한 물체가 실리콘 고무 표면을 긁지 않도록 주의하십시오.
• 간섭 피트 표면에 호환되는 윤활제를 균일하게 도포하십시오.

2.3.4 충분한 도체 접촉 면적 확보:
절연 소켓 내부의 도체 연결은 보이지 않거나 확인하기 어려우므로 다음을 확보해야 합니다:

• 러그 표면이 부싱의 전도 표면과 평행하도록 하여 부싱에 가하는 스트레스를 최소화하십시오.
• 우수한 접촉을 통해 발열을 방지하십시오.
• 압착: 절차에 따라 러그를 코어에 압착하십시오. 러그 표면 방향이 부싱 평면과 평행하도록 하십시오. 압착 다이가 완전히 닫힌 후 10-15초 동안 압력을 유지하십시오. 표면을 깎아내고 러그와 코어 절연재를 청소하십시오.
• 접속: 러그를 볼트 위에 놓고 T-바디를 부싱에 삽입하십시오 → 볼트를 затягивать перед тем, как убедиться, что контакт между клеммой и втулкой параллелен.

2.3.5 신뢰성 있는 접지 확보:
방전 차폐 T-바디 커넥터는 반드시 RMU 접지 그리드에 전용 접지 링/선을 사용하여 접지해야 합니다. 접지 실패의 위험: 표면에 정전기 축적 → 충격 위험.

주변 접지로 표면 방전 → 재료의 전기 침식.

2.4 RMU 시민 기반 요구 사항

• RMU 기반이 일반적으로 지상 300-500mm 위에 위치합니다.
• 기반 아래 케이블 구덩이 깊이는 ≥800mm; 현장 조건이 허락한다면 1000mm를 목표로 합니다.
• 목적: 케이블 진입(특히 대단면 케이블)에 충분한 굽힘 반경을 제공하여 거의 수직으로 진입할 수 있도록 함 → 케이블 및 연결부에 가해지는 스트레스를 줄입니다.