케이블 고장의 분석

Thread Content

각종 전기 장비를 연결하고 전력을 전송 및 분배하는 전력 케이블로서, 안전성과 유지보수 비용의 저렴함, 높은 안정성, 그리고 전력 품질 향상에 기여한다는 장점들 덕분에 점점 더 널리 사용되고 있습니다.현재, 전력 케이블로 인해 발생하는 고장은 모든 전력 공급 관련 고장 중 상당한 비중을 차지하고 있습니다.빠르고 정확하게 고장 지점을 파악하고 고장 유형을 판단하는 것은 전력 케이블의 사용 및 운영 과정에서 매우 중요한 기술 중 하나가 되었습니다. 1. 케이블 고장 원인 케이블 고장의 가장 직접적인 원인은 절연이 약화되어 누설되는 것입니다.절연이 저하되는 원인은 많지만, 실제 운용 경험에 따르면 대체로 다음과 같은 경우들입니다: 1.1 기계적 손상 설치 시 발생하는 손상: 설치 과정에서 실수로 케이블이 손상되거나, 기계적 인력이 너무 커서 케이블이 찢어지거나, 케이블이 과도하게 구부러져 손상되는 경우입니다；직접적인 외력에 의한 손상: 설치 후 케이블이 위치한 경로나 그 주변에서 도시 건설 공사가 진행되면서 케이블이 직접적인 외력에 의해 손상됨. 간접적인 외력에 의한 손상: 주행 중인 차량의 진동이나 충격적인 하중으로 인해 지하에 있는 케이블의 납(알루미늄) 외피가 파손됨；자연 현상으로 인한 손상: 중간 접속부나 단자 내의 절연 접착제가 팽창하여 외함이나 케이블 보호층이 찢어지는 경우；케이블의 자연적인 움직임으로 인해, 관입나 지지대에 부착된 케이블의 외피가 손상됨；토지 침하로 인해 과도한 장력이 발생하여 중간 연결부나 도체가 끊어집니다. 1.2 절연체의 습기로 인해 고장이 발생합니다.케이블이 습기에 노출되는 주된 원인은, 접속함이나 종단함의 구조가 밀폐되어 있지 않거나 제대로 설치되지 않아 물이 유입되기 때문입니다；케이블 제조 불량으로, 금속 외피에 작은 구멍이나 균열이 있음；금속 외피가 외부 물체에 의해 찔리거나 부식되어 관통됨； 1.3 절연 노화 및 변질: 케이블의 절연 매체 내부에 있는 기공들이 전기장의 영향으로 자유 전하를 생성하여 절연 성능이 저하됩니다.절연 매질이 이온화될 때, 기공 내에 오존, 질산 등의 화학적 생성물이 생겨나 절연체가 부식된다；절연체 내의 수분으로 인해 절연 섬유가 가수분해되어 절연 성능이 저하됩니다.과열은 절연체의 노화와 변질을 유발합니다.케이블 내부의 기공에서 전기 이온화가 일어나 국부적인 과열을 유발하여 절연체가 탄화됩니다.케이블 과부하는 케이블 과열의 매우 중요한 요인입니다.케이블이 밀집된 지역이나 케이블 트렌치, 케이블 터널과 같은 환기가 잘 되지 않는 곳에 설치된 케이블, 건조관 내에 들어 있는 케이블, 그리고 케이블이 열파이프와 가까이 위치한 부분 등은 과열로 인해 절연체가 빠르게 손상될 수 있습니다. 1.4 과전압 과전압이란 주로 대기 과전압(낙뢰)과 케이블 내부의 과전압을 말합니다.실제 고장에 대한 분석에 따르면, 많은 야외 터미널의 고장은 대기 과전압에 의해 발생하는 것으로 나타났습니다.과전압으로 인해 케이블의 절연층이 파괴되어 고장이 발생하며, 파괴 지점은 대체로 재료의 결함에 있습니다. 1.5 설계 및 제작 공정이 불량하여 중간 연결부와 단자의 방수 기능과 전기장 분포가 적절하게 설계되지 않았으며, 재료 선정도 부적절하고 공정도 불량합니다. 또한 규정에 따라 제작되지 않으면 케이블 단자에 문제가 생길 수 있습니다. 1.6 재료의 결함 재료의 결함은 주로 세 가지 측면에서 나타납니다.첫째는 케이블 제조와 관련된 문제로, 납(알루미늄) 보호층에 남은 결함입니다；절연체를 감는 과정에서 종이 절연체에 주름, 균열, 찢어짐, 중첩된 틈새와 같은 결함들이 발생한다；둘째는 케이블 부품 제조상의 결함으로, 주철 부품에 모래 구멍이 있거나, 도자기 부품의 기계적 강도가 부족하거나, 다른 부품들이 규격에 맞지 않거나 조립 시 밀폐되지 않는 경우 등입니다；셋째는 절연 재료의 유지 관리가 부실하여 케이블의 절연체가 습기를 먹거나 오염되고 노화되는 것입니다. 1.7 보호층의 부식은 지하의 산성·알칼리에 의한 부식이나 불필요한 전류의 영향으로 인해, 케이블의 납 외피가 부식되어 이상점이 생기거나 균열이 발생하거나 천공되어 고장이 일어납니다. 1.8 케이블의 절연유가 누출되는 경우, 유침지 절연 케이블을 설치할 때 지하 통로의 표면이 울퉁불퉁하거나, 전주 위에 설치된 경우, 높낮이 차이로 인해 절연유가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흘러내려서 높은 곳에 있는 케이블의 절연 성능이 저하되어 고장이 발생합니다. 2. 고장 분류 2.1 고장 저항 및 핵선 상태에 따른 분류 • 개방(단선) 고장 개방 고장은 단선 고장이라고도 하며, 케이블의 상호 간 또는 대지에 대한 절연 저항이 규정된 기준값에 도달해 있음에도 불구하고 작동 전압이 단자까지 전달되지 않는 경우를 말합니다；또는 단자에는 전압이 있지만 부하 용량이 낮을 수 있다.절연 저항이 ∞가 되면, 이는 단선 고장입니다.• 저항(단락) 고장은 단락 고장이라고도 하며, 케이블의 상호 간 또는 지면에 대한 절연이 손상되어 절연 저항이 낮아 저전압 펄스법으로 측정할 수 있는 유형의 고장입니다.절연 저항이 100kΩ인 경우, 저전압 펄스법으로는 측정할 수 없는 유형의 고장으로, 이는 저저항 고장에 비해 나타나는 현상입니다.누설성 고저항 고장과 플래시오버성 고저항 고장, 이 두 가지 유형이 있습니다.위와 같은 고장 분류는 테스트 방법을 선택하기 위한 것이기도 합니다. 현재 널리 사용되고 있는 고장 측정 기술에 따르면, 개방 회로나 저저항 고장의 경우는 저전압 펄스 반사법을 사용할 수 있으며, 고저항 고장의 경우에는 충격 플래시오버법을 사용해야 합니다. 한편, 플래시오버성 고장의 경우에는 직류 플래시오버법을 이용하여 테스트할 수 있습니다. 2.2 표면 현상에 따른 분류 • 개방형 고장 • 폐쇄형 고장
2.3 접지 현상에 따른 분류 • 단상 접지 고장 • 상간 고장 • 다상 접지 혼합형 고장
2.4 고장 위치에 따른 분류 • 연결부 고장 • 케이블 본체 고장