10kV 케이블 중간 접합부 고장 테스트 사례

Ⅱ. 테스트 과정

단계 1: 고장의 성격 확인

2500V 메가오姆계를 사용하여 A, B, C 케이블의 3상 절연 저항을 테스트하고 고장의 성격을 다음과 같이 확인합니다:

단계 2: 고장 사전 위치 확인

1. 첫 번째 단계에서 케이블의 C상에서 고저항 접지 고장이 발생했으며, 접지 저항이 낮음을 알 수 있습니다. 테스트 절차에 따라 먼저 파형 반사계의 저전압 펄스 방법을 사용하여 케이블이 단락되었는지 확인하기 위해 3상 케이블의 전체 길이를 테스트합니다. C상의 전체 길이는 그림 1에 표시되어 있으며, 측정된 총 길이는 2471m입니다;

그림 1 C상의 저전압 펄스 전체 길이 파형

2. 저전압 펄스 방법을 사용하여 AB상 케이블의 전체 길이를 테스트하고 C상의 전체 길이와 비교합니다. 아래 그림 2에서 보듯이, 전체 길이는 일치하지만 877m 위치에서 차이가 있습니다. 파형에서 이는 중간 접합부일 것으로 보입니다. C상의 절연도가 낮아 저전압 펄스 파형에 약한 "저저항" 반사가 나타납니다. 이곳이 고장 위치로 의심됩니다;

그림 2 저전압 펄스 파형의 전체 길이 비교

3. 다음으로, 펄스 전류법을 사용하여 다시 테스트 및 검증합니다. C상에 전압을 가한 후 다시 파형 테스트를 수행합니다. 아래 그림 3과 같은 파형을 얻게 됩니다. 고장 거리는 887m로, 저전압 펄스로 측정한 거리와 기본적으로 일치합니다. 기본적으로 고장점이 약 880m 지점의 중간 접합부임이 확인되었습니다;

그림 3 상 C 펄스 전류 파형

단계 3: 케이블 경로 탐색

케이블은 링 메인 유닛에서 나와 도로를 따라 설치됩니다. 그 과정에서 특정 위치에 케이블 웰이 있습니다. 경로 정보는 명확하고 검색할 필요가 없습니다.

그림 4 경로 다이어그램

단계 4: 정확한 고장 위치 확인

1. C상에 전압을 가한 후, 877m 지점으로 이동하여 위치를 확인합니다. 케이블이 사용자 케이블이므로, 변전소에서 사용자까지의 경로는 기본적으로 명확합니다. 케이블은 도로변 관로를 따라 설치되어 있으며, 일정 간격으로 관찰용 웰이 있습니다. 사용자에 도달한 이후의 경로 정보는 알려져 있지 않습니다. 877m 지점을 추정한 후, 인근 케이블 웰을 찾아 열어 확인합니다. 아래 그림 5에서 보듯이, 인근 모든 케이블 웰은 거의 비에 잠겨 있어 고장 위치를 확인할 수 없습니다.

그림 5 고장점 근처의 케이블 웰

2. 고장점 근처에 50m마다 케이블 웰이 있기 때문에, 고장점은 중간 접합부로 측정됩니다. 고장을 찾으려면 중간 접합부 웰을 찾아야 합니다. 사용자의 내부 경로가 불분명하고 약 200m 떨어져 있으며 거리 추정에 편차가 있습니다. 이 경우 더 정확한 케이블 웰을 선택하여 펌핑을 시작해야 합니다. 접합부를 발견하지 못하면 다른 인근 케이블 웰로 교체하여 펌핑을 계속합니다. 잘못된 선택을 하면 펌핑 작업량이 커집니다.

3. 이때 주변의 세 개 또는 네 개의 케이블 웰 중에서 실리콘 그리스 연결부品이 케이블 웰에 설치되어 있어 사용자로부터 약 600미터 떨어진 곳에 물에 떠있었으며, 아래 그림 6에 표시된 바와 같습니다. 비록 케이블 웰도 빗물로 가득 찼지만, 이곳에 케이블 접합부가 있을 것으로 의심되었습니다. 여기서 사용자까지 약 600미터 거리였고, 사용자 내부의 케이블은 약 200미터로, 이는 측정된 고장 거리 877m와 정확히 일치했습니다. 따라서 이곳에서 물을 펌프로 빼기로 결정했습니다.

3. 인근 케이블 웰의 배수관이 상호 연결되어 있었고, 파이프 개구부가 효과적으로 막히지 않아 웰 내의 빗물이 서로 연결되었으며, 펌프 작동량이 매우 컸습니다. 여러 펌프와 발전기가 교체되었으며, 케이블이 관찰될 때까지 약 20시간이 걸려 케이블 웰의 빗물을 펌핑했습니다. 펌핑을 중단한 후에도 빗물이 계속 역류하고 있었습니다. 이때 명확한 케이블 접합부가 관찰되었으며, 접합부에 분명한 방전 자국이 있었는데, 아래 그림 7에서 볼 수 있습니다. 고장이 발견되었습니다.

그림 7 고장 관절

III. 시험 요약

1. C상 저전압 펄스 파형은 "저저항" 반사 파형으로 의심됩니다. 이는 고장된 접합부가 물에 잠겨 있고 물이 고장점에 침투하여 저저항 값을 초래했지만, 접합부 내부는 여전히 폐쇄되어 완전히 접지되지 않았기 때문에 저저항 파형의 반사 진폭이 작습니다. 이 파형을 단독으로 분석할 경우 직접적인 판단이 어렵고, 정상적인 것과 비교하여 고장 거리를 판별할 수 있습니다.

2. 습기와 물에 잠긴 케이블 고장은 일반적으로 측정하기 어려우며, 고장점의 저항값이 높으면 일반적인 파형 테스트가 어렵습니다. 저전압 펄스 파형에는 분기점이 없으며, 펄스 전류 파형은 대부분 불규칙합니다. 고장점이 물 속에 있을 때 위치를 확인하면 소리의 전파에도 영향을 미치며, 장비 사용에 큰 제약이 따릅니다.

3. 경로 정보는 고장 진단에 매우 중요합니다. 케이블의 예약, 말림 및 회전은 도로 거리 추정에 큰 영향을 미치므로 주의해야 합니다.

IV. 고장 원인 분석

케이블은 5년 이하 운행되었습니다. 케이블 접합부의 생산 과정에 문제가 있는 것으로 의심됩니다. 또한 접합부는 일반적으로 물에 잠겨 있으며, 내부 결함이 점차 확대되어 결국 고장으로 발전했습니다.

V. 케이블 운영 및 유지보수 제안

부품 설치 및 제조 공정을 개선하고, 케이블 접합부와 단자를 강화 점검하며, 전통적인 내압 시험 외에도 부분 방전 측정을 실시하여 접합부에 뚜렷한 잠재적 위험이 없는지 확인해야 합니다. 또한, 일상적인 케이블 운영 및 유지 보수 작업도 적시에 수행하고, 케이블 통로 및 케이블 구덩이에서 표준화된 케이블 관리를 진행해야 합니다.