모잠비크에서 수행된 66 kV 케이블 주 절연체 결함 테스트

Aug 30, 2024

Ⅰ. 테스트 전 준비

테스트 시간 2024/7/22
테스트 위치 Mozambique, Africa
포설 방법 직매
양단 한쪽 끝은 변전소의 야외 단자에 위치하고, 다른 쪽 끝은 변전소 내부의 GIS에 연결되어 있습니다.
사용된 기기 T8 Cable Fault Location System
기본 현장 정보 66kV 케이블의 두 회로가 양쪽 끝에서 같은 단자 위치에 병렬로 연결되어 있습니다. 현재, 실외 끝의 두 케이블 단자는 분리되어 있는 반면, GIS 끝은 여전히 단락 상태(RR, SS, TT)입니다. 각 회로는 약 2.8km 길이이며, 단심 알루미늄 도체로 구성되어 있으며 단면적은 630mm²이고, 3상 구성(R—노랑, S—초록, T—빨강)으로 배열되어 있습니다. 케이블을 따라 세 개의 조인트가 있습니다: 두 개의 절연 조인트와 하나의 스트레이트-스루 조인트. 실외 단말에서 스트레이트-스루 조인트까지의 구간은 크로스 본딩되어 있으며, 스트레이트-스루 조인트와 GIS 단말의 시스는 직접 접지되어 있습니다. 케이블은 아직 가동되지 않았습니다. 가동 전에, 위상 전압의 두 배의 DC 내전압 테스트가 성공적으로 완료되었습니다. 초기 전원 공급 중에, 절연의 파괴가 일어나기 전에도 스트레이트-스루 조인트의 금속 차폐에서 화재가 발생했습니다. 고장 전에 전원이 차단되지 않았습니다. 몇 분 후, 주요 절연 파괴가 발생했고, 스트레이트-스루 조인트 위치의 금속 시스가 불에 타 심하게 손상되었습니다. 손상된 조인트를 절단하고 재단말한 후, 케이블은 다시 실패했습니다—이번에는 재전원 시 즉시 실패했습니다. 스트레이트-스루 조인트의 외관은 시각적으로 손상되지 않은 채로 남아 있었고, 실패의 가시적인 징후가 없었습니다. 절연 저항 테스트는 위상 R이 양호한 상태를 유지하는 반면, 위상 S와 T 사이의 절연 저항은 0으로 측정되었습니다. 현재의 작업은 위상 S와 T 사이의 주요 절연 결함을 찾아내고 식별하는 것입니다.

Ⅱ. 테스트 과정

단계 1: 결함의 성질 결정

메거로미터를 사용하여 R, S, T 상의 절연 저항 측정을 수행했으며, 결함 특성은 다음과 같이 결정되었습니다: S와 T 상(ST) 사이에 주 절연 결함이 확인되었습니다.

테스트는 변전소의 야외 단자에서 수행되었습니다. (참고: GIS 내부에서 RR, SS, TT 상이 함께 단락되어 있으므로, 테스트 케이블의 원격 끝은 효과적으로 변전소의 동일한 야외 단자 위치에 있습니다.)

테스트 상 R S T
주 절연체 주 절연체 주 절연체
결합 저항 무한 0MΩ 0MΩ
결함인가요? 완전한 결함 결함

2단계: 결함 사전 위치 확인

01. 먼저, 건강한 R상 케이블을 전체 길이에 걸쳐 참조로 테스트했습니다. 그림 1과 같이, 단일 케이블 길이는 2,743미터입니다. 중간에 있는 두 개의 뚜렷한 사인파 반사 파형은 절연 조인트의 위치를 나타내며, 끝 근처의 약한 사인파 반사는 직통 조인트의 위치를 나타냅니다.

02. 저전압 펄스 방법은 아래 그림 2와 같이 R-상의 전체 길이에 비해 S-상 케이블의 전체 길이를 테스트하는 데 사용됩니다. 빨간색 파형은 S-상 결함 파형을 나타내며, 검은색 파형은 R-상의 전체 길이를 나타냅니다. R-상은 '빨간색 마커' 위치에서 단선이 발생하며, 이는 GIS 터미널에서 약 417.9미터 떨어진 곳이며, 단선 지점은 직통 조인트의 위치와 정확히 일치합니다. 결함은 직통 조인트에 위치한 것으로 추정됩니다.

3단계: 케이블 경로 탐색

케이블 경로 정보가 명확하여 탐색이 필요하지 않습니다.

4단계: 결함 위치 정밀도

S 상:

01. S상에 압력을 가한 후, 우리는 직통 조인트 챔버로 가서 관찰했습니다. 조인트의 외관은 이전에 검사되었으며 문제가 없었습니다. 그러나 챔버 내 조인트에 접근할 때, 약한 방전 소리가 들려 조인트에서 내부 절연 결함이 발생했다는 의심을 받았습니다.

02. 조인트를 해부하기로 결정했습니다. 아래 그림 3과 같이, 케이블 조인트의 주요 끝이 그을려 있고, 금속 차폐가 손상되었습니다. 그러나 케이블 자체는 끊어지지 않았으며, 이는 전력 전송에 영향을 미치는 결함이 여기에 위치하지 않았음을 나타냅니다.

03. 위의 그림 2에 표시된 파형을 재분석하면서, 테스트 이득을 증가시키고, 로컬 커서 위치를 확대했습니다. 아래 그림 4와 같이, 단선 파형 위치가 직통 조인트 위치와 정확히 일치하지 않으며, 실제로 약 15미터 떨어져 있음이 발견되었습니다.

04. S상 케이블에 압력을 가한 후, 결함 위치가 조인트 전 15미터 지점으로 정밀하게 위치 확인되었습니다. 장비는 뚜렷한 방전 소리를 감지했으며, 결함 지점에서의 최소 음향 시간 차이는 5.8 ms였습니다. 결함 위치는 아래 그림 5와 같습니다.

05. 이 위치에서 즉시 굴착을 수행할 수 없고 현장 검증이 불가능하기 때문에, 후속 굴착 후 확인할 예정입니다. S상 결함 지점이 성공적으로 위치 확인되었습니다.

T 상:

01. T상의 저전압 펄스 테스트 파형 또한 전체 길이의 파형으로, T상이 단선이 아닌 절연 파괴로 인한 고저항 접지 고장임을 나타냅니다. 거리 측정을 위해서는 고전압 유닛과 함께 사용되는 펄스 전류 방법이 필요합니다. 고장 거리는 약 5430미터로 측정되었으며, 이는 단일 회로 케이블 길이(GIS에서 TT상 단락)를 초과하므로, 고장 지점이 다른 회로의 T상에 있음을 시사합니다.

02. 테스트 끝이 변경되었으며, 다른 회로의 T상에 대한 결함 파형이 압력 하에 측정되었습니다. 결함 파형은 아래 그림 6과 같습니다. 이 파형의 한 주기는 50미터의 결함 거리에 해당합니다.

03.근단 역 근처의 30미터 예비 코일을 제거한 후, 케이블 단자 근처에서 고장 지점을 발견했습니다. 압력을 가한 후, 특정 위치에서 뚜렷한 지반 진동이 느껴졌습니다. 무작위로 굴착을 실시했고, T상 고장 지점을 성공적으로 찾아냈으며, 아래 그림 7과 같습니다.

04. 고장 지점의 케이블을 톱으로 절단한 후, 두 케이블 섹션에 대해 절연 테스트를 실시했고, 둘 다 통과했습니다. T상 고장을 성공적으로 찾아냈습니다.

III. 테스트 요약

01. 절연 조인트 금속 외피는 분리되어 끊어져 있습니다. 조인트에서의 파형은 일반적으로 더 뚜렷합니다. 금속 차폐가 완전히 연결된 직통 조인트의 경우, 파형 반사가 더 약하고 감지하기 어렵습니다. 이때, 각 조인트 사이의 거리를 비교하여 판단할 수 있습니다. 일반적으로, 교차 연동 대구간의 세 케이블 세그먼트는 길이가 같습니다.

02. 고장 테스트는 여러 인증서를 신중하게 분석해야 합니다. 고장이 확인될 때까지 모든 특별한 상황이 가능합니다.

03. 이 직통 조인트는 교차 연결된 케이블의 큰 섹션의 끝점이며, 금속 외피는 직접 접지되어야 합니다. 연결된 GIS 끝의 금속 외피도 보호를 위해 적절히 접지되어야 합니다. 그렇지 않으면, 해당 섹션의 외피는 케이블 전류 작동 중 또는 접지 단락 시 계속 가열될 것입니다. 이는 단심 전압이 금속 외피에 유도 전압을 생성하고, 루프의 존재가 순환 전류를 유발하며, 이는 다시 케이블을 가열시키기 때문입니다. 두 직통 조인트에서 금속 차폐의 실패 원인은 이 문제 때문입니다.

음향 이미지 검사 보고서
제20회 인도네시아 자카르타 전력 및 에너지 엑스포