KR100676225B1

KR100676225B1 - 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수 방법

Info

Publication number: KR100676225B1
Application number: KR1020060038597A
Authority: KR
Inventors: 예명환
Original assignee: 예명환
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-02-01

Abstract

본 발명은 활선 상태에서 저압 배전선로의 누전여부를 확인하고 누전탐지 및 보수를 신속하게 처리함으로써 감전으로 인한 인사사고와 화재발생을 원천적으로 예방하기 위한 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수방법에 관한 것으로, 배전선로 구조하여 그 범위와 한계를 설정하고 변압기 2차 부하 전체의 누설전류 한계를 일차적으로 규정하는 제1과정과, 변압기 2차 부하전체의 누설전류를 측정함과 변압기의 폐회로 순환전류, 접지저항과 최종접지 누설전류, 각 R.S.T 상의 전류와 3상 4선식, 1상 2선식 분기 회로별로 발생되는 누설 전류값을 측정하는 제2과정과, 전체 누설값이 규정치 이상을 초과하면 분기 지중맨홀 및 지상 입상점의 분기회로에서 회로별 누설값을 측정하며 특히 접지선의 접지저항과 최종 접지구간의 누설값을 측정하는 제3과정과,Io, Igr 누설값이 규정치 이상의 구간이 판명되면 활선 누전 탐지기를 이용하여 누전점을 탐지하는 제4과정, 및 누전점이 파악되면 해당선로와 누전점에 특별표시를 하고 지장물 관계, 보수방법을 선택하여 보수하는 제5과정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

활선, 저압, 배전선로, 누전탐지, 누전보수

Description

활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수 방법{Low Voltage On-Line Cable Monitering System}

도 1은 본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 측정점을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명의 누전탐지에 적용되는 여러 계측장비를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 휴대식 누설전류 측정장비의 연결구성도를 나타낸 도면,

도 4는 저항성 누설전류(Igr)와 일반적인 누설전류(Io)를 비교 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 저항성 누설전류 측정원리를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 활선 상태의 저압 배전선로의 누전여부를 확인하고 누전탐지 및 보수를 신속하게 처리함으로써 감전으로 인한 인사사고와 화재발생을 원천적으로 예방하기 위한 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수방법에 관한 것이다.

종래, 정전을 시켜야만 배전선로의 절연저항을 측정하고 누전 구간을 파악하여 선로를 교체하는 방법으로는 현재와 같은 많은 상업용 건물에 있어서 FA, OA기기 사용과 전기를 시스템적으로 사용하고 있기 때문에 정전을 시키기가 매우 곤란하며 수용가의 물질적인 피해가 엄청나므로 큰 문제가 되었다.

즉, 한전의 지상변압기 1대는 많은 수용가로 분기 공급되므로 누전 여부를 확인하려면 종래에는 정전을 시켜야만 측정할 수 있던 것이나, 본 발명에서는 이것을 활선상태에서 확인 가능하게 함으로써 수용가의 정전피해를 근본적으로 해결할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 활선 상태에서 통전중인 저압 배전선로의 누전여부를 확인하고 누전탐지 및 보수를 신속하게 처리함으로써 감전으로 인한 인사사고와 화재발생을 원천적으로 예방하기 위한 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수방법의 일 실시예는, 배전선로 구조 및 경로의 범위와 한계를 설정하고 변압기 2차 부하 전체의 누설전류 한계를 일차적으로 규정하는 제1과정과, 변압기 2차 부하전체의 누설전류를 측정함과 변압기의 폐회로 순환전류, 접지저항과 최종접지 누설전류, 각 R.S.T 상의 전류와 3상 4선식, 1상 2선식 분기 회로별로 사용되는 누설 전류값을 측정하는 제2과정과, 전체 누설값이 규정치 이상을 초과하면 분기 지중맨홀 및 지상 입상점의 분기회로에서 회로별 누설값을 측정하며 특히 접지선의 접지저항과 최종 접지구간의 누설값을 측정하는 제3과정과,Io, Igr 누설값이 규정치 이상의 구간이 판명되면 활선 누전 탐지기를 이용하여 미세 전류를 탐지해 누전점에 가까워 질수록 그 값이 최고치에 이르는 지점을 누전점으로 판정하는 제4과정, 및 누전점이 파악되면 해당선로와 누전점에 특별표시를 하고 지장물관계, 보수방법을 선택하여 보수하는 제5과정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기의 방법을 통해 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수를 한 후에는 지속적인 선로관리를 위하여 분기회로의 명칭을 부여하고 선로에 표시찰을 부착하여 전산화한 데이터에 대한 누설값의 분기별, 계절별 관리를 실시하는 제6과정을 더 구비할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 측정점을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 누전탐지에 적용되는 여러 계측장비를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 휴대식 누설전류 측정장비의 연결구성도를 나타낸 도면, 도 4는 저항성 누설전류(Igr)와 일반적인 누설전류(Io)를 비교 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 저항성 누설전류 측정원리를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 적용되는 저압 선로는 특히 지상변압기 2차 부하로써 지중배관으로 연결되는 모든 지중 배전 선로를 망라하여 최종 수용가 건물내부로 인입되는 과정과 인입후 수용가까지 누전여부를 판단한다.

활선 상태의 누전탐지 방법은 누설측정 계측기를 활용하는 것으로 일반적인 정전용량, FA, OA 기기에서 발생되는 캐패시터 값과 주변의 고압선로에서 미치는 고조파분이 포함되어 흐르는 전류속성 때문에 정확한 절연 파괴에 따른 누설전류 측정이 용이하지가 않다. 따라서, 배전선로 구조망을 전체적으로 확인하고 일차 Io 값을 변압기의 2차측 중성선(뉴트롤 라인)의 전체부하 누설전류인 Xo 값과 외함 첫단자 사이를 측정하게 되면 부하 전체의 누설전류 값과 동일한 값이 확인된다.

그러나, 이는 2차 부하중 절연파괴에 따른 순수 저항성 누설전류 값과는 완전히 일치하지 않게 되므로 일단 기록하고 중간단계의 맨홀이나 입상점에서 각 선로의 Io 값을 측정하게 된다.

변압기 접지선 첫 단자 누설전류 값과 부하 누설전류 값이 동일한 경우는 허수성 누설전류가 미미하므로 구간 구분과 부하로 구분되는 단계에서 확인할 수 있다.

최종 확인단계에서 순수 저항성 누설전류(Igr)의 측정이 필요함에 따라 모든 중성선(뉴트롤 라인, Xo선)과 접지한 접지선을 일단 분리한다. 이때, 필히 대체접지를 통하여 사고 예방에 만전을 기해야 한다.

이어서, 정확한 Igr 누설전류 발생 구간을 탐지한다. 배관 깊이 60 Cm 이내 깊이까지는 활선 상태의 누전점을 탐지하는 장비를 사용하여 탐지하되 지중인 경우 에는 활선 경로기를 사용하여 매설 위치라인을 확인하면 탐지부분은 종료된다. 이렇게 하여 누전점이 확인되면 고압용(6,000V급) 방수테이프, 레진형 실리콘 방수절연재를 이용하여 절연 피복을 보수함으로써 누전탐지, 보수의 전과정을 무정전 상태에서 완성하게 된다.

본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 측정점을 설명하기 위한 도 1을 참조하여 보면, 저압측 선로의 Xo선과 외함 접지 첫 단자 사이를 측정점으로 하여 이 사이에 흐르는 누설전류(도면에 표시된 접지1: Ig) 값으로 판정하게 되며, 한전의 내부지침에 따르면 500mA 이상의 누설전류가 흐르면 누전으로 판정하게 된다.(Ig=Ia)

단, PAD 변압기 자체의 최종 접지구간(도면의 접지 6)에 흐르는 누설 전류값이 비정상적(1A 이상)일 경우 Ig값과 Ia값이 동일하지 않을 수가 있다.

주변의 대지에 접지를 한 다음, R.S.T상 중 한 상을 접지에 연결하여 누설전류를 측정하고, Xo선과 외함접지 첫 단자 사이의 누설 전류값이 증가되는 것을 확인함으로써 누전여부를 판명할 수가 있는 것이다.

본 발명의 누전탐지에 적용되는 여러 계측장비로는 도 2에 보인 바와 같이, 활선 누전 탐지기, 활선 경로 탐지기, 대구경 누설 전류계, 중형 누설전류계, 접지 저항계측, Igr 휴대용 누설 전류계, 비점 접지계용 고정식 전류계 등이 있으며, 도 3은 본 발명에 따른 휴대식 누설전류 측정장비의 연결구성도를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하여 저항성 누설전류(Igr)와 일반적인 누설전류(Io)의 특장점을 서로 비교 설명하면 다음과 같다. 도면에서 보듯이, 절연이 양호한 때의 전로의 대지간 정전용량에 의한 투과전류가 ① 30mA 흐르고 있을 때의 절연열화가 발생하여 ② 10mA (220V 전압계통에서는 0.02㏁ 정도)의 저항성 절연열화 전류가 증가한 경우를 생각해 보면, 누전경보기와 같은 종래의 Io 방식에 의한 계측치는 ① 30mA → ③ 31.6mA로 약 5% 정도의 변화밖에 없지만, Igr 방식에서는 0mA →10mA로 매우 큰 변화폭으로 검출된다는 것을 알 수 있다. 따라서, Igr 방식(저주파 중첩방식)이 Io방식(클램프메타에 의한 누설전류 측정방식)에 비해 전로의 열화에 해당되는 절연저항성 성분(유효성분, 실효성분)을 매우 잘 검출하고 있어, 저압전로의 절연열화 검출에 매우 유용하다는 것을 알 수 있다.

도 5를 참조하여 본 발명에 따른 활선 저압 배전선로의 저항성 누설전류 측정원리를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상용주파수와 다른 특정용 저주파 전원부(1)에서 발생한 저주파 전압을 중첩용 변성기(2)를 통해 전로에 중첩하면 선로 및 부하에 해당되는 절연 임피던스 절연저항(6)과 정전용량(5을 통해 대지접지로 회로가 구성된다. 도면의 절연검출부에는 영상변류기(3)(피더에 취부도 가능함)에서 검출한 누설전류를 유효분 검출회로(4)에서 절연저항(6) 성분에만 해당되는 전류만 분리 검출한다. 이 절연저항 성분에 해당되는 유효성분 전류를 출력전류 환산회로(7)에서 해당 전로의 대지전압으로 환산하여 후단의 표시, 경보 등의 표시부에 표시한다. 이 방식에 따르면, 일반적인 클램프 메터방식인 Io방식으로는 검출할 수 없던 접지전위(중성상) 상의 절연도 다른 대지전류를 가진 상과 동일 조건상태에서 절연검출이 가능하므로 더욱 신뢰성이 높은 절연관리를 할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이, 종래에는 정전을 시켜 메가테스타로 절연 저항을 측정하고 구간 을 교체하는 것으로 막대한 보수예산, 정전으로 인한 물적 손실이 심대하던 것을 본 발명의 방법에 의해 활선 상태에서 저압선로의 누전여부와 누전탐지 및 보수방법에 관한 것으로, 절연파괴에 따른 순수 저항성 누설전류를 확인하여 누전여부를 정확히 판단할 수 있게 하며, 활선 상태에서 어느 구간과 정확한 누전점을 탐지하므로 보수까지 무정전 상태에서 처리하는 것이다.

활선 배전선로의 누전여부를 진단하는 방안은 누설 전류계를 사용하였으나 3상 4선식 변압기 2차 주회로는 전선이 굵고 간격이 넓어 사실상 측정이 불가능하다. 따라서, 변압기의 2차 Xo선과 첫 외함접지 사이의 접지선의 누설전류 값을 계측하므로 부하전체의 누설전류값이 동일하다는 점을 확인할 수 있다. 즉, 변압기 2차 부하 전체의 누설전류를 정밀 진단하려면 많은 시간과 배선 구조와 분기회로 수에 따라 계측이 곤란할 경우가 다발하여 일차적으로 변압기 접지에 흐르는 전류갑으로 판단할 수 있다. 이에 대한 증명방법으로는 변압기의 2차 부하의 누전이 거의 없는 것을 선택하여 R.S.T 어떤 상에다 대지에 접지봉을 막고 접지를 시킨다면 접지선을 통하는 누설전류 값만큼 정확하게 Xo선과 외함 첫 접지선 사이의 누설전류 값이 동일하게 증가한다는 것을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 가급적 변압기 전체의 누설전류 값이 적고(20~30mA 이하), 그 값이 안정된 변압기를 선정하여 R,S,T 어떤 상에다 마른 대지에 드라이버를 땅에 꽂고 전선을 연결하여 실험적 누전 현상을 야기시키면 대략 1000~2000mA 수준의 누설전류가 발생되는 바 변압기의 접지에 전류측정을 위한 후크메타를 걸어 놓고 실험 누전시킨 누설전류값과 동일하게 증가되는 것을 간단한 실험을 통해서도 알 수 있으나, 한전의 도로상의 지상변압기는 안전상 변압기 외함과 고압 실드 부분 등 대략 5~6개 부분을 대지 접지선에 연결하고 있는바, 외함 접지선과 대지 사이의 전류값을 측정하면 변압기 자체의 누설자속에 의한 순환성 누설 전류값이 포함되어 있어 부하 누설 전류값을 정확히 알 수 없으므로 부하 누설전류 전체를 측정하려면 중성선인 Xo선과 접지선에서 외함 첫 접지선, 또는 고압 실드 접지선 최상단 부분의 전류값을 측정해야 한다.

그러므로, 일반적인 누설전류(Io)는 절연파괴에 따른 순수 저항성 누설전류(Igr) 외에 케이블의 캐패시티(C) 성분과 FA, OA 기기로 부터의 콘덴서 정전용량 성분, 주변 고압케이블의 유도성 순환 전류 고조파 등으로 누설전류 값은 높으나 정확한 R 성분의 누설전류(Igr) 값을 얻을 수 없었던 것을, 변압기 2차 접지선의 지정된 위치의 누설전류를 계측하므로 일단 Xo선에 유입되는 누설전류 총량을 쉽게 판단할 수가 있다.

정확한 R성분의 누설전류 계측은 측정 원리상 Xo선에 연결된 대지 접지선을 분리해야 되는 어려움이 있다. 배선망 전체의 접지를 등가회로로 그려보고 Xo선과 연계성 여부를 필히 확인해야 한다. 이러한 절차를 수행하여 누설전류 값의 측정을 실시하면 정확한 절연파괴에 의한 누설 값을 얻을 수 있다.

이와 같은 방법으로 Io, Igr 값을 비교해 가며 누전여부, 누전구간을 선정할 수 있으며, 누전지점을 탐지하는 과정으로는 활선 누전 탐지기를 사용하되 Igr 측정과 같이 변압기 2차 접지선에 신호전압과 펄스를 공급해야 되므로 가접지에 변성기를 설치하고 본 접지를 분리해야 한다.(이때 특별한 주의가 요망됨)

그 다음, 신호발생기 설치 후 수신기로 누전 선로를 따라 탐지하면 누전 지점이 판별할 수 있다.

본 발명에 적용되는 활선 상태의 저압선로는 대형 수용가(3,000Kw)와 현재 한전의 일반적인 상업용 건물, 공공주택, 중소기업체 등 지상변압기에서 저압으로 공급되는 배전선로에 적용된다.

먼저, 배전선로 구조를 파악해야 된다. 또한 범위와 한계를 설정하고 변압기 2차 부하 전체의 누설전류(Io) 한계를 일차적으로 규정하여 누전여부 판단과 누전탐지 및 보수에 따른 효율적인 적용을 기한다.

그 다음, 변압기 2차 부하전체의 누설전류를 측정함과 변압기의 폐회로 순환전류, 접지저항과 최종접지 누설전류, 각 R.S.T 상의 전류와 3상 4선식, 1선 2선식 분기 회로별로 사용되는 전류값을 측정한다.

이어서, 전체 누설값이 규정치 이상을 초과하면 분기 지중맨홀 및 지상 입상점의 분기회로에서 회로별 누설값을 측정하며 특히 접지선의 접지저항과 최종 접지구간의 누설값을 측정한다.

확인하는 단계에서 고압선의 실드접지와 저압접지선이 연결된 부위에서는 고압의 유도성 순환전류가 Xo선 접지를 통하여 수A 혹은 수십A(암페어)가 흐르므로 누설전류계 레인지를 잘 사용해야 된다.

이어서, 전반적인 누설전류가 규정치 이상으로 많이 발생되는 구간이 파악되면 순수 저항성 누설전류 탐지를 한다. 이때 모든 Xo선에서 연결된 접지선을 분리하고 측정해야만 가능하다.

Io, Igr 누설값이 규정치 이상의 구간이 판명되면 활선 누전 탐지기를 이용하여 누전점을 탐지한다. 매설깊이가 1m 이상인 경우 부득이 해당 선로만 정전시켜 사선 상태에서 누전점을 탐지하며, 매설깊이 2m까지 탐지가 가능하다.

누전점이 파악되면 해당선로와 누전점에 특별표시를 하고 지장물 관계, 보수방법을 선택하여 보수한다.

또, 지속적인 향후 관리를 위하여 분기회로의 명칭을 부여하고 선로에 표시찰을 부착하여 전산화한 데이터를 누설값의 분기별, 계절별 관리를 실시하면 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 저압을 사용하는 모든 선로의 누전여부를 활선상태에서 정확히 판단할 수 있으며, 누전구간과 누전점을 신속하게 보수함으로써 현재의 산업사회, 고집적화된 전기 사용 모든 건물과 지중의 맨홀에서 야기되는 감전성 사고를 예방하고 화재발생으로 막대한 피해를 예방하며 무정전 상태에서 모든 과정을 거의 처리함으로써 정전 피해를 줄일 수 있다.

또, 무정전 활선 저압 선로 절연감시장치에 의하면 무정전 활선상태에서 부 하설비를 포함한 저압전로의 절연열화 상태를 상시 감시할 수 있고, 절연불량이 경미한 단계에서 발견 가능. 측정방식으로 Igr 방식을 채용→절연저항성분 전류의 검출로 정확한 절연상태를 파악할 수 있으며, 실제의 전로전압을 계측하고 있기 때문에 정확하게 동작하여, Igr 전류만 아니고 Io 전류 수치도 표시하여 상시 전로의 절연상태를 감시할 수 있고. 마이크로 컴퓨터를 사용하므로 특성이 장기간 안정되는 효과가 있는 것이다.

Claims

배전선로 구조 및 경로의 범위와 한계를 설정하고 변압기 2차 부하 전체의 누설전류 한계를 일차적으로 규정하는 제1과정과, 변압기 2차 부하전체의 누설전류를 측정함과 변압기의 폐회로 순환전류, 접지저항과 최종접지 누설전류, 각 R.S.T 상의 전류와 3상 4선식, 1상 2선식 분기 회로별로 사용되는 전류값을 측정하는 제2과정과, 전체 누설값이 규정치 이상을 초과하면 분기 지중맨홀 및 지상 입상점의 분기회로에서 회로별 누설값을 측정하며 특히 접지선의 접지저항과 최종 접지구간의 누설값을 측정하는 제3과정과, Io, Igr 누설값이 규정치 이상의 구간이 판명되면 활선 누전 탐지기를 이용하여 미세 전류를 탐지해 누전점에 가까워 질수록 그 값이 최고치에 이르는 지점을 누전점으로 판정하는 제4과정, 및 누전점이 파악되면 해당선로와 누전점에 특별표시를 하고 지장물 관계, 보수방법을 선택하여 보수하는 제5과정을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수방법.
제1항에 있어서, 상기의 방법에 지속적인 선로관리를 위하여 분기회로의 명칭을 부여하고 선로에 표시찰을 부착하여 전산화한 데이터에 대한 누설값의 분기별, 계절별 관리를 실시하는 과정을 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 활선 저압 배전선로의 누전여부 탐지 및 보수방법.