KR20160136863A - 지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수하는 공조부; 상기 공조부로부터 회수되는 건조 공기(Dry Air)를 추출하는 건조 공기 추출부; 추출된 건조 공기를 토대로 상기 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 열화 진단부; 및 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 상기 공조부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING DETERIORATION OF UNDERGROUND POWER CABLE}
본 발명은 지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 케이블의 외부 반도전층과 금속시스 사이에 스페이서를 구비하여 케이블 허용 전류를 증가시키고, 케이블 내부에서 순환되는 건조 공기(Dry Air)의 성분을 분석하여 케이블의 열화 정도를 진단할 수 있는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 지중선로는 지중 관로 또는 전력구에 매립되어 전력을 전송하는 설비에 해당하며, 별도의 냉각장치가 없이 도체에서 발생한 열은 절연체를 통하여 외부로 방출한다. 이때, 케이블을 빠져나온 열은 케이블이 설치된 전력구 또는 관로에 축적되므로 케이블 허용전류 용량이 줄어드는 단점을 있다.
따라서, 최근에 허용전류 증대 목적으로 열을 외부공간으로 배출시키기 위하여 수냉각 설비, 전력구 냉각시스템 등의 설비를 도입하고 있으나 열 교환이 효과적이지 않고 새롭게 설비를 갖추어야 하므로 많은 비용을 발생한다는 문제점이 있다.
한편, 지중케이블에서 발생하는 절연파괴는 케이블 또는 케이블 접속함 내부에서 열화 및 탄화가 시간의 경과에 따라 진행되어 임계점에 도달해 파손되는 것으로, 대형 정전을 유발하고 있다. 이러한 사고를 방지하기 위해 예방 진단을 통해 고장위험이 사전에 제거되어야 하나, 중간 접속함을 포함하여 전 구간이 금속시스 또는 동관으로 밀폐되어있어 X-ray 촬영 등이 불가능하고 부분방전(PD) 신호를 측정하는 기술이 정착되지 않아 쉽지 않은 실정이다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2010-0070813호는 "케이블 열화 진단 시스템 및 그 방법"에 관하여 개시하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 케이블의 외부 반도전층과 금속시스 사이의 공간에 스페이서를 구비하여, 케이블을 효과적으로 냉각할 수 있는 지중송전 케이블을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 케이블 내부에서 냉각 및 순환되는 건조 공기의 성분을 상시 분석하여 케이블의 열화 정도를 진단할 수 있는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화 진단 장치는 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수하는 공조부;상기 공조부로부터 회수되는 건조 공기(Dry Air)를 추출하는 건조 공기 추출부; 추출된 건조 공기를 토대로 상기 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 열화 진단부; 및 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 상기 공조부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 지중송전 케이블은 중심 도체, 중심 도체를 감싸는 내부 반도전층, 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 절연층을 감싸며 둘레에 반도체 테이프가 배치되는 외부 반도전층, 외부 반도전층을 감싸는 금속시스, 외부 반도전층과 금속시스 사이에 구비되는 스페이서 및 금속시스를 감싸는 방식층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접속함에 배치되는 상기 3상 지중송전 케이블은 상호 연결된 내부 순환로를 구비하여, 상기 공조부로부터 주입되는 건조 공기가 순환되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공조부는 상기 1상 지중송전 케이블을 통해 건조 공기를 주입하고 나머지 2상 지중송전 케이블에서 진공이 유지되며 가열된 건조 공기를 회수하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 건조 공기 추출부는 상기 지중송전 케이블 내부를 순환하여 회수되는 건조 공기를 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하는 센서부; 취득된 변화 정보를 토대로 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하는 연산부; 및 추정된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정하는 동작 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서부는, 상기 3상 지중송전 케이블을 둘러싸는 변류기(CT:Current Transformer)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 부하 정보를 취득하는 부하 정보 취득부; 및 상기 3상 지중송전 케이블의 길이방향으로 설치되는 열전대(TC:Thermo Couples)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연산부는, 상기 센서부로부터 취득된 부하 정보 및 온도 정보를 포함하는 변화 정보에 따른 신호 정보를 적분하는 적분부; 적분된 신호 정보를 토대로 부하와 외기온도의 평균값을 계산하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값을 계산하는 계산부; 및 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값과 외기온도의 평균값을 합하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 산출하는 내부 온도 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 동작 설정부는 상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 상기 공조부를 정지시키고, 상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 상기 공조부를 가동시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 방법은 공조부에 의해, 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수하는 단계; 건조 공기 추출부에 의해, 상기 공조부로부터 회수되는 건조 공기(Dry Air)를 추출하는 단계; 열화 진단부에 의해, 추출된 건조 공기를 토대로 상기 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 단계; 및 제어부에 의해, 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 상기 공조부의 동작을 제어하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 지중송전 케이블은 중심 도체, 중심 도체를 감싸는 내부 반도전층, 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 절연층을 감싸며 둘레에 반도체 테이프가 배치되는 외부 반도전층, 외부 반도전층을 감싸는 금속시스, 외부 반도전층과 금속시스 사이에 구비되는 스페이서 및 금속시스를 감싸는 방식층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수하는 단계는, 상기 접속함에 배치되는 상기 3상 지중송전 케이블은 상호 연결된 내부 순환로를 구비하여, 상기 공조부로부터 주입되는 건조 공기가 순환되도록 하며, 상기 공조부는 상기 1상 지중송전 케이블을 통해 건조 공기를 주입하고 나머지 2상 지중송전 케이블에서 진공이 유지되며 가열된 건조 공기를 회수하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 상기 공조부의 동작을 제어하는 단계는, 상기 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하는 단계; 취득된 변화 정보를 토대로 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하는 단계; 추정된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하는 단계는, 상기 3상 지중송전 케이블을 둘러싸는 변류기(CT:Current Transformer)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 부하 정보를 취득하고, 상기 3상 지중송전 케이블의 길이방향으로 설치되는 열전대(TC:Thermo Couples)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 온도 정보를 취득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 취득된 변화 정보를 토대로 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하는 단계는, 상기 센서부로부터 취득된 부하 정보 및 온도 정보를 포함하는 변화 정보에 따른 신호 정보를 적분하고, 적분된 신호 정보를 토대로 부하와 외기온도의 평균값을 계산하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값을 계산하여, 계산된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값과 외기온도의 평균값을 합하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 추정된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정하는 단계는, 상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 상기 공조부를 정지시키고, 상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 상기 공조부를 가동시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법은 케이블의 외부 반도전층과 금속시스 사이의 공간에 스페이서를 구비하여, 케이블 도체에 흐르는 전류에 의해 발생하는 열을 외부로 순환시키는 직접냉각방식으로 케이블을 효과적으로 냉각시키고, 케이블의 허용전류를 증가시킴으로써, 케이블을 효율적이고 경제적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 케이블 내부에서 냉각 및 순환되는 건조 공기의 성분을 상시 분석하여 케이블의 열화 정도를 진단함으로써, 선로 운전 중 발생할 수 있는 케이블의 고장을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지중송전 케이블이 구비되는 접속함의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화 진단 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화 진단 장치의 제어부 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 방법에서, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 공조부의 동작을 제어하는 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 지중송전 케이블의 연간 운전전류 지속곡선을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 출력되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 지중송전 케이블(10)은 중심 도체(11), 중심 도체(11)를 감싸는 내부 반도전층(12), 내부 반도전층(12)을 감싸는 절연층(13), 절연층(13)을 감싸며 둘레에 반도체 테이프(15)가 배치되는 외부 반도전층(14), 외부 반도전층(14)을 감싸는 금속시스(17), 외부 반도전층(14)과 금속시스(17) 사이에 구비되는 스페이서(16) 및 금속시스(17)를 감싸는 방식층(18)을 포함하여 구성된다. 기존의 지중송전 케이블은 금속시스(17) 내측 공간 하부에 위치되어 굴곡부의 치우침으로 인하여 건조 공기(Dry Air)의 내부 순환 시 동일한 냉각면적을 얻기 힘들었다. 따라서, 본 발명에 따른 지중송전 케이블(10)은 직접냉각방식을 구현하기 위해, 건조 공기에 의한 동일한 냉각 효과를 획득하기 위해 외부 반도전층(14)과 금속시스(17) 사이에 스페이서(16)를 구비하였다. 또한, 보다 높은 냉각 효과를 획득하기 위해 스페이서(16)를 관통형으로 구성하였다.
도 2는 본 발명에 따른 지중송전 케이블이 구비되는 접속함의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 접속함(20)은 내부에 병렬로 3상(A,B,C상) 지중송전 케이블이 배치되고, 접속함(20)에 배치되는 3상 지중송전 케이블은 상호 연결된 내부 순환로(21)를 구비하여, 이를 통해 공조부로부터 주입되는 건조 공기가 순환되도록 한다. 여기서, 3상 지중송전 케이블 중 1상 지중송전 케이블은 지중송전 케이블의 열화 진단 장치의 공조부의 건조 공기 주입을 위하여 직접 연결되고, 나머지 2상 지중송전 케이블은 공조부의 건조 공기 회수를 위하여 직접 연결된다. 그리고, 3상 지중송전 케이블은 각각 변류기(22,CT:Current Transformer)로 둘러싸여 있고, 3상 지중송전 케이블의 길이방향으로는 열전대(도면 미도시,TC:Thermo Couples)가 설치되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화 진단 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화 진단 장치(100)는 공조부(110), 건조 공기 추출부(120), 열화 진단부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
공조부(110)는 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수한다.
공조부(110)는 1상 지중송전 케이블을 통해 건조 공기를 주입하고 나머지 2상 지중송전 케이블에서 진공이 유지되며 가열된 건조 공기를 회수한다.
건조 공기 추출부(120)는 공조부(110)로부터 회수되는 건조 공기를 추출한다.
건조 공기 추출부(120)는 지중송전 케이블 내부를 순환하여 회수되는 건조 공기를 추출한다.
열화 진단부(130)는 추출된 건조 공기를 토대로 지중송전 케이블의 열화를 진단한다.
제어부(140)는 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 공조부(110)의 동작을 제어한다.
제어부(140)는 변류기 및 열전대를 통해 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하고, 취득된 변화 정보를 토대로 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하고, 추정된 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정한다. 이에 대해서는 이후 도 4에서 자세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화 진단 장치의 제어부 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 제어부(140)는 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 공조부(110)의 동작을 제어한다.
이를 위해, 제어부(140)는 센서부(141), 연산부(144) 및 동작 설정부(145)를 포함한다.
센서부(141)는 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득한다.
센서부(141)는 부하 정보 취득부(142) 및 온도 정보 취득부(143)를 포함한다.
부하 정보 취득부(142)는 3상 지중송전 케이블을 둘러싸는 변류기로부터 3상 지중송전 케이블의 부하 정보를 취득한다.
온도 정보 취득부(143)는 3상 지중송전 케이블의 길이방향으로 설치되는 열전대로부터 3상 지중송전 케이블의 온도 정보를 취득한다.
연산부(144)는 취득된 변화 정보를 토대로 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정한다.
연산부(144)는 적분부(145), 계산부(146) 및 내부 온도 산출부(147)를 포함한다.
적분부(145)는 센서부(141)로부터 취득된 부하 정보 및 온도 정보를 포함하는 변화 정보에 따른 신호 정보를 적분한다.
계산부(146)는 적분된 신호 정보를 토대로 부하와 외기온도의 평균값을 계산하여 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값을 계산한다.
내부 온도 산출부(147)는 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값과 외기온도의 평균값을 합하여 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 산출한다.
동작 설정부(148)는 추정된 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정한다.
동작 설정부(148)는 연산부(144)로부터 산출된 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 공조부를 정지시키고, 연산부(144)로부터 산출된 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 공조부를 가동시킨다.
여기서, 동작 설정부(148)는 도면에 도시되지는 않았으나, 현재 공조부의 동작을 판단하는 판단부를 구비하여 현재 공조부가 가동 중인 상태인 경우, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 공조부를 정지시키고, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 공조부의 상태를 유지시킬 수 있다. 한편, 현재 공조부가 정지 상태인 경우, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 공조부의 상태를 그대로 유지시키고, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 공조부를 가동시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 방법의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 방법은 앞서 설명한 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 장치를 이용하는 것으로, 이하 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 1상 지중송전 케이블을 통해 건조 공기를 주입하고 나머지 2상 지중송전 케이블에서 진공이 유지되며 가열된 건조 공기를 회수한다(S100).
다음, 지중송전 케이블 내부를 순환하여 회수되는 건조 공기를 추출한다(S110).
다음, 추출된 건조 공기를 토대로 지중송전 케이블의 열화를 진단한다(S120).
다음, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 공조부의 동작을 제어한다(S130). S130 단계는 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하고, 취득된 변화 정보를 토대로 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하고, 추정된 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정한다. 이에 대해서는 이후 도 6에서 자세하게 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 방법에서, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 공조부의 동작을 제어하는 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 먼저, 3상 지중송전 케이블의 부하 정보 및 온도 정보를 포함하는 변화 정보를 취득한다(S200). S200 단계는 3상 지중송전 케이블을 둘러싸는 변류기로부터 3상 지중송전 케이블의 부하 정보를 취득하고, 3상 지중송전 케이블의 길이방향으로 설치되는 열전대로부터 3상 지중송전 케이블의 온도 정보를 취득한다.
다음, 취득된 변화 정보를 토대로 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정한다(S210). S210 단계는 취득된 부하 정보 및 온도 정보를 포함하는 변화 정보에 따른 신호 정보를 적분하고, 적분된 신호 정보를 토대로 부하와 외기온도의 평균값을 계산하여 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값을 계산한 뒤, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값과 외기온도의 평균값을 합하여 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 산출한다.
다음, 추정된 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교한다(S220).
다음, 비교 결과 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 공조부를 정지시킨다(S230).
다음, 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 공조부를 가동시킨다(S240).
도 7은 지중송전 케이블의 연간 운전전류 지속곡선을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 1년 중 중부하는 특정시간에 집중됨을 볼 수 있다. 본 발명은 변류기에 의하여 상시부하를 감시하고 중부하 시간에는 공조부의 연동으로 자동운전하여 지중송전 케이블 허용전류를 조정하고, 경부하 시간때에 불필요한 공조부 운전을 줄여 운전비용을 절감할 수 있다. 이때, 가로축은 시간(즉, 365일X24시간=8,760) 이고, 세로축은 전류 값을 의미한다.
이처럼, 본 발명에 의한 지중송전 케이블, 지중송전 케이블의 열화 진단 장치 및 그 방법은 케이블의 외부 반도전층과 금속시스 사이의 공간에 스페이서를 구비하여, 케이블 도체에 흐르는 전류에 의해 발생하는 열을 외부로 순환시켜 케이블을 효과적으로 냉각시키고, 케이블의 허용전류를 증가시킴으로써, 케이블을 효율적이고 경제적으로 운용할 수 있다.
또한, 본 발명은 케이블 내부에서 냉각 및 순환되는 건조 공기의 성분을 상시 분석하여 케이블의 열화 정도를 진단함으로써, 선로 운전 중 발생할 수 있는 케이블의 고장을 사전에 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100 : 지중송전 케이블의 열화 진단 장치
110 : 공조부
120 : 건조 공기 추출부
130 : 열화 진단부
140 : 제어부
141 : 센서부
144 : 연산부
148 : 동작 설정부

Claims (16)

  1. 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수하는 공조부;
    상기 공조부로부터 회수되는 건조 공기(Dry Air)를 추출하는 건조 공기 추출부;
    추출된 건조 공기를 토대로 상기 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 열화 진단부; 및
    상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 상기 공조부의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지중송전 케이블은 중심 도체, 중심 도체를 감싸는 내부 반도전층, 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 절연층을 감싸며 둘레에 반도체 테이프가 배치되는 외부 반도전층, 외부 반도전층을 감싸는 금속시스, 외부 반도전층과 금속시스 사이에 구비되는 스페이서 및 금속시스를 감싸는 방식층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접속함에 배치되는 상기 3상 지중송전 케이블은 상호 연결된 내부 순환로를 구비하여, 상기 공조부로부터 주입되는 건조 공기가 순환되도록 하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공조부는 상기 1상 지중송전 케이블을 통해 건조 공기를 주입하고 나머지 2상 지중송전 케이블에서 진공이 유지되며 가열된 건조 공기를 회수하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 건조 공기 추출부는 상기 지중송전 케이블 내부를 순환하여 회수되는 건조 공기를 추출하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하는 센서부;
    취득된 변화 정보를 토대로 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하는 연산부; 및
    추정된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정하는 동작 설정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 3상 지중송전 케이블을 둘러싸는 변류기(CT:Current Transformer)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 부하 정보를 취득하는 부하 정보 취득부; 및
    상기 3상 지중송전 케이블의 길이방향으로 설치되는 열전대(TC:Thermo Couples)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 온도 정보를 취득하는 온도 정보 취득부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 센서부로부터 취득된 부하 정보 및 온도 정보를 포함하는 변화 정보에 따른 신호 정보를 적분하는 적분부;
    적분된 신호 정보를 토대로 부하와 외기온도의 평균값을 계산하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값을 계산하는 계산부; 및
    상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값과 외기온도의 평균값을 합하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 산출하는 내부 온도 산출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 동작 설정부는 상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 상기 공조부를 정지시키고, 상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 상기 공조부를 가동시키는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 장치.
  10. 공조부에 의해, 접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수하는 단계;
    건조 공기 추출부에 의해, 상기 공조부로부터 회수되는 건조 공기(Dry Air)를 추출하는 단계;
    열화 진단부에 의해, 추출된 건조 공기를 토대로 상기 지중송전 케이블의 열화를 진단하는 단계; 및
    제어부에 의해, 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 상기 공조부의 동작을 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 지중송전 케이블은 중심 도체, 중심 도체를 감싸는 내부 반도전층, 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 절연층을 감싸며 둘레에 반도체 테이프가 배치되는 외부 반도전층, 외부 반도전층을 감싸는 금속시스, 외부 반도전층과 금속시스 사이에 구비되는 스페이서 및 금속시스를 감싸는 방식층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    접속함 내부에 병렬로 배치된 3상 지중송전 케이블 중 임의의 1상 지중송전 케이블과 연결되어, 건조 공기를 주입 또는 회수하는 단계는,
    상기 접속함에 배치되는 상기 3상 지중송전 케이블은 상호 연결된 내부 순환로를 구비하여, 상기 공조부로부터 주입되는 건조 공기가 순환되도록 하며, 상기 공조부는 상기 1상 지중송전 케이블을 통해 건조 공기를 주입하고 나머지 2상 지중송전 케이블에서 진공이 유지되며 가열된 건조 공기를 회수하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도에 따라 상기 공조부의 동작을 제어하는 단계는,
    상기 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하는 단계;
    취득된 변화 정보를 토대로 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하는 단계;
    추정된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 3상 지중송전 케이블의 변화 정보를 취득하는 단계는,
    상기 3상 지중송전 케이블을 둘러싸는 변류기(CT:Current Transformer)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 부하 정보를 취득하고, 상기 3상 지중송전 케이블의 길이방향으로 설치되는 열전대(TC:Thermo Couples)로부터 상기 3상 지중송전 케이블의 온도 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    취득된 변화 정보를 토대로 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 추정하는 단계는,
    상기 센서부로부터 취득된 부하 정보 및 온도 정보를 포함하는 변화 정보에 따른 신호 정보를 적분하고, 적분된 신호 정보를 토대로 부하와 외기온도의 평균값을 계산하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값을 계산하여, 계산된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도 상승값과 외기온도의 평균값을 합하여 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    추정된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도와 기 설정된 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 공조부를 정지시키는 정지동작 또는 가동을 유지시키는 가동동작을 설정하는 단계는,
    상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이하인 경우 상기 공조부를 정지시키고, 상기 연산부로부터 산출된 상기 3상 지중송전 케이블의 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상인 경우 상기 공조부를 가동시키는 것을 특징으로 하는 지중송전 케이블의 열화 진단 방법.
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