|
엘보분리장치를 이용한 지중해전선로 무정전공법한국전력공사(02)3456-3114(주)평일(031)420-6670(주)한백(062)954-1122개요 (1) 개발 동기 최근의 전력산업은 전력산업구조의 개편과 맞물려 전력계통의 공급신뢰도와 전기품질향상이 큰 현안으로 부각되고 있다. 또한 고도 정보화시대로 급속하게 발전하면서 전기이용의 고도화와 다양화가 진행되고 전기 의존도가 높아져 한순간의 정전도 허용되지 않고 있다. 정전을 일으키는 주원인으로는 사고정전과 작업정전을 들 수 있는데, 현재 시행중인 배전공사에서 전주를 이용한 가공선로 작업은 1994년에 바이패스 케이블 공법 등의 무정전 공법이 개발되어 작업으로 인한 정전은 발생되지 않고 있다.하지만 부하밀집지역 및 신도심 조성지역, 대용량 공급설비는 도시의 미관과 쾌적한 환경을 조성하기 위하여 배전선로를 최초 건설부터 지중설비로 시설하고 있어, 기존의 가공배전선로를 지중배전선로로 교체하는 경우가 점점 늘어났다. 이 지중배전선로는 지중개폐기와 개폐기 사이에 5~7대의 지상 변압기가 π형식으로 시설되어 고객설비에 케이블로 공급하는 것으로, 지상설치형 변압기, 개폐기, 케이블 등의 전력기기로 구성되어 있다. 그런데 이들 관련기기의 운용 시 발생한 고장이나 노후화, 고객의 부하증가로 발생한 허용전류의 초과 등의 문제로 인해 지중배전선로 공급설비를 교체가 필요하게 되었다. 이때 지상변압기 양단에 시설된 개폐기를 조작하여 지상변압기에 공급되는 전원을 차단한 후 작업을 시행하게 되므로, 작업구간의 수용가는 작업시간동안 전기를 사용할 수 없게 되는 문제를 안게된다. 또한 수용가들의 다양한 업종 변화와 첨단 IT 기기 보급 및 유통업체의 영업망 확장 등으로 24시간 연속으로 전기가 필요한 수요가와 휴전작업 가능시간을 합의하기 어려워 관련기기의 교체 적기를 놓치게 되는 경우도 있어 전기 품질이 저하되는 원인이 되기도 한다.이처럼 지중배전선로의 무정전 작업이 불가능한 이유는 설치되는 변압기와 개폐기에 시설된 케이블을 정전 없이 분리하기가 곤란하기 때문이다. 이에 한국전력공사, (주)평일, (주)한백은 이 문제점을 해소하기 위하여 삼상 동시 활선 엘보분리장치와 단상용 엘보접속제 활선개폐장치를 개발하고 이에 따른 각각의 지중배전선로 무정전 공법을 개발하였다. 현장 여건에 따라 효율적인 공법을 사용하여 시공할 수 있도록 함으로써 작업 정전의 ‘0(zero)’화 달성, 전력공급 신뢰도와 전기품질향상을 높일 수 있게 하였다.(2) 기존 기술의 문제점지중배전선로는 지상설치형 개폐기, 개폐기 사이에 간선, 변압기 선로로 구성되어 있다. 간선은 개폐기 사이를 직접 연결하고 변압기 선로는 π형으로 구성하여 이 구간에 5~7개의 지상설치형 변압기를 설치하여 고객에게 전력을 공급한다. 이런 지중기기는 지중 케이블에 엘보접속재를 연결하여 부싱 인서트에 삽입하고 회로를 구성하여 전력을 공급하고 있다. 그런데 지중기기에 특고압과 전류가 흐르는 상태에서 작업자가 엘보접속재를 조작스틱을 이용하여 작업하는 것은 조작 시 Arc 발생과 화상 등의 안전사고를 당할 위험성이 매우 높아서 지중배전선로의 무정전 작업은 현실적으로 불가능했다. 특히 지상변압기 2차 저압선로에서 수용가로 공급하는 인입케이블 여러 개가 고정식 압축단자에 접속되어 있어 분리에도 큰 어려움이 있었다. 현행공법으로는 무정전 작업이 곤란하며 다음과 같은 문제점이 있다.① 작업정전으로 인한 경제적 손실 발생 전력 회사의 관리대상 주요 지표 중의 하나인 호당정전시간은 작업 정전과 고장정전으로 구성되어 있다. 이 호당정전시간은 수용 호수 당 연정전시간을 산출한 것으로 2005년에는 17.2(분/호)이며, 향후 2011년 이후 15.0분대를 유지 목표로 하고 있다.호당 정전 시간을 줄이기 위하여 많은 시간과 비용을 투자함에 따라 경제적 부담이 상승하고, 이것은 또 국민들의 전기요금 상승으로 이어지고 있다.② 민원 해소 비용 증가 전력회사는 전기품질의 신뢰도 향상을 위하여 전력설비 유지보수를 시행하는데, 이 과정에서 지중분야의 정전은 필수적으로 발생된다. 하지만 최근 첨단 IT기기의 보급과 유통업체의 영업망 확장 등으로 24시간 전기를 사용하는 수용가의 입장에서는 정전 자체를 아예 고려하지 않는 상황이 되어 일정시간 휴전합의는 현실적으로 매우 어려운 상황이다. 최근 수용가 업종 다양화로 휴전 요청 시간대가 다르게 발생할 수밖에 없다. <표 2>는 수용가의 다양한 업종 변화로 인해 휴전 합의 시간선정에 어려움을 나타낸 것이다. 이러한 휴전작업은 작업의 휴전시간 지연으로 인한 수용가 민원 및 손해보상 요구의 증대로 민원 해소 비용의 증가를 가져왔다.③ 전력기기의 보수지연으로 인한 전기 품질 저하 지중배전선로를 구성하고 있는 전력기기는 지상변압기, 지상 개폐기, 케이블로 구성되어 있다. 이 중 지상변압기는 13년마다 노후 변압기로 분류하여 교체하고, 지상설치형 개폐기는 개폐압축 게이지의 이상 유무를 확인하여 압력이 2PSiG미만인 경우 압력을 보충하거나 교체하여야 한다. 그리고 지중 케이블인 경우 수(水) Tree현상이나 열화현상 발생으로 교체해야 할 경우, 적기에 휴전이 곤란하여 교체 시점을 놓치게 되면 사고정전으로 발전하여 전기품질의 저하를 초래할 수 있다.④ 열악한 삼야 작업 환경 지중배전선로의 야간심야작업(0~06)은 작업구간의 개폐기를 차단하여 정전시킨 후 케이블을 분리하고 지상변압기나 개폐기 등의 중량물 기기를 교체하고 나서 다시 전원을 연결하여 송전하는 과정의 작업이다. 이런 과정에서 심야 작업의 중압감과 촉박한 작업시간으로 인하여 작업효율이 저하될 뿐 아니라, 과속하는 자동차에 노출되어 안전사고의 요인이 될 수 있다.⑤ 안전사고 위험 작업자가 활선 상태에서 엘보접속재를 조작스틱을 이용하여 작업하는 것은 안전사고의 위험성을 내포하고 있다. 왜냐하면 각 작업자의 신체조건(신장, 체력 등)과 숙련도가 다르고, 조작 시 안전수칙을 지키지 않은 경우엔 Arc 발생 시킬 수 있어 화상과 같은 안전사고를 일으키기 쉽기 때문에 지중배전선로의 무정전 작업은 현실적으로 불가능하였다. 신기술의 내용(1) 적용 체계① 단상 엘보접속재 활선개폐장치(공압용) · 엘보 접속재 고착확인 툴 · 1차측 정션, 고정대, 거치대 · 엘보 접속재 이탈방지 장치 · 2차측 연결접속장치 · 외함 상간 절연판, 절연공구→ 단상 활선개폐장치를 이용한 지중배전선로 무정전 교체방법 - 로드 브레이크 정션 적용(교체대상 변압기 자체전원이용) - 바이패스 케이블 적용(주변 지상변압기, 개폐기 전원이용)② 삼상 동시 활선 엘보분리장치(유압용) · 엘보절연커버 · 절연부싱패널 · 인입배분기 · 인입케이블 연결 클램프→ 삼상 동시 활선분리장치를 이용한 지중기기 무정전 교체방법 - 삼상 엘보분리장치를 이용한 지중기기 무정전 공법(인근 변압기 전원이용)
 (2) 원리① 단상 활선개폐장치를 이용한 지중배전선로 무정전 교체공법이 공법은 지중선로에서 무정전으로 공사할 수 있는 단상용 엘보접속재 활선 개폐장치와 정션, 그리고 시중에 운용 중인 이동용 변압기차를 이용한 공법으로, 단상용 엘보접속재 활선개폐장치는 개폐부, 조작부, 설치부로 구성되어 있다. 이를 이용한 지중 무정전 공법은 지상변압기의 엘보를 활선상태에서 단상씩 분리하여 차례를 삼상을 새로 개발한 정션에 접속시킨 다음, 이동용 변압기차의 전원을 단상씩 차례로 접속시켜 가압시킨 후, 저압측 연결 접속장치(편조선형 접속장치, 집게형 접속장치, 회전고정형 접속장치)를 이용하여 저압을 루프(Loop) 공급하여 무정전 공급하는 공법이다. 이것은 π형태로 구성되어 있는 22.9kV 지중배전선로의 지상기기를 유지 보수 교체하기 위한 공법으로 교체대상 지중 전면에서 전원 분리와 교체작업을 동시에 시행할 수 있는 공법이다.ⓐ 단상용 엘보접속재 활선개폐장치를 사용한다.단상용 엘보접속재 활선개폐장치는 개폐조작은 공압(空壓)에 의해서 동작하며 지상변압기의 상하부의 패널에 고정 설치하여 서버모터에 의해 좌우이동 하도록 하였다. 개폐조작과 개폐장치의 위치조작 스위치는 상호 인터록(Inter Lock)하여 오조작에 의한 안전사고를 미연에 방지하였다. 또한 지상변압기 엘보접속재와 개폐장치의 연결 시 필요한 좌우상하 좌표를 설정할 수 있는 시스템을 추가하여 현장 시공성을 향상시켰다.ⓑ 지상변압기 저압측 연결 접속장치를 이용하여 무정전 송전한다.저압 무정전 시공을 위하여 공사용 변압기에서 인출된 3·4W의 저압케이블에 저압측 연결장치인 편조선형 접속장치와 집게형 접속장치, 회전고정형 접속장치 중 현장여건에 맞는 기구를 이용하여 지상변압기 단자에서 인입케이블을 분리하여 준비해 둔 절연수납대 또는 절연주머니에 절연시킨다.
 1) 시공절차· 지상변압기 교체 : 변압기 철거(<그림 1> 참조) → 변압기 설치(<그림 2> 참조)· 지상개폐기 교체(<그림 3> 참조)· 케이블 교체 : 케이블 철거 및 설치(<그림 4> 참조) → 전원 복원(<그림 5> 참조)2) 구조 및 부속 장비3) 시공방법 및 순서a. 지중배전선로 루프 송전 - 교체 변압기의 전면 도어를 분리하고 상단에 보조레일 설치b. 단상용 엘보활선 개폐장치 설치 - 특고압측 엘보 좌표 설정 - 엘보의 고착확인을 위한 지그를 엘보에 부착한 후 확인c. 이동용 변압기차를 이동하여 위치 선정 - 변압기 차의 접지시공d. 이동용 변압기와 정션 연결 - 정션 설치대와 고정대를 설치e. H1A의 엘보 분리 - 단상용 활선엘보분리장치를 이용하여 엘보 분리 후 H1A에 절연캡 접속f. H1A 엘보를 정션에 접속g. H2A와 H3A 엘보를 H1A 엘보와 같이 한상씩 분리h. 저압의 부하전환 - 편조선형, 집게형, 회전고정형 접속장치를 현장여건에 맞게 - 교체변압기의 저압단자를 분리하여 절연 거치대(주머니)에 보관i. 교체변압기 B회로 H1B의 엘보 분리 - 개폐장치로 엘보 접속재를 분리j. B회로 H1B의 엘보 접속재 절연처리 - 분리된 엘보를 절연플러그에 삽입k. H2B와 H3B이 엘보를 H1B의 엘보 분리와 같이 시행l. 교체변압기 철거 및 새로운 변압기 설치m. 새로운 변압기 B회로의 H1B 엘보를 절연플러그에서 변압기 엘보 부싱 인서트에 삽입n. H2B, H3B 엘보를 H1B와 같이 변압기 엘보 부싱 인서트에 삽입o. 저압을 변압기 단자에 접속 - 각상 체크 후 새로운 변압기 저압단자에 접속p. 새로운 변압기 A회로 전원연결 - 변압기 정션 설치q. 정션의 엘보를 분리한 후 H1A에 엘보 접속r. H2A와 H3A도 H1A와 같은 방법으로 시행s. 변압기 교체 완료t. 지중배전선로 루프 송전 해제 및 계통 원상 복귀② 삼상 동시 활선분리장치를 이용한 지중기기 무정전 교체공법이 기술은 지중선로에서 무정전으로 공사할 수 있는 엘보접속재 분리장치와 이를 이용한 공법에 관한 것으로, 엘보접속재 분리장치는 3개의 엘보 절연 커버, 커버 고정 프레임, 메인프레임 및 패널부로 구성되어 있다. 이 지중 무정전 공법은 활선상태에서 22.9kV 특고압 삼상을 동시에 엘보분리장치를 이용하여 지상변압기의 엘보를 분리하여 전원을 차단한다. 수요가에게 공급되는 인입케이블은 인입배분장치를 이용하여 공사용 변압기에서 저압전력을 공급할 수 있다.또한 이 공법은 π형태로 구성되어 있는 22.9kV 지중배전선로의 지상기기를 유지보수 교체하기 위한 기술로, 지상변압기의 엘보를 활선상태에서 삼상을 동시에 원방에서 조작할 수 있는 장치를 개발함으로써 작업 정전의 ‘0(zero)’에 기여하였다.ⓐ 삼상동시 활선분리장치를 사용한다.엘보접속재 분리장치를 지상변압기 엘보에 연결하기 전에 안전을 위해 새로 개발한 엘보절연커버의 고정틀에 엘보접속재를 끼워서 삼상을 동시에 결합시킨다. 삼상 동시에 결합된 엘보커버 고정프레임에 엘보접속재 분리장치인 메임프레임과 연결한다. 그리고 유압조작 레버를 작동시켜 엘보접속재를 지상변압기의 부싱 인서트에서 안전하게 분리한다. 그 다음 분리장치의 좌우측 조작레버를 이용하여 기설치된 절연캡이 부착된 패널부에 이동시켜 절연캡에 끼워 엘보접속재를 삼상동시절연과 차폐시켜 놓는다.ⓑ 저압인입배분기와 인입 클램프를 이용하여 무정전 송전한다.저압무정전 시공을 위해서 공사용 변압기에서 인출된 삼상 4W의 저압케이블에 각상별로 인입배분기를 연결한다. 이 인입배분기는 각상마다 CV 케이블 200 2개와 100용 10개의 인입용 홀이 구성되어 있으며, 두께가 50mm의 동판에 절연플라스틱으로 절연시켰다. 각상의 인입배분기 2차 케이블에 루프용 플램프를 부착하여 교체하고자 하는 지상변압기에서 인출된 인입 케이블에 연결함으로써 저압 루프 송전을 가능하게 하였다. 교체하고자 하는 지상변압기 저압단자에서 인입 케이블을 분리하여 준비해둔 절연수납대에 수납시킨다.1) 시공절차 <그림 8> 참조 ※ 교체대상 Pad Tr 교체후 푸른 상기 시공 역조작시행
 2) 구조 및 부속장비 <그림 9, 10, 11> <표 4, 5, 6> 참조
    3) 시공방법 및 순서 (<그림 12> 참조) a. 지중배전선로를 루프 송전시킨 후 - #1 Pad Tr 우측 엘보에 엘보절연커버 부착b. #1 Pad Tr의 파킹 스텐드에 절연캡 패널 부착 - 패널에는 절연캡이 3개 부착되어 있어 엘보를 부싱 인서트에서 분리하여 절연캡에 넣어서 삼상 동시 절연 차폐시킨다.c. #1 Pad Tr에서 절연 커버가 부착된 엘보 메인 플레이트와 엘보분리장치 연결d. #1 Pad Tr 좌측 엘보를 엘보분리장치의 유압실린더를 조작하여 삼상동시 엘보분리e. #1 Pad Tr 좌측 엘보를 절연캡 패널의 절연캡에 삼상동시 삽입 - 엘보 컨넥팅로드를 절연캡에 넣어 절연과 차폐시킴f. 공사용 변압기 전원공급용 엘보를 연결하기 위하여 위치변경g. #1 Pad Tr에 공사용 변압기 전원 연결 - 공사용 변압기가 가압됨h. 공사용 변압기 저압단자에서 케이블로 인입배분기와 연결 - 공사용 변압기 저압단자에서 CV 케이블 200sq와 인입배분장치를 연결(삼상 4W)i. 공사용 변압기 저압과 #2 Pad Tr 저압 삼상 상체크 - 공사용 변압기와 #2 Pad Tr의 루프 운전j. 인입배분기 2차 케이블 클램프와 #2 Pad Tr 저압 인입 케이블 접속k. 교체대상 #2 Pad Tr의 저압단자 분리 - 저압 삼상 4선을 분리한 후 각상별로 절연수납대에 수납l. #3 Pad Tr 좌측 엘보에 절연커버부착m. #3 Pad Tr 절연커버가 부착된 엘보 메인 플레이트에 엘보분리장치와 연결n. #3 Pad Tr 절연 엘보를 엘보분리장치 유압실린더를 조작하여 삼상 동시 분리o. #2 Pad Tr(교체대상) 우측 엘보 분리 - #2 Pad Tr 교체p. 새로운 #2 Pad Tr 변압기 기초대에 설치q. 새로운 #2 Pad Tr 저압단자에 공사용 변압기 저압과 연결 - 연결 시 상체크 할 것r. 새로운 #2 Pad Tr 우측 엘보를 엘보분리장치를 이용하여 삼상 동시 투입s. 공사용 변압기의 엘보를 #1 Pad Tr로부터 분리t. 새로운 #2 Pad Tr 좌측 엘보를 엘보분리장치를 이용하여 삼상 동시 투입신기술의 특징(1) 신규성이 기술은 22.9kV 배전선로의 지중설비 중 지상변압기 엘보를 활선 상태에서 안전하게 분리할 수 있는 유압방식의 삼상 동시 활선엘보 분리장치와 공압방식의 단상 엘보접속재 활선 개폐장치를 세계 최초로 개발한 것이다. 또한 22.9kV 배전선로 지중설비(Pad Tr, 지상개폐기, 지중케이블)의 교체를 무정전으로 가능하도록 하였으며, 작업정전 ‘0(zero)’化를 이룩한 기술이다.· Pad Mounted Tr 1차측 활선 바이패스 - 현장 여건에 따라 활선상태의 지상변압기 엘보를 삼상 동시 분리 또는 단상씩 엘보를 분리하고, 정션을 통하여 공사용 변압기 전원을 확보하였다. - Load Break 정션 개발하여 안전한 엘보개폐성능을 통하여 교체대상 변압기에서 바이패스가 가능하도록 하였다.· Pad Mounted Tr 2차측 활선 바이패스 - 접속 성능이 뛰어난 인입배분기, 인입 케이블 연결 클램프와 저압 연결 접속장치(편조선형, 회전고정형)를 새로 개발하였다.(2) 진보성현재는 지중설비 교체 시, 개폐기를 조작하여 작업구간을 정전시킨 다음 교체함으로써 휴전으로 인한 고객의 민원유발과 전기 품질 저하의 원인이 되고 있는 실정이다. 삼상 동시 활선 분리장치는 교체대상 지중설비 인근의 양쪽 Pad Tr에서 삼상 동시 엘보 분리를 시행하여 전원 조작과 실제 작업 공간을 분리하여 시공한다. 한편 단상 엘보접속재 활선개폐장치는 교체대상 지상변압기 전면에서 활선 엘보를 단상씩 분리하고 정션에 연결한 시공법으로 현장 여건에 맞추어 적용이 가능하도록 개발된 것으로, 전력기기의 이용률과 전기품질을 향상시킨다.(3) 현장적용성① 시공성22.9kV 배전선로를 활선상태에서 삼상을 동시에 또는 단상을 차례로 안전하게 분리하고 절연 부싱이나 정션에 접속하여 삼상 동시 또는 단상을 절연과 차폐시킴으로써 단순한 시공성을 달성한다. 작업현장의 여건에 따라 단상 공압용 개폐장치나 삼상 유압용 분리장치를 선택하여 사용가능하도록 현장 적용성의 범위를 확대한다. 또한 휴전 합의로 인한 시간과 비용의 부담을 줄이며 적기의 전력설비 유지보수로 돌발적 고장 정전을 미연에 방지하여 시공성 향상을 도모한다.② 편리성삼상 동시 활선 엘보분리장치는 유압에 의해서 작동하며, 단상 엘보접속재 활선개폐장치는 공압에 의해사 작동하는데 현장여건에 유리한 쪽으로 작업자가 선택할 수 있다. 또한 장치의 조작은 원방에서 편리하게 동작시킬 수 있도록 하였으며 인입배분장치는 케이블 연결을 꽂임식으로 하여 편리성을 높였다.③ 안전성원거리 조작에 의한 활선엘보분리로 Arc에 의한 화상 위험을 근절시키고, 야간 시야 휴전작업으로 인한 작업자 부담해소를 줄여 안전사고를 미연에 방지한다. 그리고 22.9kV 배전선로의 충진부에 작업자의 접근이 필요 없으므로 안정성을 향상시켰다.④ 경제성· 작업정전으로 인한 지장전력 1억 3천만원, 향후 10년 동안 13억원의 경제 효과를 기대하고 있다.· 수용가 정전으로 인한 비용 손실 150억 절감· 작업정전 ‘0(zero)’化로 전력공급 신뢰도 향상⑤ 환경 친화성환경공해물질이 발생하지 않아 환경 친화적 공법이다.국내외 전력 시설물에 대한 활용범위· 22.9kV 지중배전선로의 무정전 지상 변압기 교체· 22.9kV 지중배전선로의 무정전 지상개폐기 교체· 22.9kV 지중배전선로의 무정전 케이블 교체신기술의 파급효과① 기술적인 면 가. 작업정전 ‘0(zero)’化로 공급신뢰도 향상호당정전시간 산정시 58%를 차지하는 작업정전을 완전 ‘0(zero)’化 함으로써 호당정전시간을 7분대로 향상시켜 전력 공급 신뢰도 향상나. 전력기기의 적기교체로 설비이용율 향상 및 전기 품질 향상IT분야 수용가의 24시간 지속영업으로 휴전작업 합의가 불가하여 지중설비의 적기보수나 교체지연으로 전기품질 저하 요인을 사전에 제거다. 도심의 야간 심야 작업에 따른 안전사고 근절지중케이블 분리·연결·Pad Tr·개폐기 등의 중장물의 이동·케이블 교체와 같은 작업이 심야 야간작업에서 계획적인 주간작업으로 시공이 가능하여 안전사고가 미연에 방지됨② 경제적인 면가. 경제성 평가를 위한 고려사항· 사회의 고도화로 작업정전이 허용되지 않음· 가공선로의 경우는 약 10여년전부터 무정전 작업이 시행되고 있음· 지중선 무정전 작업시행은 무형의 효과가 매우 큼 - 사회적인 정전 코스트 고려 - 전력공급 신뢰도 향상· 공사비용은 상승하는 반면, 정전 비용의 감소효과는 매우 큼나. 수용가의 고품질 전력공급요구 민원해소 비용· 수용가의 업종다양화로 휴전작업 합의와 홍보를 위한 인력 절감으로 전력산업경쟁력 향상이 기대됨다. 심야 야간작업에 따른 능률저하나 품셈 할증 요인 근절로 소요비용 절감· 품셈 산정시 야간작업 50% 할증 절감
<Energy News>
|
|
장바구니
주문내역
