수배전반 예방진단 및 관리기술

  • 글│강창원 대표이사 (주)피에스디테크
  • 2014-09-16 오전 11:42:38



산업이 다양화하면서 자동화, 대용량화 및 높은 전기의존성은 단 한번의 전기사고도 용납하지 않고 있다. 특히 인터넷과 스마트폰의 발전은 우리의 일상과 아주 밀접하게 연결되어 있어 더욱 신뢰성 높은 전기설비 유지관리가 필요한 시점이다. 이러한 변화의 흐름에 따라 현장의 유지관리 기술도 변화의 요구가 거세지고 있다. 본고에서는 수배전반 예방진단 및 관리기술에 대해 체계적으로 정리하여 최신의 관련이론과 현장기술을 제시한다.

1.2.5 MOF

(1) MOF 정의

MOF는 그림 4-19와 같이 변류기와 계기용 변압기를 하나로 하여 외함에 넣어 결선되어 있는 기기로, 전력수급용 전력량계, 무효 전력량계, 최대 수요 전력량계와 조합하여 사용하는 삼상 계기용 변압 변류기이다. MOF는 주회로의 고전압. 대전류를 사용 목적에 적당한 저전압(110V). 소전류(5A)로 변성하는 기기이며 용도에 따라 분류하면 계기용 변류기, 계기용변압기로 나눌 수 있고, 절연 형태로는 건식, 유입식, 몰드식으로 구분되며 최근 22.9KV급에 방재에 유리한 몰드식이 많이 적용되고 있다. 계량을 목적으로 필요하기 때문에 MOF(Metering Out Fit)이라 하고  MOF 는 PT 와 CT가 같이 구성되어 있기 때문에 PCT라고도 한다. 계기용 변성기(내선규정 3220-6) 또는 계기용 변압 변류기(KS C 1707)라고도 한다.


(2) 유지관리 측면에서의 MOF 특이점

① 위치상 점검이 어렵다.
 MOF는 수전단에서 통상 전력퓨즈 다음에 설치한다. 정식설비 중 일부는 차단기 2차에 설치하는 경우가 있지만 간이 수전설비는 퓨즈 2차에, 정식 수전설비도 대부분은 차단기 1차에 설치되어 있다. 그래서 MOF를 점검하는 것은 물론 접근 자체도 아주 어렵게 되어 있다.

② 점검할 방법이 없다.
작정하고 점검을 하려고 하여도 절연저항 측정 등 아주 기초적인 것 이외에는 별도로 점검/진단은 아주 어려운 것이 현실이다. 유입변압기의 경우는 절연유를 채취하여 내압, 산가, 가스 분석 등을 할 수 있지만 유입식 MOF는 절연유룰 채취할 방법이 없다. 건식 및 몰드식의 경우도 뾰족한 방법이 없다. 절연저항 측정도 중성점 단자(O 단자)를 풀어야 하는데 이도 쉽지 않다. 한마디로 점검 사각지대에 있다.
  

③ 사고파급의 영향이 크다.
이와 같이 점검이 어렵고 점검할 방법이 없지만 사고의 빈도는 상대적으로 높은 편이다. 피뢰기도 MOF 후단에 있어 낙뢰에 노출되어 있고 과전류가 흐를 경우 등에 취약한 구조이다. 보호장치도 전단에 퓨즈 하나만 설치되어 있어 취약하다. 또한 사고가 발생하면 수전점 인입구의 전력퓨즈가 차단되거나 한전으로 사고 파급이 되기 때문에 정전범위가 넓어진다.

(3) 유지관리 측면에서의 관련 규정 등 변천 과정

사고 빈도, 한전 파급, 안전관리 사각 등 여러 가지 문제가 있어 1990년 대 이후 MOF와 관련된 규정에 몇 차례 변경이 있었으며 이를 이해하면 MOF 유지관리에 도움이 될 것으로 판단하여 정리하여 본다.


① 난연성 제품 사용 권장(2000년)
2000년 내선규정이 개정되면서 옥내 등에 설치하는 MOF는 난연성을 사용하도록 권장하였다. 이에 따라 대부분의 MOF는 에폭시 절연의 몰드형을 사용하기 시작하였다.
이는 유입식을 옥내에 사용하였을 경우 사고 시 폭발, 졀연유 분출 등의 사고를 막기 위한 고육책이었을 것으로 이해한다. 하지만 몰드식의 경우 앞에서 지적한 특별한 유지관리 방안이 없다는 것에 대한 대안을 제시하지 못한 아쉬움이 있었다.
[내선규정 3220-6 계기용 변성기2. ②]
옥내 수전실 또는 큐비클 등 밀폐된 공간에 설치하는 전력수급계기용 MOF는 난연성(에폭시 몰드 및 가스절연 또는 실리콘 절연 등) 제품을 사용하는 것이 바람직하다.


② 과전류강도
과전류강도는 1990년대 이후 꾸준히 문제 제기가 있었는데 한국전기안전공사 검사기준에 1998. 1. 1 이후 공사계획인가분부터 과전류 강도를 적용한다고 하여 공식적으로 MOF의 과전류 강도가 이슈가 되기 시작하였다.
이후 2001. 12. 19일 당시 산업자원부 고시로 기술기준이 개정되어 계기용 변성기의 과전류강도를 다룰 수 있는 법적 근거(기술기준 57조)를 마련하였다. 그러나 이 기술기준은 2007년 판단기준을 도입하면서 기술기준 23조로 변경되었다.

[기술기준 제23조 제1항]

발전기·변압기·조상기·계기용변성기·모선 및 이를 지지하는 애자는 단락전류에 의하여 생기는 기계적 충격에 견디는 것이어야 한다.

 ③ 부분방전 시험
기술표준원은 KS C 1707(전력 수급용 계기용 변압변류기)의 시험항목에 부분방전 시험항목을 삽입하는 등 대폭변경을 하였으며 2013. 1. 1.일부터 시행한다고 하였다.
이제 부분방전 시험이 KS 개발시험 항목에 삽입되어 어느 정도 몰드 MOF의 안정성을 확보할 수 있게 되었지만 이에 그치지 말고 유지관리 기법에 이를 도입하여 주기적으로 부분방전 시험을 하여야 한다.

(4) 과전류강도

과전류강도는 열적 과전류강도와 기계적 과전류강도로 나누어진다.
① 열적 과전류강도(Rated short-time thermal current)
고장전류가 변류기 1차 권선에 흐를 경우 견디는 한계를 표시하는 것으로 정격전류(kA)로 표시하거나 과전류강도로 표시한다. 정격과전류(kA)로 표시하는 경우는 12.5, 20, 25, 31.5, 40 등으로 표시한다. 과전류강도는 그 변류기의 정격1차 전류 값의 몇 배까지 견딜 수 있는가를 나타내며, CT에 정격부담, 정격주파수 상태로 열적, 기계적, 전기적 손상 없이 1초간 흘릴 수 있는 최고 1차 전류를 정격 1차 전류로 나눈 값으로서 표 4-5와 같다.
고장전류 계산 및 이에 따른 과전류 강도 선정은 내선규정에서 표 4-6과 같이 제시하고 있다.
여기서 실제 단락사고가 발생하여 고장전류가 흐르면 보호장치가 동작하여 단락사고회로를 분리하게 되므로 다음 식과 같이 보증하는 과전류강도는 커지게 된다.

 
여기서 S : 통전시간 t초에 대한 과전류강도
Sn : 정격 과전류강도
t : 통전시간(초)

MOF 전단에 한류퓨즈가 있는 경우와 비한류퓨즈가 있는 경우, 또한 과전류 계전기의 순시가 동작하는 경우 등, 경우에 따라 과전류강도의 값은 다르게 된다. 통상 한류퓨즈는 1/2 Hz에 동작책무가 완료되어 과전류강도가 수십 배 커지게 되어 유리하지만 비한류퓨즈 등을 설치할 경우는 큰 단락전류가 상대적으로 지속적으로 흐르게 된다.
② 기계적 강도(Dynamic peak current)
변류기의 기계적 과전류는 표 4-7과 같이 정격 과전류강도에 상당하는 1차 전류(실효값)의 2.5~2.7배에 상당하는 초기 최대 순시값을 갖는 과전류를 흘려 이에 견디어야 한다.

(5) 부분방전 시험

[KS C 1707]
최고 전압 6.9kV 이상의 계기용 변성기의 부분방전을 표 4-8에 따라 하고 방전전하량이 100 pC을 초과하는지 여부를 시험한다.

 

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