케이블 결함 위치 파악 전문 가이드: 종류, 원인 및 시험 방법

케이블 결함, 종류, 원인 및 다양한 시험을 통한 케이블 결함 위치 파악 방법

케이블 결함 소개

발전소에서 전기 에너지가 생성되면, 이를 소비하기 위해 여러 부하(도시, 마을 등)로 분배합니다. 이 과정은 열 형태의 에너지 손실을 최소화하기 위해 전압을 승압하는 것을 포함합니다. 승압된 전압은 변전소로 분배되어 지역 변압기에서 다시 강압되어 최종 소비자에게 분배됩니다.

전기 에너지는 전기 케이블을 통해 분배됩니다. 케이블은 절연 또는 비절연일 수 있습니다. 절연 또는 비절연(가공선 또는 지중) 케이블 선택은 주로 지하 설치 시 에너지를 전달할 때 고려됩니다.

비절연 케이블의 경우, 가장 흔한 결함이 케이블 또는 전선 도체의 절단 및 파손이므로 결함을 쉽게 감지할 수 있습니다.

절연 케이블, 특히 다심 케이블의 경우 결함 종류가 다양하고 원인도 많습니다.
이러한 일반적인 결함을 찾는 방법을 논의하기 전에, 케이블 결함이 무엇인지와 가능한 원인 및 결함 위치 파악 방법을 살펴보겠습니다.

케이블 결함 종류

지중 케이블에서 흔히 발견되는 케이블 결함 종류는 다음과 같습니다.

• 개방 회로 결함: 도체가 끊어지거나 접점에서 빠질 때 발생하는 결함입니다. 이 경우 도체가 끊어져(전류 전달체) 전류가 전혀 흐르지 않습니다.
• 단락 또는 교차 결함: 두 케이블 사이 또는 두 다심 케이블 사이의 절연이 손상될 때 발생합니다. 이 경우 전류가 부하에 연결된 메인 코어를 통해 흐르지 않고 한 케이블에서 다른 케이블로, 또는 한 코어/다심 케이블에서 다른 쪽으로 직접 흐릅니다. 부하가 단락됩니다.
• 접지 또는 어스 결함: 케이블 절연이 손상될 때 발생합니다. 결함 케이블을 흐르는 전류가 케이블 코어에서 어스 또는 시스(케이블 보호층)로 흐르기 시작합니다. 그러면 전류가 부하를 통과하지 않습니다.

케이블 결함 원인

케이블 결함은 주로 케이블의 종이 절연체 내 습기에 의해 발생합니다. 이로 인해 케이블을 보호하는 납 시스가 손상될 수 있습니다. 납 시스는 여러 방식으로 손상될 수 있습니다. 대부분은 매설 시 토양의 화학적 작용, 기계적 손상, 진동에 의한 납의 결정화 등입니다.

손상된 케이블의 결함 위치 파악 방법은?

케이블의 결함을 수리하기 전에 먼저 결함을 식별해야 합니다. 케이블 결함을 찾는 방법은 여러 가지가 있으며 다음과 같이 논의됩니다.

케이블 결함 위치 파악을 위한 다양한 시험 종류

1. 블라비에 시험 (단일 케이블 결함용)

단일 케이블에 접지 결함이 발생했고 다른 케이블(건전한 케이블)이 없는 경우, 블라비에 시험을 수행하여 단일 케이블의 결함 위치를 찾을 수 있습니다.

즉, 머레이 루프 시험에서처럼 두 케이블을 연결하여 루프를 만들 건전한 케이블이 없는 경우, 케이블의 한 쪽 끝에서 저항을 측정하는 것을 블라비에 시험이라고 합니다.

블라비에 시험에서 저항은 두 가지 방법으로 측정할 수 있습니다.

• 케이블의 원단(먼 쪽 끝)을 절연
• 그림과 같이 케이블의 원단을 접지(어스)

단일 케이블의 접지 결함은 블라비에 시험을 사용하여 찾을 수 있습니다. 이 시험에서는 저전압 전원, 전류계, 전압계를 브리지 네트워크에 사용합니다. "원단"이 어스로부터 절연된 상태에서 케이블의 한 끝(송신 단)과 어스 사이의 저항을 측정합니다.

단심 케이블의 총 저항(결함 전)이 RΩ라고 알고 있다고 가정하고,

결함-접지 저항 = r
원단부터 케이블 결함까지 저항 = r1
시험 단부터 결함까지 저항 = r2

이제 케이블 원단의 어스 연결을 연결했다가 분리하여 두 저항을 측정합니다. 이 측정은 저압(LT) 전원과 브리지 네트워크로 수행할 수 있습니다.

먼저, 케이블 원단을 절연하여 라인-접지 저항을 결정합니다:

R₁ = r₂ + r ………………………. (1)

이제 케이블 원단을 접지하여 라인-접지 저항을 다시 구합니다.

하지만 결함 발생 전 총 저항은

R = r₁ + r₂ ……………………….. (3)

위 방정식들을 r₂(결함 위치 또는 거리)에 대해 풀면

x = r₂ 값은 일반적으로 R₂ 값보다 작습니다. 따라서 위 방정식에서 (±) 대신 (-)를 고려합니다.

케이블 결함 찾기를 위한 루프 시험

이러한 시험은 지중 케이블의 단락 결함이나 접지 결함에 대해 수행됩니다. 건전한 케이블이 접지된 케이블과 함께 지나가면 케이블 결함을 쉽게 찾을 수 있습니다. 루프 시험의 종류는 다음과 같습니다.

• 머레이 루프 시험
  
• 벌리 루프 시험.
• 어스 오버랩 시험

2. 머레이 루프 시험

머레이 루프 시험 방법으로 케이블 결함을 찾는 연결 방법은 아래와 같습니다.

휘트스톤 브리지 원리가 머레이 루프 시험에서 케이블 결함을 찾는 데 사용됩니다. Ra와 Rb는 저항으로 구성된 두 비율 팔입니다. G는 검류계입니다. 결함이 있는 케이블(Rx)은 원단에서 저저항 링크를 통해 두 번째 케이블(건전한 케이블 Rc)과 연결됩니다. 비율 팔 Ra와 Rb의 저항을 조절하여 검류계 편향이 0이 될 때까지 휘트스톤 브리지의 평형을 유지합니다.
따라서…

x를 구하면;

여기서

l = 단일 케이블 길이 (미터 또는 야드)
2l = 두 케이블 총 길이
x = 상단부터 결함까지 거리

3. 벌리 루프 시험

머레이 루프 시험과 벌리 루프 시험의 유일한 차이점은 벌리 루프 시험에서 총 루프 저항 측정을 위한 조항이 마련되어 있다는 점입니다. 대신 관계식으로부터 이를 얻는 것이 아닙니다.

이 시험에서 비율 팔 Ra와 Rb는 고정되어 있고, 알려진 가변 저항(류오스탯)을 변화시켜 평형 위치를 얻습니다.

위 머레이 루프 시험 섹션에서 방정식을 설명했듯이… 벌리 시험도 마찬가지입니다…

케이블의 접지 결함 또는 단락 결함의 경우, 스위치 키를 먼저 위치 1로 던지고, 브리지가 평형이 될 때까지 가변 저항 S를 변화시켜 저항 값 S1을 얻습니다. 그래서,
키가 위치 1에 있을 때

키가 위치 2에 있을 때
방정식 1과 2로부터,

Ra, Rb, S1, S2 값이 알려졌으므로,
루프 저항 =
만약 “r”이 미터당 케이블 저항이라면, 시험 단부터 케이블 결함까지 거리는

4. 어스 오버랩 시험

어스 오버랩 시험에서는 두 번의 측정이 수행됩니다(블라비에 시험의 한 번 대신). 첫 번째 저항 측정은 R1(라인-접지, 시험 단부터 원단(접지된)까지).
두 번째 저항 측정은 R2(라인-접지, 원단부터 시험 단(접지된)까지).
두 측정은 다음과 같습니다:

블라비에 시험과 마찬가지로 결함 전 케이블의 실제 저항 R을 안다고 가정합니다.

R = r₁+r₂

5. 개방 회로 시험

개방 회로 결함은 케이블이 접점에서 빠지거나 케이블에 파손이 발생할 때 일어납니다. 이러한 결함은 정전 용량 시험을 수행하여 추적할 수 있습니다. 결함 케이블의 정전 용량은 볼리스틱 검류계나 브리지 방법으로 양쪽 끝에서 측정합니다. 케이블의 대지 정전 용량은 케이블 길이에 비례합니다.

6. 전위 강하 시험

전위 강하 시험에서는 아래 그림과 같이 전류계, 전압계, 가변 저항(류오스탯), 배터리를 연결하여 케이블의 결함 위치를 찾습니다. 이 시험은 아래 그림과 같이 결함이 없는 건전한 케이블이 결함 케이블과 함께 지나가는 도움을 받아 수행됩니다.결함 지점 거리는 다음과 같이 구할 수 있습니다:

여기서

V₁ and V₂ = 점 A와 B에서의 전압계 읽기;
L = 결함 코어 길이 X = 결함과 시험 단 A 사이의 코어 길이. 케이블 결함을 찾기 위한 더 많은 시험과 기법을 이 게시물에 추가할 예정입니다. 계속 지켜봐 주세요. 감사합니다. 함께 읽으면 좋은 글:

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