케이블 수명예측을 위한 수트리 동적해석 모델링에 관한 연구 (A Study on Water Tree Dynamic Analysis Modeling for Cable Life Prediction)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 9호 / 1 ~ 7페이지
· 저자명 : 이정우, 오용택

초록

지중케이블에서 수트리 열화 과정은 십수년이 걸리며 보통 매우 오래된 지중케이블에서 발견된다. 이러한 지중케이블은 이미 접근이 어려운 곳에 있어 수트리를 검출하기 위해서는 많은 비용과 시간이 소요된다. 따라서 전력케이블의절연체 내에 형성되는 수트리의 존재여부 및 진행 정도를 검출할 수 있는 효율적이고 정확한 케이블 열화 진단기술이필요하다. 본 논문에서는 XLPE 지중케이블에 수트리가 발생할 경우 해당 케이블의 절연층이 완전 열화되는 시간을 분석하기 위해 수트리의 성장패턴을 동적으로 모델링하여 매틀랩 시뮬레이션을 통해 검증하고자 하였다. 수트리의 성장 패턴을 모델링하기 위하여 실제로 현장에서 케이블 열화의 주된 원인인 벤티드 외도트리의 길이가 증가하는 형태를 분석하여포물선으로 근사화 하였고, 시간이 지날수록 수트리의 수평축 성장은 감소하고 도전층을 향한 수직축 성장만 지속되는시간함수를 도출하였다. 모델링된 수트리의 성장 시간함수 및 정전용량 계산식을 매틀랩으로 구현하여 시뮬레이션 하였다. 그 결과, XLPE 케이블의 절연층 두께 5.28[mm]을 기준으로 절연층에서 수트리의 길이가 0.05%에서 100%까지증가하는데 23년의 시간이 소요됨을 확인하였고, 수트리의 길이가 증가함에 따라 수트리 영역의 정전용량은 감소하고케이블 절연층 전체 정전용량은 증가됨을 확인할 수 있었다.

영어초록

The process of water tree deterioration of underground cables takes decades and is usually found in very old underground cables. These underground cables are in hard-to-reach locations, making it costly and time-consuming to detect water treeing. Therefore, there is a need for efficient and accurate cable degradation diagnostics that can detect the presence or absence and progression of water tree growth in the insulation of power cables. In this study, the growth pattern of the water tree in an XLPE underground cable was dynamically modeled and verified through Matlab simulation in order to analyze the time for the insulation layer to completely deteriorate. A surfaced-originating vented tree is the main cause of cable deterioration in the field. In order to model the growth pattern of the water tree, the shape of the increase in the length of a surfaced-originating vented tree was analyzed and approximated as a parabola. In addition, a time function was derived, in which the growth of the horizontal axis of the water tree decreased with time, and the vertical axis toward the conductive layer grew. The growth time function and capacitance calculations of the modeled water tree were implemented in Matlab and simulated. As a result, based on an insulation layer thickness of 5.28 mm on an XLPE cable, it was found that it takes 23 years to increase the length of the water tree in the insulation layer from 0.05% to 100%. As the water tree length increased, the capacitance of the water tree area decreased, and the overall capacitance of the cable insulation layer increased.

참고자료

· 없음