전기안전관리_007_적외선 열화상 측정

출처 : 한국전기기술인협회 전기안전관리교육 특별과정

 

1. 적외선 열화상 측정의 이해

1) 적외선 열화상 측정 목적

- 전력설비의 사고 원인이 되는 발열부 이상 온도 조기발견 및 대처

- 절연불량에 의한 열화의 진행 및 내용분석

- 접속불량에 의한 발열여부 확인

- 과부하에 의한 이상발열여부 확인

- 기기 내부의 이상상태에 의한 외부 발열 확인

- 기기 전체의 열화상 또는 주변 은폐 기기의 국부 발열 확인

 

2) 적외선 이론

- 전자기파 : 감마선, 엑스선, 자외선, 가시광선, 적외선, 마이크로파, 라디오파

- 적외선 : 가시광성 (Visible Wave) 보다 파장이 길고 Micro Wave 보다 짧은 대역의 전자파

- 절대온도 섭시 -273℃ 이상의 온도를 가지는 모든 물체는 적외선 영역의 광선을 방출

- 열화상카메라는 근적외선 , 중간적외선, 원적외선 중에서 중간적외선을 검출하는 방식

명칭	파장대역[㎛]	특징 및 용도
근 적외선 (Short wave infrared radiation)	0.8 ~ 2	- 가시광선에 가장 근접한 파장 - 적외선 중 물체에 비교적 깊게 투과 - 수광기에 사용
중간 적외선 (Medium wave infrared radiation)	2 ~ 4	- 상온에서 직접 가열하는 방식의 적외선 복사에는 주로 이 파장대역을 복사함 - 적외선 중 공기중의 투과력이 큼 - 열온도 측정에 이용
원 적외선 (Long wave infrared radiation)	4 ~ 1000	- 무선 주파수에 가장 근접한 파장 - 고분자 재료의 표면 가열이나 유기용제의 건조에 사용

 

3) 열화상 카메라의 측정원리

- 비접촉식으로 대상 물체의 온도분포를 보여주는 장비

- 물체의 표면온도에 따라 방출되는 적외선이 변화하는 원리를 이용

- 적외선으로부터 감지되는 주파수 반응을 전기적 신호로 변환

- 실제 볼 수 있는 이미지로 형상화

 

※ 적외선 온도계는 레이저 조준점 주변의 평균온도가 측정되며, 거리가 멀수록 넓은 면적의 평균온도가 측정되므로 정확도가 떨어짐

 

4) 열화상 카메라 측정의 활용범위

- 수전설비 및 구내배전설비 발열 측정

- 고압기기, 개폐기 접촉부의 이상 발열 측정

- 피뢰기 내부 열화 측정 

- 콘덴서 발열 측정

- 케이블 터미널 압착 불량 측정

- 배, 분전반 볼트 조임 불량에 의한 발열 측정

- 천정, 바닥, 벽면 및 조명기구의 발열 측정

- 과부하에 의한 발열 측정

 

5) 열화상 카메라 사용 방법

- 전원을 켜고 부팅이 완료 될 때까지 기다림

- 열화상 및 실화상을 측정하고 저장 

- 자동으로 설정하고 촬영 시 온도대역 범위를 자동으로 색상 보정하므로 표시수치를 절대적으로 참조

- 측정이 끝나면 촬영된 영상을 컴퓨터로 다운로드 (SD메모리, USB케이블 등 이용)

- 리포터 프로그램으로 분석 및 리포트를 작성 (상별, 장소별 Point 확인으로 분석작업)

 

6) 열화상 카메라 측정 온도 판정 방법

(1) 3상 비교법

- 동일 조건의 다른 부위와 비교하여 판별

- 측정점의 정확한 온도 보다는 비교하고자 하는 측정점 간의 온도차로 발열을 진단 (최고치와 최저치 차이 비교)

온도차	판정기준
5℃ 미만	정상
5℃ ~ 10℃ 미만	요주의
10℃ 이상	이상

 

(2) 온도 패턴법

- 측정 당시의 부하율, 주위온도 등을 고려하여 측정

- 최고 허용온도를 초과하거나 온도 상승한도를 초과한 경우 이상이 있는 것으로 판정

전력기기		온도상승 한도초과 시 (요주의)	최고허용온도	비고
유입변압기 (본체)		50℃	90℃	KSC 4306 (유온기준)
건식 변압기	에폭시부(B종)	80℃	130℃	IEC 726
단로기 및 동 Bus Bar	접촉부	25℃	65℃	KSC 4502에 의함
	접속부	40℃	80℃
	구조부분 (자기애자 등)	50℃	90℃
전선	IV전선, RB전선		60℃
	CV, CNCV		90℃

 

7) 열화상카메라 사용 시 주의사항

- 물체의 종류 및 표면상태에 따라 적외선 방사율의 차이

- 열화상 카메라로 측정한 물체의 겉보기 온도와 실제온도와의 차이 발생

항목	방사율	항목	방사율
알루미늄	0.30	플라스틱	0.95
철	0.70	고무	0.95
구리	0.95	강철	0.80

- 아크릴 보호커버의 경우 적외선이 투과 하지 못하므로 반드시 보호커버 제거 후 촬영

- 외부에서 촬영 시 그늘진 곳에서나 야간에 촬영 (햇빛 반사의 영향 고려)

- 대류, 전도, 복사 등에 의한 온도측정 영향 고려 (습기제거용 히터, 백열전구 등)

- 발열 확인 시에는 여러 정황을 고려하여 판정 (부하전류,  촬영 각도에 따른 온도변화 등)

- 활선 상태이므로 고압모선 또는 충전부 주변 안전거리 유지

 

8) 열화상 카메라 측정의 장점

- 사용중인 전기설비의 발열상태를 시각적인 온도 분포로 분석 가능

- 전기설비의 이상현상으로 인한 과열개소를 조기에 발견

- 화재, 기기의 소손 등 중대사고를 사전에 예방

- 과부하 및 접촉불량 부분을 쉽게 확인

- 예방 보전에 의한 돌발 사고를 사전 예빵

- 설비의 수명을 예측하는 자료로 활용

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2. 적외선 열화상카메라 측정

1) 수전설비별 열화상 측정

(1) 유입변압기 측정

- 유입변압기는 대류현상에 의해서 상단부가 하단부보다 수℃에서 10℃ 이상까지 온도차이 발생

- 애자부싱 부위, 외함 온도 분포 측정, 내부 oil 온도 측정

 

(2) 리액터 측정

- 권선 및 철심부분의 발열여부를 측정하고 접속단자 부분의 발열을 측정

- 콘덴서용 직렬리액터는 전류가 상시 흐르고 있으므로 주의

- 3상 리액터의 가운데 코일은 양쪽 코일보다 열방출 면적이 적으므로 온도가 약간 높게 측정되는 경우도 있음

 

(3) 주상변압기 측정

- 해당 변압기의 부하상태를 확인해서 과부하로 인한 발열 등을 종합적으로 판정

 

(4) 배선용 차단기 측정

- 단자부분의 접촉불량 또는 배선용 차단기에 연결된 단상부하의 영향으로 한 상이 과열되는지 여부를 확인하여 판정

 

(5) 분기 차단기 배선 측정

- 동일한 굵기의 전선에서 각 spot 의 온도가 10℃ 이상 차이가 나는 경우 부하전류를 확인 (3상 비교법)

- 단자대 부분에서 국소발열이 발생하는 경우에는 볼트 조임 및 압착터미널 러그의 압착상태 불량을 확인

 

(6) 접속단자대 과열

- 접속 단자대 고정볼트가 변색 및 과열 확인

- 드라이버로 활선 상태에서 볼트를 조일 경우 위험

- 절연캡 내부 터미널까지 열에의한 부식 의심

 

(7) 변압기 애자부분

- 변압기 부싱 및 접속부에서의 발열 : 동일한 조건 및 환경에서 어느 한 상만 온도가 높게 나타나는 경우

: 저항에 의한 열이 발생한것으로 추정, 국부부식에 의한 저항열 발생 간주

: 나사 조임이 느슨하여 접촉불량에 의한 것으로 추정

 

(8) 전선 접속함 (천장)

- 천장 높은 곳에 위치한 전선접속함 내 접속점 및 관로의 발열 상태를 점검

- 천장의 백열전구 또는 고휘도 방전램프가 있는 경우 반산에 의한 영향을 받을 수 있으므로 촬영각도 등을 조정하거나 일시적으로 조명을 끄고 촬영

 

(9) 몰드 변압기 발열상태

- 몰드변압기는 경부하 또는 무부하 상태에서도 철심 상단부의 온도가 100℃ 이상 까지 측정되는 경우가 있음

- 각 상의 안쪽코일이 저압부이고 바깥쪽 코일이 고압부

- 저압코일이 고압코일보다 전류가 많이 흐름 (열화상 촬영 시 내부 코일측에서 높은 온도가 관측)

 

(10) 옥외 수전반

- 옥외 큐비클 내부 벽면에 설치된 습기제거용 히터에 의한 발열상태가 측정

- 일반적으로 내부에서 발열 시 적외선은 금속판을 투과하지 못하므로 큐비클 문을 열고 내부를 촬영

 

(11) 피뢰기

- 피뢰기 내부 열화가 진행될 경우 누설전류 증가로 발열이 발생할 수 있음

- 각 상의 피뢰기 접지선에 누설전류 및 절연저항을 측정하여 피뢰기 열화유무를 확인

- 의심 대상 피뢰기가 부적합으로 판정되면 3상 모두 교체

 

(12) 고압콘덴서

- 고압 콘덴서 뱅크 내 단자대 부분 국소발열이 발생

- 정전 후 단자대 조임상태 확인이 필요

 

(13) 고압개폐기

- 옥외 수전설비 개폐기 접촉부분 한 상에서 온도가 높게 측정

- 접촉부에서 국소발열이 발생하는 경우 정전을 시키고 접촉부 표면 오염, 부식, 손상 상태, 또는 스프링 상태 등을 점검.

 

2) 수전설비 부위별 열화상 측정

수전설비	측정방법
인입케이블 및 LBS 점검	케이블 헤드 및 접속부, 각 상의 발열 상태 등을 점검
파워퓨즈(PF) 점검	퓨즈링크 접촉부 및 모선과 1차, 2차의 접속부 발열 점검
MOF 점검	단자대 접속부분의 국소발열 및 MOF의 발열등을 점검
PT 점검	단자대 접속부분의 국소발열 및 PT의 발열 등을 점검
SA 및 CT 점검	단자대 접속부분의 국소발열 및 SA, CT의 각 상 발열을 점검
변압기 점검	변압기 부싱 및 단자대, 상별 발열 등을 점검
ACB 점검	ACB단자, 부스바 및 기기에서의 발열을 점검
습기 제거용 히터 점검	배전반 내 배선 및 기기 발열에 영향을 주는지 점검
MCCB 점검	MCCB의 몸체, 단자대, 부스바 등의 발열을 점검

 

 

전기안전관리_003_특고압 전기설비의 점검

전기안전관리_002_저압 전기설비의 점검

 

전기안전관리_006_발전기의 점검

 

전기안전관리_008_전력분석기 (1) 전원품질 분석의 이해