2018 전력분야 예방정비세미나 성료… 우수 예방진단기술 공유

발전 및 송전·변전·배전 정비진단 기술의 현주소를 진단하고 미래 기술개발을 살펴보는 세미나가 열렸다. 또한 전력설비 신뢰성 확보에 필요한 정보 교류의 장이 마련됐다.

10월 26일 더케이호텔 서울에서는 2018 전력분야 예방정비 진단기술 세미나가 진행됐다. 세미나는 한전 전력연구원·한전KPS 주최, 전력문화사 일렉트릭파워 주관으로 열렸다.

변압기 열화평가 기술을 비롯해 ▲전력선 비접촉식 간접활선공법 본격 운영 ▲전력설비 고장 최소화를 위한 362kV 개폐제어형 차단기 개발 및 한전계통 시범적용 ▲파일롯 순환유동층 시험장치를 활용한 대용량 순환유동층 보일러 운전위험 예측 등 총 12건에 대한 주제발표가 이어졌다.

이날 고인석 전력문화사 일렉트릭파워 회장, 김동명 한전 전력연구원 스마트배전연구소장, 봉석근 한전KPS 발전사업본부장, 한명관 한전 강릉특별지사장, 권오규 한국전기기술인협회 전기기술연구원장 등 업계 관계자 200여 명이 참석했다.

올해 12회째를 맞은 전력분야 예방정비 진단기술 세미나는 분야별 주제발표와 토론을 통해 우수 예방진단기술을 공유하고 예방정비 기술 개선 및 고도화를 위한 연구과제를 발굴하는 장으로 자리매김했다.

고인석 회장은 “그동안 우리나라 전력산업은 양적으로나 질적으로 비약적인 성장을 거듭했다”며 “최근 11만7,000MW가 넘는 발전설비용량을 갖추게 됐다”고 말했다.

또한 “전력거래량도 꾸준히 증가해 올해 8월까지 전력시장에서 3억6,169만MWh의 전력이 거래됐다”며 “이를 거래금액으로 환산하면 33조원이 넘는 규모”라고 설명했다.

한편 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷과 같은 4차 산업혁명의 핵심 신기술들은 산업의 경계를 허물고 새로운 비즈니스 모델을 만들어 내고 있다.

고인석 회장은 “이 같은 전력산업 변화 속에서 발전정비산업이 바람직한 방향으로 성장하기 위해선 선도기업과 중소 민간정비업체 간 기술 및 정보교류가 보다 활발히 이뤄져야 할 것”이라고 강조했다.

아울러 “발전정비 분야 기술력 제고를 위해서라도 발전회사와 정비회사 간 유기적인 상호협력체제 구축이 필요하다”고 제언했다.

김동명 소장도 “한국전쟁 이후 급성장한 한국의 산업설비 노후화를 고려하면 설비 예방정비 기술은 그 어느 때보다 중요하다”고 말했다.

이어 “단위기술보다 융합기술이 요구되는 시기에는 전력분야 예방정비 진단기술 세미나와 같은 정보 교류의 장이 중요한 역할을 할 것으로 보고 있다”며 “서로의 경험과 노하우를 교환함으로써 전력현안 해결과 이익 창출을 한층 더 높이는 장이 됐으면 한다”고 밝혔다.

부분방전 진단계측기 즉시 활용 가능
 부분방전(PD, Partial Discharge)은 절연체의 절연파괴로 인한 방전이 아니라 설비 문제로 인해 전계가 높아져 발생하는 국부적인 방전이다. 일반적으로 장기간 운전되는 고전압 설비 중 열화의 마지막 단계에서 부분방전이 발생한다.

이동환 한전 설비진단처 차장은 이번 세미나에서 ‘지중 송전선로 부분방전 진단사례 및 장비 개발’에 대해 발표했다.

이동환 차장은 “케이블의 주요 열화요인은 전기적 스트레스, 열적·환경적 스트레스, 기계적 스트레스가 있다”고 소개했다. 이어 “부분방전 측정기술은 전력케이블에서 발생한 결함을 검출할 수 있는 가장 효과적인 방법”이라고 밝혔다.

국내 케이블 부분방전 진단사례를 살펴보면 345kV 송전선로(T/L) 접속함 B상에서 부분방전 신호가 발생했다. 이어 접속함 내부 구성품 접촉불량에 의한 방전으로 추정하고 접속함 해체점검을 실시했다.

그 결과 ▲스프링 유닛 체결 프랜지부 깎임 ▲동박스 내부 파티클 발생 ▲절연체(장측) 끝단 스크래치 ▲절연체(장·단측) 끝단 보풀이 발생했음을 확인할 수 있었다.

154kV 송전선로 EBG(가스중 종단 접속함) C상에서도 HFCT 센서와 UHF 센서를 통해 측정한 결과 부분방전 신호가 발생했다. 하지만 접속함 교체 이후 부분방전 신호가 소멸했다.

이 같은 상황에서 한전은 2014년 12월~2016년 3월까지 예방진단 효율 극대화를 목표로 ‘지중케이블 PD 의심신호 검출용 컴팩트형 모니터링 시스템 개발’을 추진했다.

앞서 지중송전케이블 접속함 및 케이블 고장 지속적 발생, 지중케이블 부분방전 신호 발생·소멸 반복으로 설비이상 판단 곤란, 지중케이블 부분방전 인력·예산 지속적 투입 대비 효율 저하 등 시스템 개발에 대한 필요성이 제기된 바 있다.

이동환 차장은 “현장 신뢰성 검증을 위해 2015년 12월~2016년 2월까지 한전 인천지역본부 345kV 지중송전선로를 대상으로 345kV 신김포-서인천 T/L 등 1,584개소를 진단했다”고 말했다.

이어 “345kV 신경서-인천CC T/L 지중케이블 접속함 3개소, 345kV 신김포-서인천CC T/L 지중케이블 접속함 2개소에 대한 결함을 적출했다”고 말했다.

한전은 전력구, 맨홀 등 설비운영조건을 고려한 진단시스템 개발로 휴대성과 이동성을 높였다. 또한 사용자 환경에 적합한 소프트웨어를 개발해 미숙련자도 활용할 수 있도록 했다. 현장 측정시간도 단축했다.

이동환 차장은 “지중케이블 운영 사업본부에서 부분방전 진단계측기 즉시 활용이 가능하다”고 밝혔다.

e-Brain 센터 개소… 발전설비 종합 감시·관리
유동근 한국동서발전 발전기술개발원 차장은 ‘인공지능 기반의 실시간 원격 설비감시체계 구축 사례’를 공유했다.

동서발전은 올해 1월 당진에 있는 발전기술개발원에서 e-Brain 센터 개소식을 열고 정식서비스를 개시했다.

e-Brain 센터는 ▲조기경보시스템을 활용해 이상징후 조기 발견 ▲운전·정비 데이터 분석을 통한 최적화된 운전조건 제시 ▲정비전략체계 종합진단 등 발전설비를 종합 감시·관리하는 컨트롤타워 역할을 수행한다.

동서발전은 두산중공업과 협력해 e-Brain 센터 서비스를 당진화력에 우선적으로 적용하는 등 디지털 기반의 발전설비 운영능력을 높이고 있다.

유동근 차장은 “올해 1월부터 9월까지 당진 1~10호기, 호남 1·2호기를 대상으로 원격감시를 실시했다”며 “설비 이상 60건, 센서 이상 23건을 발견했다”고 말했다. 이어 “잠재고장 예방 20억원, 성능저하 예방 15억6,000만원의 재무성과를 달성했다”고 밝혔다.

앞서 동서발전은 올해 5월 e-Brain 센터 원격감시진단을 통해 당진 6호기 HP FW 히터 No.7 Normal Drain 밸브 개도 상승을 조기에 발견했다. 분석 결과 밸브 내부 Cage 스케일 막힘, HTR Tube Leak·Valve Positioner 고장으로 나타났다.

유동근 차장은 “계획 정지 후 HTR Tube 누설부위 26개소 플러깅 후 정상화했다”며 “터빈 물 유입으로 인한 파급사고를 방지했다”고 말했다.

이외에도 올해 9월 당진 7호기 PAF Total PA Flow 저하현상이 발견된 바 있다. PA Total Flow 예측값은 증가했지만 현재값은 변화가 없어 조기경보가 발생했다.

점검 결과 연소탄 변경에 의해 배기가스 온도가 상승해 GAH SDS Parking Mode(seal gap 최대)로 변환되며 Primary Air Leak가 발생했다. 이로 인해 PAF Inlet Vane 개도가 증가했다.

유동근 차장은 “GAH SDS 수동으로 Seal Gap 정상화 후 오토 모드로 전환했다”며 “PAF Inlet Vane A/B 개도가 92/85%에서 57/52%로 정상화됐다”고 밝혔다. 이어 “고장정지를 예방할 수 있었다”고 말했다.

국내 최초로 유도가열장치 개발 중
로터 벤딩(Bending) 현상은 로터가 휘는 현상을 말한다. 로터가 휘게 되면 고진동으로 기동이 불가능하다.

박현구 한전 전력연구원 선임연구원은 이날 ‘운전 중 로터 Bending 현상 진단과 정비대책’을 주제로 발표했다.

박현구 선임연구원은 “터빈 로터 벤딩은 주로 기동·정지 중에 심한 마찰(Rubbing)로 발생한다”며 “최근 부하운전 중 로터 자체적인 원인으로 벤딩되는 현상이 있었지만 매우 가능성이 낮다”고 말했다.

로터 벤딩 발생시 특징을 살펴보면 마찰은 기동·정지 중 주로 하부 케이싱이 접촉돼 발생된다. 케이싱 상·하 온도차 발생시 케이싱이 상부로 변형돼 하부 간극이 협소해지고 이 부위에서 마찰이 발생하는 것으로 나타났다.

박현구 선임연구원은 “휘는 방향은 로터 마찰 발생 부위의 반대방향”이라며 “냉각시 더 큰 변화가 발생한다”고 설명했다.

이어 운전 중 간극 협소에 의한 마찰이 아닌 로터 자체의 벤딩이 복원되면서 고진동이 발생했던 현상을 설명하며 “복합발전소 시운전 중 병입후 2시간이 지났을 때 2번 베어링 진동이 60㎛에서 120㎛로 급상승한 바 있다”고 말했다.

한편 한전 전력연구원은 국내 최초로 유도가열장치를 개발하고 있다. 이 유도가열장치는 고주파(벤딩 교정)와 저주파(잔류응력 제거 및 벤딩 일부 교정) 유도가열장치 동시 활용이 가능하다.

박현구 선임연구원은 “과거 사고시 마찰 부위 잔류응력이 측정 불가(Scale-Over)일 정도로 크게 증가해 제거가 필요하다”며 “저주파 유도가열장치에 의한 열처리로 벤딩량의 절반을 제거하고 나머지 벤딩은 고주파 유도가열장치로 제거하는 것을 목표하고 있다”고 밝혔다.