열화상 카메라 측정을 통한 전력 설비 관리

 

열화상 카메라로 설비의 온도를 측정하는 것은 대표적인 전력설비를 관리하는 방법 중 하나이다. 특히 설비의 이상 여부를 직관적으로 판단할 수 있어 쉽고 효과적인 방법이라 할 수 있다. 이번에는 전력설비를 모니터링하기 위해 전기산업에서 점차 보편화되고 있는 열화상 카메라 측정과 관련한 기본적인 정보와 함께 각 설비별로 측정하는 방법과 이상 여부를 판단하는 방법에 대해서 간략하게 설명하고자 한다.

 

 

열화상 측정 목적 및 사용 방법과 주의사항

전기안전관리자가 설비를 관리하는 방법 중에 하나로 열화상 카메라를 이용하는 데는 몇 가지 이유가 있다. 그중 가장 대표적인 이유는 잠재적으로 전력설비의 사고 원인이 될 수 있는 발열부의 이상 온도를 조기에 발견하여 대처하기 위함이다. 평소와 다른 발열 현상을 보일 경우 그 원인을 분석하고 해결하기 위한 수단으로 사용할 수 있을 것이다. 이상 발열의 원인은 절연 불량에 의한 열화, 접속불량이나 과부하에 의한 발열, 기기 내부의 이상상태에 의한 외부 발열 등이 있을 것이다. 이러한 이상 발열은 주기적으로 점검을 해왔을 때 이전 측정값과의 비교를 통해서 알 수 있는 만큼 주기적으로 측정하고 데이터를 누적하여야 할 것이다. 그리고 이러한 측정을 통해 설비의 안정성을 확보할 수 있을 것이다. 지속적인 관리를 통해 이상 유무를 확인할 수 있다면 그만큼 설비를 안전하고 안정적으로 사용할 수 있을 것이다. 그 외에도 발열의 위치를 정확히 확인할 수 있고 그 원인 또한 보다 쉽게 판단할 수 있어 효율성 측면에서도 유리하며 직관적인 만큼 정확성 또한 높은 방법 중에 하나이기 때문에 열화상 카메라를 이용하여 측정을 하는 것이다. 그렇다면 열화상 카메라 측정은 어떤 원리로 이루어지는지 알아보자. 우선 대부분 비접촉식으로 대상 물체의 온도 분포를 보여주는데, 이는 물체의 표면온도에 따라 방출되는 적외선의 변화를 감지하는 원리로 측정하는 것이다. 열화상 카메라는 이렇게 방출되는 적외선에서 감지되는 주파수 반응을 전기적 신호로 변환하여 이미지화하는 방식으로 측정을 하게 된다. 열화상 카메라 사용방법은 대부분의 카메라 제조사에서 제공하는 매뉴얼에 따라 조작하겠지만 일반적으로 열화상 및 실화상을 측정하고 이미지 촬영 및 저장 등을 통해 측정 정보를 저장하여 다운로드하는 방식으로 사용하게 된다. 열화상 카메라 사용 시 주의사항은 물체의 종류 및 표면상태에 따라 적외선의 방사율이 다르다는 것을 염두에 두고 측정하여야 한다. 즉, 측정을 통한 겉보기 온도와 실제 온도의 차이가 있을 수 있다는 것을 감안하여야 한다. 그리고 아크릴 보호 커버 등은 적외선 투과가 불가하므로 보호커버는 제거 후 촬영을 하여야 한다. 외부에서 촬영 시에는 그늘진 곳에서나 야간에 촬영하여 햇빛 반사에 의한 측정 오차를 줄여야 한다. 발열부 확인 시에는 여러 정황을 고려하여 판정하여한다. 실제로 이 글을 쓰는 본인도 몰드 변압기 측정 시 변압기보다 프레임의 발열이 더 심하여 이상 상황으로 판단하였으나 이는 변압기 전류에 의한 유기된 와류로 인한 것으로 정상적인 상태임을 알게 되었다. 마지막으로 측정 상황은 활선상태라는 것을 기억하고 고압모선 또는 충전부 주변과의 안전거리를 반드시 유지한 상태에서 측정을 하여야 한다.

 

 

각 설비별 측정 방법 및 이상여부 판단

열화상 카메라는 비접촉 방식인만큼 모든 전력설비를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 이를 이용하여 각종 설비의 측정과 이상 여부를 판단하는 방법에 대해서 알아보고자 한다. 먼저 몰드변압기를 측정하면 경부하 또는 무부하 상태에서도 철심 상단부의 온도가 100도 이상까지 측정되는 경우가 있는데 이는 정상적인 현상임을 알아야 한다. 각 상의 안쪽코일이 저압부이고 바깥쪽 코일이 고압부임을 알고 저압코일이 고압코일보다 전류가 많이 흐른다는 것을 알고 측정한다면 내부코일쪽에서 높은 온도가 관측되는 이유를 알게 될 것이다. 변압기 애자 부분의 경우 변압기 부싱 및 접속부를 측정할 수 있으며 동일 조건 및 환경에서 어느 한 상만 온도가 높게 나타나는 경우 저항에 의한 열이 발생한 것으로 추정할 수 있으며 그 원인으로 국부 부식에 의한 발열이나 나사 조임이 느슨하여 생긴 접촉 불량에 의한 것으로 판단할 수 있다. 옥외 수전반 측정 시 옥외 큐비클 내부 벽면에 설치된 습기제거용 히터에 의한 발열 상태가 측정될 수도 있다. 일반적으로 내부 발열 시 적외선은 급속판을 투과하지 못하므로 큐비클 문을 열고 촬영을 하여야 한다. 그 외에도 배선용 차단기를 측정하여 단자 부분의 접촉불량 또는 부하에 의한 한 상의 과열 여부를 판단할 수 있으며, 분기 차단기의 배선 측정을 통해 동일 굵기의 전선에서 두 선의 온도차이가 10도 이상 나는 경우를 비교하여 부하전류를 확인할 수 있다. 이 방법은 3상 비교법이라고도 한다. 단자대 부분에서 국소발열이 발생하는 경우에는 볼트의 조임이나 압착터미널 러그의 압착상태 불량을 의심해 볼 수도 있다. 피뢰기는 내부 열화가 진행될 경우 누설전류 증가로 발열이 발생할 수 있으며 각 상의 피뢰기 접지선에 누설전류 및 절연저항을 측정하여 열화 여부를 판단할 수 있을 것이다.

 

전력 설비를 관리하기 위한 방법으로 열화상 카메라를 사용하면 안정성 및 효율성 향상과 정확한 측정 및 판단이라는 이점을 얻을 수 있을 것이다. 하지만 안전거리 유지 등 주의 사항도 있는 만큼 안전하게 사용하여야 하며, 부정확한 측정에 의한 이상 여부의 오판을 할 수도 있어 적절한 절차와 예방 조치에 따라 사용하여야 할것이다. 전기안전관리자는 열화상 카메라의 올바른 사용에 대해 교육을 받고 예방 조치 및 안전 절차를 반드시 숙지한 상태에서 개인 보호 장비를 갖추고 측정을 하여야 한다. 그렇게 함으로써 안전하고 효과적으로 전력 설비를 측정 및 관리할 수 있을 것이다.