전기설비 비파괴 검사 기법 4가지: 적외선, 초음파, 부분 방전, X-RAY

전기설비 비파괴 검사 기법 4가지: 적외선, 초음파, 부분 방전, X-RAY

 

 

 

 

 

■ 개요

1. 전기설비의 신뢰성을 유지하고 사고를 예방하기 위해 다양한 비파괴 검사 기법(NDT, Non-Destructive Testing)이

  활용됩니다.

 

  - 적외선 열화상 검사 : 과열된 접점, 부싱, 케이블 접속부 점검

  - 초음파 검사 : 절연 파괴, 방전 현상 조기 감지

  - 부분 방전 검사 : 고압 설비 절연 열화 분석

  - X-RAY 검사 : 고압 케이블 내부 결함 및 시공 불량 확인

 

 

 

 

 

■ 비파괴 검사 기법 종류

 

 

1. 적외선 열화상 검사 (Thermographic Inspection)
(1) 개요
  - 적외선 열화상 검사는 장비의 표면 온도를 측정하여 열 분포를 분석하는 방법입니다.

  - 열화상 카메라를 사용해 비접촉 방식으로 온도 차이를 감지하여 과열 부위나 이상 징후를 조기에 발견할 수 있습니다.

(2) 검사 원리
  - 전기설비에서 과부하, 접촉 불량, 절연 열화 등이 발생하면 열이 증가함.
  - 적외선 카메라(IR Camera)가 이러한 온도 상승을 감지하여 문제 발생 가능성을 분석.
  - 고장 징후를 조기에 발견하여 예방 정비 가능.

(3) 적용 대상
  - 고압 및 저압 배전반, 변압기, 개폐기, 케이블 접속부, 모터 및 발전기 등
  - 전력 차단 없이 실시간 점검 가능

 

(4) 장점
  - 비접촉 방식으로 실시간 점검 가능
  - 정전 없이 검사할 수 있어 가동 중 점검 용이
  - 이상 부위를 시각적으로 쉽게 확인 가능

 

(5) 한계점
  - 표면 온도만 측정 가능하므로 내부 결함은 감지 어려움
  - 주변 환경(태양열, 바람 등)의 영향을 받을 수 있음

 

(6) 실무 적용 사례
  - 고압 차단기(Contact Point) 접점 불량 감지: 차단기 내부 접촉 불량으로 인한 과열 발견
  - 변압기 절연 열화 감지: 권선 이상으로 인한 국부적 온도 상승 확인
  - 배전반 내 부스바 접속부 과열 감지: 나사 조임 불량으로 인한 저항 증가로 온도 상승

 

 

 

2. 초음파 검사 (Ultrasonic Inspection)

(1) 개요
  - 초음파 검사는 전기설비에서 발생하는 고주파 음파를 감지하여 내부 결함을 탐지하는 기법입니다.

  - 특히 절연 불량, 아크 방전, 접촉 불량 등의 이상 현상을 조기에 발견하는 데 유용합니다.

(2) 검사 원리
  - 전기설비 내에서 절연 파괴, 부싱 크랙 등으로 인해 고주파 초음파가 발생함.
  - 초음파 측정 장비가 이를 감지하여 이상 유무를 판단.
  - 가청 주파수 대역(20~100kHz)보다 높은 주파수를 사용하여 비접촉으로 점검 가능.

 

(3) 적용 대상
  - 개폐기, 배전반, 절연 파괴 가능성이 있는 전기 설비
  - 절연재 손상 여부 확인 및 공기 중 이온화 현상 감지

 

(4) 장점
  - 내부에서 발생하는 미세한 방전 현상까지 감지 가능
  - 비접촉 방식으로 위험 지역에서도 검사 가능
  - 적외선 열화상 검사와 병행하면 더욱 효과적

 

(5) 한계점
  - 초음파 발생원(공장 소음 등)과 혼동 가능
  - 결함 원인을 정확하게 진단하기 위해 추가 분석 필요

 

(6) 실무 적용 사례
  - 절연 파괴 전조 감지: 변압기 부싱이나 개폐기에서 절연 불량으로 인한 초음파 신호 감지
  - 개폐기 내부 아크 방전 감지: 개폐기 내부의 미세한 방전 발생 여부 확인
  - 고압 배전반 내 접촉 불량 탐지: 접점 마모로 인해 미세한 전기적 아크 발생

 

 

 

3. 부분 방전 검사 (Partial Discharge Test)
(1) 개요
  - 부분 방전(Partial Discharge, PD)은 전기 절연 시스템 내에서 부분적인 절연 파괴가 발생하는 현상입니다.

  - 부분 방전 검사는 절연 열화 상태를 사전에 감지하여 사고를 예방하는 데 필수적인 검사 방법입니다.

(2) 검사 원리
  - 절연이 불완전한 부위에서 고전압이 가해지면 미세한 방전(부분 방전) 발생
  - 부분 방전 검출 장비(UHF 센서, TEV 센서 등)를 활용하여 방전 신호 분석
  - 일정 기준치를 초과하면 절연 열화가 진행 중임을 의미

 

(3) 적용 대상
  - GIS(Gas Insulated Switchgear), 변압기, 고압 케이블, 모터 및 발전기 절연 시스템
  - 특히 장기 사용된 절연 시스템의 상태 진단에 필수적

 

(4) 장점
  - 절연 파괴로 인한 사고를 사전에 방지 가능
  - 다양한 방식(UHF, TEV, HFCT 센서 등)으로 정밀 진단 가능
  - 실시간 모니터링 시스템과 연계 가능

 

(5) 한계점
  - 장비 설치 비용이 상대적으로 높음
  - 일부 환경(습도, 온도 등)의 영향을 받을 수 있음

 

(6) 실무 적용 사례
  - GIS 내부 절연 열화 감지: 부분 방전이 진행되면 내부 절연 구조 손상 가능성 존재
  - 고압 케이블 연결부 방전 감지: 케이블 조인트 부분의 절연 결함 탐지
  - 변압기 절연유 내 방전 탐지: 변압기 내부 절연유 내 가스 발생 여부 분석

 

 

4. X-RAY 검사 (X-Ray Inspection)
(1) 개요
  - X-RAY 검사는 고압 케이블(Termination Kit 포함) 내부의 상태를 비파괴 방식으로 확인하는 검사 방법입니다.

  - 케이블 접속부의 결함, 공기층, 압착 불량 등을 확인할 수 있어 시공 품질을 평가하는 데 효과적입니다.

(2) 검사 원리
  - X-RAY를 이용하여 고압 케이블 내부의 구조를 촬영하여 결함 여부를 확인
  - 작업자의 시공 실력에 따라 발생할 수 있는 케이블 내부 기포(공기층), 압착 불량, 내부 절연 손상 등을 검사

 

(3) 적용 대상
  - 고압 케이블(Termination Kit, Joint Kit 포함)
  - GIS 또는 변압기와 연결된 고압 케이블 접속부
  - XLPE 케이블 내부 상태 확인

 

(4) 장점
  - 고압 케이블 내부 결함을 직접 확인 가능
  - 시공 후 즉시 검사하여 작업자의 실수로 인한 문제를 조기에 발견 가능
  - 기존의 절연 저항 시험이나 부분 방전 시험으로는 발견하기 어려운 결함 탐지 가능

 

(5) 한계점
  - 현장에서 바로 수행하기 어려우며, 검사 장비를 이동하여 진행해야 하는 경우가 많음
  - X-RAY 촬영 후 해석이 필요하므로 전문가의 분석이 요구됨
  - 일부 케이블(특히 두꺼운 차폐층을 가진 제품)의 경우 X-RAY 투과력이 제한될 수 있음

 

(6) 실무 적용 사례
1) 고압 케이블 Termination Kit 내부 공기층 확인
  - 고압 케이블을 Termination Kit로 접속하는 과정에서 작업자의 실력에 따라 공기층이 발생할 수 있음
  - 공기층이 남아 있으면 부분 방전이 발생할 가능성이 높아짐 → X-RAY로 확인 후 보완 작업 가능

 

2) 고압 케이블 절연체 압착 불량 탐지
  - 케이블 조인트 부분에서 절연체가 제대로 압착되지 않았거나, 균열이 발생했을 경우 조기 발견 가능