Fraud Blocker

엔지니어를 위한 간편한 PD 테스트: 일반적인 문제점 및 전문가 솔루션

부분 방전은 눈에 보이지 않습니다. 스파크도, 소리도, 냄새도 없습니다. 단지 피코쿨롬 단위의 미세한 전기적 손상이 수년에 걸쳐 절연체를 마모시키는 것뿐입니다. 부분 방전으로 인해 고장이 발생할 때쯤이면 절연체는 이미 수개월, 수년 또는 수십 년 동안 열화되었을 가능성이 높습니다. 하지만 부분 방전 테스트 장비와 절차를 사용했다면 이러한 사실을 알 수 있었을 것입니다.

목차 표시

이 책은 여러분에게 필요한 모든 것을 제공합니다. 부분방전(PD)이 무엇인지에 대한 확실한 이해, IEC 60270에 따른 측정 원리 개요, 온라인과 오프라인 방식 중 어떤 것을 선택할지 결정하는 방법, 측정 장비를 선택하는 방법, 그리고 무엇보다 중요한 것은 미세한 전자기 잡음을 결함으로 오인하지 않는 방법입니다. 이 책은 최초 공장 인수 시험을 수행하든, 전체 인프라에 부분방전 모니터링 시스템을 구축하든 관계없이 엔지니어를 위한 입문서이자 현장 지침서입니다.

간략 사양 — 부분방전 테스트 개요

측정 단위 피코쿨롬(pC) — 겉보기 전하량
적용 기준 IEC 60270:2025 (제4.0판, 2025년 6월 발행; IEC 60270:2000/AMD1:2015 대체)
주파수 대역폭 30kHz ~ 1MHz (IEC 60270에 따른 광대역)
포함되는 자산 유형 변압기, 고전압/중전압 케이블, 개폐 장치(GIS 및 AIS), 발전기, 모터
탐지 방법 기존 방식(IEC 60270 전하 기반) + 비기존 방식(HFCT, TEV, UHF, 음향)
합격/불합격 기준 IEC 60076-3(전력 변압기) · IEC 60840(고전압 케이블) · IEC 62271-1(개폐 장치)

부분 방전이란 무엇이며, 왜 절연체를 파괴하는가?

부분 방전이란 무엇이며, 왜 절연체를 파괴하는가?

특허 60270에서는 부분 방전을 "도체 사이의 절연을 부분적으로만 연결하는 전기 방전"으로 정의합니다. 여기서 핵심은 "부분적으로"라는 단어입니다. 부분 방전은 완전한 연결을 형성하는 대신 전기 절연에 미세한 침식 현상을 일으킵니다. 즉, 극히 짧은 시간 동안 발생하는 여러 번의 전기 방전 중 하나가 미세 절연층을 파괴하는 것입니다.

고전압 장비에서 부분 방전(PD) 발생을 유발하는 세 가지 메커니즘은 다음과 같습니다.

  • 공허 배출고체 절연체 내부에 갇힌 가스 함유 입자는 집중된 국부 전기장 응력 하에서 이온화됩니다. 각 방전은 공동 벽을 침식하여 시간이 지남에 따라 공동을 점진적으로 확장하고 개시 전압을 감소시킵니다.
  • 코로나 방전은 기체, 특히 공기 중에서 날카로운 금속 모서리나 돌출된 도체에서 발생합니다. 이러한 위치에서는 국부적인 전기장 세기가 주변 기체의 절연 파괴 강도보다 훨씬 커지게 되어, 동일한 지점에서 반복적으로 절연 파괴 방전이 일어납니다.
  • 표면 추적오염된 절연 표면에서는 습기, 탄소 침전물 또는 전도성 물질로 인해 부분 아크가 발생할 수 있는 저저항 경로가 생성됩니다.

이 값은 피코쿨롬(pC) 단위로 표시되며, 겉보기 전하량입니다. 겉보기 전하량이란 시험 대상의 단자에 공급해야 하는 전하량을 의미하며, 이는 시험 임피던스 양단에서 측정했을 때 실제 방전과 동일한 펄스를 발생시키는 값입니다. 펄스 길이가 짧기 때문에(예: 액체 절연체의 경우 1초 미만) 일반적인 전류 측정 방식을 사용할 수 없으므로, IEC 60270에 명시된 바와 같이 30kHz~1MHz 범위의 광대역 검출을 사용하는 대체 측정 기법을 이용하여 전력을 측정합니다.

그렇다면 이것이 엔지니어에게 왜 중요할까요?

NFPA 70B는 절연 파괴 및 절연 고장을 전기 장비 고장의 가장 큰 원인으로 지목합니다. IEEE 골드북(IEEE Std 493)에 따르면 절연 관련 고장으로 인해 가장 큰 손실을 입는 장비는 케이블, 개폐기 및 변압기입니다.

PD 테스트 프로그램은 단기적인 실패를 반드시 식별해내는 것은 아닙니다. 오히려 진단 데이터베이스를 구축하는 데 목적이 있습니다. 예를 들어, 어떤 자산의 PD 값이 1월에 50 pC였다가 7월에 600 pC로 측정되었다면, 3년 동안 800 pC 값을 유지한 자산과는 근본적으로 다른 위험 판단 기준을 제시합니다.

유지보수에 있어 사후 대응 방식보다 예측 방식을 선택하는 데 도움이 되는 것은 수치가 아니라 추세입니다.

IEC 60270 — 부분방전 테스트를 실행하기 전에 모든 엔지니어가 알아야 할 유일한 표준

IEC 60270 — 부분방전 테스트를 실행하기 전에 모든 엔지니어가 알아야 할 유일한 표준

IEC 60270은 부분 방전 측정에 관한 국제 표준입니다. 1970년에 처음 발표되었고 2015년에 IEC 60270:2000 +AMD1로 개정되었습니다. 2025년에는 최신 개정판인 IEC 60270:2025[4](4.0.0판)이 2025년 5월 6일에 발표되었으며, “고전압 시험 기술 – 부분 방전의 전하 기반 측정”이라는 제목으로 이전 모든 판을 폐지/대체합니다.

IEC 60270의 실제 규정 내용(알아두어야 할 네 가지 사항)

  1. 측정 대상: 겉보기 전하량 q (단위: pC). 겉보기 전하량은 방전 지점에서의 실제 전하량이 아니라, 검출기가 기기 단자에서 동일한 방식으로 반응하게 만드는 전하량입니다.
  2. 주파수 대역폭: 광대역 측정의 경우 30kHz ~ 1MHz. 2015년 AMD1에서는 최대 대역폭 제한이 500kHz에서 1MHz로 증가했으며, IEC 60270:2025에서는 적용 범위를 최대 500Hz의 교류 전압까지 확장했습니다.
  3. 교정 표준: 측정 회로의 알려진 감쇠를 보정하기 위해, 알려진 전하량 q를 주입하는 교정기를 DUT의 고전압 계측 단자(검출기 입력단이 아님)에 연결해야 합니다.
  4. 측정 회로 형식: IEC 60270에는 직렬 Zm, 병렬 Zm, 브리지 및 부싱 탭의 네 가지 측정 회로 형식이 명시되어 있으며, 여기에는 테스트 대상과 고전압 소스의 모든 조합이 포함됩니다.

엔지니어링 참고: IEC 60270에서 정의하지 않는 사항

IEC 60270은 부분 방전을 측정하는 방법을 설명하지만, 허용 기준에 대해서는 언급하지 않습니다. 허용/거부 기준은 각 자산 유형에 대한 제품 표준에서 명시합니다.

  • 전원 변압기: IEC 60076-3 / IEEE C57.12.91
  • 고전압 케이블(>30kV): IEC 60840 / IEC 62067
  • 배전반: IEC 62271-1
  • 회전 기계: IEC 60034-27

시험 보고서에서 부분방전(PD) 수준에 따라 "IEC 60270 준수" 또는 "미준수"로 표시되지 않을 수 있습니다. 측정은 허용 한계치가 아닌 표준에 따라 이루어집니다!

사전 교정 절차(IEC 60270)

  1. 교정기를 DUT의 고전압 단자와 접지 사이에 연결하십시오.
  2. 알려진 전하량 q(일반적으로 예상되는 부분 방전 크기에 따라 100pC 또는 1,000pC)를 주입합니다.
  3. 검출기에서 적용된 스케일 팩터 k를 읽습니다: 겉보기 전하 q = k Vdetector
  4. 테스트 보고서에 k 값을 기록하십시오. 이것이 교정 기준선입니다.
  5. k 값이 안정적으로 유지되었는지 확인하기 위해 테스트 직후에 보정을 반복하십시오.
  6. 테스트 후 k 값이 테스트 전 k 값과 10% 이상 차이가 나는 경우: 다음 단계로 진행하기 전에 테스트 회로를 점검하십시오.

&#×1F4A1; 유용한 정보 — IEC 60270:2025가 방금 발행되었습니다

IEC 60270:2025(4.0판)는 25년 만에 처음으로 개정되어 2025년 6월에 출시되었습니다. 차기 인수 시험 프로젝트를 시작하기 전에 고객의 사양서에서 2015년 통합판을 사용하는지, 아니면 2025년 개정판을 사용하는지 확인하십시오. 각 판에는 포함된 회로 매개변수가 다릅니다. 주요 경쟁사 핸드북 중 어느 것도 아직 이 개정판을 따라잡지 못했습니다!

IEC 60270에 정의된 적합한 부분방전(PD) 테스트 장비를 보려면 다음을 참조하십시오. DEMIKS 부분 방전 시험 장비 — 중전압부터 초고전압까지 광대역 일반 측정용으로 설계되었습니다.

온라인 vs 오프라인 전문성 개발 테스트 - 상황에 맞는 선택 방법

온라인 vs 오프라인 전문성 개발 테스트 - 상황에 맞는 선택 방법

원격 부분 방전 진단 장비 도입과 독립형 장비 도입 중 어느 것이 더 중요한지에 대한 논쟁은 복막 투석 프로그램에서 가장 중요한 결정 사항으로 남아 있습니다. 두 가지 모두 타당하지만, 각각 다른 요구 사항을 충족합니다.

온라인 부분 방전 모니터는 가동 중인 설비를 작동 전압 상태에서 분석하는 데 사용됩니다. 정전이 필요 없으며, HFCT 클램프 및 TEV 픽업과 같은 센서는 전원을 차단하지 않고 연결할 수 있습니다. 온라인 테스트는 추세 분석에 이상적인 도구로, 어떤 설비에서 부분 방전이 발생하고 있는지, 그리고 그 진행 양상이 어떤지 파악하는 데 유용합니다.

오프라인 테스트를 위해서는 설비의 전원을 차단하고 외부 고전압 소스를 연결해야 합니다. 이를 통해 전압을 제어하여 부분 방전 개시 전압(PDIV, 부분 방전이 발생하는 최소 전압)과 부분 방전 종료 전압(PDEV, 이 전압을 낮추면 부분 방전이 발생하지 않는 전압)을 측정할 수 있습니다. PDIV와 PDEV는 온라인 테스트 중에는 측정할 수 없습니다.

표준 온라인 PD 테스트 오프라인 PD 테스트
자산 상태 가동 중 (활성화됨) 무전원
다운타임 필요 없음 예, 계획된 정전입니다.
전압 제어 아니요 (작동 전압만 해당) 네 (변수)
PDIV/PDEV 측정 가능 ✗ 아니요 ✓ 예
수락 테스트 적합하지 않음 IEC 표준에 따라 요구되는 사항
기본 사용 사례 추세 모니터링, 차량 관리 조사 인수, 시운전, 고장 조사

의사결정 프레임워크: 어떤 방법이 당신의 시나리오에 적합할까요?

  • Whenassetin 서비스를 이용하고 온라인에서 추세 데이터를 확인해야 할 때
  • Si 자산은 신규 제품이거나 수리 후 제품이 아니거나 IEC 승인이 필요한 경우 오프라인(필수)으로 진행됩니다.
  • If PDIV/PDEV 특성 분석이 필요합니다 → 오프라인
  • 온라인에서 높은 부분 방전(PD) 발생률? 설문 조사 결과 '예'로 표시됨. 전체 부분 방전 특성 분석을 위해 오프라인에서 정전 시간 확보 가능 여부를 확인하십시오.

오프라인 PD 테스트란 무엇인가요?

오프라인 부분방전(PD) 시험은 외부 고전압 소스를 이용하여 전원이 차단된 장비에서 수행하는 부분방전 측정입니다. 오프라인 시험 대상은 네트워크에서 격리된 후, IEC 60270에 따른 표준 램프를 사용하여 제어된 방식으로 전압을 상승시키고, 램프 과정의 여러 지점에서 부분방전 전압 변동 계수(PDIV)와 부분방전 전압 변동 계수(PDEV)를 측정합니다. IEC 60076-3에서는 전력 변압기의 승인 획득을 위해 이러한 방식으로 시험해야 한다고 규정하고 있으며, 자산이 네트워크에서 물리적으로 격리되어 있기 때문에 온라인 시험보다 잡음 조건이 훨씬 우수합니다.

132kV 도시 변전소 – 하이브리드(오프라인/온라인) 의사결정 시나리오

132kV 도시 변전소의 유지보수 엔지니어는 세 개의 변압기 베이 각각에 대해 4시간의 정전 시간을 확보해야 합니다. 세 변압기 모두에 대해 IEC 60270 승인 등가 오프라인 테스트를 완전히 수행하려면 이틀 이상이 소요되어 상당한 가동 중단 시간이 필요합니다. 따라서 그녀는 하이브리드 방식을 선택합니다. 오후에 전체 오프라인 부분 방전(PD) 측정을 실시한 후, 안정적이고 정상적인 온라인 PD 이력이 있는 두 변압기 베이(#1 및 #2)에 대해 2시간 동안 온라인 테스트를 진행합니다.

그녀는 또한 3개월 전에 온라인 부분방전(PD) 활동에 상당한 변화가 있었던 3번 설비의 온라인 추세 분석을 2시간 동안 진행하기로 했습니다. 현장 방문을 통한 오프라인 작업 시간을 포함한 총 4시간의 테스트 일정 동안 그녀는 80kV 변압기 3번의 전압이 부분방전 개시 전압(PDIV)인 68kV까지 떨어졌음을 확인했습니다. 할당된 정전 시간 동안 보수용 수지를 도포하여 새 변압기 교체에 드는 약 20만 달러의 비용을 절감했습니다.

부분방전 테스트 장비 - 실제로 필요한 장비와 설치 방법

부분방전 테스트 장비 - 실제로 필요한 장비와 설치 방법

제대로 작동하는 건물을 짓다 부분방전 시험 회로 테스트는 생각보다 훨씬 어렵습니다. 장치를 과도하게 테스트하거나, 테스트 설정을 잘못 구성하여 결함을 감지하지 못할 수 있습니다. 어느 경우든 테스트 보고서에 서명했다면 수익 손실로 이어질 것입니다. PD 테스트에는 어떤 하드웨어가 필요할까요?

비전통적인 부분방전(PD) 테스트의 경우, 다양한 공급업체로부터 하드웨어 설정을 받을 수 있습니다.

일반적인 IEC 60270 측정 회로

완전한 일반 회로를 구성하려면 6개의 구성 요소가 필요합니다.

  1. 소스 HV- 전력 주파수(50/60Hz) 또는 VLF(0.1Hz)에 대한 영양 공급
  2. 고전압이 측정 회로로 유입되는 것을 방지하기 위한 차단 임피던스 Z는 일반적으로 고전압 필터 초크를 사용합니다.
  3. 테스트 대상 ca – 테스트 대상 DUT (변압기 권선, 케이블, 개폐 장치)
  4. Ck 커플링 커패시터 – 이 부품은 테스트 대상에 양단 연결되어 부분 방전(PD) 펄스가 측정 회로로 유입될 수 있도록 낮은 임피던스 경로를 제공합니다. 중전압(MV, 6~36kV) 장비의 경우, IEC 60270 회로도에 따라 1.5배 테스트 전압에 해당하는 100~1000pF 용량의 커플링 커패시터가 일반적으로 선택됩니다.
  5. 임피던스 Zm 측정 – Ck의 접지 연결부에 설치되며, 부분 방전(PD) 전하 펄스를 검출기가 측정할 수 있는 전압으로 변환합니다.
  6. PD 검출기 M – IEC 60270에 따른 30kHz ~ 1MHz 대역폭의 광대역 증폭기 및 디스플레이.

교정기(필수): 각 테스트 전후에 회로에 알려진 전하를 주입하는 전하 주입기입니다. 교정 없이는 pC 값이 무의미해지며, 서로 다른 장비나 테스트 설정 간에 비교할 수 없습니다.

비전통적인 센서 - 자산 유형별 선택

비전통적인 센서는 접지 전위(활선 장비에 안전)에서 작동하며 고전압 회로에 대한 갈바닉 결합 대신 정전 용량, 유도 또는 전자기 결합을 사용합니다. 이러한 센서는 온라인 부분 방전(PD) 조사에 사용되는 주요 도구입니다.

센서 유형 감지 원리 주요 응용 프로그램
HFCT 센서 유도 결합 — 접지 도체 주위에 클램프를 설치합니다. 케이블 시스템, 케이블 연결부, 변압기 접지선
TEV 센서 과도 접지 전압 펄스의 정전 용량 결합 개폐 장치(GIS, RMU, 패널 보드), 중전압 인클로저
UHF 센서 전자기파(300MHz ~ 3GHz) GIS, 대형 변압기, 케이블 밀봉 단자
공중 음향 방전 지점에서 40kHz 초음파 방출 유입식 변압기, 리액터 탱크, 가공 모선

탐색 DEMIKS 부분 방전 검출기 휴대용 TEV/HFCT 조사 범위 또는 DEMIKS 자동 부분 방전 테스트 시스템 실험실 수준의 IEC 60270 일반 측정용입니다.

단계별 안내: PD 테스트 수행 방법 — 공장 및 현장 절차

단계별 안내: PD 테스트 수행 방법 — 공장 및 현장 절차

부분 방전 시험은 설정 오류가 측정 불확실성뿐 아니라 잘못된 결과로 직접 이어지는 몇 안 되는 고전압 시험 방법 중 하나입니다. 다음 절차는 IEC 60270 요구 사항을 준수하며 현장 경험에서 확인된 가장 일반적인 오류 발생 지점을 반영합니다.

✅ DEMIKS 5단계 PD 테스트 체크리스트

오프라인 IEC 60270 시험(변압기 공장 인수, 케이블 시운전, 개폐기 형식 시험)에 적용 가능합니다.

☐ 1단계 — 안전 사전 점검

  • 테스트 대상의 전원이 차단되고, 절연되었으며, 모든 단자가 접지되었는지 확인하십시오.
  • 모든 인원이 고전압 구역에서 벗어났는지, 안전 장벽이 설치되었는지 확인하십시오.
  • 주변 온도와 습도를 확인하고 테스트 보고서에 기록하십시오(유전 성능 및 잡음 레벨에 영향을 미칩니다).
  • 테스트 회로에 육안으로 보이는 손상, 오염 또는 이전 분해 흔적이 있는지 검사하십시오.

☐ 2단계 — 테스트 회로 조립

  • 커플링 커패시터 Ck를 테스트 대상과 병렬로 연결하십시오.
  • 고전압 전원과 DUT 사이에 차단 임피던스 Z를 설치하십시오.
  • Ck의 접지 연결부에 측정 임피던스 Zm을 설치하십시오.
  • 모든 연결부가 기계적으로 단단히 고정되었는지 확인하십시오. 연결이 느슨하면 실제 방전을 모방하는 잘못된 부분 방전(PD) 측정값이 발생하는 주요 원인이 됩니다.
  • 측정 케이블은 고전압 도체에서 최소 300mm 이상 떨어뜨려 설치하여 잡음 유입을 줄이십시오.

☐ 3단계 — 사전 테스트 교정

  • 교정기는 검출기 입력단이 아닌 DUT의 고전압 단자에 연결하십시오.
  • 알려진 전하량 q를 주입합니다(민감한 측정의 경우 일반적으로 100 pC, 고수준 테스트의 경우 1,000 pC).
  • 검출기 디스플레이에서 스케일 팩터 k를 기록하십시오. 이것이 보정된 기준값입니다.
  • 교정은 필수적입니다. 교정 없이는 기기 또는 테스트 설정 간에 pC 측정값을 비교할 수 없습니다.

☐ 4단계 — 전압 인가 및 부분 방전 기록

  • 고전압 소스를 높이기 전에 테스트 전압의 25%에서 시작하십시오.
  • IEC 60270 규격에 따라 15초 이내에 최대 테스트 전압까지 올리십시오.
  • 해당 제품 표준에 명시된 시간 동안 테스트 전압을 유지하십시오.
  • 각 전압 레벨에서 PRPD 패턴 데이터와 최대 pC 값을 기록합니다.
  • 시험 기간이 끝난 후 5초에 걸쳐 전압을 서서히 낮추십시오. 전압을 갑자기 낮추지 마십시오.

☐ 5단계 — 테스트 후 교정 점검 및 보고

  • 테스트 직후 교정 주입을 반복하십시오.
  • 사후 테스트 스케일 팩터 k가 사전 테스트 k와 10% 이상 차이가 나는 경우: 결과에 플래그를 지정하고 보고서를 제출하기 전에 회로를 조사하십시오.
  • 보고서 내용: 시험 전압, 교정기 전하량, 주변 환경 조건, PRPD 패턴 스크린샷, 피크 pC(상별), 스케일 팩터(전후). Zegbrk_0026.

💡 꿀팁 — 전압 상승률이 중요합니다

IEC 60270에서는 0에서 시험 전압까지 승압하는 데 15초를 초과하는 시간을 허용하지 않습니다. 승압이 너무 빠르면 전압 충격으로 인한 불필요한 부분 방전(PD)이 발생할 수 있고, 너무 느리면 오일-종이 절연체의 열 변형으로 인해 노이즈 플로어가 상승할 수 있습니다. 승압은 부드럽고 제어된 방식으로 이루어져야 하며, 이 속도를 보고서에 기록해야 합니다.

경고 – 교정기 배치 오류는 가장 흔한 설치 오류입니다.

교정기를 DUT의 고전압 단자에 연결하십시오. 검출기 입력이나 측정 임피던스에 연결하면 안 됩니다. 검출기 측에서 교정할 경우, 교정기 신호는 신호 경로에 병렬로 주입되어 커플링 커패시터와 회로 임피던스로 인한 감쇠를 우회하게 됩니다. 이로 인해 스케일 팩터가 커지고, 보고되는 pC 값은 실제 전하 이동량을 체계적으로 과소평가하게 됩니다. 육안 검사에서는 문제가 없어 보일 수 있지만, 장비 및 기준 표준과의 비교를 통해 측정값이 실제보다 훨씬 높게 나오는 결과를 초래할 수 있습니다.

변압기용 - 인가 전압 대 유도 전압 부분 방전 테스트

전력 변압기의 인수 시험을 위해 IEC 60076-3은 서로 다른 절연 영역을 대상으로 하는 두 가지 시험 구성을 규정하고 있습니다.

  • 인가 전압 시험 – 이 시험은 모든 고전압 및 저전압 권선 단자를 병렬로 연결한 후, 외부 고전압 전원을 특정 시간 동안 인가합니다. 이 시험 방법은 주 권선과 접지 사이의 절연 결함을 식별하는 데 중점을 둡니다. 이 시험에 사용되는 일반적인 전압은 정격 전압의 1.0~1.75배이며, 시험 시간은 정해져 있습니다.
  • 부분방전 측정을 이용한 유도 과전압 테스트: 코어 포화를 제한하기 위해 저전압 권선에 고주파(100~400Hz)의 교류 전압을 인가합니다. 부분 방전은 증가된 전압(일반적으로 정격 Um/√3의 1.5~1.8배, 5분 동안)에서 측정됩니다. IEC 60076-3에 따른 부분방전(PD) 허용 기준: 일반적으로 220kV 이상 변압기의 경우 ≤300pC, 저전압급 변압기의 경우 향상된 전압 레벨에서 ≤500pC입니다.

케이블용 - VLF 기반 부분 방전 시운전 테스트

고전압 케이블 시험. 정격 전압이 30kV 이상인 신규 고전압 케이블의 경우, IEC 60840에 따라 시험 절차가 적용됩니다. 일반적으로 초저주파(VLF) 시험 전압원(0.1Hz)을 장시간(1.7U에서 60분) 또는 설치 후 시운전 시험(1.4U에서 60~180분)에 사용합니다. 새롭게 올바르게 설치된 케이블 및 부속품(접합부, 종단부)은 시험 전압 이상에서 부분 방전(PD)이 발생하지 않아야 합니다. 유의미한 측정값이 나타나면 절연 결함이 있는 것이므로, 전원을 공급하기 전에 결함 위치를 파악해야 합니다. VLF 시험은 고전압 전원의 전력 소모를 줄여 현장 적용을 용이하게 합니다.

장비를 어떻게 선택해야 할까요? 저희 가이드를 읽어보세요. 최적의 부분 방전 시험 장비 선택그리고 우리의 개요는 다음과 같습니다. 공장 출하 PD 테스트 절차.

현장 상황 – 820 pC, 공장 품질 관리 교정값의 편차 발견

110kV 전력 변압기 제조업체의 공장 인수 테스트 중, 품질 검사관은 유도 과전압 부분 방전(PD) 테스트에서 820pC를 감지했습니다. 이는 고객 사양인 ≤500pC를 훨씬 초과하는 수치였습니다. 검사관은 불량 통지서를 발행하기 전에 DEMIKS 체크리스트의 5단계인 사후 교정을 수행했습니다. 사후 교정된 스케일 팩터는 사전 기준선에서 18% 변동된 것으로 나타났습니다. 조사 결과, 측정 임피던스 입력부의 케이블 연결이 느슨해진 것이 확인되었습니다. 전압 인가 중에 연결이 풀린 것이었습니다. 연결을 다시 단단히 고정하고 재교정한 후, PD 레벨은 310pC로 측정되어 사양 범위 내에 들어왔습니다. 근본 원인은 느슨한 연결로 인해 측정 입력부의 임피던스가 증가하여 겉보기 전하량이 약 2배 정도 인위적으로 부풀려진 것이었습니다. 사후 교정 점검이 없었다면 310pC의 PD 레벨이 측정된 변압기는 불량 보고서가 발행되었을 것입니다. DEMIKS 5단계 체크리스트의 5단계는 바로 이러한 고장 유형을 감지하기 위해 포함된 것입니다.

PD 검사 결과 판독 — pC 값, PRPD 패턴 및 합격/불합격 여부

PD 검사 결과 판독 — pC 값, PRPD 패턴 및 합격/불합격 여부

검출기의 pC 값은 합격/불합격 여부를 나타내는 것이 아니라, 작동을 알리는 신호입니다. 즉, 수리가 필요하다는 신호입니다. 이 진단 도구는 PRPD(위상 분해 부분 방전) 패턴으로, 인가 전압의 위상에 따른 전하량과 발생률을 그래프로 나타냅니다.

pC 값이 동일한 두 자산이라도 패턴이 다르면 완전히 다른 진단 결과를 나타낼 수 있습니다.

"PRPD 패턴은 진폭과 반복률에 인가 전압의 위상각을 겹쳐 표시하여 손상의 유형과 정도에 대한 데이터를 제공합니다."

– 찰스 니벡 박사, 메거(Megger) 변전소 응용 엔지니어

PRPD 패턴 지문 분석 가이드

PRPD 패턴 위상 위치 배출원 심각도
대칭 클러스터 0~90° 및 180~270° (둘 다 반주기) 고체 단열재 내부의 빈 공간/공동 높음 — 구조적 결함
극성 효과를 고려했을 때 90° 또는 270° 부근에서 피크가 나타납니다. 전압 피크 부근 (한 반주기가 지배적임) 날카로운 전극 또는 끝부분에서 발생하는 코로나 방전 중간 수준 — 전극 상태 조사
비대칭적, 넓은 산포 불규칙적 — 여러 위상 창에 걸쳐 나타남 표면 추적 또는 오염 물질 배출 변수 — 배출률 및 추세에 따라 달라짐
무작위 산포, 위상 상관관계 없음 0~360°에 걸쳐 균일하게 분포 전기적 노이즈 / 외부 EMI PD 아님 - 노이즈 발생원 식별

경고 – 높은 pC 수치는 자산 고장을 의미하는 것이 아닙니다.

전기적 노이즈나 차폐가 불충분한 회로에서는 200~2,000 pC 사이의 측정값이 나타나는 것이 일반적입니다. 위상이 일치하는 방전을 보여주는 PRPD 패턴이 나타나지 않는다면, 이는 거의 확실히 외부 EMI 때문이며 내부 부분 방전 현상이 아닙니다. PRPD 패턴은 진단 도구이며, pC 값은 패턴을 확인해야 하는 신호입니다.

합격/불합격 기준 — 귀하의 자산에 적용되는 표준은 무엇입니까?

엔지니어링 참고 사항: IEC 60076-3 전력 변압기 승인 기준

IEC 60076-3에 따라 수행되는 유도 과전압 부분방전(PD) 시험 동안, PD 레벨은 5분 동안 증가된 전압(일반적으로 1.5-1.8 μm/3)에서 측정됩니다.

일반적인 합격 기준은 다음과 같습니다.

  • 정격 전압 300kV 변압기: 부분 방전 < 500pC (Um/3 기준) (최소값 및 예시이며, 계약 사양을 참조하십시오)
  • 정격전압 220kV 이상 변압기: 부분방전 < 300pC (Um/3 기준, 초고전압(EHV)급 변압기에 요구되는 더 높은 기준)
  • 고전압 케이블(IEC 60840): 시험 전압에서 부분 방전이 감지되지 않습니다. 새 케이블은 부분 방전이 전혀 없어야 합니다.

참고: 정확한 임계값은 변압기 등급에 따라 설정됩니다.

해당 IEC 60076-3 문서를 참조하여 변압기 등급의 최소 요구 사항보다 더 엄격한 추가 계약 사양 요구 사항이 있는지 확인하십시오.

부분 분비물을 어떻게 확인하나요?

부분 방전(PD) 감지는 항상 발생하는 전자기 펄스를 측정하여 이루어집니다. 표준 IEC 60270 테스트에서는 커플링 커패시터와 측정 임피던스가 30kHz ~ 1MHz 주파수 영역의 전하 펄스를 포착하는 감지 경로를 생성합니다. 비표준 테스트에서는 HFCT 클램프, TEV 프로브, UHF 안테나와 같은 센서를 사용하여 접지 전위에서 각 방전/강화 이벤트에 의해 방출되는 자기, 용량성 및 전자기 에너지를 감지합니다. 주요 진단 출력은 방전 크기와 반복률을 상관관계로 나타내는 PRPD 패턴이며, 이는 인가 전압의 위상각에 대해 플롯됩니다. 노이즈 판별(실제 PD와 전기적 활동을 구분하는 것)은 원시 pC 값을 기록하는 대신 검출기 펄스를 PRPD 패턴에 통과시켜 수행합니다. 가장 일반적인 해석 오류를 피하는 방법에 대한 조언은 가이드를 참조하십시오. 현장 PD 테스트에서 흔히 발생하는 실수.

현장 시나리오: 요하네스버그에서 680 pC TEV 측정값 - PRPD 패턴으로 EMI 식별

남아프리카공화국 요하네스버그의 한 보호 엔지니어는 IEC 60270 교육을 이수한 지 3주 만에 33kV 링 메인 유닛에서 TEV 센서를 사용하여 첫 현장 부분방전(PD) 조사를 실시했습니다. 검출기는 680pC를 나타냈습니다. 그는 경각심을 느끼고 관리자에게 연락하여 즉시 가동 중단을 권고했습니다. 약 6시간 동안 2,000명의 고객에게 영향을 미칠 예정이었던 계획된 정전 직전, 선임 엔지니어가 부분방전(PRPD) 데이터를 검토했습니다. 패턴은 위상 상관관계가 없는 것으로 나타났습니다. 펄스는 360° 전체에 걸쳐 균일하게 분포되어 있었고, 진폭 분포도 불규칙했으며, 공극 방전에서 흔히 나타나는 0~90° 또는 180~270° 영역에 펄스가 집중되지 않았습니다. 진단 결과는 3주 전에 인접한 중전압 모터 제어 센터에 설치된 가변 주파수 드라이브에서 발생하는 외부 EMI였습니다. 소스와 테스트 회로 사이에 부분방전 필터를 설치하고 TEV 센서를 드라이브 패널에서 30cm 떨어진 곳으로 옮긴 후, 실제 부분방전 수치는 42pC로 허용 범위 내에 들어갔습니다. 따라서 네트워크 가동 중단은 필요하지 않았습니다. 교훈: PRPD 패턴은 pC 수치보다 항상 우선한다.

고장을 예방하는 PD 모니터링 프로그램 구축

고장을 예방하는 PD 모니터링 프로그램 구축

부분방전(PD) 테스트 한 번으로는 단 하나의 질문에 대한 답만 얻을 수 있습니다. 바로 그 시점에서 절연체의 상태가 어떠한가 하는 것입니다. 하지만 부분방전 모니터링 프로그램은 그보다 더 중요한 질문에 대한 답을 제시합니다. 절연체 상태가 개선되고 있는가, 그대로인가, 아니면 악화되고 있는가, 그리고 그 악화 속도는 어떠한가 하는 것입니다.

현장 조사 결과, 특정 변전소나 산업 현장에서 의미 있는 전력 공급 장애(PD) 활동이 나타나는 자산은 전체 자산의 5~10%에 불과한 것으로 일관되게 나타났습니다. 그렇다면 나머지 90~95%는 어떻게 관리해야 할까요? 모든 자산을 지속적으로 모니터링하는 데 투자하는 것은 경제성이 떨어집니다. 단계별 모니터링 프로그램, 즉 주기적인 휴대용 장비 조사를 통해 오작동 자산을 선별하여 집중적인 모니터링이나 점검을 실시하는 방식이 가장 낮은 모니터링 비용으로 최대의 효과를 보장합니다.

📋 효과적인 PD 모니터링 프로그램의 5가지 요소

  1. 기준선 설정: 첫 번째 테스트는 설정 단계일 뿐, 진행 여부를 결정하는 단계가 아닙니다. 기준선 설정 없이는 모든 추세 분석이 추측에 불과합니다. 모든 첫 번째 테스트 결과를 초기 참조점 데이터 세트로 수집하십시오. pC 수치와 관계없이 모두 기록해야 합니다.
  2. 점검 주기 설정: 1년 이상 낮은 PD 값이 안정적으로 유지되는 자산: 연간 또는 2년마다 전원 차단 후 휴대용 측정 장비로 점검. 낮은 PD 값이 안정적으로 유지되지만 부하가 큰 자산: 6개월 또는 분기별로 전원 차단 후 휴대용 측정 장비로 점검. PD 값이 높거나 상승 추세를 보이는 자산: 지속적인 모니터링 또는 30일 주기 점검.
  3. 현재 값 대비 편차(예: 기준값에 현재 값을 더한 값 이상)를 감지하도록 알람을 설정하십시오. 3단계로 설정할 수 있으며, 예를 들어 pC 값이 현재 값 대비 2, 5, 10 증가할 때 알림을 받도록 하고, 임계값 3을 제품 사양과 대조하여 확인합니다.
  4. 최신 정보에만 의존하지 마세요. 자산별로 시간에 따른 pC 그래프를 살펴보세요. 이는 수준 대비 변화율을 보여줍니다. 높은 수준 자체는 큰 문제가 아니지만, 추세가 중요합니다. 꾸준히 증가하는 400 pC는 수년간 지속되는 800 pC보다 더 심각한 문제입니다.
  5. 에스컬레이션 매개변수를 설정하십시오. 어떤 수준의 PD(문제 발생률) 또는 추세율에서 자산을 "오프라인" 상태로 전환하여 심층 테스트를 수행해야 합니까? 어떤 수준에서 자산을 서비스에서 제외해야 합니까?

    위기가 닥치기 전에 이러한 조건들을 미리 정의하세요!

꿀팁 – 지속적 모니터링을 선택하기 전에 설문 조사를 실시하세요:

중전압 및 고전압 설비 중 5~10% 미만에서만 정기 점검 시 유의미한 부분방전(PD)이 나타납니다. 먼저 전체 설비를 대상으로 휴대용 HFCT/TEV 장비를 이용한 초기 점검을 실시하여 부분방전이 높은 설비를 식별한 후, 식별된 설비에만 고정식 연속 모니터링 센서를 설치하십시오. 일반적으로 이 방법은 전체 설비에 센서를 설치하는 것보다 투자 비용을 80~90% 절감할 수 있습니다.

당사에서 연속 모니터링 및 주기적 모니터링 아키텍처의 활용 사례를 검토하십시오. PD 검사 시스템 비교 가이드. 한편, DEMIKS 자동 PD 모니터링 시스템 이는 실현 가능한 통합 연속 모니터링 솔루션입니다.

부분방전 테스트의 미래 — AI 감지, 스마트 센서 및 IEC 60270:2025

부분방전 테스트의 미래 — AI 감지, 스마트 센서 및 IEC 60270:2025

3가지 기술 트렌드가 부분 방전 테스트에 혁명을 일으킬 전망입니다. 미래를 내다보는 엔지니어는 더 나은 구매 결정을 내릴 수 있으며, 5년 안에 구식이 될 낡은 방식에 맞춰 설계된 장비에 얽매이지 않아도 됩니다.

1. AI 및 머신러닝 기반 PRPD 패턴 분류

과거에는 부분방전(PD) 패턴 해석에 숙련된 전문가, 주로 현장 경험이 최소 몇 년 이상인 전기 엔지니어가 필요했습니다. 이들은 PD의 특성(공극, 코로나, 표면, 노이즈)을 식별할 수 있어야 했습니다. 그러나 최근 연구(MDPI, 2026)에 따르면, 표준 부분방전 패턴 데이터베이스를 분류하는 데 있어 합성곱 신경망(CNN) 기반 분류기를 사용하면 전문가 엔지니어와 유사한 정확도를 얻을 수 있는 것으로 나타났습니다. 따라서 이러한 시스템이 상용화되어 전력 회사의 비전문가 사용자도 활용할 수 있게 되면, 부분방전 관련 지식을 활용하여 예측 유지보수를 실현할 수 있는 길이 열릴 것입니다.

2. 영구 설치형 UHF 스마트 센서

300MHz~3GHz 대역에서 작동하는 UHF 센서가 GIS(지리정보시스템), 고전압 변압기 및 케이블 밀봉 단자에 비침습형 영구 센서로 설치되고 있습니다. 이 센서는 광섬유 및 클라우드 진단 시스템과 결합되어 계획된 정전 없이도 절연 상태에 대한 실시간 정보를 지속적으로 제공합니다. 이러한 센서 도입 추세의 주요 원동력은 노후화된 전력망과 재생에너지 통합으로 인한 자산 활용도 증가입니다.

3. IEC 60270:2025 — 차기 프로젝트에 적용되는 변경 사항은 무엇인가요?

2025년 6월에 새롭게 개정된 IEC 60270:2025(제4.0판)는 부분 방전 측정에 관한 이 필수 표준이 25년 만에 처음으로 개정된 판입니다. 산업용 전력 분야를 담당하는 거의 모든 엔지니어에게 중요한 변경 사항이 있는데, 바로 적용 범위가 최대 500Hz의 교류 전압까지 확대되었다는 점입니다. 이전에는 400Hz까지만 적용되었으므로, 이는 변환기, 정류기 등의 시험 매개변수에 매우 중요합니다. 만약 새로운 인수 시험을 앞두고 있고, 입찰 서류의 작성일이 2024년 말 이전이라면, 어떤 표준에 따라 시험을 진행해야 하는지 반드시 확인해야 합니다.

고객의 사양서에 언급된 것이 구식 2판일 가능성이 매우 높습니다.

📊 PD 모니터링 시장 - 주요 통계

  • ReportPrime은 2025년 전 세계 PD 모니터링 시스템 시장 규모를 약 12억 4천만 달러로 추산하고 있으며, 2032년에는 약 28억 7천만 달러로 예상하며, 연평균 성장률(CAGR)은 약 11%라고 전망합니다. (출처: ReportPrime, 2025년 - 미검증 시장 조사 추정치)
  • 가장 빠르게 성장하는 시장 부문은 전력망 인프라 및 케이블 시스템에 대한 지속적인 온라인 모니터링입니다.
  • 송전 인프라 문제의 원인은 무엇일까요? - 시스템 노후화, 재생 에너지원의 추가, 그리고 시스템 상태를 매년 점검하는 유지보수 방식 도입 등이 원인입니다.

데이터 출처 고지: 시장 규모 수치는 제3자 조사 기관의 추정치이며 독립적인 검증을 거치지 않았습니다. 참고 자료로만 활용하시기 바랍니다.

💡 꿀팁 — 지금 바로 IEC 60270:2025를 준비하세요

IEC 60270:2025 표준 문서가 2025년 6월에 발표되었습니다. 2025년 말 또는 2026년에 부분방전(PD) 시험 입찰 또는 사양 작성을 계획하고 계신다면, 계약서에 두 가지 버전 중 어떤 버전을 사용할지 명시해야 합니다. 해당 국가 표준기구에서 IEC 60270:2025를 공식적으로 채택하기 전까지는 두 버전이 동시에 계약에 사용될 수 있기 때문입니다.

중전압부터 초고전압까지의 부분 방전 시험을 위한 DEMIKS의 고전압 시험 장비 전체 제품군은 당사의 다른 제품들을 참조하십시오. 고전압 시험 장비 에 대해서도 소개했습니다.

자주 묻는 질문 — 부분 퇴원 검사

PD 테스트를 단계별로 어떻게 수행하나요?

다음 다섯 단계를 따라 진행해 보겠습니다. (1) 사전 안전 점검 – 테스트 대상의 전원을 끄고 모든 외부 전원에서 분리한 후 테스트 대상을 접지합니다. (2) 테스트 회로 구성 – 커플링 커패시터, 차단 임피던스, 측정 임피던스로 구성된 IEC 60270 회로를 구성합니다. (3) 사전 테스트 교정 – 교정기를 DUT의 고전압 단자에 연결하고 스케일 팩터를 측정하여 저장합니다. (4) 전원을 켜고(15초 램프), 전원을 유지한 후 PRPD 패턴, 피크 pC 및 최대 위상(mrad)을 기록합니다. (5) 사후 테스트 교정 확인 – 새 스케일 팩터가 사전 테스트 스케일 팩터의 ±10% 이내에 있는지 확인하고 결과를 저장합니다. 교정을 생략하지 마십시오. 유효한 교정과 연관되지 않은 측정값은 합격/불합격 기준으로 해석할 수 없습니다.

IEC의 부분방전(PD) 시험 표준이란 무엇입니까?

부분 방전 측정에 대한 표준 측정 방법은 항상 국제 표준 문서인 IEC 60270을 따르고 있습니다. 가장 최근에 발행된 IEC 60270:2025(4.0판)는 전기 측정 회로, 교정 방법, 측정값(일반적으로 "Q"로 측정)을 쿨롬(C) 또는 피코패럿(pC) 단위로 정의하고 있으며, 대역폭은 30kHz~1MHz입니다. IEC 60270은 측정 방법을 정의할 뿐, 허용 기준을 정의하지는 않습니다.

허용 한계를 설정하려면 장비 유형별 표준을 사용해야 합니다. 즉, 전력 변압기의 경우 IEC 60076-3, 케이블의 경우 IEC 60840, 개폐기의 경우 IEC 62271-1을 사용해야 합니다.

부분방전(PD) 테스터(검출기)란 무엇입니까?

1. 부분 방전 검출기(PD 검출기)는 측정 회로에서 검출된 PD 펄스를 표시하고 정량화하는 데 사용되는 장치입니다. 일반적인 IEC 60270 PD 검출기는 광대역 증폭기(30kHz~1MHz), 피크 전하량계 및 PRPD 표시기(방전 진폭/위상각)로 구성됩니다.

일부 고급 장비는 나중에 분석 및 처리할 수 있도록 패턴 데이터를 저장합니다. 개방된 현장에서 가동 중인 장비를 검사할 때 TEV 장비와 HFCT 기반 장비는 표준 IEC 60270 테스트 회로에 연결할 필요가 없는 개인용 부분 방전 검출기로 사용할 수 있습니다.

부분 퇴원을 위한 허용 가능한 pC 수치는 얼마입니까?

허용 가능한 pC 값은 IEC 60270이 아닌 자산별 표준에 따라 정의됩니다. IEC 60076-3에 따른 전력 변압기의 경우, 일반적인 허용 기준은 유도 과전압 시험 중 측정된 220kV 미만 정격 변압기는 ≤500pC, 220kV 이상 초고압 변압기는 ≤300pC입니다. IEC 60840에 따른 신규 고전압 케이블의 경우, 기준은 시험 전압에서 검출 가능한 부분 방전(PD)이 0인 것입니다. 현장 상태 모니터링의 경우, 보편적인 합격/불합격 pC 값은 존재하지 않으며, 결과는 해당 자산의 과거 기준선 및 추세 변화율과 비교하여 평가해야 합니다. 부분 방전 패턴 분석 및 기준선 맥락 없이 단일 절대 pC 값만으로는 유지보수 결정을 내리기에 불충분합니다.

PD 테스트가 저전위(내성) 테스트를 대체합니까?

이 검사들은 똑같은 일을 하는 것 아닌가요?

아니요. 부분방전(PD) 시험의 진단 또는 예측 목적은 고전압 시험(hipot test)이나 인가 전압 시험(append potential test)에서 제공하는 구조적 건전성 예측 시험의 목적과는 완전히 다르며, 상호 보완적인 역할을 합니다. IEC 60076-3(전력 변압기)과 같은 표준에 따르면, 신규 전력 변압기에 대해서는 인가 전압(내전압) 시험과 유도 전압 부분방전 시험이 모두 수행됩니다.

첫 번째 시험(인가 전압 시험)은 절연 내력을 테스트하며, 절연 파손이 발생하면 장비가 정상 상태가 아니라는 것을 알 수 있으므로 추가적인 특정 진단 시험이 필요할 수 있습니다. 두 번째 시험인 부분 방전(PD) 시험은 작동 전압 또는 작동 전압보다 약간 높은 전압에서 절연 품질을 정량화하는 비파괴 진단 시험입니다. PD 시험은 절연 파괴 및 장비 고장이 발생하기 *전에* 절연 열화 상태를 식별합니다. HIPOT 시험은 그렇지 않습니다.

저전압 테스트가 실패한 후 PD 테스트를 실행하면 고장난 부품에 대한 진단 정보를 얻을 수 있지만, 이는 정상 작동하는 장치의 상태를 정확하게 반영하지 못할 수 있습니다.

참고자료

  1. IEC 60270:2025 (제4.0판) — “고전압 시험 기술 — 부분 방전의 전하 기반 측정.” 국제전기기술위원회, 제네바, 2025. 이용 가능: IEC 웹스토어
  2. IEC 60076-3 : 2013 — “전력 변압기 — 제3부: 절연 수준, 유전 시험 및 공기 중 외부 이격 거리.” 국제전기기술위원회, 제네바. 이용 가능: IEC 웹스토어
  3. IEC 60840 : 2020 — “정격 전압 30kV 초과 150kV 이하의 압출 절연 전력 케이블 및 부속품 — 시험 방법 및 요구사항.” 국제전기기술위원회(IEC), 제네바. 이용 가능: IEC 웹스토어
  4. NFPA 70B:2023 — “전기 장비 유지보수를 위한 권장 실무 지침.” 미국 소방협회, 퀸시, 매사추세츠. 다음에서 구할 수 있습니다: NFPA.org
  5. IEEE Std 493-2007 (IEEE 골드북) – “신뢰할 수 있는 산업 및 상업용 전력 시스템 설계를 위한 IEEE 권장 실무 지침.” 전기전자공학회, 뉴욕.
  6. Nybeck, C. (2021). “질의응답: 부분 방전 테스트.” Megger 전기 테스터 온라인2021년 10월. 이용 가능: 메거닷컴

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이 글은 데믹스 엔지니어링 팀에서 작성하고 검토했습니다.

DEMIKS는 고전압 시험 장비의 등록 제조업체이자 공급업체입니다. 본 문서에 명시된 모든 시험은 현재(2026년 5월 기준) 알려진 IEC 60270 표준을 따릅니다. 인수 시험 시에는 해당 지역에서 유효한 표준의 올바른 버전을 사용하십시오.

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