전기/자격증

발송배전 및 건축전기 기술사 문제 | 케이블의 Treeing 열화, 96회

경기도민79 2026. 6. 16.
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가교폴리에틸렌(XLPE) 케이블은 우수한 절연 성능을 가지나 장기간 지중 운전 시 트리(Treeing) 열화로 인한 절연 파괴 위험이 있습니다. 본 글에서는 기술사 시험에 자주 출제되는 XLPE 케이블의 열화 원인과 종류를 명확히 정리해 드립니다.

핵심 요약
  • 절연 열화 특징: 외부에서 징후를 발견하기 어려워 사전 예측 및 진단이 곤란함
  • 열화 발생 원인: 전기적, 열적, 화학적, 기계적, 생물적 요인이 복합적으로 작용함
  • Treeing 열화 종류: 전기 트리(Electrical Tree) 및 수 트리(Water Tree)로 구분

 

기출문제 (96회 발송배전기술사 4교시 1번)

가교폴리에틸렌 케이블의 Treeing 열화의 원인과 Treeing 열화의 종류에 대하여 설명하시오.

 

문제풀이과정

1. 개요

1) XLPE 케이블은 지중에 설치한 후 6~8년이 경과하면 수트리(Water Tree)라고 하는 열화현상이 발생하여 절연 특성이 현저하게 저하됩니다.

2) XLPE 케이블의 열화 형태는 외적으로는 전혀 나타나지 않고 내부에서 서서히 진행되어 사전에 열화 상태를 쉽게 예측할 수 없다는 특징이 있습니다.

2. 케이블 절연 열화의 원인과 형태

절연 열화의 원인은 매우 다양하며 단독으로 일어나기보다는 전기적, 열적, 화학적, 기계적, 생물적 요인 등이 상호 복합적으로 작용하여 발생합니다.

 

1) 전기적 요인

① 열화 원인: 운전 전압, 과전압, 서지 전류 등에 의한 전기적 스트레스

② 열화 형태: 부분방전 열화, 전기 트리, 수 트리 등

 

2) 열적 요인

① 열화 원인: 이상 온도 상승, 부하 변동에 따른 열신축(열 Cycle)

② 열화 형태: 열적 열화 또는 열에 의한 재질의 화학적 변화

 

3) 화학적 요인

① 열화 원인: 기름, 화학약품, 토양 중의 화학 물질이 케이블 절연층을 투과

② 열화 형태: 화학적 손상, 화학 트리 유발

 

4) 기계적 요인

① 열화 원인: 기계적 압력, 인장, 충격에 의한 외상 및 보호 피복 손상으로 인한 침수

② 열화 형태: 전기적 요인과 복합적으로 작용하여 절연 파괴 가속

 

5) 생물적 요인

① 열화 원인: 개미, 쥐, 벌레 등이 절연층을 갉아먹음

② 열화 형태: 외피 및 절연층의 물리적 손상

 

treeing-구분
절연열화 원인 및 형태

3. Treeing 열화의 종류

상기 여러 원인 중 전기적 요인에 의한 열화 형태를 전압 열화라고 부르며, 크게 전기 트리와 수 트리로 구분됩니다.

 

1) 전기 트리 (Electrical Tree)

XLPE 케이블 절연체 내에 존재하는 공극(Void), 이물질, 돌기 등에 고전계가 집중되어 부분방전이 발생하고, 이것이 나뭇가지(수지상) 모양으로 점차 성장하여 절연을 파괴하는 현상입니다.

 

2) 수 트리 (Water Tree)

케이블 내부로 수분이 침투하여 흡습된 상태에서 폴리에틸렌의 물리, 화학적 작용에 의해 절연 파괴가 일어나는 현상으로, 발생 위치와 형태에 따라 세부적으로 나뉩니다.

 

① 내도 수트리 및 외도 수트리 (Vented Tree): 내부 및 외부 반도전층과 절연체 계면의 경계점을 기점으로 발생합니다. 절연 성능에 미치는 악영향이 가장 크며, 현재 XLPE 케이블에서 발견되는 수트리의 대부분을 차지합니다.

② 나비상 수트리 (Bow-tie Tree): 절연체 내부에 존재하는 미소한 이물질이나 공극(Void)을 중심으로 하여, 양측으로 늘어나는 나비넥타이 모양의 트리입니다.

③ 보타이 트리 (전기트리 + 수트리): 내부 및 외부 반도전층 결함부에서 절연체 내의 Void나 이물질에 의해 양극으로 늘어나는 복합적인 절연 파괴 현상입니다.

 

절연열화-종류
Treeing 열화의 종류

 

맺음말

지중송전선로의 XLPE 케이블 트리 열화는 외관상 징후 없이 서서히 진행되므로 철저한 시공과 유지관리가 필수적입니다. 본 기출문제 풀이가 발송배전기술사를 준비하시는 분들과 현장 실무자분들의 업무 역량 강화에 유용한 참고자료가 되기를 바랍니다.

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