An Application of Solenoid Eddy Current Sensor for Nondestructively Inspecting Deterioration of Overhead Transmission Lines due to Forest Fires

산불에 의한 가공송전선의 열화특성을 비파괴적으로 검출하기 위한 솔레노이드 와류센서의 응용

This paper describes several performances and nondestructive inspection for deterioration due to forest fires in overhead transmission lines. After discussing corrosion mechanism such as atmospheric and galvanic corrosion for aged ACSR conductors and its detection for them are presented. Through impedance analysis of a solenoid coil, it is shown that the eddy current sensor may be available to inspect severe fault or local corrosion. As the solenoid coil changes its impedance when the test conductor is inserted into the coil, it can be possible to measure deterioration degree caused by forest fires. Tensile strength, extension rate and sensor impedance are tested for some samples degraded by artificial fire. As increasing blazed period to some extent, the strength of aluminum strand begins to be reduced remarkably, while galvanized steel strand holds the similar strength to the initial value, despite of appearing a little loss of zinc layer. In general, it is shown that the sensor impedance would be increased while the tension load of conductor is reduced and the extension rate is contrarily increased. Therefore, the sensor output could exhibit the changes of mechanical performances, and would be used to detect such deterioration caused by forest fire in ACSR conductors built on the ridge of mountains. Finally, it was verified that the solenoid coil could be applicable to obtain any crucial inform for serious deterioration due to forest fires.

본 논문에서는 산불에 의한 가공송전선의 열화에 대한 몇 가지 특성들과 비파괴 검사를 다룬다. 노화된 ACSR 도체에 대한 대기부식과 전해부식과 같은 부식기구를 설명한 후에 부식검출에 대해서 기술한다. 솔레노이드 코일의 임피던스 해석을 통하여 와류센서가 도체의 싱한 결함과 국부부식을 검사하는데 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다. 시험 도체를 코일 내부에 삽입한 경우에 센서코일의 임피던스가 변하므로, 산불에 의해 초래된 열화 정도를 측정하는 것이 가능하였다. 인공화염에 의해 열화 된 몇 개의 시료들을 사용하여 인장강도, 신장율과 센서 임피던스가 측정되었다. 화염 기간을 어느 정도 증가시키면, 알루미늄 소선의 인장은 현저하게 감소하기 시작하나 아연도금 강소선은 약간의 아연층이 부식되지만 인장은 초기와 유사하게 유지하였다. 일반적으로 도체의 인장하중이 감소하고 반대로 신장율이 증가하면 센서 임피던스는 감소하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 센서의 출력은 도체의 기계적 특성 변화를 나타내므로 이 센서는 산등성이에 가설된 ACSR 도체에 대해 산불로 인한 열화상태를 검출하는데 이용할 수 있다. 결국, 산불에 의한 심한 열화상태에 대한 중요한 정보를 얻는데 솔레노이드 코일을 응용할 수 있다는 것을 확인하였다.