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문제 정의
- 두부관통, 자기파손 및 유약문제 등의 관점에서 고장 상태 및유형을 확인하고 다양한 분석법을 이용하여 그 원인을 규명하고자 한다.
- 상용주파 주수섬락시험의 사료별 섬락전압 변화가 심한애자에 대해 조사하였다.
- 실선로에서 사용 중에 고장난 애자와 고장유형 및 고장원인에 대해 기술하였다. 두부에 균열이 있던 애자는 절연저항, 건조 및 주수 누설전류, 등가염분부착밀도 등을 측정하여 두부에 균열이 존재하는 것을 확인하였다.
제안 방법
- 전압을 인가하고 측정하였다. 자기旺면의 오손도를 파악하기 위해 전기전도도를 측정하여 등가염분부착밀도 (ESDD)를 계산하였다';'. 애자의 캡 끝단부터 바깥쪽 밑주룸중심까지의 표면적을 상부, 바깥쪽 밑주룸 중심부터 핀까지의 표면적 올 하부로 나누어 증류수 200〔ml〕로 오손된 상부와 하부를 각각 세척하여 전기전도도를 측정하고 실험식에 의해 염분량을 계산하였으며.
- 염분량을 표면적으로 나누어 둥가 염분부착밀도를 계산하였다. 누설전류는 TETTEX에서 제작한 Capacitance and Dissipation Factor Test Set으로 측정하였다. 자기의 밀도는 Archimedes 방법으로 3개의 시료를 측정하여 평균값을 택했으며 , 개기공의 체적률을 계산하였다.
- 선로측 애자도 전기적인 중격으로 파손된 것으로 생각되었다. 다만, 파손된 자기가 정상적으로 소결된 자기 인가를 확인하기 위해 다양한 방법으로 분석 하였다%
- 하지만 균열사이에 수분이나 기타 전도성물질이 존재한다면 낮은 절연저항 값을 나타내므로, 균열 존재여부를 판단할 수 있다. 실제로 절연저항이 85 으로 측정된 현수애자에 대하여 조사하였다.
- 애자 두부에 균열 존재여부를 확인하기 위하여 누설전류를 측정하였다. 앞 절에서 설명한 것과 같이 두부에 균열이 존재하더라도 균열사이가 매우 깨끗하다면 절연저항이 매우 크게 나타난다.
- 애자 유약표면을 천자현미경으로 관찰하였다. 그림 10에서와 같이 일무 애자의 표면에 약 4 而〕이하의 미세결정이 넓게 성장해 있었다.
- 자기旺면의 오손도를 파악하기 위해 전기전도도를 측정하여 등가염분부착밀도 (ESDD)를 계산하였다''. 애자의 캡 끝단부터 바깥쪽 밑주룸중심까지의 표면적을 상부, 바깥쪽 밑주룸 중심부터 핀까지의 표면적 올 하부로 나누어 증류수 200〔ml〕로 오손된 상부와 하부를 각각 세척하여 전기전도도를 측정하고 실험식에 의해 염분량을 계산하였으며. 염분량을 표면적으로 나누어 둥가 염분부착밀도를 계산하였다.
- 애자의 캡 끝단부터 바깥쪽 밑주룸중심까지의 표면적을 상부, 바깥쪽 밑주룸 중심부터 핀까지의 표면적 올 하부로 나누어 증류수 200〔ml〕로 오손된 상부와 하부를 각각 세척하여 전기전도도를 측정하고 실험식에 의해 염분량을 계산하였으며. 염분량을 표면적으로 나누어 둥가 염분부착밀도를 계산하였다. 누설전류는 TETTEX에서 제작한 Capacitance and Dissipation Factor Test Set으로 측정하였다.
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3.2 자기가 파손된 애자
자기가 파손된 애자를 관찰하였다. 애자는 2개가 연결되어있었으며, 접지측에 가까운 애자는 유약층 표면이 용융되어벗겨졌고, 선로측 애자는 자기가 파손되어 있었다.
- 자기의 밀도는 Archimedes 방법으로 3개의 시료를 측정하여 평균값을 택했으며 , 개기공의 체적률을 계산하였다. 자기의 미세구조는 시료를 3 M 크기의 다이아몬드가 혼합된 현탁액으로 연마하고, 이온 증착기로 Au를 증착시켜, JEOL사의 전자현미경(JSM5410)으로 관찰하였으며, 에너지 분산분광기(EDS)를 사용하여 성분분석을 하였다.
- 자기의 미세구조를 관찰한 결과 기공의 수가 정상 애자에 비해 많고, 기공이 고리처럼 연결되어 있기 때문에 흡습시험을 하였다. 흡습시험은 매자의 제작년도가 1995년이기 때문에 제작당시의 규격인 282 kg/cm?의 압력에서 5시간 동안 실시하였다.
- 파손된 현수애자 자기를 전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 그림 7에 나타난 것과 같이 파손된 애자에 포함된 기공의 수가 다른 정상애자 (그림 8)보다 많은 것으로 나타났고' 기공도 고리 형태로 연결되어 있는 것으로 나타났다.
- 현수애자를 24시간 동안 물속에 담근 다음 절연저항을 측정하였다. 물이 표면에 존재하면 절연저항이 매우 낮게 나타났지만, 표면을 완전히 건조시킨 후의 절연저항은 8로 나타났다.
- 현수애자의 절연저항이 85〔MQ〕로 낮게 측정된 이유가애자 표면의 오손 때문인가를 확인하기 위해 둥가염분부착빌도를 계산하였다.
이론/모형
- 완품의 현수애자에 대하여 캡과 핀 사이의 절연저항을 YOKOGAWA사의 수동식절연저항계(JISC 1301)로 1000 〔V〕의 전압을 인가하고 측정하였다. 자기旺면의 오손도를 파악하기 위해 전기전도도를 측정하여 등가염분부착밀도 (ESDD)를 계산하였다''.
- 누설전류는 TETTEX에서 제작한 Capacitance and Dissipation Factor Test Set으로 측정하였다. 자기의 밀도는 Archimedes 방법으로 3개의 시료를 측정하여 평균값을 택했으며 , 개기공의 체적률을 계산하였다. 자기의 미세구조는 시료를 3 M 크기의 다이아몬드가 혼합된 현탁액으로 연마하고, 이온 증착기로 Au를 증착시켜, JEOL사의 전자현미경(JSM5410)으로 관찰하였으며, 에너지 분산분광기(EDS)를 사용하여 성분분석을 하였다.
- 자기의 밀도를 Archimedes 방법으로 측정하였다. 파손된 애자와 자기밀도는 244〔g/cm3〕로 측정되었고, 개기공의체적률은 0.
성능/효과
- 대해 기술하였다. 두부에 균열이 있던 애자는 절연저항, 건조 및 주수 누설전류, 등가염분부착밀도 등을 측정하여 두부에 균열이 존재하는 것을 확인하였다. 또한 자기의밀도 측정 및 미세구조 관찰을 통해 기공이 많고' 고리처럼연결되어 있는 것을 확인하였고.
- 등가염분부착밀도가 상부와 하부에서 0.009와 0.002〔mg/cme로 각각 나타났기 파문에 오손등급은 A 등급 (0 -0.063〔mg/cn?〕)이었고, 결과적으로 애자표면은 오손이안된 매우 깨끗한 상태였으며 , 결국 절연저항이 낮은 이유는두부에 균열이 존재하였기 때문인 것으로 판단되었다.
- 왜곡된 파형을 Fourier Transform한 형태를 그림 6에 나타냈고, 3 고조파성분이 정상 현수애자와 비교하여 볼 때 상대적으로 큰 것으로 나타났다. 따라서 누설전류의 파형 또는 3 고조파를 검출함으로서, 애자 두부에 균열이 존재하는 것을 확인하였다.
- 05〔%〕 로계산되었다. 따라서 파손된 애자는 정상애자에 비하여 개기 공의 체적률이 3배정도 컸던 것으로 나타났다.
- 두부에 균열이 있던 애자는 절연저항, 건조 및 주수 누설전류, 등가염분부착밀도 등을 측정하여 두부에 균열이 존재하는 것을 확인하였다. 또한 자기의밀도 측정 및 미세구조 관찰을 통해 기공이 많고' 고리처럼연결되어 있는 것을 확인하였고. 흡습시험을 통해 자기의 소결이 불량한 것으로 판명되었으며.
- 선주사(line scan) 분석 결과에 따르면. 미세결정이 유약표면보다 높고, 표면에 굴곡이 있는 것으로 나타났다. 또한 미세결정의 주요 성분은 산화철이고.
- 섬락으로유약이 박리돤 애자를 분석한 결과. 유약충에 존재하는 secondary phase의 크기가 크고, 유약과 자기의 열팽창 차이가 커서 유약이 박리된 것으로 판단되었다.
- 첫째 유약과 자기사이에는 열팽창 차이가 존재하며. 그 차이로 인해 유약과 자기가 박리될 수 있다气 둘째 유약에 존재하는 secondary phase가 클 경우에 열팽창차이로 인해 그림 12에서와 같이 primary phase와 secondary phase 경계에 미세균열이 성장하여 유약에 균열이 생성되어 박리될 수 있다.
- 파손된 애자와 자기밀도는 244〔g/cm3〕로 측정되었고, 개기공의체적률은 0.16〔%〕로 계산되었다. 개기공의 체적률은 자기의 표면에 존재하는 기공의 정도를 나타내고, 그림 8에서와같이 소결이 잘된 정상 애자의 개기공 체적률은 0.
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