[논문]GIS내 금속이물 존재시 에폭시 절연코팅의 효과

곽희로; 구교선; 김영찬

doi:10.5207/jieie.2003.17.2.095

GIS내 금속이물 존재시 에폭시 절연코팅의 효과
Effect of Epoxy Dielectric Cooling on existing metal Porticoes in GIS 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.17 no.2, 2003년, pp.95 - 101

곽희로 (서울대학교 전기공학과) , 구교선 (숭실대학교 전기공학과) , 김영찬 (서울산업대 전기공학과)

초록
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본 논문에서는 모의 GIS를 에폭시로 코팅하고, 금속이물 혼입시의 부분방전, 부상전압, 절연파괴전압 등을 측정하여, 코팅하지 알았을 경우와 비교 분석하였다. 또한, 여러 경우의 절연사고를 모의하기 위해, SF$_{6}$/$N_2$가스 혼합비, 금속이물의 재질, 직경, 코팅두께, 압력 등을 변화시키면서 전기적특성을 관찰하였다. 실험결과, 코팅두께가 증가할수록 부분방전개시전압이 증가하였으며, 부분방전의 크기는 감소하였다. 또한 철합금 파티클의 부상전압이 구리파티클보다 높았으며, 직경이 증가할수록 부상전압도 증가하였으며, 코팅두께가 두꺼워질수록 절연파괴 전압이 증가하였다. 이상의 연구결과 GIS를 에폭시로 코팅함으로써 절연성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, partial discharges(PDs), lift off and breakdown voltage were measured when metal particles existed in a model GIS coated with epoxy resin on its bottom electrode, and the measured results were analyzed after comparing with the model DIS not coated. In order to presume the various fault case in GIS, we measured the experimental values with changing some experimental factors, such as the mixture ratio of SF$\_$6//N$_2$, the pressure of the gases, the kinds and diameter of the metal particles, and the coating thickness of the epoxy resin. As a result, the PDIV increased with the thickness of the epoxy resin, while the magnitude of PDs decreased at the same condition. The lift off voltages of steel alloy particles were higher than that of copper particles, and increased wit diameter of particles. Futhermore, the lift off voltages in the case of the electrode coated with epoxy resin were higher than that in the case of the uncoated one. In addition, the thicker the thickness of the epoxy resin was, the higher the breakdown voltage were. Thus, it was confirmed that the GIS coated with epoxy resin on its inner surface could be improved in insulation performance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

QS내 금속이 물 혼입시, 에폭시 코팅에 따른 절연성능 향상을 연구. 검토하기 위하여 부분 방전의 피크치, 부상전압 절연파괴 전압 등을 측정하고, 코팅되지 않았을 때와 비교.
따라서 본 논문에서는 GIS의 신뢰도를 향상시키 는 방안의 일환으로 GIS내 금속이 물 존재 시, 에폭시 코팅으로 인한 절연 내력 향상을 조사하기 위하여 금속이물의 자유운동 시의 결함을 모의하고, 에폭시 코팅의 두께를 달리 함에 따라 나타나는 절연 특성을 비교 ■ 분석하였다.
본 논문에서는 GIS내 금속이 물이 자유운동할 때 나타나는 특성치를 부분 방전, 부상전압, 절연파괴 전 압으로 나타내어 실험하고자 하였다.

제안 방법

QS내 금속이 물 혼입시, 에폭시 코팅에 따른 절연성능 향상을 연구. 검토하기 위하여 부분 방전의 피크치, 부상전압 절연파괴 전압 등을 측정하고, 코팅되지 않았을 때와 비교. 분석하였다.
그림 1 에 나타낸 것처럼 전원인가장치는 AC 최대 전압 200[kV] 이고, 용량은 5[kVA] 이다. 계측 분석장 치는 부상전압과 절연 파괴 전압을 측정하기 위한 장치와 부분방전 측정장치(LDIC)로 구별되고, 부상전압 및 절연파괴 전압의 측정은 1000:1분압기를 통하여 측정하였다. 챔버 내의 공기를 제거하기 위해 진공펌프와 진공 게이지를 설치하였고, SF6 가스 (99.
그리고 챔버 안에 평판 전극으로 준평 등 전계를 형성시키고, 금속이 물에 의한 사고를 모의하기 위하여 챔버 내에 금속이 물을 삽입하였다. 실험에 사용된 금속이물은 길이 5[mm], 직경 0.
모 의 GIS 챔버는 외부를 접지하였으며, 외부에서 금속 이물의 거동 상태를 관찰하기 위하여 관찰 창을 설치하였다. 또한 시험용 변압기의 보호를 위하여 보호저항을 직렬로 삽입하였다.
본 실험에서는 준평등 전계를 형성하고 있는 전극 사이에, 고전압 발생장치를 이용하여 60[Hz] AC전압 을 2~3[kV/sc] 상승률로 인가 하였다. 이때, 하부 전극 표면에 에폭시 코팅을 적용하고, 에폭시 코팅 두 께 및 SF6 가스, 압력을 변화시키면서 금속이 물에 의한 부분 방전, 부상전압, 절연파괴 전압을 측정하였고, 이 결과를 코팅을 하지 않은 일반전극에서의 결과와 비교 분석하였다.
본 실험에서는 준평등 전계를 형성하고 있는 전극 사이에, 고전압 발생장치를 이용하여 60[Hz] AC전압 을 2~3[kV/sc] 상승률로 인가 하였다. 이때, 하부 전극 표면에 에폭시 코팅을 적용하고, 에폭시 코팅 두 께 및 SF6 가스, 압력을 변화시키면서 금속이 물에 의한 부분 방전, 부상전압, 절연파괴 전압을 측정하였고, 이 결과를 코팅을 하지 않은 일반전극에서의 결과와 비교 분석하였다.

대상 데이터

본 논문에서 구성한 실험장치는 전원 공급장치, 계 측분석장치(부분 방전 즉 정장치, 전압즉정 장치), 모의 (3S 챔버로 구성되어 있다 그림 1은 본 논문에서 사용된 실험장치의 구성도를 나타낸 것이다.
그리고 챔버 안에 평판 전극으로 준평 등 전계를 형성시키고, 금속이 물에 의한 사고를 모의하기 위하여 챔버 내에 금속이 물을 삽입하였다. 실험에 사용된 금속이물은 길이 5[mm], 직경 0.2[mm], 0.3[jnm], 0.56[mm]로변화시켰고, 끝 부분을 라운드 처리하고, 실험 전 수 차례 방전시켜 부정현상을 방지하였다. 하부 전극의 에 폭시 코팅은 sfin coater (Chemat Tec.
계측 분석장 치는 부상전압과 절연 파괴 전압을 측정하기 위한 장치와 부분방전 측정장치(LDIC)로 구별되고, 부상전압 및 절연파괴 전압의 측정은 1000:1분압기를 통하여 측정하였다. 챔버 내의 공기를 제거하기 위해 진공펌프와 진공 게이지를 설치하였고, SF6 가스 (99.9[%]) 및 가스(99.999[%])를 주입하고 정확한 압력을 측정하기 위해 압력계를 설치하였다.

성능/효과

(1) 부분 방전 개시 전압는 코팅 두께가 OM, 9M, 30(jtanI, 60[飼으로 증가함에 따라 약 14[kV], 20[kV], 50[kV], 70(kV]로 증가하였고, 또한 같은 인가 전압에서 코팅 두께가 증가할수록 부분 방전의 피크치는 낮아지는 것으로 나타났다.
(2) SFs/bfe 가스 혼합비의 변화시, 일반 전극에서는 부상전압의 큰 변화가 없었으나, 코팅 전극에 서는 SF6 가스의 혼합비율이 증가할수록 부상전압이 증가하였다. 또한, 코팅 전극에서 일반 전극보다 약 60[%]~90[%] 가량 부상전압이 상승하였다.
(3) 금속이 물의 직경 변화시, 직경이 증가함에 따라 부상전압도 상승하는 것을 알 수가 있었고, 코팅 전극과 일반 전극에서의 부상전압을 비교해볼 때, 코팅 전극에서 약 50[%]~70[%] 가량 부상전압이 상승하였다.
(4) 금속이 물의 재질 변화시, 구리와 철합금의 부상전압은 비중이 상대적으로 큰 철합금의 부상전압이 더 높게 나타났다. 코팅 전극에서의 부상전압은 일반 전극에서의 부상전압보다 철합금은 약 60[知, 구리는 약<%] 가량 상숭 하였다.
(5) 코팅 두께에 따른 절연 파괴 전압은 압력에 상관없이 코팅 두께가 상승함에 따라 상승하였다.
그림 3에 나타난 바와 같이 에폭시 코팅 두께가 증가함에 따라 방전개시 전압은 증가하는 것을 알 수 있고, 또한 코팅 전극과 코팅하지 않은 일반 전극에서 의 부분 방전의 피크치를 비교해 볼 때, 같은 전압이 인가 되었을 경우 코팅을 한 경우의 부분방전의 피크 값이 현저히 낮아지는 것이 나타났다.
따라서, GIS 내부에 금속이 물 혼입시, 에폭시 코팅의 유무에 따라 부분방전, 부상전압, 절연파괴 전압 둥의 전기적 특성을 여러 조건에서 분석해본 결과 GIS 외함 내부에 에폭시 코팅 적용 시 절연 능력의 향상을 가져옴을 확인할 수 있었다.
이는 비중이 큰 물질이 더 큰 중력을 받게 되어, 부상하는데 그만큼 더 많은 힘이 필요하기 때문이다. 또한, 일반 전극과 에폭시 코팅 전극에서의 부상전압을 비교해보면 구리파티클인 경우는 약 40[%], 철합 금 파티클인 경우는 약 60[%] 상승되었다.
(2) SFs/bfe 가스 혼합비의 변화시, 일반 전극에서는 부상전압의 큰 변화가 없었으나, 코팅 전극에 서는 SF6 가스의 혼합비율이 증가할수록 부상전압이 증가하였다. 또한, 코팅 전극에서 일반 전극보다 약 60[%]~90[%] 가량 부상전압이 상승하였다.
표 2에서 보는 바와 같이 금속이 물의 직경이 증가할수록 부상전압은 상승하였다. 코팅 유무에 따라서 는 금속이 물의 직경에 상관없이 코팅 전극에서 일반 전극보다 약 50~70[%] 가량 부상전압이 상승함을 볼 수 있었다.
표 1에서 알 수 있듯이 일반 전극과 코팅 전극의 부상전압 평균치의 비를 보았을 때, 혼합가스의 비율이 2洌, 40/60, 60/40일 때 각각 60[%], 70[%], 90[%] 증가하는 것을 알 수가 있다. 이는 혼합가스의 비율에 상관없이 혼입된 금속이 물의 정전력에 관계되는 전하의 충전을 에폭시 코팅이 억제하고 있기 때문이라고 볼 수 있다.

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곽희로 외 6인, “ $SF_6/N_2$ 혼합가스 내 전극코팅시 파티클 부상특성”, 대한전기학회 고전압 및 방전 응용기술 연구회 춘계학술대회 논문집, pp. 146-148, 2002. 4.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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