[논문]전력용 케이블의 XLPE와 반도전 재료의 유전특성

성민우; 김정훈; 이인성; 조경순; 이수원; 홍진웅

[국내논문] 전력용 케이블의 XLPE와 반도전 재료의 유전특성
Dielectric Characteristics of XLPE and Semiconductive Materials for Power Cable 원문보기

성민우 (광운대 전기공학과) , 김정훈 (광운대 전기공학과) , 이인성 (광운대 전기공학과) , 조경순 (서일대 전기공학과) , 이수원 (한국철도대학) , 홍진웅 (광운대 전기공학과)

The performance of insulate materials gets worse with stress time in power system and because this causes lowering of function and accidents in equipment,development and performance improvement of excellent insulate materials are needed to make stable system. In this paper, to study the influence of degradation in XLPE, inner semiconducting layer and outer semiconducting layer, we studied dielectric characteristics at temperature 25∼100[$^{\circ}C$] and frequency 20∼ 1 [MHz]

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문제 정의

이 절연 차폐층의 박리성은, 일반적으로 카본블랙의 함량과 올레핀례 수지의 성직에 크게 의존한다. 본 연구에서는 케이블 내에서 중요한 위치를 차지하는 XLPE와 XLPE와 접합한 내부 및 외 부 반도전층의 유전 특성을 조사하여 열화가 시료에 미치는 영향을 조사하기 위해 온도 범위 25~ 100[℃], 주파수 범위 20~l[MHz] 및 전압 범위 1~20[V]에서 유전 특성을 조사하였다.
본 연구에서는 전력 케이블 내의 두께 loosi인 XLPE 와 내부 반도전 재료, 외부 반도전 재료, XLPE를 접합한 시료의 물성 구조 변화가 전기전도 기구에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 주파수 범위 20[Hz]~ lxl06[Hz]와 온도 범위 25也]~100也] 에서 인가전압에 따른 유전정접 특성을 실험하였다.

제안 방법

시료의 결정과 비정질의 고차구조를 조사하기 위해 두께 100[洞인 XLPE, XLPE와 내부 및 외부 반 도전 재료를 접합한 시료들에 대해 X선 회절 호-ray diffraction ; 이하 XRD)분석을 하였으며, 그 결과를 그림 2에 나타내었다.

이론/모형

차동 열량계 법 (Differential Scanning Calorimetry ; 이하 DSC)을 이용하여 두께 100[洞 내부 반도전 재료, 외부 반도전 재료, XLPE 시료의 결정립 크기와 분산을 조사한 결과를 그림 1에 나타내었다.

성능/효과

그림에서 확인할 수 있듯이 l[kHz]를 중심으로 주파수 영역을 나누면 저주파수까지는 유전정접이 급격히 감소하고 온도변화에 따라 변화가 거의 없음을 확인할 수 있고, 100[kHz]까지 거의 일정하다가 다시 급격히 감소함을 확인할 수 있다. 또한 저주파 영역까지는 온도에 높아질수록 유전정접이 증가하는데 비해 고주파 영역에서는 온도가 높아질수록 감소함을 확인할 수 있었다.
그림에서 확인할 수 있듯이 l[kHz]를 중심으로 주파수 영역을 나누면 저주파수까지는 유전정접이 급격히 감소하고 온도변화에 따라 변화가 거의 없음을 확인할 수 있고, 100[kHz]까지 거의 일정하다가 다시 급격히 감소함을 확인할 수 있다. 또한 저주파 영역까지는 온도에 높아질수록 유전정접이 증가하는데 비해 고주파 영역에서는 온도가 높아질수록 감소함을 확인할 수 있었다. 전압의 변화에 따라서 유 전정접이 거의 일정함도 확인할 수 있다.
75[1]인 경우에는 저주파 영역까지 증가하고 그 이후론 서서히 감소하는 것을 확인할 수 있고, loorc]인 경우에는 주파수 증가에 따라 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 측정주파수가 높아지면 접합 시료의 안정한 특성으로 유전정접이 열에너지의 영향을 크게 받지 않고 있음을 확인할 수 있다. 또한 전압의 변화에 따라서도 변화가 거의 없어 안정함을 확인할 수 있다.
XRD 분석으로부터 내부 반도전 재료는 52.54[%], 외부 반도전 재료는 40.02[%], XLPE의 결정화도는 60.69[%]를 구하였으며, 유전정접의 크기는 XLPE의 경우 주파수가 증가할수록 감소함을 확인 하였다. 접합시료의 경우에는 측정주파수가 높 아져도 접합시료의 안정한 특성으로 유전정접이 열 에너지의 영향을 크게 받지 않고 있음을 확인할 수 있고, 전압의 변화에 따라서도 변화가 거의 없이 안 전함을 확인하였다.
69[%]를 구하였으며, 유전정접의 크기는 XLPE의 경우 주파수가 증가할수록 감소함을 확인 하였다. 접합시료의 경우에는 측정주파수가 높 아져도 접합시료의 안정한 특성으로 유전정접이 열 에너지의 영향을 크게 받지 않고 있음을 확인할 수 있고, 전압의 변화에 따라서도 변화가 거의 없이 안 전함을 확인하였다.

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