[논문]교류 인가시 SF6의 상태변화에 따른 절연파괴특성

최은혁; 윤대희; 박광서; 김종환; 이광식

[국내논문] 교류 인가시 SF6의 상태변화에 따른 절연파괴특성
The discharge characteristics for different state under AC of $SF_6$ 원문보기

최은혁 (영남대학교) , 윤대희 (영남대학교) , 박광서 (경일대학교) , 김종환 (경북교육청) , 이광식 (영남대학교)

In this paper the experiments of insulation characteristics by temperature change of $SF_6$ gas in model GIS(Gas Insulated Switchgear) were described. From this results, the breakdown voltage was increased with a drop of temperature and an increase of the inner pressure in model GIS. It is considered that these result are fundamental data for electric insulation design of superconductor and cryogenic application machinery which will be studied and developed in the future.

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문제 정의

본 논문은 AC 고전압을 사용하여 SF₆의 상전이 특성, 온도-절연파괴특성 현상을 비교 분석 하였다. 전원의 종류에 관계없이 기체상태에서는 Paschen's law에 의해 온도 감소에 따라 V_B도 감소함을 확인하였다.
본 연구에서는 챔버 내에 일정 가스량 존재시의 온도와 압력의 변화에 따른 SF₆의 AC 절연특성을 구명함으로서 각종 고온초전도 및 극저온 응용 설비의 절연설계에 기초 자료를 제공하고자 한다, 아울러 온도저하에 따른 상전이 특성도 연구의 대상이다.

제안 방법

SF₆을 투입하기전 챔버내를 10⁴[torr]까지 배기시킨후 상온(30℃)하에서 4, 5 및 6[atm]까지 SF₆ 을 투입후 각 기압에서 온도센서부의 온도를 30~-40[℃]까지 하강시켜갈 때 압력변화와 이에 따른 절연파괴전압(V_B) 특성 및 상전이 현상을 연구하였다. AC전원을 이용하여 절연파괴 전압은 10회 측정하여 평균한 값을 이용하였다.
부정현상을 없애기 위해 처음 10번 정도 방전시킨 후 절연파괴 전압값을 측정하였다.
실험용 모의 GIS 챔버 내부온도를 관측하기 위하여 온도센서(UNICON, -50[t]~50[℃])를 실험용 모의 GIS 챔버 내부 중심부에 전극부와 평행하게 전극 중심축과 8[cm] 떨어진 곳에 설치하였다. 실험용 모의 GIS 챔버 내부압력을 측정하기 위 해 압력계(WISE, 0~15기압)를 설치하였다. 실험용 모의 GIS 챔버 내부를 진공펌프 (SINKUKIKO Co.

대상 데이터

본 연구에 사용한 전극의 재료는 스테인레스 스틸을 사용하였다. 평판전극의 직경은 59[mm]이며, 침전극의 직경은 5[mm]하였으며, 침 첨예도를 20° 로 제작하였다.
사용전극은 침-평판(상부 ; 침, 하부 ; 평판)이며, 갭의 길이는 3[mm]로 하였다.
실험용 모의 GIS 챔버 내부압력을 측정하기 위 해 압력계(WISE, 0~15기압)를 설치하였다. 실험용 모의 GIS 챔버 내부를 진공펌프 (SINKUKIKO Co.Ltd, GUD-050A, pumping speed 60l/min)로 5×10⁴[Torr]까지 진공을 유지할 수 있으며, 열 절연을 위하여 챔버 내 · 외부사이에 진공 층을 두었다.
실험용 모의 GIS 챔버 내부에 설치된 온도센서와 전극부를 관측할 수 있는 관측창(직경 110[mm], 두께 20[mm])을 설치하였다. 이 관측창의 재질은 투명 아크릴이며, 원통형으로 제작 설치하였다.
전원은 AC 300 [kV](DY-106, AC 300[kV]/120[mA])을 사용하였다. 실험용 모의 GIS 챔버 내부온도를 관측하기 위하여 온도센서(UNICON, -50[t]~50[℃])를 실험용 모의 GIS 챔버 내부 중심부에 전극부와 평행하게 전극 중심축과 8[cm] 떨어진 곳에 설치하였다. 실험용 모의 GIS 챔버 내부압력을 측정하기 위 해 압력계(WISE, 0~15기압)를 설치하였다.
두께 20[mm])을 설치하였다. 이 관측창의 재질은 투명 아크릴이며, 원통형으로 제작 설치하였다.
최대 인가전압은 150[kV]까지 인가 가능하다. 전원은 AC 300 [kV](DY-106, AC 300[kV]/120[mA])을 사용하였다. 실험용 모의 GIS 챔버 내부온도를 관측하기 위하여 온도센서(UNICON, -50[t]~50[℃])를 실험용 모의 GIS 챔버 내부 중심부에 전극부와 평행하게 전극 중심축과 8[cm] 떨어진 곳에 설치하였다.
사용하였다. 평판전극의 직경은 59[mm]이며, 침전극의 직경은 5[mm]하였으며, 침 첨예도를 20° 로 제작하였다.

데이터처리

AC전원을 이용하여 절연파괴 전압은 10회 측정하여 평균한 값을 이용하였다.

성능/효과

전원의 종류에 관계없이 기체상태에서는 Paschen's law에 의해 온도 감소에 따라 V_B도 감소함을 확인하였다. 각 압력에 따른 SF6의 액화가 진행되면 액화 SF₆가 침전극을 도포하여 절연파괴전압은 급격히 상승하고, 침전극을 에워싸고 있던 액화 SF₆가 떨어져 버린 직후 측정된 V_B는 낮게 나타남을 확인하였다.
그림과 같이 크게 3개 구간으로 구분할 수 있으며, 구간 Ⅰ은 4, 5 및 6기압에서 온도의 감소에 따라 압력이 감소하는 구간으로 Paschen's law에 의해 V_B도 감소함을 확인하였다.
전원의 종류에 관계없이 기체상태에서는 Paschen's law에 의해 온도 감소에 따라 V_B도 감소함을 확인하였다. 각 압력에 따른 SF6의 액화가 진행되면 액화 SF₆가 침전극을 도포하여 절연파괴전압은 급격히 상승하고, 침전극을 에워싸고 있던 액화 SF₆가 떨어져 버린 직후 측정된 V_B는 낮게 나타남을 확인하였다.

후속연구

연구결과를 응용 보완하면 현재 혹한지역에 설치 혹은 설치될 SF6 가스 적용 변전기기에서 온도 저하에 따라 액화현상으로 절연특성의 큰 변화를 가져옴으로서 오동작 문제 해결에 사용이 기대된다.

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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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