[논문]170kV급 단로기용 Composite Insulator 설계 및 특성 연구

조한구; 박기호; 한동희; 윤문수; 진상용; 송희석; 이동원

170kV급 단로기용 Composite Insulator 설계 및 특성 연구
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조한구 (한국전기연구원) , 박기호 (한국전기연구원) , 한동희 (한국전기연구원) , 윤문수 (한국전기연구원) , 진상용 (한국전기연구원) , 송희석 (한국전기연구원) , 이동원 ((주) 효성 중공업연구소)

Recently composite insulators are being used for outdoor high voltage applications. Composite insulators for transmission line have significant advantages over porcelain insulators, especially for ultra-high voltage. Their advantages are light weight, vandalism resistance, and hydrophobicity. We developed a 170kV high reliable vertical break disconnector with good long term electrical and mechanical performance which was achieved by the improvement of electrical performance and light weight. We discuss the outline of the development and the product.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 170kV급 수직 개폐형 단로기용 복합애자에 대한 모델 설계와 더불어 일반적으로 초고압에 사용되는 복합애자의 금구와 FRP와의 기계적 압착에 의한 결합 대신 열수축법에 대하여 검토하고[2], 또한, 외피재료로서 사용되는 LSRtliquid silicone rubber)의 특성에 대해 언급하였다.
본 연구에서는 170kV급 수직 개폐형 단로기용 복합애자에 대한 모델의 설계, 해석 및 외피재료로서 사용되는 LSR의 특성에 대해 간략하게 언급하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

제안 방법

LSR의 주입압력, 주입시간 및 주입 후의 경화 시간 등 시험조건을 변화시켰다. 최적조건으로 APG(auto- matic pressure gelation) 설비에 의하여 성형된 복합애자의 형상을 그림 8에 나타내었다.
갓의 기울기는 오손물질이 잘 세정될 수 있도록 상부 기울기를 15°, 하부 기울기를 8°로 설정하였으며, 누설거리는 오손등급 B 이상으로 설계되었다. 그림 2는 설계된 복합애자의 형상을 교대갓과 규칙갓의 2D 모델로 형상화하여 나타내었다.
두 가지 형태의 지지애자 중 교대갓을 가진 경우에 있어서, 갓의 돌줄거리에 따른 자기 세정비(self cleaning ratio)가 L46으로서 기준치 이상의 값을 갖도록 설계하였다. 갓의 기울기는 오손물질이 잘 세정될 수 있도록 상부 기울기를 15°, 하부 기울기를 8°로 설정하였으며, 누설거리는 오손등급 B 이상으로 설계되었다.

대상 데이터

시험 주파수는 60Hz, 출력전압은 ±2%이내에서 6kV까지, 전류는 60mA 로 설정하였다. 상부전극과 하부전극의 거리는 50±0.5mm이고, 수평으로부터 45°로 유지하였으며, 전극은 스테인레스를 사용하였다.

성능/효과

1. 교대갓은 일정한 길이에서 누설거리를 증가시킬 수 있었으며, 강우시 전교 현상을 억제함은 물론 배수성도 양호하였다. 또한, 외피재료의 사용량도 규칙 갓보다는 적으므로 경제적인 측면에서도 유리하다고 볼 수 있었다
2. LSRe 직경이 큰 절연물을 제조할 경우 인열강도 (tear strength)의 우수성으로 인하여 성형성이 우수하였지만, 접촉각 등은 HTV 보다 낮은 값을 나타내었다.
3. 현재까지의 연구 결과 성형성 및 기계적 성능(비틀림 파괴하중, 굽힘파괴하중 및 인장파괴하중) 등은 만족하였으며, 세부적인 시험은 진행중에 있다.
이의 결과로 부터 계산된 최대 전계값은 절연물의 절연파괴 강도에는 미치지 않기 때문에 절연상의 문제는 없으며, 규칙갓 모델의 최대 전계값이 교대갓 모델의 최대전계 값 보다 약간 높게 나타났다. 전계의 집중 부위를 살펴보면 두 모델 모두 상부 금구 및 금구와 고무와의 계면에서 두드러지게 나타나고 있음을 알 수 있다.
특성을 측정하였다. 전체적으로 HTV가 미소하게 높은 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.
모델에 대한 전계해석 결과를 나타낸 것이다. 해석된 결과를 보면, 규칙 갓 모델의 경우 최대 전계값이 5.37×106 V/m이며, 교대 갓 모델은 5.08×106 V/m로 나타났다.

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