[논문]HVDC 케이블용 함침 절연지의 온도 및 전계 의존성

안미경; 전승익; 이태호; 김남열; 최창열

HVDC 케이블용 함침 절연지의 온도 및 전계 의존성
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안미경 (LS 전선 기술개발본부) , 전승익 (LS 전선 기술개발본부) , 이태호 (LS 전선 기술개발본부) , 김남열 (LS 전선 기술개발본부) , 최창열 (LS 전선 기술개발본부)

오늘날 DC 케이블은 도서간의 장거리 전력전송 및 서로 다른 주파수간의 계통연계를 위해서 널리 확대되어 사용되고 있다. 일반적으로 AC케이블의 전계는 절연체의 유전율에 의해서 결정되는 용량성 전계분포를 가지며, DC케이블은 과전 초기에는 절연체의 유전율 뿐만 아니라 저항율에 의해서 결정이 되며 충분한 시간이 흐른 후에는 저항율에 의해서 결정되는 저항성 전계분포를 가진다. 본 논문에서는 해저 HVDC 케이블용 함침 절연지 절연저항의 온도 및 전계 의존성을 평가하기 위해서 저항율을 측정 하였으며 통계처리를 통해서 온도 및 전계의존성을 구하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 AC 및 DC케이블에서의 전계분포에 대해서 설명하고, 자사의 HVDC 케이블 개발시 필요한 절연지 특성 중 절여지의 절여저항을 실험을 통하여 측정하여 온도 및 전계의존계수를 산출하였다.
본 절에서는 함침 절연지의 온도와 전계 의존계수를 산출하기 위한 시험에 대해서 설명하고자 한다. 절연지의 수분을 제거를 위해 진공건조를 실시하며, 진공건조 조건은 24시간 동안 110도에서 O.

제안 방법

1) 자사 HVDC케이블 개발을 위해 절연지의 온도 및 전계의존계수를 확보하여 절연설계 시 필요한 데이터를 확보하였다,
본 논문에서는 HVDC 케이블 함침절연지의 온도 및 전계 의존계수 측정을 수행하였으며 자체개발한 DC전계계산 프로그램을 이용하여 전계해석을수행종여 아래와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
설명하고자 한다. 절연지의 수분을 제거를 위해 진공건조를 실시하며, 진공건조 조건은 24시간 동안 110도에서 O.ltorr의 진공 속에 둔다. 그리고 난 후 그 샘플을 진공도 O.
절연지의 절연저항 측정시 온도조건은 25℃, 35℃, 40℃, 50℃, 55℃에서 측정하였으며 전계는 각각 1 kV/mm, 2.5kV/mm, 5kV/mm, 10.5kV/mm가 인가된 상태로 측정을 수행하였다. 또한, DC절여지의 체적저항율은 Microcal O rigin version 6.

대상 데이터

본 실험에서 사용된 전극은 직경 80mm인 구리 전극 및 가드 전극으로 구성된 절연저항 측정 장치를 통하여 실험을 진행하였다

데이터처리

DC전계해석을 위해서 자사에서는 DC전계계산 프로그램을 개발하였으며 개발된 프로그램을 이용하여 전계해석을 수행하였다&rsquo;
개발된 프로그램을 이용하여 250kV, 800mm2 MI 케이블의 AC와 DC 전계분포를 계산하였다. 이때 체적 저항율은 9xl015 Q-mm, 유전율은 4.

이론/모형

5kV/mm가 인가된 상태로 측정을 수행하였다. 또한, DC절여지의 체적저항율은 Microcal O rigin version 6.0에 의한 통계처리 기법을 활용해 식(2)에 따라 a, P 값을 산출하였다.
식(5)를 계산하기 위해 후퇴차분법을 적용하여 알고리즘을 구성하였다. 여기에서 도전율은 온도와 전계의 함수로 식(2)와 동일하게 적용하였다.

성능/효과

2) HVDC 케이블 전계해석 프로그램 자체개발을 통하여 DC케이블에서 시간에 따른 전계분포를 계산할 수 있었다. 또한 개발된 프로그램을 통하여 케이블 및 접속함의 절연설계가 가능하게 되었으며 체적 저항율의 변화에 따른 전계 역전현상 등 AC와는 다른 특성들을 고려하여 제품설계가 가능하게 되었다.
따른 전계분포를 계산할 수 있었다. 또한 개발된 프로그램을 통하여 케이블 및 접속함의 절연설계가 가능하게 되었으며 체적 저항율의 변화에 따른 전계 역전현상 등 AC와는 다른 특성들을 고려하여 제품설계가 가능하게 되었다.
상기의 두 그래프를 살펴볼 때 DC절연지 절연저항은 온도와 전계에서 따라 급격히 감소함을 알 수 있으며 최대 저항율은 온도 25℃, 전계 1 kV/mm 일 때 9x1(广15 Q-mm 로 나타나며 반면 최소 저항율은 온도 5 5℃, 전계 10.5 kV/mm 일 때 08x1(广15 Q-mni임을 알 수 있다,

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