[논문]애자 표면열화에 의한 방전특성과 ICP-AES 분석

송길목; 김영석; 정진수

애자 표면열화에 의한 방전특성과 ICP-AES 분석
The discharge characteristics and ICP-AES analysis of insulators by surface deterioration 원문보기

송길목 (한국전기안전공사 전기안전연구원) , 김영석 (한국전기안전공사 전기안전연구원) , 정진수 (한국전기안전공사 전기안전연구원)

It's described the discharge characteristics and ICP-AES analysis of insulators by surface deterioration in this paper. For the assessment of insulators, there are applied the conductivity of dusts, contact angle measurement of the insulator surfaces and the ingredient analysis in each area. Through the analysis of pollutants attached to insulators inside the tunnel, the cleaning cycle is discussed. As the results, it would be expected to the electrical safety.

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문제 정의

따라서 연구는 국내에 포설되어 있는 애자를 대상으로 분진성분, 도전특성과 절연파괴 특성을 종합적으로 평가하고자 하였다. 이를 통해 현장에 설치된 애자류에 대한 점검방법 최적화 및 지역별 특색을 고려한 오염정도 분석기준 확립으로 설비 안전 확보에 기여하는데 있다.

제안 방법

도전율과 접촉각 측정은 실험실 조건에서 실시하고 세정액을 일정비율로 하였다.
평가대상물은 우수에 의해 세정이 되지 않는 터널구간에 설치된 폴리머애자를 중심으로 이루어졌다. 성분분석이 요구되는 ICP-AES를 우선으로 분석하였다. 오염물의 도전율과 포집량을 분석하고 일부 현장에서 수거한 애자의 표면에 대해 발수특성을 확인하기 위해 접촉각 측정을 실시하였다.
오염물의 도전율과 포집량을 분석하고 일부 현장에서 수거한 애자의 표면에 대해 발수특성을 확인하기 위해 접촉각 측정을 실시하였다. 실험실에서 오염물질이 부착된 상태에서의 전기적 특성을 확인하는 방법으로 내전압 시험을 통해 애자의 표면특성을 해석하고자 하였다.
성분분석이 요구되는 ICP-AES를 우선으로 분석하였다. 오염물의 도전율과 포집량을 분석하고 일부 현장에서 수거한 애자의 표면에 대해 발수특성을 확인하기 위해 접촉각 측정을 실시하였다. 실험실에서 오염물질이 부착된 상태에서의 전기적 특성을 확인하는 방법으로 내전압 시험을 통해 애자의 표면특성을 해석하고자 하였다.
절연재료의 표면발수특성을 확인하는데 매우 유용하게 이용되는 방법으로 접촉각 측정법(Contact angle measurement)이 있다. 접촉각을 측정하기 위해서 표면에 일정량의 물방울을 적하한 후 표면에 맺히는 각도를 측정한다.
현장에서 수거한 애자의 표면발수 특성에 대해 분석하기 위해 접촉각을 측정하였다.

대상 데이터

따라서 마그네슘, 아연, 알루미늄, 철 등의 순서로 부식 형성이 매우 용이하다. 분석성분은 현장에서의 대표성을 나타내는 성분으로 하였으며, 아연(Zn), 나트륨(Na), 칼슘(Ca), 인(P), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 망간(Mn), 납(Pb) 등이다. 분진의 경우 애자 표면에 부착되어 절연을 저하시키는 요인이 된다.
분진포집대상이 되는 지역과 터널의 선정은 총 21개소로써 그림 1에 나타낸 것과 같다.
평가대상물은 우수에 의해 세정이 되지 않는 터널구간에 설치된 폴리머애자를 중심으로 이루어졌다. 성분분석이 요구되는 ICP-AES를 우선으로 분석하였다.

성능/효과

오손등급별 도전특성을 근거로 하여 평가하면 현장의 애자표면에 대한 오손정도가 심각한 것으로 나타났다.
현장의 애자를 수거하여 10회 이상 접촉각을 측정하고 이를 평균낸 값을 보면, 접촉각이 70°이하인 애자는 없는 것으로 나타났다.

후속연구

국내 전력설비 중 특수한 환경에 설치된 애자의 오염물 분석을 통해 지역적 특성을 고려한 세정주기를 찾아내어 전기안전에 효과적인 관리가 될 수 있을 것으로 기대된다.
그림 5에서 나타낸 자료를 활용하여 애자의 오손등급을 정리하고 이에 따른 점검주기와 세정주기를 역으로 환산하여 평가하면, 각 지역의 특성에 따라 세정주기와 관리방법에 대해 제안이 가능할 것으로 판단된다.

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