[논문]전기 방재를 위한 초고압케이블의 전기 전도 특성

박희두; 박하용

전기 방재를 위한 초고압케이블의 전기 전도 특성
Electrical Conduction Characteristics of Ultra High Voltage Cable for Prevention of Electrical Fires 원문보기

박희두 (강원대학교) , 박하용 (강원대학교)

In this paper we investigated the volume resistivity and AC conduction current according to the temperature and voltage. As a result, the volume resistivity comes to be small according to the measurement temperature and voltage. AC conduction current of the heat treatment specimen is increased because of the decrease of insulation.

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문제 정의

많이 발생하고 있다. 이에 본 논문에서는 국내에서 사용되고 있는 전력용 케야쁠 절연재의 대무분인 XLPE (cross-linked polyethylene)플 이용하여 실제 현장에서 일여날 수 있는 환경으로 모의하여 전기전도黑성인 체적고유저항의 온도의존특성과 교류전도전류의 주파수의 존특성에대하여 측정겲과礬 소개한다.

제안 방법

TO-9B : J쵸pan)을 사용하여 실험하였다. 츅정 방법은 Step 인가법에 따라 100, 250, 500, !, 00이V]의 전압을 상온, 50, 80, 100, 120에서 체적 고유저항을 측정하였다.
시료의 교류전도 튝성을 측정하기 위하여 유전정접 쥭정장치인 LCR Meter (HEWLETT PACKARD Co. 4284A :USA ) 와 몬도조절 장치養 내장한 오븐 (ANDO ELECTRIC Co. TO-9B : Japan)을 사용하였으며, 상온, 50, 80, 100, [笆]의 온도에서 20 [Hz] ~까지 변화시키면서 5, 20[V]의 전압을 Step 인가법으로 변화시킬 때의 주파수 의존성에 대하여 측정하였다.
시료의 크기는 XLPE1 200x200x0.4 [m삐로 만들고 열처리는 외부의 영향을 최소화하고 온도 분포를 일정하게 하기 위하여 설정온도의 정화성을 유지하기 위하여 디지털 온도계가 포함된 핫 프레스(H여 p冀ss)를 이용, 90μ이에서 15시간 동안 열화 시킨 후 서냉 시켜 열처리 과정에서 파손과 두께 및 표면의 변형을 최소화 하였다.

대상 데이터

시료의 체적고유저항을 측정하기 위하여 Highmegaohm meter(ANDO Co. Model VMG-1000 : Japan)를 여용하고, 시료의 온도륾 조절하기 위하여 온도조절 장치가 내장한 오븐(ANDO ELECTRIC Co. TO-9B : J쵸pan)을 사용하여 실험하였다. 츅정 방법은 Step 인가법에 따라 100, 250, 500, !, 00이V]의 전압을 상온, 50, 80, 100, 120에서 체적 고유저항을 측정하였다.

성능/효과

따라서 측정전압과 주파수영역에서는 주파수가 증가하면 교류 전도 전류값은 1" 배로 커짐을 확인하였다. 그리고 같은 주파수 영역에서 온도가 증가하면 전도전류가 감소하는데 이것은 저항의 몬도의존성에 의한 것으로 인가전압이 높아지면 전도전류의 증가율도 아주 작게 증가하였다.
그러나 온도가 50 [笆]률 초과하면 온도상승에 따라 체적고유저항은 급격하게 감소하고 알 수 있는데, 이는 온도로 인하여 캐리어가 증가하고, 도전특성의 증가로 체적고유저항이 감소됨을 확인할 수 있었다. 그림 1(b)는 15시간 열처리한 시료의 체적고유저항으로 virgin상태의 시료보다 15시간 열처리한 시료의 결정성이 우수하고 체적고유저 항의 온도의존성에서 얀가전압에 따른 체적고유저항톡성의 변곡온도가 85 [℃]에서 65 [℃]로 차츰 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.
유전체 및 콘덴서는 용량성 소자이므로 전압인가률 주체로 해서 등가병렬회로로 나타내지만 등가직렬정전용량은 등가병렬정전용량 C 와 거의 같은 값일 경우 이를 등가직렬회로로 바꿀 수 있기에 등가병렬저항 日은 주파수와 유전정접 tan 6 와 등가직렬저항 r 과는 반비례 관계가있다. 그러므로 같은 주파수에서 가해진 온도가 높아지면 절연물의 등가병렬회로를 절연물의 등가직렬 회로로 변환했을 패의 등가병렬저항 R의 값은 유전정접 tan 8 가 온도와 비례관계가 있으므로 온도가 증가하면 감소하기 때문에 등가직렬저항 r의 값은 반대로 중가하여 전류값이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 이패 전류의 평균 감소율과 표준편차는 각각 5 [V]에서 85.
확인하였다. 그리고 시료의 열처리에 따라 결정성이 좋아지는 것으로 이는 온도가 상승되면 도체의 음극성에 의한 도전성 캐리어의 주입이 용이 해지고 인가된 초기의직류전압에 의해 흡수전류가 지수 함수적으로 감소하기패문인 것을 확인하였다. 또한, 교류 전도전류의 주파수의존특성에서 15시간 열처리 시료가 virgin 시료보다 주파수 증가에 따른 교류 전도전류의 증가는 병렬등가 저항의감소 즉 시료의 절연성 저하 때문으로 사료된다.
초고압 케이블의 전기 전도 튝성을 조사한 결과, 체적고유저항은 측정온도 및 인가전압이 높아짐에 따라 저하됨을 확인하였다. 그리고 시료의 열처리에 따라 결정성이 좋아지는 것으로 이는 온도가 상승되면 도체의 음극성에 의한 도전성 캐리어의 주입이 용이 해지고 인가된 초기의직류전압에 의해 흡수전류가 지수 함수적으로 감소하기패문인 것을 확인하였다.

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