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외산 154kV NGK 노후애자의 전기적 성능 평가
A Study on the Electric Performance of NGK Porcelain Insulators for long period use in 154kV Transmission Line 원문보기

대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회, 2015 July 15, 2015년, pp.426 - 428  

최인혁 (한전 전력연구원) ,  박현민 (한국전력공사) ,  원경배 (한국전력공사) ,  강동훈 (한전 전력연구원) ,  신구용 (한전 전력연구원) ,  김영홍 (한전 전력연구원) ,  김민주 (한전 전력연구원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The NGK suspension insulators are subjected in harsh environments in service above 40 years long time. The long term reliability of the insulators is required for both mechanical and electrical performances. This study describes some electrical performances according to KEPCO-standard. There was fai...

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제안 방법

  • 154kV 신덕은~원흥T/L 및 신덕은~문산T/L에서 철거한 현수애자에 대한 알루미나의 함유량을 분석하기 위하여 애자를 분쇄하여 philips사의 x-선 회절분석기(XRD)로 scanning speed를 20/min 으로 하여 조사하였다. 소결밀도는 ASTM C20에 따라 archimedes 방법을 이용하였고 경도 및 파괴인성을 측정하기 위해 시편을 15, 9, 6, 3, 1㎛ 다이아몬드 페이스트에서 차례로 경면연마한 후 경도(Hv)는 vickers 경도계(Mitutoyo, Japan)를 이용하여 하중 10kg, 유지시간 10sec에서 생긴 압흔으로 측정하였고, 파괴인성(KIc)은 입자압입법(ICL, Indentation Crack Length : 136° Vickers indenter, Mitutoyo, Japan)으로 측정하였다[4].
  • <그림 1>과 같이 애자는 자기, 캡, 핀 및 시멘트로 구성되어 있기 때문에 각 부분별로 적합한 성능시험을 진행하여야 한다. 1968년 및 1979년에 제조한 애자의 캡 및 핀의 도금상태를 관찰하기 위해서, 도막 측정기를 이용하여 실시하였다. 규격에는 5회 평균 70㎛ 이하이면 불량으로 판정하는데 1968년 제품은 도금 두께가 70㎛ 이하로 나타내었기 때문에 불량이고, 1979년 제품은 모두 양호한 상태를 보여주고 있다.
  • 국내 최초로 송전용 애자를 고려애자에서 1984년에 개발하여 1985년부터 현재까지 납품하고 있으며, 1985년부터 1995년까지 생산한 애자에 대한 연구를 실행한 결과 경년열화로 인한 전기적 성능이 저하되었기 때문에 연차적으로 교체를 시행하였다[8]. 그러나 1960년 중반에 도입하여 약 40~50년간 154kV 송전선로에 약 200백만개 정도를 설치 운영하고 있는 일본 NGK 애자에 대한 연구가 전무한 상태에서 애자 상태 점검 및 전기적, 기계적 성능에 대한 시험을 제한된 시료를 통하여 시행하였다. 장기 사용한 애자에 대한 성능평가는 한국전력공사에서 사용하고 있는 ES-5970-0007 규격에 따라 실시하였다[3].
  • 이 시험 결과 모두 양호한 상태를 나타내었다. 따라서 규격에 명시되어 있는 시료 수량을 배분하여, 각각의 전기적 및 기계적 성능 시험을 실시하였다.
  • 일본 NGK 자료에 의하면 1978년 전후로 자기를 생산하는 원료 배합에서 알루미나의 함유량에 따라 크리스토발라이트질 애자와 알루미나질 애자로 구분하고 있다. 따라서 본 연구에서는 경기북부지역본부 관할 파주전력지사의 도움을 받아 대표적으로 1968년산 30,000lbs와 1979년산 25,000lbs NGK 애자를 154kV 신덕은~원흥T/L 및 신덕은~문산T/L 선로에서 각각 30개를 철거하여 전기적 성능시험을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 일본 NGK 자료에 따라 대표적으로 1968년과 1979년 제품을 발췌하였고, 알루미나 함유량을 정성 분석하고자 x-선 회절분석기(XRD)를 이용하였다.
  • 소결밀도는 ASTM C20에 따라 archimedes 방법을 이용하였고 경도 및 파괴인성을 측정하기 위해 시편을 15, 9, 6, 3, 1㎛ 다이아몬드 페이스트에서 차례로 경면연마한 후 경도(Hv)는 vickers 경도계(Mitutoyo, Japan)를 이용하여 하중 10kg, 유지시간 10sec에서 생긴 압흔으로 측정하였고, 파괴인성(KIc)은 입자압입법(ICL, Indentation Crack Length : 136° Vickers indenter, Mitutoyo, Japan)으로 측정하였다[4].
  • 애자의 전기적 성능 시험은 한국전력공사 규격에 따라 과 같이 고주파, 도금, 타격내하중, 상용주파건조섬락, 상용주파주수섬락, 상용주파유중파괴전압, 과전파괴하중 및 흡습시험을 실시하였다[3].
  • 장시간 선로에서 사용하였기 때문에 발생할 수 있는 미세 크랙(micro crack) 및 다른 결함으로 인한 불량 애자를 검출하기 위하여 고주파 시험을 실시하였다. 이 시험 결과 모두 양호한 상태를 나타내었다.
  • 5㎝로 자기에서 시편을 절단하였다. 최대 측정전압은 60kV(60Hz)이고, 상승전압은 3kV/sec인 유중절연파괴 시험기 AMT-106(SOUKOU, Japan)을 이용하여 절연파괴전압을 측정하였다.

이론/모형

  • 그러나 1960년 중반에 도입하여 약 40~50년간 154kV 송전선로에 약 200백만개 정도를 설치 운영하고 있는 일본 NGK 애자에 대한 연구가 전무한 상태에서 애자 상태 점검 및 전기적, 기계적 성능에 대한 시험을 제한된 시료를 통하여 시행하였다. 장기 사용한 애자에 대한 성능평가는 한국전력공사에서 사용하고 있는 ES-5970-0007 규격에 따라 실시하였다[3].
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