Dry air 중에서 고체절연물의 연면방전특성 연구

강병칠 영남대학교 대학원 2015 국내박사

SF6가스 사용이 교토의정서에 의하여 제한됨에 따라 이를 대체할 수 있는 절연매질에 관한 연구가 진행되고 있다. 이 중 Dry Air를 절연매질로 사용하는 친환경가스절연개폐장치(EGIS)가 국내·외에서 크게 각광받고 있다. 그리고 이러한 장치에서 고체절연물은 전기적인 절연에 중대한 역할을 한다. 하지만 고체절연물이 사용됨에 따라 삼중점이 발생한다. 이는 연면절연성을 감소시키는 원인으로 연면방전이 개시되는 지역으로 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 연면절연성을 향상시키기 위해서 Dry Air 노점 변화 그리고 단일 고체절연물의 수직 및 수평 연면방전 특성과 적층한 고체절연물의 연면방전특성에 관하여 연구하였다. Dry Air의 노점이 낮아질수록, 단일 고체절연물의 유전율이 낮을수록 수직 및 수평 연면방전전압은 상승했다. 또한 고체절연물의 직경이 클수록, 두께가 두꺼울수록 수직 및 수평 연면방전 전압은 상승했지만, 고체절연물의 직경변화 보다 두께변화가 연면방전전압에 더 많은 영향을 미치는 것을 확인하였다. 그리고 3개의 층으로 동일한 고체절연물을 적층할 경우 연면방전특성은 단일고체절연물의 연면방전특성과 유사하였으며, 적층한 고체절연물의 Middle Part의 두께가 Top, Bottom Part의 두께보다 두껍고, Middle Part의 유전율이 Top, Bottom Part의 유전율보다 작을 때 연면방전전압은 상승하였다. 따라서, 이와 같이 적층을 하면 연면절연성을 향상 시킬 수 있을 것으로 생각한다. 또한 적층한 고체절연물 표면에 매질의 압력이 증대되면 매질효과로 인해 연면방전전압이 상승하였다. 이러한 결과는 Dry Air를 절연매질로 사용하는 전력설비 중 연면방전이 일어날 가능성이 있는 설비의 SF6 가스를 대체해야 하는 154 kV 급 GIS 개폐장치의 내부 도체 및 외함 사이의 절연매체와 22.9 kV 급 차단기 및 개폐기의 절연매체로서 활용할 수 있는 Dry Air를 사용하는 전력장치 중 연면방전이 일어날 가능성이 있는 장치의 절연설계 시 연면절연성을 향상시키는 유용한 기초자료가 될 것이다. Since the listing of sulfur hexafluoride (SF6) gas in the Kyoto Protocol as one of the gases subject to monitoring, there have been studies on an insulation medium that can substitute for this greenhouse gas. The Environmentally-Friendly Gas Insulated Switchgear (EGIS), which uses dry air as the insulation medium in the quasi-uniform Electric Field, has drawn great attention at home and abroad. Within this kind of apparatus, a solid insulator plays a critical role for electrical insulation. With the use of a solid insulator, however, a triple junction takes place. It is known that an area where surface discharge is initiated is the cause for reducing surface insulation. To improve surface insulation, therefore, this study investigated changes of dew point in the dry air, vertical & horizontal surface discharge characteristics of a single solid insulator, and surface discharge characteristics of a laminated solid insulator. As the dew point in the dry air decreased, and the single solid insulator’s permittivity declined, both vertical and horizontal flashover voltages increased. As the solid insulator became broader and thicker, in addition, both vertical and horizontal flashover voltages increased. In terms of influence on flashover voltage, changes in thickness were greater than changes in diameter. When a 3-layered solid insulator was laminated, in addition, it was similar to a single solid insulator in terms of surface discharge characteristics. When the middle of the laminated solid insulator was thicker than its top and bottom, and the former was smaller than the latter in terms of permittivity, flashover voltage increased. Therefore, it appears that this kind of lamination would enhance surface insulation. When medium pressure increased on the laminated solid insulator’s surface, flashover voltage increased due to medium effects. These results will be useful data for the improvement of surface insulation at the insulation design of an apparatus that has the possibility of surface discharge among the dry air-based electrical devices that could be used as an insulation medium between the conductor and enclosure of 154kV GIS, as this should substitute for the SF6 of a facility that has the possibility of surface discharge. It may also substitute for insulation medium of 22.9kV circuit breaker and switchgear among those power facilities that use dry air as the insulation medium.

몰드 변압기의 연면방전에 의한 표면손상에 관한 연구

김남석 삼척대학교 산업대학원 2006 국내석사

환경오염 등으로 최근 자주 발생하는 국지성 집중호우로 인해 건물 중에서 지하 변전실은 가장 먼저 침수가 발생하게 된다. 따라서 본 논문은 지하에 시설된 전기 설비 중 몰드 변압기의 표면이 수분과 같은 불순물에 의해 오염될 경우 절연물에 미치는 영향과 위험성을 알아보기 위한 것으로 건조 시와 흡습 시에 대한 연면손상에 대해 연구하였고, 실험 결과 연면 건조 시에는 전극 간격이 증가함에 따라 방전전압은 선형적으로 중가 하였으며 흡습 시에는 수분의 영향으로 비 직선적인 상승을 나타내었다. 연면 건조 시 전극 간격이 증가함에 따라 방전 시 전류의 peak 값은 선형적으로 증가 하였고, 흡습 시는 비선형적으로 증가하였다. 불꽃의 형상은 건조 시에는 가늘고 강한 빛으로 거의 직선적이고, 흡습 시는 산발적으로 광범위하게 나타난다. 방전에 의한 연면손상 특성을 보면 건조 시와 흡습 시 모두 전극 간격이 증가할수록 탄화의 흔적이나 손상의 정도가 감소함을 알 수 있었으며 전반적으로 흡습 시는 건조 시 보다 탄화 및 손상의 정도가 낮은 반면 그 부위는 광범위한 것으로 나타났다. 그 원인으로는 수분 등의 불순물로 인해 흡습시의 누설경로가 건조 시 보다 폭넓게 형성된 원인으로 생각된다. Recently, frequent local downpour due to environmental contamination has been causing flooding of buildings, especially electric transforming areas in basements. Therefore, this study examined the damages on the surface of mold transformer, one of the electric facilities installed in basements, both under wet and dry conditions to see the effect and risk of water or impurities on the surface of mold transformer. The result showed that voltage of electric discharge increased linearly as distance between electrodes increased under dry condition. Under wet condition, however, such increase was non-linear due to the effect of water. When the surface was dry, the maximum value of discharging electric current increased linearly as the distance between electrodes increased. On the other hand, it showed non-linear increase when the surface was wet. The figure of spark was thin, strong, and straight when the surface was dry, while it was widely scattered when the surface was wet. As the distance between electrodes increases, both dry and wet surfaces showed decreased level of carbonization and damages. In general, the level of carbonized damage was less when the surface was wet while the range of it was wider. The reason for such result can be inferred that the leakage path was wider when the surface was wet due to impurities such as water.

몰드 변압기용 에폭시 수지의 연면방전 특성에 관한 연구

정지문 삼척대학교 산업대학원 2006 국내석사

몰드 변압기의 절연물로는 전기적 및 기계적 특성이 우수한 에폭시수지가 사용되며, 침수에 대비한 각종 특성시험을 통한 연구가 필요하다. 본 논문은 실제 몰드 변압기에 사용되는 원통코어부분을 절단하여 만든 시료에 전극을 부착하고 전극간의 거리를 변화시켜서 건조 시와 침수 시의 연면방전 전압특성·방전 시 전류 피크특성 및 방전시간 특성을 실험하고, 그 결과에 대해서 고찰 하였다. 결과적으로 전극간의 거리가 커질 수 록 연면방전전압이 건조 시에는 선형적으로 증가하고, 침수 후에는 비선형적인 증가를 나타내었다. 또한, 전극간의 거리가 커질 수 록 파괴가 발생하는 전계의 세기는 건조 시와 침수 후의 경우 모두 감소함을 알 수 있다. 이 원인으로는 절연물 연면에 부착한 염분, 먼지, 습기 등의 불순물이 존재할 확률이 높아져 도전성 통로의 형성이 쉬워짐으로 파괴 전계가 낮아짐을 알 수 있다. 전극간의 거리가 증가함에 따라 방전전류의 피크 값이 높아지는 특성을 보였다. 그 결과로 건조 시에는 불순물의 영향이 작으며, 침수 후의 경우에는 수분 등의 불순물 배열로 연면방전 전압 파형이 비선형적으로 나타나게 된다. For insulating material of mold transformer, epoxy resin with outstanding electrical and mechanical property is used. For this reason, study on its characteristic is necessary through various experiments, preparing for flooding. The sample for this paper was made by cutting the iron-core cylinder actually used in mold transformer. Then, by attaching electrodes on it, the characteristic of surface discharging voltage was observed during dry and wet for various distances between the electrodes. Also, the characteristic of current peek during discharging and the overall discharging time was observed. The results were as follows ; during dry, the surface discharging voltage increased linearly as the distance between electrodes increased ; while during wet, the surface discharging voltage increased non-linearly. Also, as the distance between electrodes increased, the size of breakdown field decreased for both dry and wet. Since impurities, such as salt, dust, moist etc, are more likely to be attached on the surface of insulator, conductive path is more likely to be formed, decreasing the breakdown field. Peek value of discharging current increased as the distance between electrode increased. During dry, impurities had less effect, while during wet, impurities such as moist made the surface discharging voltage curve non-linear.

고체절연물의 연면방전 특성에 관한 연구

모영규 한국교통대학교 일반대학원 2017 국내석사

현재 전력계통은 전기저항으로 인하여 발생하는 손실량을 최소화하기 위한 방법들 중 계통의 고전압화 된 초전도 전력기기에 대한 연구를 진행하고 있다. 고전압화는 기존 AC 송전방식에서 송전전압을 높여 송전손실을 줄이는 방법으로 증가하는 수요 전력량에 대응하기 위하여 사용하고 있다. 고전압화에 따른 전력계통 및 전력기기에서 발생하는 전기적 사고로 인하여 경제적 손실과 인명피해 역시 증가하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 절연파괴보다 낮은 전압에서 발생하여 막대한 피해를 입히는 사고를 예방하기 위해 초전도 케이블, 솔레노이드 코일, 배전반 등과 같은 고전압 전력기기의 절연설계를 위하여 사용되는 절연물 기체질소(GN2), 액체질소(LN2), GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic), MC Nylon에 대한 AC, DC 전압별 연면방전특성실험을 수행하였다. 연면방전실험 데이터는 통계적 수치해석 도구인 Minitab을 이용하여 확률이 63.2%인 Weibull Distribution해석을 수행하였고, 유한요소해석(FEM : Finite Element Method) 소프트웨어인 COMSOM Multiphysics 5.1을 사용하여 전계해석을 수행 및 분석하였다. 이를 통하여 전극 시스템의 형상과 배치, 연면방전거리, 인가전압에 따라 이용률()을 도출하였고, 이용률에 따른 연면방전전계특성(ESD,MAX, ESD,MEAN, ECD,MAX)을 비교, 분석하였다. 본 논문의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 연면방전실험은 연면방전거리가 증가함에 따라 연면방전전압도 증가하는 경향을 확인하였고, DC 전압을 인가하였을 때 AC 전압 보다 높게 나타났다. 둘째, 기체절연물과 액체절연물의 절연특성은 각각 최대전계(EMAX)와 평균전계(EMEAN)을 따르기 때문에 GN2 내 GFRP와 MC Nylon의 연면방전특성은 ESD,MAX와 의 함수로 나타낼 수 있고, LN2 내 GFRP의 연면방전특성은 ESD,MEAN과 의 함수로 표현할 수 있다. 셋째, 큐브형 연면방전실험은 AC 전압에서 MC Nylon의 연면방전전압이 GFRP 보다 높고, DC 전압에서는 GFRP의 연면방전전압이 MC Nylon 보다 높다. 이는 AC 전압에서 GFRP의 상대적으로 높은 유전상수가 더 높은 전계강도를 초래하기 때문이다. 또한, DC 전압에서의 연면방전은 고체절연물의 저항률에 영향을 받기 때문인 것으로 판단된다. 본 연구에서는 전력기기의 절연설계에 사용되는 기체(GN2), 액체(LN2)절연물과 고체절연물(GFRP, MC Nylon)의 연면방전특성실험뿐만 아니라 유한요소해석을 통하여 전계 평등도를 나타내는 이용률에 따른 연면방전전계를 비교 분석하여 연면방전특성 실험식과 연면방전 기준전계를 도출하였다.

Dry Air 중의 준평등전계에서 고체절연물의 연면방전특성

민경준 영남대학교 대학원 2014 국내석사

SF6가스 사용이 교토의정서에 의하여 제한됨에 따라 이를 대체할 수 있는 절연매질에 관한 연구가 진행되고 있다. 이 중 Dry Air를 절연매질로 사용하는 친환경가스절연개폐장치(EGIS)가 국내·외에서 크게 각광받고 있다. 그리고 이러한 장치에서 고체절연물은 전기적인 절연에 중대한 역할을 한다. 하지만 고체절연물이 사용됨에 따라 삼중점이 발생한다. 이는 연면절연성을 감소시키는 원인으로 연면방전이 개시되는 지역으로 알려져 있다. 따라서 본 논문에서는 연면절연성을 향상시키기 위해서 Dry Air 노점 변화 그리고 단일 및 적층한 고체절연물의 연면방전특성에 관하여 연구하였다. Dry Air의 노점이 낮아질수록, 단일 고체절연물의 유전율이 낮을수록 연면방전전압은 상승했다. 또한 고체절연물의 직경이 클수록, 두께가 두꺼울수록 연면방전 전압은 상승했지만, 고체절연물의 직경변화 보다 두께변화가 연면방전전압에 더 많은 영향을 미치는 것을 확인하였다. 그리고 3개의 층으로 동일한 고체절연물을 적층할 경우 연면방전특성은 단일고체절연물의 연면방전특성과 유사하였으며, 적층한 고체절연물의 Middle Part의 두께가 Top, Bottom Part의 두께보다 두껍고, Middle Part의 유전율이 Top, Bottom Part의 유전율보다 작을 때 연면방전전압은 상승하였다. 따라서, 이와 같이 적층을 하면 연면절연성을 향상 시킬 수 있을 것으로 생각한다. 또한 적층한 고체절연물 표면에 매질의 압력이 증대되면 매질효과로 인해 연면방전전압이 상승하였다. 이러한 결과는 Dry Air를 절연매질로 사용하는 전력설비 중 연면방전이 일어날 가능성이 있는 설비의 절연설계 시 연면절연성을 향상시키는 유용한 기초자료가 될 것이다. It has been studying about insulation gases that can be replaced, according to using SF6 gas is limited by Kyoto Protocol. From among these, Eco-friendly gas insulated switchgear(EGIS) using Dry Air as insulation gases are getting the limelight largely at home and abroad. In these electric power, solid insulator play a significant role on electrical insulation. But the triple junction occurs depending on the solid insulation is used. It is known as the area that the surface discharge is initiated by the cause of reducing the surface dielectric strength. Therefore, in this paper, change of Dry Air dew point and surface discharge characteristics of single and Laminated Solid insulator were studied in order to improve the surface dielectric strength. When Dry Air dew point and the permittivity of single solid insulator decreased, flashover voltage increased. Also, flashover Voltage increased when solid insulator's the diameter is larger and thickness is thicker. But solid insulator's changes in thickness have more affections than changes in diameter on flashover Voltage. In addition, surface discharge characteristics were similar to singe solid insulator in case of laminating the same solid insulator with 3 layers. Futhermore, the thickness of middle part of laminated solid insulator is thicker than the thickness of Top, Bottom part and flashover voltage go up when the permittivity of middle part is less than the permittivity of top, bottom part. Thus, If laminating like this, the surface dielectric strength can be improved. Besides, when the pressure of gas on the surface of laminated solid insulator grow, flashover voltage grow by the gas effect. As a result of this, It will be the useful base material to improve surface dielectric strength when surface discharge is likely to occur in insulation design of electric power during the electric power using Dry Air as insulation gases.

플라즈마를 이용한 수중 용존 오존 및 과산화수소의 동시 생성특성에 관한 연구

이재동 慶南大學校 2005 국내박사

물 속의 유기물과 미생물을 분해하고 수(水) 정화를 위해서 플라즈마 에너지에 의해 생성된 OH, H, O 라디칼과 과산화수소 및 오존들의 산화반응은 폭넓게 응용되고 있다. 그리고, OH 라디칼을 충분히 생성하여 오염된 물을 정수할 수 있는 처리법으로 오존, 과산화수소, 자외선 등을 결합하여 사용한 O₃/high pH, O₃/H₂O₂, O₃/UV와 H₂O₂/UV의 고급 산화 처리 방법(AOP: Advanced oxidation process)들이 있다. 이러한 방법들 중에서 OH라디칼의 생성 yield면이나 실용측면에서 O₃/H₂O₂ AOP 방법이 매우 효율적이다. 따라서, 본 연구는 용존 오존과 과산화 수소를 동시에 생성시키기 위해서 wet-type과 packed-barrier type을 결합한 플라즈마 반응기(WPBR: wet packed-barrier type reactor)를 제작하였다. 그리고, 반응기 전극이 물에 노출될 경우 발생되는 전극의 침식작용으로 물 성분 변화에 미치는 영향을 최소화하기 위해서 반응기의 전극을 물과 비접촉식으로 설계하였다. 고주파 전원(20~30[kHz])을 인가한 플라즈마 반응기와 동일한 조건의 오존 발생기를 사용하여 용존 O₃과 H₂O₂의 생성 특성을 비교하고, 플라즈마 처리된 물의 전도도와 산도 변화 및 물의 초기 온도의 영향을 분석하였다. 동일한 조건의 오존 발생기를 사용했을 때 오존의 농도는 0.03[ppm]~0.05[ppm]으로 매우 낮았고, 플라즈마 반응기를 사용했을 때는 오존 발생기를 사용했을 때 보다 약 30배 높았다. 오존 농도의 경우 물의 초기 온도가 증가함에 따라 증가하였으며, 과산화 수소의 경우 13[。C]에서 포화하는 경향을 보였다. 전도도의 경우 수돗물일 때 플라즈마 처리 후 전도도가 감소하였으며, 증류수의 경우 전도도가 증가하는 경향을 나타내었다. 또한, 오존 발생기에 의해 오존 가스를 주입할 경우 산도(pH)는 시간의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였지만, 플라즈마 반응기인 경우 소량 증가하는 경향을 나타내었다. 그리고, 실제 수족관에 적용시키기 위해서 상용 주파수(60[Hz])에서도 플라즈마가 활발히 발생하도록 침 전극의 플라즈마 반응기를 제작하여, 습식 플라즈마 반응기(WPBR)와 용존 O₃ 및 H₂O₂의 생성 특성을 비교 분석하였다. Ultraviolet rays, active radicals (OH, H, O), H₂O₂ and O₃ produced by the streamer discharge using a pulse power are widely used to deactivate microorganisms and remove organic contaminants in water. And the methods to purified contaminated water are the Advanced Oxidation Process(AOP) which is O₃/high pH, O₃/H₂O₂, O₃/UV and H₂O₂/UV. It implies that AOP is capable of sufficiently generating OH radicals which have a strong power to removal microorganisms and organic contaminants and so on. Among these methods, The O₃/H₂O₂ AOP is the most effective method as aspects of practical use and the generation yield of OH radicals. In this paper, the wet packed-barrier reactor (WPBR), which was packed-barrier type combined with wet-type, was worked out to simultaneously generate dissolved O₃ and H₂O₂ in water. the high voltage with the frequency of 20~30 kHz was applied to the WPBR. The electrodes of the reactor are composed not to be contacted with water because water contamination by the erosion of electrodes exposed to the water should be minimized. Active radicals and O₃ gas could be produced by the plasma. O₃ might be dissolved by bubbling discharged air into water. It seems that H₂O₂ could be formed by reacting active radicals with water. The concentration of dissolved O₃ and hydrogen peroxide were compared with those generated by just bubbling O₃ gas from O₃ generator, which is the same plasma reactor without water, into water and the effects of initial water temperature and the change of conductivity, acidity(pH) after plasma treatment were investigated. The concentrations of H₂O₂ and the dissolved O₃ increased with increasing applied voltage, however when the frequency of applied voltage increased, the O₃ concentration decreased and the H₂O₂ concentration slightly increased. The concentrations of dissolved O₃ is about 30 times greater for plasma reactor than for O₃ generator which is the same plasma reactor without water. When the initial temperature of the water increased, dissolved O₃ concentration increased linearly and the H₂O₂ concentration was nearly saturated at 13℃. The concentrations of dissolved ozone and hydrogen peroxide in case of tap water with the conductivity of 80[s/cm] were much higher than those in case of distilled water with the conductivity of about 0[S/cm]. And the maximum concentrations of dissolved O₃ and H₂O₂ were 1.58[ppm] and 2.4[ppm] respectively. After plasma treatment, the conductivity of distilled water increased, however those of tap water decreased. The pH of the tap water after plasma treatment is higher than that of the original tap water. Namely, the pH increases from 6.45 to 7.61. It could be inferred that the reason for an upward tendency of pH was abundant OH radicals by decomposing the dissolved O₃. The pH of distilled water was about 4.8 after plasma treatment. It can be assumed that the pH decreases by NO₃- ion and NO₂- ion like tap water and also it could be the reason to increase the conductivity of distilled water. And the WPBR and the needle type plasma reactor were used for practical use in a cistern. When tap water and seawater were treated by these reactors, the concentrations of dissolved ozone and hydrogen peroxide were compared respectively. the WPBR was more effective than needle type plasma reactor for active species formation as functions of the time of plasma treatment.

이종고체 절연물의 연면 절연성 평가

김봉권 영남대학교 산업대학원 2011 국내석사

산업사회의 발달과 더불어 신뢰성 높은 양질의 전기에너지의 운전 및 유지보수의 간편화, 계통 운용의 신뢰성, 안전성 확보가 절실히 요구되고 있다. 따라서 절연특성이 매우 우수한 SF6 Gas를 절연재료로 사용하는 전력기기의 사용이 증가되고 있다. 또, 현대사회가 첨단과학의 이기를 갈망하고 있으므로 현재보다 더 많은 전기 에너지를 필요로 하고 있다. 동시에 도시의 공간을 활용하는 효율적인 면에서 전력기기들의 소형화 및 고 신뢰화가 시도되고 있다. SF6 Gas를 적용하는 전력설비는 공급범위가 확대되면서, SF6 Gas가 온실가스를 배출하는 물질로 지정되어 점차 그 사용을 줄이거나 금지해야 하는 실정이다. 그래서 SF6 Gas를 대체할 친환경적인 절연매체의 개발이 절실히 요구되고 있는 현실이다. 이에 본 연구는 모의 GIS 내에서 혼합가스의 압력 및 갭 변화에 따른 전원별 연면절연특성을 究明하였다. 그리고 배전급과 송전급 전력설비에 적용하기 위하여 건조공기와 SF6 Gas의 연면절연특성을 비교 평가하였다. 또한, 본 논문은 절연가스 내의 불평등 전계하에서 연구한 고체절연물의 기본적인 연면방전특성에 대하여서도 기술한다. 실험을 통하여 연면파괴전압에 대해서도 연구한 결과 가스의 압력이 증가함에 따라 매질효과에 의해서 연면절연파괴전압과 전계강도가 증가하는 경향을 보였다. 고체의 두께에 대한 연면절연파괴전압의 증가율에 대해서도 연구한 결과 연면절연파괴전압에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. With the improvement of industrial society, the high quality electrical energy, simplification of operation and maintenance, ensuring reliability and safety are being required. As a result, a power facility using high pressure SF6 gas excellent in insulation characteristics, is increasing and being established and operated domestically and internationally. Also, we request urgently change a SF6 for an environment friendly gas insulation material. In this paper the experiments of surface flashover characteristics by pressure and gap change of Dry-Air in model GIS(Gas Insulated Switchgear) were described. And assess of surface flashover characteristics about Dry-Air and SF6. Also, this paper describes the fundamental surface flashover characteristics of solid dielectric under non-uniform field in insulation dielectric gases. Surface flashover voltage is found out and sorted. These results are getting higher as increasing the gas pressure according to the medium effect. By researching the increasing rates of surface flashover voltage as following the solid dielectric thickness, it reveals that the thickness also affects the surface flashover voltage.

제조공기의 연면방전 및 플레시오버 특성에 관한 연구

장승호 영남대학교 대학원 2010 국내박사

산업사회의 발달과 더불어 신뢰성 높은 양질의 전기에너지의 운전 및 유지보수의 간편화, 계통 운용의 신뢰성, 안전성 확보가 절실히 요구되고 있다. 따라서 절연특성이 매우 우수한 SF6 Gas를 절연재료로 사용하는 전력기기의 사용이 증가되고 있다. 또, 현대사회가 첨단과학의 이기를 갈망하고 있으므로 현재보다 더 많은 전기 에너지를 필요로 하고 있다. 동시에 도시의 공간을 활용하는 효율적인 면에서 전력기기들의 소형화 및 고 신뢰화가 시도되고 있다. SF6 Gas를 적용하는 전력설비는 공급범위가 확대되어, 혹한 지역에도 설치되고 있는 바, 현재 국내․외에서 진행되고 있는 연구는 SF6가 Gas 상태에서 발생되는 문제점에 대해서 이루어지고 있다. 온도가 저하되면 SF6 Gas의 액화현상으로 절연특성에 큰 변화를 일으켜 오동작하는 것이 큰 문제점일 뿐 아니라 온실 Gas를 배출하는 물질로 지정되어 점차 그 사용을 줄이거나 금지해야 하는 실정이다. 그래서 SF6 Gas를 대체할 친환경적인 절연매체의 개발이 절실히 요구되고 있는 현실이다. 이에 본 연구는 모의 GIS 내에서 제조공기의 압력 및 갭 변화에 따른 전원별 절연특성을 究明하였다. 그리고 배전급과 송전급 전력설비에 적용하기 위하여 제조공기와 SF6 Gas의 절연특성을 비교 평가하였다. 또한, 본 논문은 절연가스 내의 불평등전계하에서 연구한 고체절연물의 기본적인 연면방전특성에 대하여서도 기술한다. 모의 GIS 내에서 SF6 Gas와 친환경 가스인 제조공기(I-Air, N2/O2혼합가스)를 동일한 조건에서 실험하였다. 실험을 통하여 절연파괴전압과 전계강도에 대해서도 연구한 결과 가스의 압력이 증가함에 따라 매질효과에 의해서 절연파괴전압과 전계강도가 증가하는 경향을 보였다. 고체의 두께에 대한 절연파괴전압의 증가율에 대해서도 연구한 결과 절연파괴전압에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. With the improvement of industrial society, the high quality electrical energy, simplification of operation and maintenance, ensuring reliability and safety are being required. As a result, a power facility using high pressure SF6 gas excellent in insulation characteristics, is increasing and being established and operated domestically and internationally. But with the modern society longing for the convenience of up-to-date technology, there are attempts of miniaturization and high reliance of power equipments in the effectiveness aspect of urban area's usage of space while requiring more electrical energy than now. Also, we request urgently change a SF6 for an environment friendly gas insulation material. In this paper the experiments of breakdown characteristics by pressure and gap change of Imitation-Air in model GIS(Gas Insulated Switchgear) were described. And assess of breakdown characteristics about Imitation-Air and SF6. Also, this paper describes the fundamental surface discharge characteristics of solid dielectric under non-uniform field in insulation dielectric gases. SF6 as conventional gas in Gas Insulated Switchgear(GIS) and environmentally friendly gases; Imitation Air(I-Air, N2/O2 mixture gas) are used in the same experimental conditions. Breakdown voltage and dielectric strength are found out and sorted. These results are getting higher as increasing the gas pressure according to the medium effect. By researching the increasing rates of breakdown voltage as following the solid dielectric thickness, it reveals that the thickness also affects the breakdown voltage.

셀프힐링 커패시터의 연면방전 특성에 관한 연구

朱寧錫 삼척대학교 2002 국내석사

본 논문은 셀프힐링 커패시터(Self-healing Capacitor)의 마진에서 나타나는 연면방전 특성에 대해 연구하였다. 기중과 유중에서 마진을 변화시키면서 직류 및 교류전압을 인가하고 부분방전 개시전압(PDIV), 연면방전 전압, 증착금속 비산길이 및 연면방전전류를 측정하였다. 실험결과 부분방전개시전압(PDIV)은 기중에서나 유중에서 모두 마진이 길어짐에 따라 상승하였고 연면방전전압은 마진이 길어질수록 거의 비례적으로 상승하였으며, 직류전압 인가시 교류전압 인가시보다 약간 높게 나타났다. 연면방전시 증착금속 비산길이는 마진의 증가에 따라 지수함수적으로 증가하였고 연면방전전류도 마진이 길어짐에 따라 증가하였으며 직류의 경우가 교류에서보다 더 증가하였다. 또한 마진이 길어질수록 그 증가폭이 커짐을 알 수 있다. 연면방전전류의 파형은 급격히 진동 감쇠하였으며, 몇 개의 낮은 피크가 나타났다. This paper reviews surface flashover characteristics of metalized polypropylene film(MPPF) used for self-healing capacitor applications. In the experiments, partial discharge initiation volatge(PDIV), surface flashover voltage, burn out length of metalized film and current in ground conductor were measured and recorded while ac and dc voltage were applied to MPPF as changing margins in oil and air respectively. As results, PDIV was increased with margins in oil and air. Surface flashover voltage was recored higher in dc condition than ac and increased proportional to margins. The burn out length was varied by the applied voltage and observed larger shape in dc condition than ac. Current in ground conductor at surface flashover was also recorded higher in dc than ac. The waveform of surface flashover current damped oscillating and reduced rapidly being observed several low peaks currents after high peak. The results acquired to be utilized as fundamental data to design the MPPF margins in self-healing capacitors.

異種매질 중 압력변화에 따른 고체유전체의 沿面絶緣性 評價

이상호 영남대학교 대학원 2010 국내박사

산업사회의 발달과 더불어 신뢰성 높은 양질의 전기에너지의 운전 및 유지보수의 간편화, 계통 운용의 신뢰성, 안전성 확보가 절실히 요구되고 있다. 따라서 절연특성이 매우 우수한 SF6 Gas를 절연재료로 사용하는 전력기기의 사용이 증가되고 있다. 또, 현대사회가 첨단과학의 이기를 갈망하고 있으므로 현재보다 더 많은 전기 에너지를 필요로 하고 있다. 동시에 도시의 공간을 활용하는 효율적인 면에서 전력기기들의 소형화 및 고 신뢰화가 시도되고 있다. SF6 Gas를 적용하는 전력설비는 공급범위가 확대되면서, SF6 Gas가 온실가스를 배출하는 물질로 지정되어 점차 그 사용을 줄이거나 금지해야 하는 실정이다. 그래서 SF6 Gas를 대체할 친환경적인 절연매체의 개발이 절실히 요구되고 있는 현실이다. 이에 본 연구는 모의 GIS 내에서 혼합가스의 압력 및 갭 변화에 따른 전원별 연면절연특성을 究明하였다. 그리고 배전급과 송전급 전력설비에 적용하기 위하여 혼합가스와 SF6 Gas의 연면절연특성을 비교 평가하였다. 또한, 본 논문은 절연가스 내의 불평등전계하에서 연구한 고체절연물의 기본적인 연면방전특성에 대하여서도 기술한다. 모의 GIS 내에서 SF6 Gas와 친환경 가스인 N2/O2 혼합가스를 동일한 조건에서 실험하였다. 실험을 통하여 연면파괴전압에 대해서도 연구한 결과 가스의 압력이 증가함에 따라 매질효과에 의해서 연면절연파괴전압과 전계강도가 증가하는 경향을 보였다. 고체의 두께에 대한 연면절연파괴전압의 증가율에 대해서도 연구한 결과 연면절연파괴전압에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. With the improvement of industrial society, the high quality electrical energy, simplification of operation and maintenance, ensuring reliability and safety are being required. As a result, a power facility using high pressure SF6 gas excellent in insulation characteristics, is increasing and being established and operated domestically and internationally. Also, we request urgently change a SF6 for an environment friendly gas insulation material. In this paper the experiments of surface flashover characteristics by pressure and gap change of N2/O2 mixture gas in model GIS(Gas Insulated Switchgear) were described. And assess of surface flashover characteristics about N2/O2 mixture gas and SF6. Also, this paper describes the fundamental surface flashover characteristics of solid dielectric under non-uniform field in insulation dielectric gases. SF6 as conventional gas in Gas Insulated Switchgear(GIS) and environmentally friendly gases; N2/O2 mixture gas are used in the same experimental conditions. Surface flashover voltage is found out and sorted. These results are getting higher as increasing the gas pressure according to the medium effect. By researching the increasing rates of surface flashover voltage as following the solid dielectric thickness, it reveals that the thickness also affects the surface flashover voltage.