Dry-air 중에서 고체절연물의 적층형상과 파티클에 따른 연면방전특성 연구 :A study of surface discharge characteristics according to the laminated shape and conductive particles of the solid insulator in the dry-air

전종철

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자료유형: 학위논문

저자정보: 전종철 (영남대학교, 嶺南大學校)

지도교수: 朴元柱

발행연도: 2016

저작권: 영남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

이 논문의 연구 히스토리 (6)

2016

Dry-air 중에서 고체절연물의 적층형상과 파티클에 따른 연면방전특성 연구

전종철 電氣工學科 2016.01 학위논문

Dry-Air 중의 동일 연면거리를 가진 고체절연물의 형상 변화에 따른 수직연면방전 특성 연구

전종철 , 최병주 , 배성우 외 2명 조명·전기설비학회논문지 2016.01 학술저널

2015

Dry Air 중의 동일 연면거리를 가진 고체절연물의 형상 변화에 따른 방전특성

전종철 , 이광식 , 박원주 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2015.05 학술대회자료

Dry Air 중의 에폭시 절연물의 수평연면방전특성

전종철 , 이광식 , 박원주 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2015.05 학술대회자료

2014

Dry Air 중의 동일 연면거리를 가진 고체절연물의 형상 변화에 따른 방전특성

전종철 , 채수진 , 이광식 외 1명 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2014.11 학술대회자료

Dry Air 중의 준평등전계에서 고체절연물 연면거리에 따른 방전특성

전종철 , 채수진 , 백종현 외 2명 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2014.05 학술대회자료

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본 논문은 친환경 고전압 전력설비의 절연설계를 위해 Dry-Air 중 고체절연물의 적층형상과 도전성 파티클에 대한 연면방전특성을 연구하였다. 절연내력의 향상을 위해 동일한 연면거리를 보유하는 A, B, C 형상으로 적층한 고체절연물을 제안하였다. 연면방전실험은 준평등전계 중 0.1∼0.6 MPa 압력범위에서 수행되었다. 동일한 연면거리로 적층한 고체절연물의 연면방전전압은 B-형상이 A-형상보다 낮았으며, C-형상은 A-형상보다 더 높게 나타났다. 이러한 연면방전전압의 차이를 검토하기 위해 적층한 고체절연물의 표면적과 체적에 대한 전계강도를 검토하였다. B-형상에서 표면전계강도는 표면적의 증가와 함께 증가하였으며, 체적전계강도는 체적이 감소할수록 증가함을 알 수 있었다. 연면방전전압이 가장 높은 C 형상에서 체적전계강도는 B-형상과 동일한 특성을 보였지만 표면전계강도는 표면적의 증가와 함께 거의 일정하였다.
연면방전특성에서 도전성 파티클의 영향은 전극 사이에 위치한 도전성 파티클의 배치에 따라 검토하였다. 도전성 파티클이 전극 중앙과 그 양측에 모두 배치한 경우와 전극 중앙에만 배치된 경우에서 수평연면방전전압은 전자의 경우가 더 높았다. 그리고 적층한 고체절연물과 도전성 파티클에 대한 연면방전특성은 베이클라이트와 에폭시 수지에서 유사하게 나타났다. 적층한 고체절연물과 도전성 파티클에 대한 연면방전특성은 각각 유전분극에 의한 전계, 파티클로 촉발되는 방전메커니즘 및 삼중점 전계를 기반으로 해석하였다.
본 논문의 연구결과는 Dry-Air와 스페이서를 사용하는 친환경 가스절연개폐기에서 연면방전에 대한 절연성능향상과 도전성 파티클에 의한 절연성능 저하를 고려한 우수한 스페이서 재료를 결정하는데 기초자료로 활용될 것이다.

This study investigated the laminated shape of solid insulation in the dry-air and surface discharge characteristics of conductive particles for the insulation design of environment-friendly, high-voltage power components. For the improvement of dielectric strength, solid insulation laminated in three shapes (A, B and C), having the same creeping distance, was proposed. A surface discharge experiment was conducted at a pressure ranging from 0.1 to 0.6 MPa in a quasi-uniform electric field. In terms of the surface discharge voltage of the solid insulation laminated with the same creeping distance, B-shape was lower than A-shape while C-shape was higher than A-shape. To review this kind of difference in surface discharging voltage, this study reviewed electric field strength on the surface area and volume of the laminated solid insulation. In B-shape, surface area electric field strength increased along with an increase in surface area while electric field strength increased as the volume decreased. C-shape, where surface discharging voltage was the highest, revealed the same properties with B-shape in terms of volume electric field strength. In contrast, electric field strength was almost constant as the surface area increased. In surface discharge characteristics, the effects of conductive particles were reviewed according to their configurations among electrodes. The horizontal surface discharging voltage was higher when the conductive particles were positioned between and on both ends of electrodes than when they were configured in the middle of electrodes. The surface discharge characteristics on laminated solid insulation and conductive particles were similar in Bakelite and epoxy resin. In addition, they were interpreted based on electric field on each dielectric polarization, discharge mechanism caused by particles, and triple-point electric field. It is expected that the study results would be useful as basic data in determining superior space materials, considering the improvement of insulation performance on surface discharge and insulation performance degradation by conductive particles in environment-friendly gas-insulated switchgears that use space in the dry-air.

1. 서 론 1
1.1 연구의 배경 및 목적 1
1.2 본 논문의 구성 4
2. 기체방전 및 연면방전 메커니즘과 유전분극 현상 5
2.1 기체방전의 메커니즘 5
2.1.1 충돌전리계수와 전자부착계수 6
2.1.2 기체절연파괴 8
2.2 연면방전의 메커니즘 12
2.2.1 연면방전 메커니즘 13
2.2.2 연면방전특성 19
2.2.3 연면방전에 영향을 미치는 요소 26
2.3 유전분극현상 39
2.3.1 유전분극 현상 39
2.3.2 복합절연의 기본 개념 44
2.3.3 표면전하의 축적 및 소멸 과정 49
3. 실험장치 및 실험방법 55
3.1 실험장치 55
3.1.1 수직연면방전 실험장치 55
3.1.2 수평연면방전 실험장치 61
3.2 실험방법 64
3.2.1 적층형상에 따른 연면방전 실험 64
3.2.2 파티클 배치에 따른 연면방전 실험 66
4. 결과 및 고찰 68
4.1 적층한 고체절연물 연면방전특성 68
4.1.1 베이클라이트의 연면방전특성 68
4.1.2 에폭시 수지의 연면방전특성 73
4.2 연면거리에 대한 전계강도 78
4.2.1 베이클라이트의 연면전계강도 78
4.2.2 에폭시 수지의 연면전계강도 82
4.3 표면적에 대한 전계강도 86
4.3.1 베이클라이트의 표면전계강도 86
4.3.2 에폭시 수지의 표면전계강도 93
4.4 체적에 대한 전계강도 97
4.4.1 베이클라이트의 체적전계강도 97
4.4.2 에폭시 수지의 체적전계강도 103
4.5 파티클 부착에 따른 수평연면방전특성 107
4.5.1 베이클라이트의 수평연면방전특성 109
4.5.2 에폭시 수지의 수평연면방전특성 123
4.5.3 파티클에 따른 영향 135
5. 결론 139
참고문헌 142
국문요약 153
영문요약 155

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