변전소 애자의 오손 시험법에 대하여

변전소 애자의 오손 시험법에 대하여

 

1. 개요

애자가 오손되어 비나 안개에 의하여 습윤을 받으면 애자 연면의 절연이 떨어진다. 이 절연 저하 때문에 국부방전이 발생되어 가청 잡음, 라디오․TV 장애를 유발하거나 심한 경우에는 Flash over를 일으킨다.

2. 애자의 오손의 원인

오손물의 종류에 따라 섬락전압이 미치는 영향이 크게 다르므로 애자의 오손 섬락 특성은 복잡하게 되어 있다. 애자의 오손물은 해염 외에 공장에서 배출되는 여러 가지 화학 합성물, 매연, 분진, 국부적이지만 시멘트 등이 있다. 이와 같은 오손물 중에서 애자의 절연에 가장 나쁜 영향을 주는 것은 물에 녹아서 강한 도전성을 나타내는 해염 등의 강전해질이다.

3. 애자 표면이 오손되었을 때 일어나는 Flash over 발생 과정

가. 애자의 표면은 사용 환경에 따라 해염 등의 오손물이 부착되어 오손된다. 이와 같은 부착물은 건조 상태에서는 절연에 대하여 악영향이 미치는 일은 없으며 안개, 비, 눈 등에 의하여 습해졌을 때 오손물 중의 염분, 그 외 가용성분이 물에 용해되어 표면 누설 저항이 저하되면서 상당한 누설전류가 표면에 흐게 된다.

나. 이 누설전류의 가열효과에 따라 특히 전류밀도가 높은 곳, 현수애자에서 Pin, Cap 주변에 소위 건조대를 형성한다. 그 결과 국부적으로 저항이 증대되어 부담 전압이 높아진다.

다. 오손의 정도가 가벼우며 건조대에 걸리는 전압이 낮으면, 그 부분에는 방전이 일어나지 않으며 누설전류가 점차 감소되어 절연성은 회복된다. 그러나 오손의 정도가 높은 경우에는 최초 흐르는 전류는 크며, 건조 작용이 강하므로 건조대에 걸리는 전압은 높아져서 국부 아크의 발생이 일어난다.

라. 국부 아크의 발생에 의하여 건조 부분은 단락되고 아크 방전의 전류를 제한하는 것은 남은 습윤 부분의 저항이므로 아크 발생과 동시에 누설전류는 급격하게 증대된다.

마. 한편 가열 건조 효과도 증대되므로 곧 전류는 감소되고 국부 아크도 소멸된다. 그리고 재차 표면이 습윤하게 된다.

바. 이와 같이 하여 누설전류 Surge를 반복하며, 그 결과 애자 표면의 전압 분포는 점점 불균등하게 되어 전압의 대부분은 건조 부분에 걸리게 되어 아크는 방전의 강도를 더하여 드디어 습윤 부분의 저항의 전류를 억제할 수 없게 되어 어느 값에 도달하면 Flash over로 진전된다.

4. 애자의 오손 대책

가. 과절연 설계

매연이나 분진, 염분의 오손을 고려하여 사전에 애자의 연면 절연을 강화하여 두고, 오손상태에서 flash over 사고를 방지하는 것이 과절연 설계이다.

과절연 설계에는 애자의 증결, 표면 누설 거리가 긴 특수한 애자의 사용 등이 있으나 오손애자의 flash over 전압은 애자의 표면 누설 거리에 거의 비례하여 상승하므로 애자의 연결 개수를 증가시키는 방법이 일반적으로 채용되고 있다.

1) 현수애자의 과 절연 설계 (교류 25[kV] 현수애자 250[mm]의 경우)

오손구분	일반지구	오손지구	중오손지구
설계 내전압[kV/개]	10.3	8.9～7.8	6.7
애자의 개수	3개	3～4개	4개
현재 시설 개수	4개	4개	5개

2) 장간애자의 과절연 설계 (교류 25[kV]용 장간의 경우)

오손구분	일반지구	오손지구	중오손지구
kV당 소요 누설 거리[mm/kV]	26	30～33.5	43.5
소요 누설거리[mm]	780	900～1,005	1,305
현재 시설물 적용 누설 거리[mm]	1,480 (1,250)	1,480 (1,250)	1,480
적용 오손 내전압[kV]	30	30	30

( )는 이중 절연 방식

나. 애자 청소

오손 flash over 사고 방지를 위하여 애자를 정기적, 응급적으로 청소하는 방법이다.

일반적으로는 정전시키고 사람의 손으로 하는 청소를 한다.

1) 사람이 손으로 하는 청소

2) 활선 애자 청소기로 하는 청소

3) 활선 청소 장치에 의한 청소

다. 발수성 물질의 도포

애자가 오손되어 습윤에 의하여 표면의 절연이 저하되지 않도록 애자의 표면에 발수성 물질을 도포하여 절연을 유지하는 방법이다. 이 발수성 물질에는 Silicone Compound가 널리 사용되고 있다.