고분자애자에서 발생하는 트래킹 현상

고분자애자에서 발생하는 트래킹 현상

 

 

1. 서론

트래킹이란 절연 물체 표면상의 전위차가 있는 부분에서 방전에 의해 재료의 일부가 열분해하고 탄화 도전로(트랙)를 형성하는 것이다. 탄화된 부분은 전류가 흐르기 쉽기 때문에 탄화 도전로는 점점 긴 방향으로 늘어져서 나뭇가지 형태로 진전한 트랙이 단자간을 단락하면 표면이 파괴된다.

 

2. 트래킹의 발생 원인

트래킹의 발생 원인은 열적 효과가 주원인으로서 열의 발생 원인은 누설 전류에 의한 줄(joule)열과 미소 전류에 의한 국부적인 발열이 있으나, 열화의 원인은 주로 미소 전류에 의한 국부적인 발열이다.

 

3. 고분자 애자의 트래킹 현상

고분자 애자가 옥외에 사용되는 경우 불순물의 부착과 습도 및 부식성 가스에 노출되어 표면이 오손되면 누설 저항이 저하되고 국부적으로 연면에 전류가 흐르며 줄 열에 의해 그 연면의 도전로가 형성되어 미소 발광 방전이 발생하고 절연물 표면에 국부적인 탄화 생성물이 생긴다.

이러한 탄화 생성물이 탄화 도전로를 형성하여 트래킹 파괴를 일으키게 된다.

트래킹은 탄화수소를 함유한 유기 고분자 절연물이 특수한 환경에 노출되어 탄소화하는 유기 고분자 절연물의 특이한 현상으로 절연물 표면에 도전 통로를 형성 시키는 현상이다.

 

4. 전철 설비의 오염원과 트래킹 특성

선로 주변의 공해 요소 중에서 가장 높은 비율을 차지하는 것은 황산염(SO4-2)의 성분이다. 이SO4-2 성분은 대기중의 아황산가스로부터 기인되며 주로 자동차 매연에 의해서 발생한다.

전철용 애자는 대기 중에 취부되어 자외선, 습도, 온도에 노출되어 있으므로 전차선로 주변에서 발생하는 공해 요소와 상당량의 입자 형태의 오염 물질이 애자 표면에 달라붙어 트래킹 열화와 금구류의 부식이 발생한다.

5. 애자 표면의 트래킹 진행 과정

① 처음에는 누설 전류가 열전도를 증가 시킨다.

② 수분이 발생된 경우 물은 증발에 의해 없어지고 용매가 침전될 때까지 전도는 약간 떨어진다.

③ 건조 속도가 증가함에 따라 부분적으로 저항이 증가되어 히팅 파워(heating power)가 생긴다.

④ 높은 건조대가 생기는데 이 건조대는 방전에 의해서 늘어난다.

⑤ 건조대는 절연 저항이 증가하여 이 부분에 가해지는 전압이 높아지므로 미소한 방전이 생긴다.

⑥ 상기와 같은 현상을 트래킹이라 하는데, 트래킹이 형성된 애자를 그대로 사용 할 경우 플래시 오버되어 지락 사고를 일으킨다.

 

6. 결론

고분자 애자의 절연 재료로는 실리콘 고무, 에폭시 등이 사용되고 있지만 실리콘 고무를 주로 사용한다. 고분자 애자는 기계적 특성이 좋고 높은 전기적 절연 특성과 내후성을 지니고 있으며 기존 자기재에 비해서 경량화, 소형화 할수 있다. 애자의 트래킹을 방지하기 위해서는 애자를 자주 청소하는 것이 가장 좋은 방법

이다.