절연체 세트는 전송 네트워크에서 가장 일반적인 구성 요소 중 하나이며, 그 품질과 성능은 안정적인 전기 공급을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 그 핵심 부분은 전력 아크에 노출되었을 때의 행동입니다. 전력 아크 동작에 대한 잘못된 설계로 인해 절연체 세트의 수명이 크게 단축되고 공급 중단 가능성이 높아질 수 있습니다.
절연체 세트가 사용되는 절연재 옵션과 환경은 매우 다양합니다. 따라서 절연체 세트 설계는 상당히 다양하며 특정 응용 분야에 맞게 조정해야 할 수도 있습니다. 설계상의 아주 작은 차이도 스트링의 전력 아크 동작에 영향을 미칠 수 있습니다. 물리적 테스트는 스트링의 전력 아크 동작을 평가하는 가장 신뢰할 수 있는 방법이므로 전력회사에서는 절연체 세트를 네트워크에 설치하기 전에 전력 아크 테스트를 받도록 점점 더 요구하고 있습니다.
지난 몇 년 동안 프라하의 KEMA 연구소는 다양한 유형의 160개 이상의 전력 아크 테스트 및 절연체 세트를 수행했습니다. 이 테스트는 IEC 61467:2008에 따라 수행되었습니다. 다양한 유형의 절연체 세트에 대한 가장 일반적인 고장 모드를 밝히는 것 외에도 Robert Jech가 제공한 이 개요는 IEC 61467:2008이 현재 정의된 방식과 관련된 잠재적인 문제를 강조합니다. 이는 오늘날의 테스트에서 파생되는 가치 유틸리티에 영향을 미칠 수 있는 문제입니다. 이를 통해 얻은 통찰력은 절연체 세트 제조업체에게 스트링을 설계하는 최선의 방법에 대한 유용한 정보를 제공하여 테스트에서 첫{8}}성공 가능성을 높이고 재설계에 소요되는 시간과 비용을 줄입니다. 또한 표준 사양이 제조업체와 유틸리티의 요구 사항을 동등하게 충족하는지 확인하기 위해 표준 사양에 대한 논의를 자극할 수도 있습니다.
KEMA의 절연체 세트의 전력 아크 테스트는 IEC 61467:2008 표준에 따라 수행됩니다. 이 표준은 금속 기둥 또는 타워에 장착되고 공칭 전압이 1000V를 초과하는 AC 가공선에 사용되는 세라믹, 유리 또는 복합 재료로 구성된 절연체 스트링 또는 세트에 적용됩니다.
표준은 절연체 세트와 짧은 스트링 모두에 대한 전력 아크 테스트를 위한 방법, 매개변수, 회로 등을 정의합니다. 표준 내에서 다양한 테스트 배열이 허용되며 고객 요구 사항에 따라 절연체 세트의 최종 적용에 따라 선택이 달라집니다. 테스트 회로와 시리즈는 기하학, 절연체 유형, 라인에서의 위치, 타워 유형 등의 요소를 기준으로 선택해야 합니다.
테스트 준비
라인에서 세트의 의도된 위치에 따라 밸런스 또는 언밸런스 공급 회로로 테스트해야 하는지 여부가 결정되며, 라인 매개변수에 따라 테스트 중에 사용할 단락 전류가-결정됩니다. 절연체 세트가 라인의 첫 번째 또는 마지막 5%에 배치되는 경우 불균형 공급 회로로 테스트해야 하며 라인의 5%와 95% 지점 사이에 배치되는 세트에는 테스트를 위해 균형 잡힌 공급 회로가 필요합니다. 마찬가지로 '중간' 섹션(즉, 라인 길이의 24% ~ 76%)에 대한 세트에는 네트워크 정격 단락 회로 전류의 20%만 필요합니다. 5%와 24% 포인트 사이 또는 76%와 95% 포인트 사이의 위치에서 사용하기 위한 세트는 50%가 필요하고 첫 번째 또는 마지막 5%의 세트는 네트워크의 전체 단락 전류가 필요합니다.{19}}
한편, 타워 유형에 따라 테스트 중 균형 또는 불균형 복귀 회로 선택이 결정됩니다. 타워의 중앙 위상 창에 사용되는 세트에는 불균형 복귀 회로를 사용한 테스트가 필요합니다(테스트 시리즈 X라고 함). 타워의 외부 위치 또는 중앙 위상 창이 없는 경우 불균형 복귀 회로가 사용됩니다(테스트 시리즈 Y라고 함). 또한 수행할 테스트 횟수는 고객이 라인 전체에 동일한 유형의 세트를 사용하려는지(이 경우 전체 테스트 시리즈 X 또는 Y가 수행됨) 라인의 일부에서만 사용하려는지 여부에 따라 달라집니다. 그림. 1은 복합 절연체가 있는 V-스트링 세트에 대한 비정형 테스트 배열을 보여줍니다. 이 테스트 배열은 균형 잡힌 공급 및 복귀 회로로 구성됩니다. 그림의 배열은 타워의 중앙 위상 창에 있는 라인의 5%와 95% 지점 사이의 절연체 설정 위치를 시뮬레이션합니다.
절연체 세트 유형에 따라 IEC 61467:2008 표준에서는 전력 아크 테스트 외에도 검증 테스트를 거쳐야 할 수도 있으며, 주요 테스트는 기계적 고장 부하 테스트(MFLT)입니다. 이는 전력 아크가 적용된 후 기계적 힘을 견딜 수 있는지 확인하기 위해 절연체 장치에서 수행됩니다. 절연체 세트는 플래시오버 전압보다 낮은 전압에서 절연체가 펑크를 겪지 않도록 DPFF(건식 전력 주파수 플래시오버) 테스트를 받아야 할 수도 있습니다. 내구성을 검증하기 위해 절연체 세트 내의 부속품과 도체에 대해 추가 전기 테스트를 수행할 수 있습니다.
테스트의 통계적 개요
5-년 동안 162개의 절연체 세트에 대해 수행된 테스트 결과 분석은 다음과 같습니다.
절연체 세트 및 구성 요소의 유형
절연체 세트는 용도에 따라 다양한 설계 유형과 절연 재료로 제공됩니다. 5-년 동안 테스트된 절연체 세트는 다음과 같이 구성되었습니다.
• 92개의 서스펜션 세트
• 49개의 텐션 세트
• 17개의 "V" 스트링
• 크로스암 절연체 4개-
사용된 단열재와 단열재 설계 측면에서 테스트된 단열재 세트는 다음과 같습니다.
• 복합 81개
• 34개의 유리, 캡, 핀
• 유리 12개, 캡 및 핀(짧은 끈)
• 도자기 27개, 긴 막대
• 도자기 8개, 캡, 핀
중요 구성 요소
위의 수치는 현재 사용 가능한 절연체 세트의 품질과 설치 전 테스트의 지속적인 필요성을 나타냅니다. 그러나 절연체 세트의 주요 고장 모드에 대한 통찰력은 아마도 더 밝혀질 것입니다. 이 통찰력은 제조업체가 새로운 절연체 세트를 설계할 때 특히 주의해야 하는 영역을 강조합니다.
긴-봉 절연체 세트
긴-막대 세트의 경우 세 가지 특정 잠재적인 문제가 확인되었습니다. 절연체 장치의 금속 부분은 잘 설계되지 않으면 녹기 쉽습니다. 게다가 디자인이 좋지 않으면 이러한 금속 부품 근처의 창고가 파손될 수 있습니다. 마지막으로 아크로 인해 세트의 보호 장치에서 금속이 증발하여 '웅덩이'가 발생할 수 있습니다.
복합 절연체 세트
복합 절연체에 사용되는 실리콘 고무는 전력 아크 테스트에 대한 높은 저항성을 나타냅니다. 그러나 이 세트의 중요한 점은 유리 섬유 코어가 금속 끝 피팅과 연결되는 위치입니다.
캡 및 핀 절연체 세트(유리 또는 도자기)
캡 및 핀 절연체는 전력 아크 테스트 후에 높은 기계적 저항을 나타냅니다. 이 세트의 주요 관심 영역은 창고가 파손될 가능성과 유리 세트의 경우 캡 및 핀 장치의 냉각입니다.
보호 피팅:하중-베어링 피팅 보호 및 아크 방향 피팅
전력 아크 테스트는 단락 테스트보다 이러한 부품에 훨씬 더 큰 기계적 및 열적 변형을 가합니다.- 모든 종류의 절연체 세트의 보호 피팅을 설계할 때 이 점을 고려해야 합니다.
또한 이러한 피팅의 재료가 절연체 장치에 녹을 위험이 있습니다. 또한 아크 중에 보호 피팅이 움직이지 않도록 주의해야 합니다. 이로 인해 아크 루트가 로드 베어링 피팅에 놓일 수 있습니다.-
보호 피팅: 코로나 링, 그레이딩 링
이러한 피팅은 주로 아크 전류용으로 지정되지 않았지만 아크 루트의 위치와 이동 방식에 영향을 미칩니다. 다른 보호 피팅과 마찬가지로 여기에 있는 위험 요소에는 절연체 장치에 물질이 녹아서 아크 루트가 의도한 위치에서 멀어지는 피팅의 움직임이 포함됩니다. 또한 이러한 피팅의 윤곽이 변경되면 과도한 코로나 방전 및 무선 잡음이 발생할 수 있습니다.
테스트 중 전력 아크 동작
위에서 검토한 테스트를 수행하면 테스트 중 파워아크의 동작을 면밀히 연구할 수 있는 기회가 제공됩니다. 두 가지 뚜렷한 기본 행동이 관찰되었습니다. 첫 번째 경우, 전력 아크는 경로를 정의하도록 설계된 보호 장치(예: 아크 혼, 아크 링 등) 사이를 통과합니다. 이는 전력 아크의 의도된 동작이며 아크로 인한 대부분의 응력이 보호 장치 및 절연체 세트에 가해지고 절연체 재료 자체에는 제한된 영향만 미친다는 것을 의미합니다. 결정적으로 이러한 종류의 동작은 타워와 도체에 거의 영향을 미치지 않습니다.
그러나 아크가 라인 도체 또는 타워를 따라 이동하는 경우 두 번째 동작이 발생할 수 있습니다. 이 경우 보호 피팅 및 절연체 장치에 대한 응력이 훨씬 낮아 절연체 세트에 미치는 영향이 훨씬 적습니다. 그러나 아크를 전달하는 타워나 도체에는 훨씬 더 부정적인 영향이 있습니다.
현재 IEC61467:2008은 테스트 중 아크의 동작을 지정하지 않습니다. 또한 그리드 설치 또는 업그레이드 프로젝트에 대한 입찰 문서에는 일반적으로 지정되지 않습니다. 이는 유틸리티 및 절연체 세트 제조업체에 실제 문제를 일으킬 수 있습니다. 절연체 세트의 설계로 인해 위에서 설명한 두 가지 방식 중 두 번째 방식으로 아크가 동작하게 되는 경우 아크가 절연체에 가깝지 않아 손상을 줄 수 없으므로 절연체 세트가 전력 아크 테스트를 통과할 가능성이 높습니다. 그러나 이러한 세트를 현장에서 사용하는 경우 경험한 모든 아크는 타워 또는 라인 도체를 따라 이동하여 손상을 일으킬 수 있습니다. 더욱이 이러한 구성 요소가 손상되면 수리 비용이 더 많이 들고 정전 시간이 길어질 수 있습니다.
요약
전력 아크 테스트 결과에 대한 통계적 연구를 통해 다양한 유형의 절연체 세트의 임계점을 식별할 수 있었습니다. 이는 새로운 절연체 세트를 설계할 때 제조업체에 귀중한 통찰력을 제공합니다.
또한, 이러한 테스트를 통해 얻은 경험을 통해 현재 지정된 IEC 61467:2008 표준의 잠재적인 문제가 강조되었습니다. 표준에서는 테스트 중 아크의 동작을 지정하지 않으므로 잠재적으로 위험한 절연체 세트가 테스트를 통과할 수 있습니다. 이는 유틸리티 회사가 구매하는 절연체 세트에 대한 잘못된 보안 감각을 줄 수 있습니다. 표준이 유틸리티, 단열재 공급업체 및 단열재 부품 제조업체의 요구 사항을 충족하도록 하려면 이 문제를 해결해야 합니다. 이를 위해 테스트 중 아크 동작은 IEC61467:2008 업데이트를 통해 또는 유틸리티의 입찰 문서에 정기적으로 지정되어야 합니다. 후자의 경우 모든 유틸리티 업체가 이 문제를 더 잘 인식해야 합니다.
https://www.inmr.com/power-arc-테스트-절연체-세트/