LDPE-알루미나 나노 복합체 내 전기트리
- 전문가 제언
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○ 오늘날 고전압 직류(HVDC) 케이블은 전압 320kV, 전력정격 1GW을 자랑하는 압출 가공된 가교폴리에틸렌(XLPE) 절연 전력케이블로 진화하였고 다른 한편 최근 525kV/2.6GW의 시스템까지 개발되었으나 1 MV/5GW의 시스템이 개발 목표이다. 그러나 XLPE 절연은 열경화성 수지이므로 재활용이 어렵고 직류케이블에서 가교부산물 유래 큰 이온이 공간전하 축적을 유발하여 전기장 왜곡으로 직류전기 특성을 낮추는 문제가 있었다. 이 해결에 종합적 XLPE 처방기술 및 XLPE/MgO 나노충전제의 나노유전체 기술 모두 성공하였으나 환경문제 등이 있다.
○ 저밀도폴리에틸렌(LDPE)/나노충전제 절연체도 나노유전체로 두 재료 계면의 엄청난 면적에 의한 전하이동도 감소를 기대할 수 있어 재활용 가능한 EHVDC 케이블 절연체가 연구되고 있다. 이 글의 저자들은 LDPE/Al2O3(최대함량 3.0wt%) 고분자 복합 나노유전체의 AC 스트레스와 DC 프리스트레스 하의 전기트리 열화에 대한 저항을 분석했다. 즉 프리스트레스(80℃의 열적 및 DC 전기-열적 노화) 전후 와이어-평면 전극시편에 대해 전기트리(electrical treeing) 시험을 하였다.
○ 전기트리는 압출된 고전압 케이블의 고분자 절연체 내 주 열화메커니즘의 하나인데 전기장의 국소점(불순물 표면 첨극 등)에서 개시된다. 실험결과 알루미나 나노입자 첨가가 확실히 LDPE 나노복합체 내 AC 전기트리 개시를 억제하고 열적 및 전기-열적 노화 후 LDPE 나노복합체 내 AC TIV(트리개시 전압)를 증가시켰음을 이 글은 설명하고 있다.
○ 특히 전기-열적으로 프리스트레스 받은 시험대상물은 노화 안된 재료보다 약 30% AC TIV를 증가시켰다. 노화처리 후 평균 DC 전기트리 수는 LDPE 및 이의 나노복합체 내에서 감소하였다. 그러나 평균 최고트리 길이는 노화 후 증가하여 금후 연구 과제임을 설명하였다.
○ 국내에선 LS전선(주)이 재활용 가능 열가소성 PP(폴리프로필렌) 절연 22kV급 전력케이블을 개발하고 한국전력 규격이 2016년 초 제정되어 상용생산이 시작되고 있다. 이 분석자는 2012년 PP/엘라스토머/나노충전제 복합체의 전력케이블 절연체로서의 사용 가능성 고찰을 보고했다.
- 저자
- Xiangrong Chen, et al.
- 자료유형
- 니즈학술정보
- 원문언어
- 영어
- 기업산업분류
- 화학·화공
- 연도
- 2016
- 권(호)
- 23(3)
- 잡지명
- IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation
- 과학기술
표준분류 - 화학·화공
- 페이지
- 1506~1514
- 분석자
- 변*호
- 분석물
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