LDPE-알루미나 나노 복합체 내 전기트리

전문가 제언

○ 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

• LDPE-알루미나 나노복합체 내 전기트리.pdf [526,972 byte]

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