애자의 열화 원인과 대책

1. 애자의 열화

  ▣ 애자는 가공송전선에서 가장 중용한 절연체 역할을 하는 기기이다. 애자(Insulator)의 열화란 사용 기간이 길어지면서 애자의

       절연성능이나 기계적 강도가 저하되어 정상적인 절연 기능을 유지하지 못하게되는 현상을 말한다.

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2. 애자의 주요 열화 원인

가. 전기적 원인

   ① 과전압 : 낙뢰나 개폐서지 등에 의해 애자에 비정상적으로 높은 전압이 가해짐

   ② 부분방전 : 국부적인 방전이 반복되면서 절연물 내부가 탄화·침식됨

   ③ 코로나 방전 : 고전압에서 코로나가 지속되면 표면이 침식되고 절연성능이 저하됨

   ④ 누설전류 : 오손된 애자 표면을 따라 누설전류가 흐르면서 발열 및 건조대(dry band) 아크가 발생할 수 있음

 

 나. 열적 원인

   ① 과전류나 누설전류에 의한 과열

   ② 외부 온도의 반복적인 상승·하강에 따른 열팽창과 수축

   ③ 급격한 온도 변화로 인한 균열 및 내부 응력 발생

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 다. 기계적 원인

   ① 강풍, 진동, 단락전류에 의한 전자력 등으로 반복적인 기계적 응력이 발생

   ② 충격이나 과도한 하중에 의한 균열·파손

   ③ 장기간의 진동으로 접속부가 느슨해지거나 애자에 피로가 누적됨

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 라. 환경적 원인

   ① 먼지, 염분, 매연, 시멘트 분진 등의 오손

   ② 비·안개·습기 등에 의해 애자 표면의 절연저항이 감소

   ③ 해안 지역의 염해는 특히 누설전류와 섬락 사고의 주요 원인이 됨

   ④ 자외선, 오존, 산성비 등에 의한 재료의 노화

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 마. 재료적 · 화학적 원인

   ① 애자 내부의 기공, 불순물, 제조 결함

   ② 장기간의 수분 침투

   ③ 유리·세라믹·폴리머 등의 재료 자체의 노화

   ④ 폴리머 애자의 경우 자외선과 오존 등에 의한 표면 침식 및 소수성 저하

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3. 애자 열화의 영향

  ① 누설전류 증가     ② 고주파 잡음 발생     ③ 애자의 온도 상승     ④ 애자의 외부손상

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4. 애자의 열화 검출

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 가. 사선(死線) 상태의 검출방법

   ① 육안 점검에 의한 열화 검출

   ② 절연저항계 (메가)에 의한 열화 검출

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 나. 활선(活線) 상태에서 검출방법

  ① 초음파 검출법

    ㉠ 아크, 트래킹, 코로나 방전 시 발생하는 초음파 검출

    ㉡ 송출파 감도와 수신파 감도를 통해 열화 판정

      ⊙ 송출파 감도 : Z가 최소가 되는 공진주파수 최대

      ⊙ 수신파 감도 : Z가 최대가 되는 공진주파수 최대

 

  ② 열화상(적외선) 검출법

       적외선 카메라를 이용하여 애자의 온도 분포를 측정한다. 열화되거나 접촉 상태가 불량한 애자는 정상 애자보다 국부적으로

       온도가 높아질 수 있다. 많은 애자를 짧은 시간에 검사 가능하며 특히 누설전류에 의한 이상 발열을 검출하는 데 효과적임

  ③ 무선(RF) 코로나 모니터링 검출

       코로나나 부분방전이 발생하면 전자파가 발생한다. 이를 RF 검출기 또는 관련 카메라를 이용하여 검출

  ④ 음향 펄스식 검출법

       애자 각각의 분담전압을 정량적으로 측정하여 불량 애자의 분담전압이 현저히 저하되는 원리 이용

  ⑤ 전파 검출법

       안테나를 이용하여 방전시 발생하는 전파 검출 열화 측정

 

  ⑥ 전계 측정법

       애자련 주변의 전계 분포를 측정하여 불량 애자를 찾아내는 방법

       애자련의 각 애자는 정상일 때 일정한 전압 분담을 하지만, 어느 한 애자의 절연성능이 저하되면 전압분포가 달라짐

       각 애자의 전계 또는 전압 분포를 측정하여 불량 애자를 특정할 수 있음

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5. 애자 열화 방지대책

  ① 오손방지 및 세척

  ② 내오손 애자 및 충분한 연면거리 확보

  ③ 코로나·부분방전 방지

  ④ 피뢰기·접지에 의한 과전압 방지

  ⑤ 이상전압에 애자련 보호를 위해 아킹혼 · 아킹링 등 보호장치 설치

  ⑥ 정기적인 점검 및 불량 애자의 조기 교체 등