전력용 애자의 정전용량과 섬락전압

전력설비 송배전용 애자의 정전용량과 섬락전압 특성에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

1. 애자의 정전용량

애자는 양극간이 자기 또는 유리에 의해 연결되어 있으므로 전압이 가해진 이 양 전극간에는 정전용량이 존재한다.
또 애자표면에 수분이나 먼지 같은 것이 붙게 되면 일종의 도전성 피막을 이루게 되므로 이 피막에 의하여 양 전극간의

정전용량이 증가한다.

배전선로용 핀애자의 건조상태 정전용량은 10~30 pF, 주수상태는 증가되어 20~40 pF 이 , 현수애자는1련의 개수에 따라 다르나 10~45 pf 정도, 1련의 개수가 5~6개 이상에서는 10 pF으로 거의 일정하다.
254 ×146, 15000 Lbs 현수애자의 경우, 자기애자 30.7 pF, 유리애자는 41.4 pf 이고,

256×146 ㎜, 25,000 Lbs 애자의 경우 자기애자는 36.5 pF, 유리애자는 44. 4 pF의 평균치를 나타내고 있다.

참고로

보통의 선로정수가 R,L,C,G 구성되지만 정전용량은 위와 같이 크기가 매우 작기 때문에 단거리 선로에서는 무시

되는 경우가 많다.

하지만 장거리 송전선로에서는 정전용량과 콘덕턴스도 포함하여 계산한다.

 

2. 애자의 섬락전압

애자의 양 전극간에 전압을 가하고 전압을 차차 올릴때 애자가 건전하면 애자 주위의 공기를 통하여 양 전극
간에 아크가 생긴다. 이때의 전압을 섬락전압 (flashover voltage)이라고 한다. 섬락전압은 전압의 파형과 애자의
형태, 크기, 오손의 정도, 외기 밀도, 온도 등에 따라 다르다. 애자의 섬락전압으로서는 상용주파전압에 의한 건조
섬락전압, 주수락전압, 유충파괴전압 및 충격파의 정극성(positive wave) 또는 부극성 (negative wave)에 의한 섬
락전압, 개폐서지 충격파에 의한 섬락전압 등이 표준으로 사용된다.

1) 건조 섬락전압

공기 중에서 깨끗하고 건조한 애자의 양극간에 상용주파전압을 가했을 때의 섬락전압 값이며,

온도 20℃, 기압 70㎜Hg, 상대습도 65~85% 일 때의 전압 실효치를 표준으로 한다.
온도와 기압이 표준과 다른 경우에는 그 값을 아래식의 상대공기밀도에 따라 보정값을 사용한다.

2) 주수 섬락전압

비가 와서 애자표면이 젖었을 때의 섬락특성을 나타내는 것으로 송전선로가 섬락의 위험이 있는 경우는 뇌우 등

주수상태에서 많으므로 실제에 있어서 중요성을 갖는다. 주수시험은 주수각도 45°, 주수량은 매분 3㎜, 주수에 사용하는

물의 고유저항은 10,000 Ω-cm를 표준으로 한다.

3) 유중 파괴전압

애자를 구성하는 자기 또는 유리의 절연내력을 나타내는 것으로 애자를 절연유 속에 넣고 그 양극 간에 상용주파수 전압을 가하여 자기 또는 유리를 관통 파괴시켰을 때의 전압이다.
이때 애자표면에는 실제의 파괴전압보다 상당히 낮은 전압에서 유중 코로나가 발생하고 이 때문에 애자를 손상시키는 경우가 있으므로 주의하여야 한다. 건전한 애자의 유중파괴전압은 섬락전압보다 훨씬 높으며 이것은 공기 중에서 섬락이 생기기 전에 애자가 파괴되지 않도록 되어 있기 때문이다.

4) 충격파 섬락전압

송전선에 가장 빈번하게 내습하여 가혹한 조건을 이루는 충격파 전압에 대한 절연의 세기를 나타내는 것이다. 표준충격파의 파형은 1.2 ×50 us를 사용하고 있다. 애자의 충격섬락전압은 보통 50% 섬락치로서 나타내고 충격 전압을 가했을 때 섬락회수가 6회 이상 전압 인가회수 15~30회의 50% 일 때의 인가전압 파고치이다.