전기 절연 재료

정의

전기 절연 물질은 전기가 통과하는 것을 제한하는 물질로 정의됩니다. 이러한 물질에서는 전하가 자유롭게 움직이지 않으며, 대신 매우 저항적인 경로를 제공하여 전류가 통과하기 어려워집니다. 전기 절연 물질의 주요 용도 중 하나는 송전선에서 탑과 도체 사이에 배치되는 것입니다. 여기서 그 역할은 도체에서 지면으로 전류 누설을 방지하여 안전하고 효율적인 전력 송전을 보장하는 것입니다.

전기 절연 물질의 특성

최적의 성능을 위해서는 전기 절연 물질이 다음의 주요 특성을 갖추어야 합니다:

• 높은 기계적 강도: 재료는 그가 지지하는 도체의 장력을 견딜 수 있을 만큼 견고해야 합니다. 이는 전기 시스템의 구조적 무결성을 보장하고, 전력 송전 중단을 초래할 수 있는 기계적 고장의 위험을 줄입니다.

• 높은 유전 강도: 높은 유전 강도는 재료가 높은 전압을 견디면서 전기를 통과하지 않도록 하여 다양한 전기 스트레스 조건에서도 절연 효과를 유지합니다.

• 높은 전기 저항: 도체에서 지면으로 누설 전류가 흐르지 않도록 절연 재료는 높은 저항성을 나타내야 합니다. 이를 통해 에너지 손실을 최소화하고 전기 사고의 위험을 줄입니다.

• 비다공성 및 불순물 없는: 다공성과 불순물은 습기 침입과 전기 전도를 위한 경로를 제공함으로써 재료의 절연 특성을 저하시킬 수 있습니다. 비다공성이고 불순물이 없는 구조는 장기적인 신뢰성과 일관된 성능을 보장합니다.

• 열 안정성: 절연 재료의 전기적 및 화학적 특성은 온도 변화에 영향을 받지 않아야 합니다. 이는 극한의 추운 조건에서 고온 조건까지 다양한 작동 환경에서 절연의 무결성을 유지하는 데 중요합니다.

일반적으로 전기 절연기는 강화유리 또는 고품질 습식 공정 세라믹으로 제작됩니다. 세라믹 절연기는 노출된 표면에 갈색 글레이즈를 입히는 경우가 많지만, 일부 애플리케이션에서는 크림색 글레이즈를 사용하기도 합니다.

강화유리 또는 예스트레스 유리는 선로 절연기 제작에 인기 있는 선택입니다. 강화유리 절연기의 표면층은 높은 압축 상태로, 이로 인해 상당한 기계적 및 열적 스트레스를 견딜 수 있습니다. 강화 과정은 유리를 변형 온도 이상으로 가열한 후 표면을 공기로 급속하게 냉각시켜 내부 스트레스 상태를 생성하여 강도와 내구성을 향상시킵니다.

세라믹 절연기보다 강화유리 절연기의 장점

• 더 높은 관통 강도: 강화유리 절연기는 높은 전압 조건에서도 절연 실패 가능성을 줄이는 우수한 전기 관통 저항성을 제공합니다.

• 향상된 기계적 강도: 더 높은 기계적 강도로 인해 운송 및 설치 중 파손 가능성은 낮아지고, 유지보수 비용과 중단 시간을 최소화합니다.

• 높은 열 충격 저항: 빠른 온도 변화에 대한 저항력으로 인해 전력 플래시오버로 인한 손상을 줄이며, 전기 시스템의 전체적인 신뢰성을 향상시킵니다.

• 자기 표시 실패 모드: 전기적 또는 기계적 원인으로 인한 손상 시 강화유리 절연기의 외부 쉘이 부러져 땅으로 떨어집니다. 그러나 캡과 핀은 도체를 지지하기에 충분히 강하며, 손상 표시와 전기 설치의 계속된 안전성을 보장합니다.

• 더 긴 수명: 강화유리 절연기는 세라믹 절연기에 비해 훨씬 긴 서비스 수명을 가지므로 장기적으로 더 경제적인 선택입니다.

강화유리 절연기는 많은 장점을 가지고 있지만, 한 가지 단점이 있습니다: 표면에 습기가 더 쉽게 응축됩니다. 그러나 첨두 임펄스파를 사용하여 공기 중 관통 강도를 테스트할 때, 세라믹 절연기와 동등한 성능을 보입니다.

폴리머 절연기

다른 종류의 전기 절연 물질은 세라믹 대신 유리섬유와 에폭시 폴리머의 조합으로 구성된 폴리머 절연기입니다. 폴리머 절연기는 다음과 같은 여러 가지 독특한 장점을 제공합니다:

• 경량: 세라믹 대비 약 70% 가볍기 때문에, 특히 대규모 전기 프로젝트에서 취급, 운송, 설치가 쉽습니다.

• 관통 방지 및 높은 기계적 강도: 폴리머 절연기는 전기 관통에 매우 저항적이며, 뛰어난 기계적 강도를 갖추어 다양한 작동 조건에서 신뢰성 있는 성능을 보장합니다.

• 열 저항: 높은 열 저항으로 플래시오버로 인한 손상을 줄여 전기 시스템의 안전성과 수명을 향상시킵니다.

• 우수한 라디오표절 전압 성능: 폴리머 절연기는 라디오표절을 최소화하는 데 있어 우수한 성능을 나타내며, 이는 전기 설치 근처의 통신 시스템의 무결성을 유지하는 데 중요합니다.

감소된 하드웨어 부식: 재료의 특성은 관련 하드웨어의 부식을 방지하여 유지보수 요구 사항을 줄이고 전기 구성 요소의 수명을 연장합니다.

오염된 대기에서의 우수한 성능: 폴리머 절연기는 오염물에 덜 영향을 받아, 심한 조건에서도 일관된 절연 성능을 유지합니다.