고압 시험 | 저주파 상수 DC 고주파 서지 또는 임펄스 시험
전기 에너지 수요가 급격히 증가하고 있습니다. 이제는 이 증가하는 전력 수요를 충족하기 위해 한 곳에서 다른 곳으로 대량의 전기를 전송해야 합니다. 대량의 전력 전송은 고압 전력 전송 시스템을 통해 가장 효율적으로 수행할 수 있습니다. 따라서 고압 시스템이 전력 전송에 있어 가장 필수적인 요소가 됩니다. 이러한 고압 전송 시스템에서 사용되는 장비는 높은 전압 스트레스를 견딜 수 있어야 합니다.
그러나 일반적인 고압 견디는 능력 외에도, 고전압 장비는 운영 기간 동안 발생할 수 있는 다양한 과전압을 견딜 수 있어야 합니다. 이러한 다양한 과전압은 여러 가지 비정상적인 상황에서 발생할 수 있습니다.
이러한 비정상적인 과전압은 피할 수 없으므로, 장비의 절연 수준은 이러한 모든 비정상적인 조건을 견딜 수 있도록 설계 및 제조됩니다.
이러한 비정상적인 과전압을 견딜 수 있는 능력을 보장하기 위해서는 장비는 다양한 고압 테스트 프로시저를 거쳐야 합니다.
이러한 일부 테스트는 절연재료의 허용도, 단위 부피당 유전 손실, 그리고 유전 강도를 확인하는 데 사용됩니다. 이러한 테스트는 일반적으로 절연재료의 샘플에서 수행됩니다. 다른 고압 테스트는 전체 장비에서 수행되며, 이러한 테스트는 장비 전체의 정전 용량, 유전 손실, 절연 파괴 전압, 플래시오버 전압 등을 측정하고 확인하는데 사용됩니다.
고압 테스트 유형
고압 장비에 적용되는 주요 고압 테스트 방법은 4가지가 있으며, 다음과 같습니다:
지속 저주파 테스트.
상수 DC 테스트.
고주파 테스트.
서지 또는 임펄스 테스트.
지속 저주파 테스트
이 테스트는 일반적으로 전원 주파수(인도에서는 50 Hz, 미국에서는 60 Hz)에서 수행됩니다. 이는 H.V. 장비에서 가장 일반적으로 사용되는 고압 테스트입니다. 이 지속 저주파 테스트는 절연재료의 샘플에서 수행되어 절연재료의 유전 강도와 유전 손실을 확인합니다. 이 테스트는 또한 고압 장비와 고압 전기 절연체에서 수행되어 해당 장비와 절연체의 유전 강도와 손실을 확인합니다.
지속 저주파 테스트 절차
테스트 절차는 매우 간단합니다. 고압 변압기를 통해 고압을 절연체 또는 테스트 중인 장비에 걸어줍니다. 저항이 변압기에 직렬로 연결되어, 테스트 중인 장비에서 차단이 발생할 경우 단락 회로 전류를 제한합니다. 저항은 테스트 중인 장비에 걸리는 고압만큼 오옴으로 설정됩니다.
즉, 저항은 1 오옴/볼트로 설정되어야 합니다. 예를 들어, 테스트 중 200 KV를 적용한다면, 저항은 200 KΩ이어야 하며, 최종 단락 상태에서 고장 전류는 1 A로 제한됩니다. 이 테스트에서는 장기간 고압을 적용하여 장치의 지속적인 고압 견디는 능력을 확인합니다.
참고: 이 변압기는 출력 전압이 매우 높지만, 최대 전류는 1A로 제한됩니다. 때때로, 필요한 경우 매우 높은 전압을 얻기 위해 병렬 변압기가 사용됩니다.
고압 DC 테스트
고압 DC 테스트는 주로 고압 DC 전송 시스템에서 사용되는 장비에 적용됩니다. 그러나 고압 AC 테스트가 불가능한 경우, 고압 AC 장비에도 적용될 수 있습니다.
예를 들어, 장비 설치 후 현장에서는 고압 교류 전력을 제공하기 어려울 수 있습니다. 고압 변압기가 현장에 없을 수 있기 때문입니다. 따라서 장비 설치 후 현장에서 고압 교류 테스트는 불가능합니다. 이런 상황에서는 고압 DC 테스트가 가장 적합합니다.
고압 DC 테스트에서는 AC 장비에 대해 정격 전압의 약 두 배인 직류 전압을 15분에서 1.5시간 동안 적용합니다. 고압 DC 테스트는 고압 AC 테스트의 완전한 대체품은 아니지만, 고압 AC 테스트가 전혀 불가능한 경우에 사용됩니다.
고주파 테스트
고압 전송 시스템에서 사용되는 절연체는 고주파 방해로 인해 절연 파괴 또는 플래시오버가 발생할 수 있습니다. 고주파 방해는 스위칭 작업이나 기타 외부 원인으로 인해 HV 시스템에서 발생합니다. 고주파 전력은 높은 유전 손실과 발열로 인해 비교적 낮은 전압에서도 절연체의 실패를 초래할 수 있습니다.
따라서 모든 고압 장비의 절연체는 정상적인 수명 동안 고주파 전압을 견딜 수 있어야 합니다. 주로 스위칭 중에 라인 전류가 갑자기 중단되거나 오픈 서킷 고장이 발생하면, 시스템 내의 전압 파형의 주파수가 증가합니다.
전력의 각 주기마다 유전 손실이 거의 일정하다는 것이 발견되었습니다. 따라서 고주파에서는 유전 손실이 시간당 더 높아집니다. 이 빠르고 큰 유전 손실은 절연체의 과열을 초래하며, 결국 절연체의 파괴로 이어질 수 있습니다. 따라서 고주파 전압 견디는 능력을 확인하기 위해 고주파 테스트가 고압 장비에서 수행됩니다.
서지 테스트 또는 임펄스 테스트
서지 또는 번개는 전송선에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 현상은 전송선 절연체를 파괴할 수 있으며, 전송선 끝에 연결된 전기 변압기에도 영향을 줄 수 있습니다. 서지 테스트 또는 임펄스 테스트는 서지 또는 번개가 전송 장비에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되는 매우 높거나 특별히 높은 전압 테스트입니다.
보통 전송선에 직접적인 번개 충격은 매우 드뭅니다. 하지만 전하가 포함된 구름이 전송선에 가까워지면, 전송선은 구름 내의 전하 때문에 반대 전하를 갖게 됩니다. 이 전하가 가진 구름이 근처에서 번개로 인해 갑자기 방전되면, 전송선의 유도된 전하가 더 이상 묶여 있지 않고 광속으로 전송선을 따라 이동합니다.
따라서, 번개가 전송선을 직접 치지 않더라도 일시적인 과전압이 발생할 수 있다는 것을 이해할 수 있습니다.
전송선이나 그 근처에서 번개가 방전되면, 계단형 전압 파형이 전송선을 따라 이동합니다. 아래에 파형이 표시되어 있습니다.
이 파형이 이동하면서 절연체에 고압 스트레스가 발생하여, 절연체의 폭발적인 파괴가 종종 발생합니다. 따라서 고압 테스트를 통해 절연체와 고압 장비의 절연 부분을 적절히 조사해야 합니다.
번개 임펄스는 완전히 자연적인 현상이므로, 예측된 형태와 크기를 가진 계단형 전압은 없습니다. 따라서, 이 고압 테스트를 수행하기 위해 표준 전압 파형을 적용합니다. 이 표준 전압은 실제 번개나 서지로 인한 임펄스 전압과 높이나 형태가 유사하지 않을 수 있습니다.
영국의 BSS 923 : 1940에서 표준 테스트 파형은 1/50 νsec로 표현되며, 이는 전압이 1 마이크로초 안에 최대치에 도달하고 50 마이크로초 안에 최대치의 50%까지 하락한다는 것을 의미합니다. 인도 표준에 따르면, 임펄스 전압은 12/50 νsec로 표현되며, 이는 전압이 12 마이크로초 안에 최대치에 도달하고 50 마이크로초 안에 최대치의 50%까지 하락한다는 것을 나타냅니다.
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