고습도/고오염 환경용 AIS? CT 신뢰성 향상 솔루션

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​응용 배경​
연안 지역, 화학 공업 단지, 고염무기 지역의 변전소는 지속적으로 높은 공기 습도 (RH > 85%)와 염분 및 산업 오염물질의 농도가 높은 극한 환경을 경험합니다. 이러한 환경은 AIS 스위치 기어 내의 전류 변환기(CT)에 큰 도전을 제기합니다:

1. ​절연 악화:​​ 습기와 오염물질 (염분, 먼지, 화학 에어로졸)이 절연 표면에 부착되고 용해되어 전도층을 형성하여 표면 저항을 크게 줄이고 표면 플래시오버(오염 플래시오버)를 유발합니다.
2. ​내부 결로:​​ 온도 변화 시 구획 내 습도가 쉽게 포화 상태에 도달하여 물방울이 형성되며, 이는 내부 전기 연결과 절연 재료의 장기적인 신뢰성을 직접 위협합니다.
3. ​금속 부품의 부식:​​ 염화물 이온 및 아황산 가스와 같은 부식제가 금속 케이싱과 커넥터의 녹슨 것을 가속화하여 구조적 무결성, 전기 전도성 감소, 심지어 파단 위험까지 초래합니다.

이러한 환경에서 일반적인 AIS CT는 고장률이 훨씬 높아져 설비 수명을 단축시키고 전력망의 안정적이고 안전한 운영을 위협합니다. 이 솔루션은 이러한 문제를 해결하기 위해 신뢰성 향상 조치를 취하고 있습니다.

​핵심 솔루션​

​1. 친수성 복합 절연 기술​

• ​핵심 기술:​​ CT 외부 절연체 및 중요한 절연 구성 요소의 표면을 플루오린화 에틸렌 프로필렌(FEP) 소재로 코팅합니다.
• ​주요 특징:​​
• ​우수한 친수성:​​ 정적 접촉 각 ​**>110°**. 물이 표면에 분명한 방울 형태로 형성되어 퍼짐을 막고 효과적으로 젖음과 침투를 방지합니다.
• ​지속적인 오염 방지:​​ 심각한 오염(예: 모의 염무기 환경)에서도 코팅은 우수한 친수성 이동 특성을 유지하여 오염물질이 연속적인 전도성 수막을 형성하지 못하게 합니다.
• ​높은 체적/표면 저항:​​ 엄격한 480시간 염분 스프레이 테스트(ASTM B117 또는 동등한 것) 후에도 표면 저항률은 10¹² Ω 이상으로, 일반적인 에폭시 수지나 도자기 절연 재료보다 훨씬 높아 오염 플래시오버 저항성을 크게 향상시킵니다.
• ​효과:​​ 고습도, 고오염 환경에서 장기적인 절연 안정성을 보장하며 오염 플래시오버 위험을 크게 줄입니다.

​2. 활성 결로 방지 제어 시스템​

• ​핵심 기술:​​ CT 구획/실 내부에 PTC(양의 온도 계수) 자기 조절형 가열 요소를 통합하고, 고정밀 습도 센서와 연결하여 폐루프 제어 시스템을 형성합니다.
• ​작동 모드:​​
• 습도 센서가 구획 내 상대 습도(RH)를 실시간으로 모니터링합니다.
• 감지된 RH > 85% (설정 가능한 임계값)인 경우, 제어 시스템이 자동으로 PTC 가열 요소를 활성화합니다.
• 가열 요소가 작동(정격 전력 ~15W)하여 내부 공기 온도를 부드럽게 높입니다.
• ​제어 목표:​​ 구획 온도를 항상 이슬점 온도 + 5°C 이상으로 유지합니다.
• ​주요 보호:​​ 정확한 온도 제어로 인해 내부 상대 습도가 포화 상태(예: 85% RH 임계값)보다 훨씬 낮게 유지되어 물방울 형성을 완전히 방지합니다.
• ​효과:​​ 결로로 인한 위험, 즉 내부 절연체의 습기 흡수, 금속 부품의 부식, 전기 단락 등을 제거합니다.

​3. 부식 방지 구조 설계​

• ​재료 업그레이드:​​
• ​메인 케이싱:​​ 염화물 환경(예: 염무기, 화학 대기)에서 피트 및 크리브 부식에 대해 훨씬 우수한 저항력을 제공하는 ​316L 스테인리스강을 사용합니다. 이는 일반적인 304 스테인리스강이나 탄소강보다 우수합니다.
• ​표면 강화:​​ 주요 연결점이나 취약한 영역에 ​AlMg₃(알루미늄-마그네슘 합금) 희생 양극 코팅을 적용합니다. 이 코팅은 능동적인 음극 보호를 제공하여 전체적인 부식 저항성을 더욱 향상시킵니다.
• ​신뢰성 검증:​​ 완전한 구조 설계는 ​ISO 9227 염분 스프레이 테스트 표준 클래스 C5-H에 따라 엄격한 테스트를 통과해야 합니다. 이는 고부식성 산업 및 해양 환경에 대한 최고 국제 부식 환경 등급을 나타냅니다.
• ​수명 향상:​​ 전통적인 탄소강이나 표준 표면 처리와 비교하여 구조의 전체 부식 저항 수명이 최소 3배 증가합니다.
• ​효과:​​ 설비의 구조 수명을 크게 연장하고 극한의 부식 환경을 견디며, 기계적 강도와 전기 연결의 장기적인 신뢰성을 보장합니다.

​종합적인 효과​

• ​정확한 시나리오 일치:​​ 이 솔루션은 연안 변전소, 화학 공업 단지 변전소, 염무기 지역, 그리고 중오염 산업 지역과 같이 극단적인 환경에서 AIS CT의 신뢰성 문제를 해결하도록 특별히 설계되었습니다.
• ​크게 향상된 신뢰성:​​ 세 가지 주요 기술 혁신(친수성 절연, 활성 결로 방지, 강력한 부식 방지)을 통해 설비의 ​MTBF(평균 고장 간격)​​를 ​250,000 시간 이상(약 28.5년)​로 높일 수 있습니다.
• ​안전성과 경제 효율성:​​
• ​전력망 보안 확보:​​ 절연 플래시오버, 결로로 인한 단락, 구조적 부식으로 인한 CT 고장 위험을 크게 줄여 예상치 못한 정전과 주요 안전 사고를 방지합니다.
• ​유지 관리 간격 연장:​​ 환경 문제로 인한 자주적인 유지 관리 및 교체 요구를 줄여 ​라이프사이클 비용(LCC)​를 크게 낮춥니다.
• ​투자 수익률(ROI) 개선:​​ 일회성 투자가 장기적인 이점을 제공하여 극단적인 환경에서 안정적인 전력망 운영을 강력하게 지원합니다.
• ​정전 손실 감소:​​ CT 고장으로 인한 지역 정전을 방지하여 상당한 경제적 이익을 가져옵니다 - 특히 중요한 산업 및 민간 소비자(예: 일반적인 10시간 정전 사고로 인한 손실은 ​¥0.5-1백만 원 이상)에게.

• 정확성 및 선형성 성능 우수: 유연한 설계, 요구사항 충족이 쉽고, 빠른 일시적 현상에 상대적으로 덜 영향을 받습니다.