일반적인 절연체 고장과 예방 조치

절연자는 전송선로에서 두 가지 역할을 수행하는 특수한 절연 구성요소로서, 도체를 지지하고 전류의 접지화를 방지합니다. 이들은 전기 기둥/타워와 도체 사이, 그리고 변전소 구조물과 전력선 사이의 연결 지점에 설치됩니다. 절연자들은 유전체 재료에 따라 세 가지 범주로 분류되며, 이는 도자기, 유리, 복합재입니다. 일반적인 절연자 고장 및 유지 관리 전략을 분석하는 목적은 환경적 및 전기 부하 변화에 의해 발생하는 전자기적 스트레스가 전력선의 성능과 수명을 저하시키는 절연 실패를 예방하기 위함입니다.

고장 분석

대기 중에 계속 노출된 절연자는 번개, 오염, 새의 간섭, 얼음/눈, 극단적인 열/냉, 고도 차이 등 다양한 원인으로 인해 고장이 발생할 수 있습니다.
• 번개: 전송 코리더는 종종 언덕, 산, 공터, 또는 오염된 산업 지역을 통과하며, 이러한 지역에서는 번개로 인한 절연자 관통이나 폭발이 발생하기 쉽습니다.
• 새의 간섭: 연구에 따르면 많은 플래시오버 사례들이 새들의 활동으로부터 기인합니다. 복합재 절연자는 도자기나 유리형보다 새 관련 플래시오버에 더 취약합니다. 이러한 사건은 주로 110 kV 이상의 전송선에서 발생하며, 도시 배전 네트워크(≤35 kV)에서는 낮은 새 개체 수, 낮은 전압 수준, 작은 대기 간극, 그리고 등급 링 없는 절연자 스포일러의 효과적인 예방 덕분에 적게 발생합니다.
• 등급 링 고장: 220 kV+ 시스템에서는 절연자 끝 부분 근처의 높은 전기장 집중 때문에 등급 링이 필요합니다. 그러나 이러한 링은 클리어런스 거리를 줄여 내구 전압을 낮춥니다. 혹독한 날씨 동안 링 장착 볼트에서 낮은 코로나 발생 전압으로 인해 코로나 방전이 발생하여 스트링 안전성을 저하시킬 수 있습니다.
• 오염 플래시오버: 도체 오염물질이 절연자 표면에 축적됩니다. 습도가 높은 조건에서 이러한 오염은 절연 강도를 크게 감소시키며, 정상 작동 중 플래시오버를 초래합니다.
• 알 수 없는 원인: 많은 플래시오버는 명확한 설명이 없으며, 예를 들어 제로 저항 도자기 절연자, 파손된 유리 절연자, 또는 복합재 절연자의 트리핑 등이 있습니다. 검사에도 불구하고 원인은 불분명하게 남아 있으며, 이러한 사건들은 주로 밤(특히 비가 오는 동안)에 발생하며, 이후 자동 재접속이 성공적으로 이루어지는 경우가 많습니다.

예방 조치

• 번개 보호: 근본 원인(짧은 건조 아크 거리, 단일 포인트 등급 링, 과도한 접지 저항)을 해결하기 위해 확장된 복합재 절연자, 이중 등급 링, 타워 접지 개선을 설치합니다.
  • 새 피해 예방: 고위험 선로 구간에 새 방벽망, 새 방지 스파이크, 또는 보호 커버를 배치합니다.
  • 등급 링 완화: 기술적 간격 요구 사항을 충족하는 크기 동일한 스포일러를 갖춘 절연자를 사용합니다. 필요하다면 크리피지 거리를 늘려서 얼음/눈 플래시오버를 줄입니다. 다양한 지역/환경에서 정기적인 점검과 임의 테스트(기계적 강도, 전기적 성능, 노후화 평가)를 수행하여 강도 저하, 스윙 저항 손실, 또는 스포일러 노후화 문제를 예방합니다.
  • 오염 제어:
  o 정기적인 청소: 오염 피크 시즌 전에 모든 절연자를 청소하고, 심각하게 오염된 지역에서는 청소 빈도를 증가시킵니다.
  o 향상된 크리피지 거리: 절연판 추가 또는 안개 방지 설계를 통해 절연 수준을 높입니다. 현장 경험에 따르면 심각한 오염 지역에서 안개 방지 절연자의 효과가 입증되었습니다.
  o 실리콘 코팅: 오염 저항성을 향상시키기 위해 오염 방지 코팅(예: 세레신 왁스, 패러핀, 실리콘 기반 재료)을 적용합니다.
  • 설명되지 않은 플래시오버: 새로운 절연자(동일 모델)와 운용 중인 유닛(>3년)에 대한 비교 테스트를 수행하며, 이를 포함하여 전력 주파수 건조 플래시오버 및 기계적 고장 테스트를 수행합니다. 주기적으로 노후화 평가를 수행하고, 예정된 청소, 적시 ESDD(등가 염 침전 밀도) 측정, 그리고 교체 시 새로운 노후화 억제제를 도입합니다.
  • 일반 유지 관리: 절연자의 수명을 연장하기 위해 직원들이 절연기에 발을 딛거나 날카로운 도구로 긁는 것을 금지합니다.