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1 제정기술표준원고시제 호 ( ) 개정기술표준원고시제 호 ( ) 전기용품안전기준 K [KS C IEC 2001] 저압기기의절연협조제 1 부 : 원칙, 요구사항및시험

2 머리말 이규격은산업표준화에기초하여산업표준심의회전기부회심의를거쳐기술표준원장이제정한 한국산업규격이다. 이규격은 IEC : 2000, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems - Part 1:Principles, requirement and tests 를기초로하고있다. KS C IEC 에는다음에나타나는부속서가있다. 부속서 A( 참고 ) 절연거리의내특성에관한기본데이터부속서 B( 참고 ) 과전압제어의상이한모드에대한공급계통의공칭전압부속서 C( 참고 ) 부분방전시험방법부속서 D( 참고 ) 부분방전시험방법에대한부가정보 - i -

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4 C IEC : 2001 목차 서문 1 1. 일반사항및정의 적용범위 인용규격 정의 3 2. 절연협조의기본 기본원리 전압과전압정격 주파수 전압스트레스하에서의시간 오염 기기와함께제공된정보 절연물 요구사항과치수결정법칙 절연거리의치수결정 연면거리의치수결정 고체절연의설계요구사항 시험및측정 시험 연면거리와공간거리의측정 31 부속서 A( 참고 ) 절연거리의내특성에관한기본데이터 37 부속서 B( 참고 ) 과전압제어의상이한모드에대한공급계통의공칭전압 42 부속서 C( 참고 ) 부분방전시험방법 44 C.1 시험회로 44 C.1.1 접지된시험편을위한시험회로 44 C.1.2 비접지된시험편을위한시험회로 45 C.1.3 선정기준 45 C.1.4 측정임피던스 45 C.1.5 결합커패시터 C k 45 C.1.6 필터 45 C.2 시험변수 45 C.2.1 시험전압에대한요구사항 45 - iii -

5 C.2.2 기후조건 45 C.3 측정기기에대한요구사항 46 C.3.1 일반사항 46 C.3.2 PD 측정기의분류 46 C.3.3 시험회로의대역폭 46 C.4 교정 46 C.4.1 소음레벨측정전방전크기의교정 46 C.4.2 소음레벨의검증 47 C.4.3 PD 시험의교정 47 C.4.4 교정펄스발생기 47 부속서 D( 참고 ) 부분방전시험방법에대한부가정보 49 D.1 PD 개시전압과소멸전압의측정 49 D.2 PD 시험회로의설명 49 D.3 소음감소에대한주의사항 50 D.3.1 일반사항 50 D.3.2 소음원 50 D.3.3 소음저감대책 50 D.4 시험전압에대한배율계수의적용 50 D.4.1 예 1 50 D.4.2 예 iv -

6 한국산업규격 KS 저압기기의절연협조 C IEC : 2001 제 1 부 : 원칙, 요구사항, 시험 Insulation coordination for equipment within low-voltage systems Part 1 : Principles, requirement and tests 서문이규격은저압기기의절연협조규정의제정을위해이와부합되는국제규격인 IEC : 2000, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems를토대로작성된산업규격으로저압기기의절연협조제1부를구성한다. 기술적인변경내용없이 IEC 를그대로적용하는것으로하였다. 이규격을적용하는데있어서인용되고있는규격도동시에참조해야한다. 1. 일반사항및용어정의 1.1 적용범위 이규격은저압기기의절연협조를다룬다. 이규격은직류 1500V 이하또는 30kHz이하의정격주파수를갖는교류 1000V 이하인해발고도최대 2000m 까지사용할수있는기기에적용한다. 이규격은성능기준을토대로하는기기의공간거리, 연면거리와고체절연의요구사항을규정한다. 여기에는절연협조에대한전기시험방법이포함된다. 이규격에서규정한최소절연거리는이온화기체가발생하는곳에는적용하지않는다. 이러한상황에서의특별요구사항은관련기술위원회의재량에따라규정할수있다. 이규격은다음과같은거리에적용하지않는다. - 액체절연을통과하는거리 - 공기이외의기체를통과하는거리 - 압축공기를통과하는거리비고 1 최대 1 MHz의범위확장은현재고려중이다. 비고 2 높은전압이기기의내부회로에존재할수있다. 비고 m를초과하는고도요구사항은부속서 A의표 A.2로유도할수있다 기본안전규격의목적은절연협조를달성할수있도록요구사항을합리화하기위해각기기에책임이있는기술위원회에권고하는것이다. 이규격은기기의공기절연거리, 연면거리, 고체절연을규정할때기술위원회에지침을제공하는데필요한정보를제공한다. 1.2 인용규격다음인용규격에는 KS C IEC 60664의이부분의조항을구성하는조항을포함하고있다. 발행시에표시된판은유효하였다. 모든인용규격은개정판을따르고, KS C IEC 60664의이부분에근거하여계약을체결한당사자는아래에명시된인용규격중에서가장최신의개정판을적용할것을권고한다. IEC와 ISO 회원국은현재유효한국제규격의목록을보유하고있다. IEC Guide , Guide to the drafting of safety publications, and the role of committees

7 with safety pilot functions and safety group functions IEC , IEC standard voltages IEC 60050(151) 1978, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 151: Electrical and magnetic devices IEC 60050(604) 1987, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Chapter 604: Generation, transmission and distribution of electricity - Operation IEC , High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements IEC , Environmental testing - P art 1: General and guidance IEC , Environmental testing - P art 2: Tests, Tests B: Dry heat IEC , Environmental testing - P art 2: Tests, Test Ca: Damp heat, steady state IEC , Environmental testing - P art 2: Tests, Test N: Change of temperature IEC , Thermal evaluation and classification of electrical insulation IEC , Lightning arresters - P art 1: Non-linear resistor type arresters for a.c. systems IEC , Method for determining the comparative and the proof-tracking indices of solid insulating materials under moist conditions IEC 60126, Guide for the determination of thermal endurance properties of electrical insulating materials IEC , Methods of test for electric strength of solid insulating materials - P art 1: Tests at power frequencies IEC , Safety of household and similar electrical appliances - P art 1: General requirements IEC , Electrical installations of buildings - P art 4: P rotection for safety - Chapter 41: P rotection against electric shock IEC , Electrical installations of buildings - P art 4: P rotection for safety - Chapter 44: P rotection against overvoltages - Section 442: P rotection of low-voltage installations against faults between high-voltage systems and earth IEC , Electrical installations of buildings - P art 4: P rotection for safety - Chapter 44: P rotection against overvoltages - Section 443: P rotection against overvoltages of atmospheric origin or due to switching IEC , Electrical installations of buildings - P art 5: Selection and erection of electrical equipment - Chapter 53: Switchgear and controlgear - Section 537: Devices for isolation and switching. Amendment No. 1(1989) IEC , Degrees of protection provided by enclosures (IP Code) IEC , Classification of electrical and electronic equipment with regard to protection against electric shock IEC , Switches for household and similar fixed electrical installations - P art 1: General requirements 2

8 C IEC : 2001 IEC , Automatic electrical controls for electrical household appliances - P art 1: General requirements 1.3 정의이규격에서의용어정의는다음과같다 절연협조예상되는미시환경과기타영향을주는스트레스를고려하는, 전기기기의절연특성의상호관계비고예상된전압스트레스는 에서 까지정의된특성으로특성화된다 절연거리공기중에서두개의도체사이의최단거리 연면거리두개의도체사이에서절연물의표면을따른최단거리 (IEV ) 고체절연두개의도전성부분사이에끼워진고체절연물 동작전압정격사용전압을가했을때절연부간에걸릴수있는교류전압의최대실효값또는직류전압의최대실효값비고 1 과도현상은무시한다. 비고 2 개방된회로조건과일반동작조건을모두고려한다 순환파고전압 (U rp ) 교류전압의왜곡이나직류전압에중첩된교류구성요소로인해발생한전압파형의주기적크기의최대파고값비고비주기적개폐로인한임의적과전압은순환파고전압으로고려하지않는다 과전압정상동작조건에서최대정상상태전압의파고값을초과하는파고값을가진전압 일시과전압비교적긴지속시간의상용주파에서의과전압 과도과전압수 ms 정도의짧은지속시간을갖는과전압, 진동또는무진동이발생하며대개고감쇠특성을갖는다.(IEC ) 개폐과전압특정한개폐동작이나고장으로인한계통의어떤지점에서과도과전압 뇌과전압특정한뇌방전으로인한계통의어떤지점에서의과도과전압 기능과전압장치기능에필요한, 의도적으로인가한과전압 내전압 임펄스내전압규정조건하에서절연파괴를일으키지않는, 규정된형태와극성의임펄스전압의최대파고값 내전압 ( 실효값 ) 규정조건하에서절연파괴를일으키지않는전압의최대실효값 순환파고내전압규정조건하에서절연파괴를일으키지않는순환전압의최대파고값 일시내전압규정조건하에서절연파괴를일으키지않는일시과전압의최대실효값 정격전압어떤구성요소, 장치, 기기에제조업체가지정한전압값. 정격전압은동작및성능특성을말한다. 비고기기는하나이상의정격전압값을가질수있거나정격전압범위를가질수있다 정격절연전압절연설계의기준이되는전압으로절연거리및내전압을만족하는전압비고정격절연전압은기능성능에주로관련된기기의정격전압과반드시동일하지않다 정격임펄스전압제조업체에서기기나그부품에지정한임펄스내전압. 과도과전압에대해절연체의규정된내절연능력을특성화한다 정격순환파고전압제조업체에서기기나그부품에지정한순환파고내전압. 순환파고전압에대해절연체의규정된내절연능력을특성화한다 정격일시과전압제조업체에서기기나그부품에지정한일시내전압값. 교류전압에대해절연체의규정된 ( 단시간 ) 내절연능력을특성화한다 과전압범주과도과전압조건을정의하는숫자 3

9 비고과전압범주 I, II, III을사용한다 참조 오염절연체의전기적강도나표면저항을감소시킬수있는이물질, 고체, 액체, 기체의첨가 환경 거시환경기기가설치되거나사용된실내또는기타위치의환경 미시환경연면거리의치수결정에특히영향을주는, 절연체에바로인접한환경 오염등급미시환경의예상오염을특성화하는숫자비고오염등급 1, 2, 3, 4를사용한다 참조 균일전계각구의반경이이들거리보다더큰두개의구사이의전극간에일정전위경도를갖는전계비고균일전계조건은경우 B라고한다 비균일전계전극간에일정전위경도를갖지않는전계비고점-평판 (point-plane) 전극구성의비균일전계조건은내전압능력에대해서는최악의경우이며경우 A라고한다. 30 μm의반경과 1 m 1 m의평면을갖는점 (point) 전극으로나타낸다 제어된과전압조건예상과도과전압이정의된레벨로제한되는전기계통내의조건 절연 기능절연기기본래의기능에필요한절연 기초절연감전을막기위한기본보호를갖춘충전부에적용된절연비고 - 기초절연은기능보호를위해이용되는절연을반드시포함하는것은아니다 부가절연기초절연이파괴된경우에확실히감전을방지할수있도록기초절연에설치된독립된절연 (IEC 60536의 2.2) 이중절연기초절연과부가절연으로구성된절연 (IEC 60536의 2.3) 강화절연충전부에적용된단일절연계통, 관련 IEC 표준에정의된조건하에서이중절연과동등한감전에대한보호등급을제공한다 (IEC 60536의 2.4) 비고단일절연계통은절연체가하나의균일한개체이어야한다는것을의미하는것은아니다. 기초또는부가절연으로단일하게시험할수없는몇개의층으로구성할수있다 부분방전 (PD) 절연체를부분적으로이어주는전기적방전 방전전하 q 시험용시편의단자에서측정할수있는전기전하비고 1 방전전하는부분방전보다작다. 비고 2 방전전하의측정은시험용시편의단자에서단락회로조건을필요로한다 ( 부속서 D, D.2 참조 ) 규정된방전크기이규격의목적에따라제한값으로간주한방전전하의크기비고최대크기를가진펄스로평가해야한다 펄스반복율검출레벨보다더높은방전전하를가진초당펄스의평균수비고이표준의범위내에서, 펄스반복율에따라방전크기를측정하는것은허용되지않는다 부분방전개시전압 (U i ) 시험전압이방전이발생하지않은경우낮은값위로증가할때방전전하가규정된방전크기보다더크게되는시험전압의최저파고값비고교류시험의경우실효값을사용할수있다 부분방전소멸전압 (U e ) 시험전압이방전이발생하는경우높은값아래로감소할때 4

10 C IEC : 2001 방전전하가규정된방전크기보다더작게되는시험전압의최저파고값비고교류시험의경우실효값을사용할수있다 부분방전시험전압 (U ) t 의절차에대한시험전압의파고값. 방전전하가규정된방전크기보다작아야한다. 비고교류시험의경우실효값을사용할수있다 시험 형식시험설계된기계또는장치를대표하는여러개의샘플에대해규격에나타난각조항을만족하는지를판정하기위한하나이상의장치시험 (IIEV ) 정기시험제품이설계시방에적합한지를증명하기위해제조단계또는제조후에부품과재료에대해서행하는시험 (IEV ) 샘플링시험많은장치에일괄적으로임의로취한시험 (IEV ) 전기적절연파괴방전이완벽하게절연체를이어줄때전기적스트레스하에서절연의고장. 전극간전압은거의 0으로떨어진다 방전개시기체또는액체매질에서의전기적절연파괴 플래시오버기체또는액체매질에위치한고체절연의표면을따라발생하는전기적절연파괴 관통파괴고체절연을통해발생하는전기적절연파괴 2. 절연협조의기본 2.1 기본원리절연협조는적용과주위환경에대한기기의전기적절연특성의선택을의미한다. 절연협조는기기설계가예상수명시간동안받을수있는스트레스에기초할경우에만실현될수있다 전압에대한절연협조고려사항은다음과같다. - 계통내에발생할수있는전압 - 기기 ( 계통내의다른기기에악영향을줄수있는 ) 에의해생성된전압 - 원하는사용연속성등급 - 인체와재산의안전. 전압스트레스로인한불요사고의가능성이수용불가능한손상위험으로이어지지않는다 장기간교류또는직류전압에대한절연협조장기간전압에대한절연협조는다음을토대로한다. - 정격전압 - 정격절연전압 - 동작전압 과도과전압에대한절연협조과도과전압에대한절연협조는제어된과전압조건을토대로한다. 다음과같은두가지종류의제어가있다. - 고유제어 : 계통의특성이예상과도과전압을정의한레벨로제한할것으로예상할수있는전기계통내의조건 - 보호제어 : 특정한과전압감쇠수단이예상과도과전압을정의한레벨로제한할것으로예상할수있는전기계통내의조건비고 1 복수의변수영향에놓여있는저전압전원과같은복잡한대용량계통에서과전압은통계를기반으로할경우에만평가할수있다. 이는특히대기원점과전압의경우에적용되며, 제어된조건이고유제어의결과로또는보호제어를통해 5

11 달성되는지에따라적용한다. 비고 2 개연적분석은고유제어가존재하는지또는보호제어가필요한지를평가하도록 권고한다. 이분석은전기계통특성, keraunic 레벨, 과도과전압레벨등을알아 야한다. 이접근방식은저전압으로수전받는건물의전기설비의경우에 IEC 에서사용하였다. 비고 3 특정한과전압감쇠수단은에너지저장및소모수단을가진장치가될수있고, 정의된조건하에서해당위치에서예상되는과전압에너지를무해하게소모할수 있는장치가될수있다. 절연협조의개념을적용하려면두개의서로다른전원에서과도과전압사이의차이를알아야 한다. - 기기가단자를통해연결된계통에서시작하는과도과전압 - 기기에서시작하는과도과전압 절연협조는정격임펄스전압의표준시리즈값을사용한다. 330 V, 500 V, 800 V, 1500 V, 2500 V, 4000 V, 6000 V, 8000 V, V 순환파고전압에대한절연협조부분방전이고체절연에서또는절연표면을따라발 생할수있는범위를고려해야한다.( 현재제정중 ) 일시과전압에대한절연협조이하부조항은현재제정중이다 과 IEC 참조 환경조건에대한절연협조절연에대한미시환경조건은오염등급에의해정량화될때 고려한다. 미시환경조건은주로기기가위치한거시환경조건에주로의존하며대부분의경우에이환경은 동일하다. 그러나, 미시환경은거시환경, 예를들어외곽, 가열, 환기또는미시환경의먼지영향보다 좋거나나쁠수있다. 비고 IEC 에규정된등급에따라제공된외곽에의한보호는오염에대해미시환경 을반드시개선하는것은아니다. 가장중요한환경변수는다음과같다. - 절연거리의경우 기압 온도, 변화가큰경우 - 연면거리의경우 오염 상대습도 응축 - 고체절연의경우 온도 상대습도 2.2 전압과전압정격절연협조에따라기기의치수결정을위해, 기술위원회는다음을규정한 다. - 전압정격의기준 - 연결될계통의특성을고려한, 기기의예상사용에따른과전압범주 장기간스트레스에대한과전압의결정기기의정격전압은공급계통의공칭전압보다 6

12 C IEC : 2001 작지않다고가정한다 기초절연의치수결정을위한전압 저전압전원에서직접공급된기기저전압전원의공칭전압은표 3a와 3b( 참조 ) 에따라합리화되었고, 이전압들은연면거리의선정에사용할수있는최소값이다. 또한정격절연전압의선정에도사용할수있다. 저전압전원의서로다른공칭전압에사용할수있도록몇개의정격전압을갖는기기의경우선택한전압은기기의최고정격전압에적합해야한다. 기술위원회는해당전압이다음을토대로선정되었는지를고려해야한다. - 선간전압 - 선-중성점전압선-중성점전압의경우, 기술위원회는사용자에게기기가중성점접지계통전용임을알릴수있는방법을규정해야한다 저전압전원에서직접공급되지않은계통, 기기, 내부회로계통, 기기, 내부회로에서발생할수있는최고전압의실효값은기초절연에사용한다. 이전압은정격전압과기기의정격내에서다른조건의가장단조로운조합하에서공급을위해결정된다. 비고고장조건은고려하지않는다 기능절연의치수결정을위한전압사용전압을기능절연에필요한치수를결정하는데사용한다 정격임펄스전압의결정과도과전압을정격임펄스전압을결정하기위한기준으로취한다 과전압범주과전압범주개념은저전압전원에서직접공급된기기에사용한다. 비고과전압범주개념은 IEC 에사용된다. 다른계통, 예를들어통신및데이터계통에연결된기기에도유사한개념을사용할수있다 저전압전원에서직접공급된기기기술위원회는다음의과전압범주에대한일반적인설명을토대로과전압범주를규정한다 (IEC 참조 ). - 과전압범주 IV의기기는설비의도입부에사용한다. 비고이기기의예는계측기및 1차과전류보호기기이다. - 과전압범주 III의기기는고정설비의기기에, 그리고기기의신뢰성과이용도가특수한요구사항을갖는기기이다. 비고이기기의예는고정설비에영구연결된, 산업용고정설비및기기에고정된스위치이다. - 과전압범주 II의기기는고정설비에서공급받는부하기기이다. 비고이기기의예는가전기기, 휴대형공구및기타가정용및유사부하이다. 이기기가신뢰성과이용도에대해특별한요구사항을가질경우과전압범주 III 를적용한다. - 과전압범주 I의기기는과도과전압을적절하게낮은레벨로제한한회로에연결된기기이다. 비고예는보호전자회로이다 저전압전원에서직접공급되지않은계통과기기기술위원회는해당하는경우과전압범주또는정격임펄스전압을규정할것을권고한다 의표준시리즈의적용을권고한다. 비고통신및산업용제어계통또는차량의독립계통이이계통의예이다 기기의정격임펄스전압의선택기기의정격임펄스전압은규정한과전압범주에따라, 그리고기기의정격전압에따라표 1에서선택한다. 7

13 비고 1 특별한정격임펄스전압을갖고하나이상의정격전압을갖는기기는서로다른과전압범주에사용하기적합하다. 비고 2 개폐과전압을고려할경우는 를참조한다. 표 1 저전압전원에서직접공급된기기의정격임펄스전압 IEC ) 에기반한공급계통의공칭전압 1) 공칭선-중성점전압의최대값 정격임펄스전압 2) 과전압범주 4) 3상 단상 V I II III IV / / / 주 1) 기존의서로다른저전압전원과그공칭전압에대한적용은부속서 B를참조한다. 2) 3) 4) 이러한정격임펄스전압을갖는기기는 IEC 에따라설치에사용할수있다. / 표시는 3상 4선식배전계통을나타낸다. 낮은값은선과중성점사이의전압이며높 은값은선간전압이다. 하나의값만표시된경우는 3상 3선식계통을의미하며선간값을규정한다. 과전압범주의설명은 을참조한다 기기내임펄스전압절연협조 외부과도전압에의해현저히영향을받는기기내부품이나회로의경우, 기기의정격임펄스전압을인가한다. 기기의동작에의해발생할수있는과도과전압은 에서규정한것을초과하는외부회로조건에영향을미치지않는다 외부과도과전압에의해현저히영향을받지않도록과도과전압에대해특별하게보호되는기기내다른부품이나회로의경우, 기초절연에필요한임펄스내전압은기기의정격임펄스전압에관련되지않고해당부품이나회로의실제조건에관련된다. 그러나, 임펄스전압값의표준시리즈의적용은 에서소개한대로표준화를허용하도록권고한다. 다른경우에표 2값의보간이허용된다 기기에의해발생한개폐과전압기기단자에서과전압을생성할수있는기기의경우, 예를들어개폐장치의경우, 정격임펄스전압은기기를관련표준과제조업체의지침에따라사용할때기기가이값을초과하는과전압을발생하지않는다는것을의미한다. 비고정격임펄스전압을초과하는전압이발생할수있는잔류위험은회로조건에따라달라진다. 특별한정격임펄스전압이나과전압범주를갖는개폐장치가낮은과전압범주의것보다더높은과전압을생성하지않는경우, 두개의정격임펄스전압이나두개의과전압범주를갖는다. 임펄스내전압에관련된것이높을수록, 생성된과전압에관한것은낮아진다. 8

14 C IEC : 2001 비고주어진정격임펄스전압값은해당최대크기의과전압이계통에효과적이될수있어, 결과적으로, 기기가낮은과전압범주에사용하기부적합할수있고낮은범주에적합한억압수단을필요로한다는것을의미한다 인터페이스요구사항기기는과전압을적절히제한할수있는곳에서높은고전압범주의조건하에서사용할수있다. 적합한과전압감쇠수단은다음과같다. - 과전압보호장치 - 절연된권선이있는변압기 - 복잡한분기회로가있는배전계통 ( 서지에너지를전환시킬수있는 ) - 서지에너지를흡수할수있는정전용량 - 서지에너지를소비할수있는저항이나유사한감쇠장치비고설비내또는기기내과전압보호장치가높은클램프전압을갖는설비의도입부에있는과전압보호장치보다더많은에너지를소모할수도있다는사실에주의한다. 이는최저클램프전압을가진과전압보호장치에적용한다 순환파고전압의결정본절은현재제정중이다 일시과전압의결정 일반사항공급계통의고장으로인한가장어려운일시과전압에관련된상황은 IEC 에서다루고있다. 이규격은고전압계통과접지사이에고장이발생한경우저전압계통의기기와인체의안전을고려한다 고장전압고전압계통에서지락고장으로인한고장전압또는접촉전압의크기와지속시간은 IEC 의그림 44 A에명시되어있다 일시과전압으로인한스트레스고전압계통의지락고장으로인한저전압기기의일시과전압의크기와지속시간은 에명시되어있다. 2.3 주파수본절은현재제정중이다. 2.4 전압스트레스하에서의시간연면거리에대해, 전압스트레스하에서의시간은트래킹을수반하기에충분히높은에너지를가진표면불꽃을유발할수있는드라잉-아웃 (Drying-out) 사고의수에영향을미친다. 드라잉-아웃사고의수는다음의트래킹을유발하기에충분히큰것으로고려한다. - 연속적사용을위해설계되고드라잉-아웃동안충분한내부열을발생하지않는기기 - 스위치의입력측기기와저전압전원에서직접공급된스위치의라인과부하 ( 입력과출력 ) 단자사이에있는기기 - 장기간동안그리고빈번하게스위치를개폐하는기기표 4에표시한연면거리는장시간동안연속적전압스트레스하에서의도된절연에대해결정된다. 절연이단시간에만전압스트레스하에있는기기에대한책임이있는기술위원회는연면거리를표 4에규정된것보다축소할수있음을고려할수있다. 비고오염등급 4를제외하면, 한단계낮은전압의연면거리는총 15,000 시간이하동안스트레스받은절연체에사용할수있다. 마찬가지로, 1,500 시간이하동안스트레스받은절연체의경우는두단계낮은전압의연면거리를사용할수있다. 이러한연속적스트레스의조건으로부터의완화등급은임시적이다. 또다른방법으로, 오염등급 2의경우, 재료그룹 1에서표 4에명시된연면거리는모든재료그룹에적용할수있다. 장시간동안전압스트레스하에있는기기내에간헐적으로스트레스받은절연체도동일할것으로생각할수있다. 9

15 2.5 오염미시환경은절연체의오염영향을결정한다. 그러나거시환경은미시환경을고려할때를고려해야한다. 밀봉, 캡슐화, 밀폐의효과적인사용으로인해고려중인절연체에서오염을줄일수있는방법을제공할수있다. 오염을줄일수있는이러한방법들은기기가응축상태에있거나, 정상동작시자체적으로오염물질을생성할경우효과적이지않을수있다. 작은절연거리는고체입자, 먼지, 물에의해완전히통할수있기때문에, 최소절연거리는오염이미시환경에존재할경우규정한다. 비고 1 오염은습도가있을때전도성이된다. 오염된물, 매연, 금속, 탄소먼지로인한오염은본래전도성이다. 비고 2 이온화기체와금속침전물로인한전도성오염은특정한순간, 예를들어스위치기어나컨트롤기어의아크소호실에서만발생하며, IEC 60664의이부분에서는다루지않는다 미시환경에서의오염의등급연면거리와절연거리를평가하기위해, 미시환경에서다음네개의오염등급을설정한다. - 오염등급 1 오염이나건조, 비전도성오염이발생하지않는다. 오염이영향을미치지않는다. - 오염등급 2 응축으로인해가끔일시적인전도성이예상되는경우를제외하면비전도성오염만발생한다. - 오염등급 3 전도성오염이발생하거나, 응축으로인해전도성이될것으로예상되는, 건조한비전도성오염이발생한다. - 오염등급 4 오염은전도성먼지또는비나눈으로인해발생한지속적인전도성을발생시킨다 거시환경에서의절연협조본절은현재제정중이다. 2.6 기기와함께제공된정보기술위원회는기기와함께제공할관련정보와본정보의제공방법을규정한다. 2.7 절연물 비교트래킹지수 (CTI) 트래킹에대해, 절연물은표면누설전류가오염된표면의드라잉-아웃으로인해차단될때불꽃이일어나는동안에너지의농축방출을경험하는손상에따라대략적으로특성화할수있다. 불꽃이일어날때절연물에는다음과같은현상이발생할수있다. - 절연물의분해없음 - 전기적방전으로인한절연물의마모 ( 전기적부식 ) - 표면위에전기분해적인전도성오염 ( 트래킹 ) 과전기적스트레스의혼합영향으로인한절연물표면에생성된전도성경로의점진적형성비고트래킹또는부식은다음의경우에발생한다. - 표면누설전류를운반하는액체막이파손된경우 - 인가된전압이막이파손될때형성된작은갭을파괴하기에충분한경우 - 전류가박막밑에절연물을열적으로분해할수있는충분한에너지를공급하는데필요한한계값을넘는경우악화는전류가흐르는시간에따라증가한다 에따라절연물의분류방법은존재하지않는다. 각종오염물과전압하에서절연물의 10

16 C IEC : 2001 작용은매우복잡하다. 이러한조건하에서, 많은물질들은상술한특성중두가지또는세가지모두를보일수있다 의재료그룹에대한직접상관관계는실용적이지않다. 그러나, 비교적높은성능의절연물은비교트래킹지수 (CTI) 에따라동일한상대적순위를갖는다는것이경험과시험으로밝혀져있다. 따라서이표준은절연물을분류하는데 CTI 값을사용한다 이규격에서는, CTI 값에따라재료를네가지그룹으로분류한다. 이값들은솔루션 A를사용하여 IEC 60112에따라결정된다. 그룹은다음과같다. - 재료그룹 I : 600 CTI - 재료그룹 II : 400 CTI < 재료그룹 IIIa : 175 CTI < 재료그룹 IIIb : 100 CTI < 175 내트래킹지수 (PTI) 는재료의트래킹특성을검증하는데사용한다. 어떤재료는솔루션 A를사용하여 IEC 60112의방법으로검증된 PTI가해당그룹에규정된낮은값이상이라는전제하에이러한네개의그룹중하나에포함된다 IEC 60112에따라비교트래킹지수 (CTI) 시험은시험조건하에서각종절연물의성능을비교하도록설계된다. 정성적비교를제공하며, 트래킹을형성하는경향이있는절연물의경우에는정량적비교를제공한다 트래킹을형성하지않는유리, 세라믹, 기타무기절연물의경우, 연면거리는절연협조를위해관련절연거리보다더클필요는없다. 비균일전계조건의경우표 2의치수가적합하다 유전특성본절은현재제정중이다 열특성본절은현재제정중이다 기계적 / 화학적특성본절은현재제정중이다. 3. 요구사항과치수결정법칙 3.1 절연거리의치수결정소요임펄스내전압에견딜수있는치수이어야한다. 저전압전원에직접연결된기기의경우, 소요임펄스내전압은 을기준으로설정한정격임펄스전압이다. 정상상태전압의실효값, 순환파고전압, 일시과전압이임펄스내전압에필요한것보다더큰절연거리가요구된다면, 표 A.1의교류 (50/60 Hz) 에대한파고값이있는열의해당값이적합하다. 비고정상상태실효값또는순환파고전압의치수결정시에는전압이연속적으로인가되어절연파괴에대한여유 (margin) 가없는상황이된다. 기술위원회는이를고려해야한다 영향인자절연거리치수는다음영향인자를고려하여표 2에서선택한다. - 기능절연의경우 3.1.4, 기초, 부가, 강화절연의경우 에명시된임펄스내전압 - 전계조건 (3.1.2 참조 ) - 고도 : 표 2에명시된절연거리치수는 2000m 이하인고도에서사용하는기기의경우충분한임펄스내전압능력을제공한다. 더높은고도에서사용하기위한기기는 을적용한다. - 미시환경 (2.5.1) 진동과같은기계적영향과인가된힘이영향을미치면더큰절연거리가필요하다 전계조건전도성부품 ( 전극 ) 의형태와배치는전계의균일성에영향을주기때문에, 결과적으로주어진전압에내성이있는절연거리가필요하다 ( 표 2 참조 ) 비균일전계조건 ( 표 2의경우 A) 비균일전계조건에대해표 2에규정된것이상의절연거리는전도성부품의형태와배치에관계없이, 그리고내전압시험으로검증하지않고사용할수있다. 절연물의외곽개구부를통하는절연거리는구성을제어할수없기때문에비균일전계조건에대 11

17 해규정된것보다작아서는안된다. 전계의균일성에악영향을미칠수있다 균일전계조건 ( 표 2의경우 B) 경우 B에대한표 2의절연거리값은균일전계에만적용할수있다. 이값들은전도성부품의형태와배치가본질적으로일정한전위경도를갖는전계를이루도록설계된경우에만사용할수있다. 비균일전계조건에대한것보다더작은절연거리는내전압시험으로검증할필요가있다 (4.1.1 참조 ). 비고절연거리값이작은경우, 전계의균일성은오염이존재할경우에악화될수있어, 절연거리를경우 B의값이상으로증가시켜야한다. 12

18 C IEC : 2001 표 2 절연협조를위한최소절연거리 13

19 3.1.3 고도표 2의치수가해발 2000m 까지의고도에유효하기때문에 2000m를넘는고도에대한절연거리는표 A.2에명시한고도보정률을곱해야한다. 비고균일전계에서절연거리의절연파괴전압 ( 표 A.1의내전압경우 B) 은파센의법칙에따라전극과대기압간거리의곱에비례한다. 따라서대략적으로해발고도에서기록한실험데이터는해발고도와해발 2000m 사이의대기압의차에따라교정해야한다. 비균일전계에서도마찬가지방법으로교정한다 기능절연이격거리의치수결정기능절연이격거리의경우, 기기의정격조건하에서, 특히정격전압과정격임펄스전압하에서양단에발생할것으로예상되는최대임펄스전압은해당하는임펄스내전압이다 기초, 부가, 강화절연의이격거리치수결정기초절연과부가절연의이격거리는각각다음에해당하는표 2에규정된대로치수를결정해야한다 와 에따라정격임펄스전압, 또는 에따라임펄스내전압요구사항강화절연의이격거리는정격임펄스전압에해당하는표 2에규정된대로치수를결정해야하지만기초절연에규정된것보다 의표준시리즈값보다한단계더높아야한다 에따라기초절연에필요한임펄스내전압이표준시리즈에서취한값이외인경우, 강화절연은기초절연에필요한임펄스내전압의 160% 를견딜수있도록치수를결정해야한다. 비고좌표계에서, 필요한최소이상의절연거리는소요임펄스내전압에불필요하다. 그러나, 절연협조이외의이유로절연거리를증가시키기위해필요할수있다 ( 예 : 기계적영향으로인한 ). 이러한경우에시험전압은관련된고체절연이발생하지않는다면기기의정격임펄스전압에기반하도록해야한다. 기초절연과부가절연을개별적으로시험할수없는경우이중절연이제공된기기의경우, 절연계통은강화절연으로고려한다. 비고절연물의접근가능한표면에대한절연거리의치수를결정할때, 이러한표면은금속박으로덮여있는것으로가정한다. 자세한내용을기술위원회에서규정할수있다 절연거리의치수결정본절은현재제정중이다. IEC 개정1판을참조한다. 3.2 연면거리의치수결정 영향인자연면거리는표 4에서선택한다. 다음의영향인자를고려한다 에따르는전압 ( 참조 ) - 미시환경 ( 참조 ) - 연면거리의방향과위치 ( 참조 ) - 절연표면의형태 ( 참조 ) - 절연물 (2.7.1 참조 ) - 전압스트레스하의시간 (2.4 참조 ) 비고표 4의값은기존의경험데이터를토대로하며대부분의적용에적합하다. 그러나, 다른연면거리값이기능절연에적합한경우에적용할수있다 전압연면거리의결정을위한기준은양단에존재하는전압의장기간실효값이다. 이전압은동작전압 (3.3.2 참조 ), 정격절연전압 (3.2.3 참조 ) 또는정격전압 (3.2.3 참조 ) 이다. 과도과전압은트래킹현상에영향을미치지않기때문에무시한다. 그러나, 일시과전압과기능과전압은발생지속시간과빈도가트래킹에영향을주는지를고려해야한다 오염연면거리의치수결정에서 에규정된미시환경의오염등급의영향은표 4에서설명한다. 14

20 C IEC : 2001 비고기기에는서로다른미시환경이존재할수있다 연면거리의방향과위치필요한경우, 제조업체는연면거리가오염의누적에의해악영향을미치지않도록기기나구성요소의의도방향을나타내야한다. 비고 - 장기간보관을고려해야한다 절연표면의형태고체절연의표면에는오염으로인해발생한누설경로의연속성을파괴하는횡파리지 (ridge) 와홈이포함되어야한다. 마찬가지로, 리지와홈은어떤물을전기적으로스트레스받는절연체에서멀리떨어져흐르게하기위해사용할수있다. 전도성부품을결합하는접합점이나홈은오염을모으거나물을보관할수있기때문에피해야한다. 비고장기간의보관을고려해야한다. 연면경로의길이평가는 4.2에명시되어있다 절연거리에대한관계연면거리는가능한최단연면거리가필요한절연거리와동일하도록관련절연거리보다작을수없다. 그러나, 공기중최소절연거리와최소허용가능한연면거리사이에치수제한이외의물리적관계는없다. 표 2의경우 A에필요한절연거리보다적은연면거리는임펄스내전압시험이연면거리에대해충분한경우오염등급 1과 2의조건하에서사용할수있다 기능절연의연면거리의치수결정기능절연의연면거리는연면거리양단의동작전압에해당하는표 4에규정된대로치수를결정해야한다. 비고동작전압이치수결정에사용된경우, 인접전압에대한값을보간하는것이적합할수있다 기초, 부가, 강화절연의연면거리의치수결정기초절연과부가절연의연면거리는다음에대해표 4에서선택한다. - 표 3a의 2열과 3열, 그리고표 3b의 2, 3, 4열에명시된합리화된전압 ( 참조 ) 에따르는정격절연전압 에명시된전압비고부가절연의경우, 오염등급, 절연물, 기계적스트레스, 환경조건은기초절연과다를수있다. 이중절연의연면거리는이중절연계통을구성하는기초절연과부가절연의값의합이다. 강화절연은기초절연에규정된전압값의두배에해당하는표 4에규정된대로치수를결정해야한다. 비고절연물의접근가능한표면에대한연면거리의치수를결정할때, 이표면은금속박으로덮여있는것으로가정한다. 자세한내용은기술위원회에서규정할수있다. 15

21 표 3a - 단상 3 선식 /2 선식교류 / 직류계통 공급계통의공칭전압 * 표 4에대해합리화된전압 선간절연의경우 1) 선-대지절연의경우 1) 모든계통 3선식계통 V V 중성점접지 V ** ** ** ** 주 1) ** ** 1000 비접지또는임피던스접지계통에대한선-대지절연레벨은실제로어떤선 의접지에대한사용전압이선간전압에접근하기때문에선간경우와동일 하다. 그이유는접지에대한실제전압이각선-대지의절연저항과용량성 리액턴스로결정되기때문이다. 따라서어떤선의낮은 ( 그러나허용가능한 ) 절연저항은사실상접지시킬수있으며, 다른두개에서전체선간접지전 압을상승시킬수있다. * 정격전압에대한관계는 참조 ** 이값은표 1에명시된값과일치한다. 16

22 C IEC : 2001 표 3b 3 상 4 선식 /3 선식교류계통 공급계통의 표 4에대해합리화된전압 공칭전압 * 선간절연의경우 1) 선-대지절연의경우 1) V 모든계통 V 중성점접지된 3상 4선식계통 V 비접지또는일단접지된 3상 3선식계통 V ** ** ** ** 주 1) 2) 비접지또는임피던스접지계통에대한선-대지절연레벨은실제로어떤선의접지에대한사용전압이선간전압에접근하기때문에선간경우와동일하다. 그이유는접지에대한실제전압이각선-대지의절연저항과용량성리액턴스로결정되기때문이다. 따라서어떤선의낮은 ( 그러나허용가능한 ) 절연저항은사실상접지시킬수있으며, 다른두개에서전체선간접지전압을상승시킬수있다. 접지및비접지된 3상 4선식과 3상 3선식공급계통에이용하는기기의경우, 3선식계통값을사용한다. * 정격전압에대한관계는 참조 ** 이값은표 1에명시된값과일치한다. 17

23 표 4 - 장기간스트레스에의한기기의최소연면거리 전압실효값 1) V 연면거리 ( 단위 : mm ) 프린트배선판오염도오염도 ) 2) 3) I II III mm mm mm mm mm mm 재료그룹재료그룹재료그룹 I mm II mm III 4) mm I mm II mm III 4) mm 주 1) 이전압은 : - 기능절연동작전압 - 저전압전원으로부터직접공급된회로의기초절연과부가절연 ( 을참조 ) 기기의정격전압에기초한표 3a와 3b를통해합리화된전압또는정격절연전압 - 계통의기초절연및부가절연의경우, 저전압전원으로부터직접공급되지않은내부회로및기기 ( 를참조 ) 정격전압이공급될때계통, 기기, 내부회로에서그리고, 기기정격내동작조건의가장단조로운조합하에발생할수있는최고전압실효값 2) 3) 4) 재료그룹 I, II, IIIa 와 IIIb 재료그룹 I, II, IIIa 재료그룹 IIIb 는 630V 이상의오염등급 3 과오염등급 4 에적용하지말것을권고한다 18

24 C IEC : 2001 비고비교하도록절연거리를추가한다. 그림 1 전압으로부터의연면거리결정및재료그룹 1 의오염등급 19

25 3.3 고체절연의설계요구사항 일반사항고체절연의전기적강도는공기보다현저히크기때문에, 저전압절연계통의설계동안주의를거의기울이지않을수있다. 한편, 고체절연물을통하는절연거리는대체로절연거리보다훨씬작기때문에, 전기적스트레스는높다. 고려해야할다른점은전기적강도가높은재료는실제로거의사용하지않는다는점이다. 절연계통에서전극과절연체, 그리고서로다른절연층사이에서갭이발생할수있으며또는절연체에공극 (void) 이존재할수도있다. 관통파괴레벨보다현저히낮은전압에서이러한갭이나공극에서는부분방전이발생할수있으며, 이는고체절연의사용수명에결정적인영향을미칠수있다. 그러나, 부분방전은 500 V의파고전압아래에서는발생할가능성이없다. 기체와비교할때고체절연은재생절연매질이없어서, 예를들어, 드물게발생할수있는높은전압파고가고체절연에미치는손상영향을가질수있다는사실도중요하다. 이상황은사용중에그리고정기고전압시험중에발생할수있다. 많은유해한영향이고체절연의사용수명동안에누적된다. 이러한영향들은복잡한패턴을따르며열화를유발한다. 따라서, 전기적스트레스와기타스트레스 ( 예 : 열, 환경 ) 가중첩되고이것이열화의원인이된다. 고체절연의장기간성능은적합한조건으로조합하여단기간시험으로시뮬레이션할수있다. 고체절연이고주파에놓여있는경우, 고체절연의유전손실과부분방전은더욱중요해진다. 이조건은절연체가최대 500 khz의주파수에서반복적인전압파고에놓여진경우개폐모드전원공급기에서관찰할수있다. 상술한고장메커니즘에대한고체절연의두께사이에일반적인관계는없다. 따라서고체절연의성능은시험으로만평가할수있다. 장기간전기적내절연능력을얻기위해고체절연의최소두께를규정하는것은적합하지않다 스트레스고체절연에적용한스트레스는다음과같이나눈다. - 단기간 - 장기간아래의 과 에명시된것이외의기타스트레스 ( 참조 ) 는사용중에고체절연에적용할수있다 단기간스트레스와그영향 전압전기적강도는인가된전압의주파수에의해크게영향을받는다. 유전가열과열적불안정성의확률은대략적으로주파수에비례하여증가한다. IEC 에따라상용주파에서측정하였을때 3mm의두께를갖는절연체의절연파괴전계강도는 10kV / mm와 40 kv / mm사이에있다. 주파수를증가시키면대부분의절연물의전기적강도는저하한다. 비고더높은주파수의영향에대한자세한지침은현재제정중이다 가열가열로인한영향은다음과같다. - 로크인스트레스의방출로인한기계적왜곡 - 주위온도예를들어 60 이상의온도에서비교적낮은온도상승에서열가소성수지의연화 - 가소제의손실로인한물질의메짐성 - 물질의유리전이온도를초과한경우가교물질의연화 - 열불안정성과고장을유발하는유전손실의증가단락회로동안고온경도는기계적고장을유발할수있다 기계적충격충격강도가불충분한경우기계적충격은절연고장을유발할수있다. 기계적충격으로인한고장은재료의충격강도가저감되기때문에발생할수도있다. 20

26 C IEC : 온도가유리전이온도아래로떨어질때깨지기쉬운재료때문에 - 가소제의손실또는중합체의악화를유발한고온에노출시간이연장된후기술위원회는운송, 보관, 설치, 사용에대한환경조건을규정할때이를고려해야한다 장기간스트레스와그영향 부분방전 (PD) 공기중에서, 부분방전 (PD) 은 300 V( 최소 Paschen) 를초과하는파고전압에서발생할수있다. 실제로부분방전은 500V 이하에서발생할가능성이없다. 고장은점진적부식또는관통파괴나표면섬락을일으키는트리에의해발생한다. 절연계통은서로다른특성을가진다. 일부절연계통 ( 예 : 세라믹애자 ) 은예상수명동안방전에내성이있을수있지만, 다른절연계통 ( 예 : 커패시터 ) 은방전이없을수있다. 전압, 방전의반복율과방전크기는중요한변수이다. 부분방전행태가인가된전압의주파수에의해영향받는다고가정하여, 고장시간이대략인가된전압의주파수에반비례하는증가된주파수에서가속수명시험으로설정한다. 그러나, 실제경험은, 더높은주파수에서다른고장메커니즘, 예를들어유전가열이존재할수있기때문에최대 5kHz의주파수를적용한다. 비고부분방전개시전압과부분방전소멸전압에서주파수의영향은현재제정중이다 가열가열은절연악화, 예를들어휘발, 산화, 및기타장기간화학변화를일으킨다. 그러나고장은종종기계적인이유, 예를들어균열과전기적절연파괴를일으키는메짐성으로인해생긴다. 이과정은연속적이며, 수천시간의시험시간이필요하기때문에단시간시험으로시뮬레이션할수없다 (IEC 참조 ) 기계적스트레스동작, 보관, 운송중진동이나충격으로인한기계적스트레스는절연물의디라미네이션 (delamination), 균열, 파손을일으킨다 습도수증기의존재는절연저항과방전소멸전압에영향을미칠수있고, 표면오염을악화시키고부식과치수변경을가져온다. 일부재료의경우높은습도는전기적강도를현저히줄일수있다. 낮은습도는일부환경에서유해할수있다. 예를들어정전하의보유를증가시키고, 폴리아미드와같은재료의기계적강도를감소시킨다 기타스트레스많은기타스트레스는절연을손상시키기때문에기술위원회에서는이를고려해야한다. 이러한스트레스의예는다음과같다. - 방사 ( 자외선및이온화 ) - 솔벤트나활성화학물질에노출되어발생하는스트레스균열 - 가소제의이동영향 - 박테리아, 곰팡이, 세균의영향 - 기계적크리프이러한스트레스의영향은덜중요하거나드물게적용하지만특별한경우에는고려해야한다 요구사항 일반사항기초, 부가, 강화절연의고체절연은전기적스트레스와기계적스트레스뿐만아니라기기의예상수명동안발생할수있는열및환경영향에내성이있어야한다. 비고 1 고체절연의접근가능한표면에대한전기적스트레스를고려할때, 이표면은금속박으로덮여있는것으로가정한다. 자세한내용은기술위원회에서규정할수있다. 비고 2 기능절연에대한요구사항은현재제정중이다. 동작전압이주기적으로순환하는파고를갖는비정현파인순간에서, 부분방전이발생가능성을 21

27 특별히고려해야한다. 마찬가지로, 절연층이존재할수있는경우와몰드절연에공극이존재할수있는경우, 결과적인고체절연의성능악화가있는부분방전의발생가능성을고려해야한다 내전압스트레스기술위원회는전압정격을기기에지정해야하는지의여부를규정한다 과도과전압기초절연및부가절연의내전압조건은다음과같아야한다. - 표 1에따라전원전압의공칭과관련과전압에해당하는임펄스내전압요구사항또는 - 회로에서예상되는과도과전압에따라규정된기기의내부회로의임펄스내전압 ( 참조 ) 강화절연은기초절연에규정된것보다 의표준값보다한단계높은, 정격임펄스전압에해당하는임펄스내전압을가져야한다 에따라, 기초절연에필요한임펄스내전압이표준시리즈에서취한값과다른경우, 강화절연은기초절연에필요한값의 160% 에대해내성이있도록치수를결정해야한다. 시험에의한검증은 을참조한다 일시과전압기초및부가고체절연은다음일시과전압에대해내성이있어야한다. - 지속시간이 5초이하 : U n V의단시간일시과전압 - 지속시간이 5초를초과 : U n V의장시간일시과전압비고1 U n 은중성점접지계통의공칭선-중성점전압이다. 비고2 이값들은 IEC 에규정되어있다. 비고3 강화절연에대한요구사항은현재제정중이다. 시험에의한검증은 을참조한다 순환파고전압저전압전원에서발생하는최대순환파고전압은잠정적으로 F 4 2 U n 즉, U n 에서파고값이 1.1 배가되는것으로가정할수있다. 순환파고전압이존재하는경우방전소멸전압은최소한다음과같아야한다. - 각기초절연과부가절연에대해 F 1 F 4 2 U n, 즉, U n, 그리고 - 강화절연에대해 F 1 F 3 F 4 2 U n, 즉, U n 비고 2 U n 은중성점접지계통에서, 전원의공칭전압에서선-중성점기본 ( 비왜곡된 ) 전압의파고값이다. 본하부조항에사용된승수인자의적용은부속서 D의 D.4에나와있다. 인자 F의설명은 을참조한다. 내부회로에서, 최고순환파고전압을 F 4 2 U n 대신에평가해야하며, 고체절연은해당하는요구사항을충족해야한다. 시험에의한검증은 을참조한다 고주파전압상용주파이상의주파수를가진전압의경우, 과 에따라주파수의영향을고려해야한다. 1 khz이상의주파수는이규격의범위내에서고주파로간주한다. 기술위원회는 에따라시험이필요한지여부를규정해야한다 단시간가열스트레스의내성고체절연은정상및해당하는경우비정상사용시에발생할수있는단시간가열스트레스에의해손상되어서는안된다. 기술위원회는가혹도레벨을규정할수있다. 비고표준가혹도레벨은 IEC 60068에서규정하고있다 기계적스트레스의내성고체절연은사용중에예상되는기계적진동이나충격에의해손상되어서는안된다. 기술위원회는가혹도레벨을규정할수있다. 비고 - 표준가혹도레벨은 IEC 60068에서규정하고있다. 22

28 C IEC : 장시간가열스트레스의내성고체절연의열성능저하는기기의예상수명동안절연협조를손상시켜서는안된다. 기술위원회는시험이필요한지의여부를결정해야한다. (IEC 60085와 IEC 참조 ) 습도영향의내성절연협조는기기에규정된습도조건을유지해야한다. ( 참조 ) 기타스트레스의내성기기는고체절연에악영향을줄수있는기타스트레스예를들어 에명시한스트레스에놓일수있다. 기술위원회는이러한스트레스를상술하고시험방법을규정해야한다. 4. 시험및측정 4.1 시험 절연거리검증시험 일반사항절연거리시험을위해전기기기를사용하여전기시험을실시할때, 시험전압은 3.1에명시된내전압요구사항을따라야한다 에서언급한대로, 임펄스전압시험에는표 2의경우 A 값보다더작은절연거리가필요하다. 비고 1 절연거리의전기적시험은해당고체절연에스트레스를가한다. 비고 2 절연거리와연면거리간의관계는 을참조한다. 비고 3 비균일전계조건에관련된경우 A값보다더작은절연거리의내절연능력은시험으로만검증할수있다. 경우 A 이상인절연거리의내절연능력은측정이나시험으로검증할수있다 시험전압 임펄스절연내력시험이시험의목적은절연거리가규정된과도과전압에내성이있는지검증하는것이다. 임펄스내전압시험은파형이 1.2/50μs인전압으로실시하고 (IEC 의그림 6 참조 ), 대기원점의과전압을시뮬레이션한다. 또한저전압기기의개폐로인한과전압도포함된다. 시험은펄스간최소 1초의간격으로각극성에최소세개의임펄스에대해실시한다. 비고기술위원회에서별도로규정하지않는한, 임펄스발생기의출력임피던스는 500 Ω을초과해서는안된다. 시험기기가시험회로양단의구성요소를포함할경우, 훨씬낮은출력임피던스를규정할수있다. 기술위원회는 에따라대체절연시험을규정할수있다. 기기내부에서지억제기능이있는경우, 임펄스특성은다음과같다. - 크기가표 5의값과동일한무부하전압의경우 1.2/50μs의파형 - 적합한서지전류의경우 8/20μs의파형비고시험전압원의전압파형은시험용기기가서지억제한도를초과하는지의여부에따라적용할수있다. 기기가서지억제기능을갖는경우임펄스전압파는초핑될수있지만, 기기는시험후다시정상조건으로복귀되어야한다. 서지억제기능이없는기기가임펄스전압에대해내성이있다면, 파형은현저하게왜곡되지않는다. 23

29 표 5 해발고도에서절연거리를검증하기위한시험전압 비고표 5 의전압값은절연거리검증에만적용한다. 정격임펄스전압 U kv 해발고도에서임펄스시험전압 U kv 비고 1 절연거리의전기적강도에대한영향인자 ( 기압, 고도, 온도, 습도 ) 에관한설명은 에명시되어있다. 비고 2 절연거리를시험할때, 관련고체절연은시험전압에놓인다. 표 5의임펄스시험전압이정격임펄스전압에따라증가하기때문에, 고체절연은이에따라설계해야한다. 이렇게하면고체절연의임펄스내절연능력이증가하게된다. 비고 3 시험은 2000m(80kPa ) 의고도와 20 에해당하는값으로조정된압력으로, 그리고정격임펄스전압에해당하는시험전압으로실시할수있다. 이경우에, 고체절연은해발고도에서시험할때와동일한내절연요구사항이부여되지않는다 임펄스시험전압의선택절연거리에대해기기의절연협조를위한전기적시험이표 2에규정된경우 A보다더작은절연거리를필요로한다면, 기기는 에따라규정된정격임펄스전압에해당하는임펄스시험전압으로시험한다. 표 5의임펄스시험전압을적용한다. 시험조건에대해기술위원회는온도와습도값을규정할수있다. 기술위원회는샘플링시험이나정기시험을형식시험외에실시해야할지고려해야한다 표 5 설명 a) 임펄스전압시험에대한보정률 에따라, 정격임펄스전압은해발최대 2000 m 까지사용된기기에유효하다 m에서, 정상대기압은 80 kpa이며, 해발고도에서값은 kpa이다. 따라서, 2000 m 보다낮은위치에서시험한기기는더높은임펄스시험전압을사용하여시험한다. 표 5는해발고도에대한임펄스시험전압값을나타낸다. 다른시험위치에대한시험값을결정하기위한데이터와해발고도값의산출에대한기본사항은다음과같다. 부속서 A의표 A.2에명시된고도보정률은부속서 A의그림 A.1의곡선에관련된것으로간주한다. 관계식은다음과같다. k u = 여기에서 k u : 전압보정을위한고도계수 ( 1 k d ) m 24

30 C IEC : 2001 k d : 거리보정을위한고도계수 m : 그림 A.1 의곡선 1 에서해당직선의기울기 ( 두좌표축에서로그눈금 ) 그림 A.1 의곡선 1 에서거리보정결과에대한고도보정률을적용할때, 전압은거리에대해 하나의이동단계에서네개의서로다른단계로변하게된다. 이동작에대한수학적공식이위 에표시되어있다. 표 5 에는설명한대로이산출을포함한다. 기본데이터 고도 m 거리보정을위한계수 k d m : 0.01 < d < mm의경우 < d < 1 mm의경우 < d < 10 mm의경우 < d < 100 mm의경우 b) 절연거리의전기적강도에영향을주는인자의일반적논의영향인자는다음과같다. - 기압 - 온도 - 습도 균일전계에대한이계수사이의관계는다음과같다. U d = dk + 6, 73 K = 여기에서 U d : 절연파괴전압 ( 단위 : kv ) dk P T d : 0.01 cm이상의절연거리 ( 단위 : cm ) K : 기압과온도에대한보정률 T : 실제실온과 T = 20 사이의차 ( 단위 : K) p : 실제기압 ( 단위 : kpa ) 시험목적에서온도와습도인자는무시할수있는것으로간주한다. 기압변화는고도차의경우에만고려하고, 일일변화는무시할수있는것으로간주한다. 이러한인자들은그림 A.1의데이터가통계적으로결정된낮은절연파괴데이터의하한값을나타내기때문에실제로무시할수있다. 더욱정확한시험조건이필요한경우, 시험위치의기압과온도를위에명시된공식에사용할수있다 임펄스절연내력시험에대한대안기술위원회는제조업체와시험기관사이에특별히일치하는대체방법으로서특별기기에대한교류또는직류시험을규정할수있다 의표 5에정한임펄스시험전압과동일한파고값의교류및직류전압시험이절연거리의내절연능력을검증하는동안, 전압은더긴지속시간동안인가되기때문에고체절연에더높은스트레스가가해진다. 이로인해고체절연에는과부하또는손상을일으킬수있다. 따라서 25

31 기술위원회는 에명시된임펄스전압시험에대한대안으로서교류또는직류전압시험을규정할때이를고려해야한다 교류전압시험정현파상용주파시험전압의파고값은표 5에있는임펄스시험전압과동일해야하며, 교류시험전압의세가지사이클에적용된다 직류전압시험직류시험전압은리플이없어야하며표 5에있는임펄스시험전압과동일해야하고, 각극성에 10 ms동안 3회인가된다 시험지속시간교류와직류시험은해당고체절연의성능을저하시킬수있다. 교류또는직류시험을선택한경우, 교류의경우에서최소세가지사이클에대해시험을실시하거나직류경우에각극성별로 10 ms의지속시간으로시험을 3회실시해야한다. 시험지속시간이더길어지면절연거리의절연협조에대한추가정보를제공하지않는다 기타절연시험기법교류절연시험또는직류시험에대한시험에너지를제한하는다른기법은현재제정중이다 ( 예 : 정현반파펄스 ) 분간 2 U n V를인가한절연시험이시험은일부기술위원회에서규정하고있지만절연거리의검증에는관련이없기때문에여기서는다루지않는다 절연협조이외의목적을위한시험절연거리의검증이외의목적으로전기적시험을규정하는기술위원회는원칙적으로절연협조에필요한것보다더높은시험전압을규정해서는안된다 샘플링시험과정기시험샘플링시험과정기시험은생산품질을보증하기위한것이며절연협조를검증하고자함이아니다. 이시험은특히시험을규정하는제조업체의관련기술위원회의책임이다. 기술위원회는기기 ( 고체절연또는구성요소 ) 에손상을일으키지않고고장을검출할수있는파형과전압레벨을이용하여시험을실시해야한다. 경우 A보다절연거리가더작은기기의경우, 샘플링시험에는 에주어진전체전압값이필요하다. 정기시험은기술위원회에서규정할수있다 완성기기를위한절연시험 시험할부품시험전압은전기적으로서로분리되어있는기기의부품사이에인가한다. 이러한부품의예는다음과같다. - 충전부 - 개별회로 - 접지회로 - 접근가능한표면접근가능한표면의비전도성부분은금속박으로덮어야한다. 비고금속박이있는대형외곽을완전히덮을수없으면, 감전을막기위한부품을부분적으로덮어도충분하다 기기회로의준비시험을위해, 기기의각회로는다음과같이준비한다. - 회로의외부단자 ( 있는경우 ) 는함께연결한다. - 스위치기어와컨트롤기어는투입된위치에두거나바이패스시킨다. - 전압차단구성요소 ( 예 : 정류다이오드 ) 의단자는함께연결한다. - RFI 필터와같은구성요소는임펄스시험에포함되지만교류시험동안이들을단절시키는데필요할수있다. 기기회로내전압민감성구성요소는단자를단락시켜바이패스시킨다. 다중점커넥터가있는사전시험된플러그인인쇄회로기판과사전시험된모듈은시험전압이절연시험에필요한범위로기기내부에전파되는것을보장하기위해모조샘플로단절시키거나 26

32 C IEC : 2001 교체할수있다 시험전압값저전압전원에연결된회로는 에따라시험한다. 기기의두회로간시험전압은더높은정격전압을가진회로에해당하는값을적용해야한다. 비고절연협조가손상되지않는한, 낮은절연레벨은기기의특정부분사이에규정할수있다. 이부분들은시험을위해상호연결되어야한다. 그후, 이부분들을더낮은시험전압으로각각에대해시험해야한다 시험기준시험중파괴방전 ( 방전개시, 플래시오버, 관통파괴 ) 이없어야한다. 절연파괴가되지않는절연거리의부분방전은기술위원회에서별도로규정하지않는한무시한다. 비고파괴방전을검출하기위해임펄스전압을관찰하는데오실로스코프를사용할것을권고한다 고체절연의전기적시험동작, 보관, 운송, 설치중기계적스트레스를받을수있는고체절연은전기적시험전에진동과기계적충격에대해시험해야한다. 기술위원회는시험방법을규정할수있다. 비고표준시험방법은 IEC 60068에명시되어있다. 다음시험은절연협조에대해형식시험으로사용하기위한것이다. a) 정격임펄스전압에대한고체절연의내절연능력을검증하기위한임펄스내전압시험 ( 참조 ). b) 정격일시과전압에대한고체절연의내절연능력을검증하기위한교류전압시험 ( 참조 ). c) 다음전압에서고체절연에부분방전이없음을검증하기위한부분방전시험 - 최대정상상태전압 - 장시간일시과전압 ( 참조 ) - 순환파고전압 ( 참조 ) d) 에따라유전가열로인한고장이없음을검증하기위한고주파전압시험기술위원회는각각의스트레스가기기에서발생할경우어떤형식시험이필요한지를규정해야한다. 절연체, 예를들어세라믹이부분방전이일어날때충분한수명을보장할수없다면부분방전시험을규정해야한다. 얼마동안, PD 시험은구성요소또는소형조립품및소형기기에적용할수있다. 위의시험은샘플링시험이나정기시험으로적합할수있다. 그러나, 생산중절연품질을보증하기위해어떤시험을샘플링시험과정기시험으로실시하는지를규정하는것은기술위원회의책임이다. 시험과전처리는사용할절연시스템을손상시키지않고고장을검출하는데적합한시험변수로규정한다. 비고샘플링시험과정기시험에대한자세한지침은현재제정중이다. 완성기기에대해시험을실시하는경우 의절차를적용한다 전처리별도로규정하지않는한, 시험은새로운시험편으로실시해야한다. 온도와습도처리로시험편을전처리하는것은다음목적을갖는다. - 가장단조로운정상사용조건을나타내기위해 - 새로운조건하에서존재하지않는가능한결함을노출시키기위해 27

33 표 6 - 고체절연의전처리가혹도 시험 온도 상대습도 % 시간 h 사이클수 a) 내열 b) 내열사이클 -10 ~ c) 열충격 ( 온도의급 변 ) d) 내습 -10 ~ ) 40 2) 사이클지속시간 주 1) 이온도는몇가지규격 ( 예 : IEC , IEC , IEC ) 에나타난다. 2) 3) IEC 내습성시험의표준온도 온도변화의지속시간은시험편의열시정수에따라달라진다. IEC 참조 24 3) 다음전처리방법을권고한다. a) 제조후바로존재하지않을수있는안정한조건을얻기위한내열 (IEC ) b) 보관, 운송, 일반사용중에발생할수있는공극의생성을유발하기위한내열사이클 (IEC ) c) 보관, 운송, 일반사용중에발생할수있는절연시스템내디라미네이션을유발하기위한열충격 (IEC ) d) 고체절연의전기적특성에대해흡수효과를포함시키기위한내습 (IEC ) 임펄스전압, 교류상용주파전압과고주파전압시험의경우, 가장중요한전처리방법은 a) 와 d) 의방법이다. 부분방전시험의경우, 전처리방법 b) 와 c) 가가장적절하다. 고체절연의전처리가필요한경우, 형식시험전에실시해야하고, 그방법은 IEC 60068을토대로한다. 온도, 습도, 시간값은표 6에서선택한다. 기기의경우, 예를들어, 전기부품, 부속조립품, 절연부품이나재료와같은구성요소를전기시험전에전처리하는것이적합하다. 구성요소가이절에따라이미형식시험을거친상태이면, 이전처리는필요하지않다 임펄스전압시험 시험방법표 5는제외하고, 의임펄스전압시험에대한방법은고체절연에도적용한다. 그러나, 시험은임펄스간최소 1초의간격으로각극성의 5개임펄스에대해실시해야한다. 각임펄스의파형을기록한다 합격기준시험중고체절연의관통파괴또는부분적인절연파괴가일어나지않아야한다. 그러나부분방전은허용된다. 부분적인절연파괴는연속적인임펄스의초기에서발생하는결과파형의단계로표시된다. 첫번째임펄스에서의절연파괴는절연시스템의완전고장을나타내거나기기의과전압제한장치의동작을나타낸다. 비고 1 과전압제한장치는기기에포함되는경우, 그동작이절연고장을나타내지않는지를보장하기위해파형을조사해야한다. 임펄스에서임펄스까지변하지않 28

34 C IEC : 2001 은임펄스전압의왜곡은그러한과전압제한장치의동작에의해발생할수있으며고체절연의 ( 부분 ) 절연파괴를가리키지않는다. 비고 2 공극에서의부분방전은임펄스과정에서반복될수있는지극히짧은지속시간의부분노치에이르게할수있다 교류상용주파전압시험 시험방법교류시험전압은 5초이내에 0 V에서단시간일시과전압까지일정하게상승한다. 시험전압을점진적으로상승시키는대신, 순간적으로인가할수도있다. 경우에따라서, 교류시험전압은교류전압의파고값과동일한값의직류시험전압으로대체할수도있다. 비고 1 형식시험편에영구적인손상을일으킬수있는것으로인정된경우, 1분간 2 U n V 와같은시험전압을규정할수있다. 이는 의단시간일시과전압의값을수정하고, 시험지속시간을연장할경우, 시험편의예상수명동안절연의내구성에대한더욱정확한정보를제공한다. 이러한증가된교류시험전압은과도과전압에대해규정된것보다더큰절연거리를필요로할수있다. 비고 2 강화절연에대한요구사항은현재제정중이다. 비고 3 시험기기에대한규격은현재제정중이다 합격기준고체절연에절연파괴가발생하지않아야한다 부분방전시험본시험은부분방전에의해악화될수있는고체절연에적용한다. 부분방전시험방법은부속서 C에설명되어있다. 시험을실시할때다음의배율계수를적용한다. F 1 - PD 시험과기초절연및부가절연의치수결정에대한기본안전율 PD 소멸전압은온도와같은환경조건에영향을받을수있다. 이러한영향은 1.2의기본안전율 F 1 으로설명된다. 따라서, 기초절연이나부가절연에대한 PD 소멸전압은최소한 1.2 U rp 이다. F 2 - PD 히스테리시스계수히스테리시스는 PD 개시전압 U i 와 PD 소멸전압 U e 사이에서발생한다. 실제경험을통해 F 2 는 1.25보다크지않다는것을알수있다. 따라서, 기초절연및부가절연의경우시험전압의초기값은 F 1 F 2 U rp, 즉 U rp = 1.5 U rp 이다. 비고이는 PD가 U i 를초과하는과도과전압에의해시작될수있고예를들어 U e 를초과하는순환파고전압의값으로유지될수있다는것을의미한다. 이상황에서는시험에임펄스전압과교류전압의조합이필요할수도있다. 따라서교류시험은처음에전압을증가시켜실시한다. F 3 - PD 시험과강화절연치수측정을위한부가안전율강화절연의경우, 더욱엄격한위험평가가필요하다. 따라서, 추가안전율 F 3 = 1.25가필요하다. 시험전압의초기값은 F 1 F 2 F 3 U rp, 즉 U rp = U rp 이다. F 4 - 저전압전원의공칭전압 U n 으로부터의편차를포함하는계수저전압전원에연결된회로의경우, 이계수는공칭값에서전원전압의최대편차를설명한다. 따라서공칭전압 U n 에서파고전압은 F 4 = 1.1을곱해야한다 일반사항본시험은부분방전이다음최고값에서유지되지않음을검증하는것이다. - 최대정상상태전압의파고값 - 장시간일시과전압의파고값 ( 참조 ) - 순환파고전압 ( 참조 ) 29

35 비고추가적으로실제 PD 개시전압과소멸전압의값에관계되는경우, 측정절차가부속서 D의 D.1에설명되어있다. 시험을할때, PD 시험은대개구성요소, 소형조립품, 소형기기에적용한다. 복잡한기기를시험할경우에는기기단자에서측정할때 PD 신호의과도한감쇠를고려해야한다. 최소소요방전소멸전압은위에서열거한최고전압보다계수 F 1 만큼더높아야한다. 시험편의종류에따라기술위원회는다음을규정해야한다. - 시험회로 ( 부속서 C의 C.1.1.) - 측정기기 ( 부속서 C의 C.3와부속서 D의 D.2) - 측정주파수 ( 부속서 C의 C.3.1 과부속서 D의 D.3.3) - 시험절차 ( ) 시험절차시험전압 U t 의값은최소소요방전소멸전압이다.( 참조 ) 전압은 0 V에서초기시험전압 F 2 U t 즉, 제 절에서명시한최고전압의 F 1 F 2 = = 1.5배까지일정하게상승시켜야한다. 그다음 5초를초과하지않는규정시간 1 t 동안일정하게유지시킨다. 그리고전압을시험전압 U t 까지감소시키고, PD 크기가측정될때까지규정시간 2 t 동안일정하게유지한다. U 1.25U t U t t 1 t 2 t 측정 그림 2 - 시험절차 합격기준 규정방전크기정상사용조건하에서연속적부분방전이없는것이목적이기때문에, 부속서 D의 D.3을따르는최저값을규정한다. 비고 1 공기중코로나방전에의해발생한방전을제외하면 ( 예 : 비주물 (non-moulded) 변압기 ), 10 pc를초과하는값은적합하지않다. 비고 2 2 pc 정도의작은값은현재가용한기기에서사용할수있다 시험결과고체절연은다음의경우에시험에합격된다. - 절연파괴가발생하지않고 - 시험전압 U t 의인가시에 - 부분방전이발생하지않거나 - 측정된방전크기가규정방전크기보다높지않을경우소음레벨은 PD 측정기의판독에서제외시키지않아야한다 고주파전압시험 ( 현재제정중 ) 에따르는고주파전압의경우, 에따라추 30

36 C IEC : 2001 가또는대체교류전압시험이필요하거나 에따라부분방전시험이필요할수있다 시험순서기술위원회에서하나이상의개별시험을실시할때, 시험은다음순서로실시한다. a) 에따른임펄스전압시험 b) 에따른 AC 상용주파전압시험 c) 에따른부분방전시험그러나, 교류상용주파전압시험과부분방전시험을결합하여실시할수있다. 비고특별한경우에특정한기기에대해서, 임펄스전압과동일한파고전압을가진교류상용주파전압시험이임펄스시험보다유리할수있다. 그러나이시험은기기에더욱단조로운것이어야한다 를참조한다. 4.2 연면거리와공간거리의측정다음예에서규정한치수 X는오염등급에따라다음과같이달라지는최소값이다. 오염등급치수 X 최소값 mm mm mm mm 해당공간거리가 3 mm미만인경우, 최소치수 X는이공간거리의 1/3까지감소시켜도된다. 연면거리와공간거리의결정방법이다음예 1 ~ 11에나타나있다. 이예에서는갭과홈의차이및절연재료의종류는구별하지않는다. 다음과같은가정을토대로한다. - 홈의앞끝 (recess) 부는 Xmm길이의절연재료를최악조건이되도록단락지어측정한다 ( 예 3 참조 ). - 홈양단의나비가 Xmm이상인경우, 연면거리는홈의윤곽을따라측정한다 ( 예 2 참조 ). - 대상이되는상호위치가변화하는경우는그부분이최악의조건이되도록단락지어측정한다. 31

37 예 1 조건 : 이연면거리의경로에는깊이가임의, 나비가 X mm미만에서양측벽이평행한홈 또는수속측면홈 ( 밑부분이좁아지는홈 ) 을포함하여생각한다 규칙 : 연면거리및공간거리는그림과같이홈을횡단하여측정한다 예 2 조건 : 이연면거리의경로에는깊이가임의, 나비가 Xmm와동등또는초과하는양측벽이평행한홈을포함하여생각한다규칙 : 공간거리는그림과같이측선의거리이고, 연면거리의경로는그림과같이홈의윤곽을따라측정한다 예 3 조건 : 이연면거리의경로에는 X mm를넘는 V 홈을포함하여생각한다 규칙 : 공간거리는그림과같이측선의거리이고, 연면거리의경로는그림과같이홈의 윤곽에따르지만, 홈의밑부분을 X mm의절연재료로단락한다 32

38 C IEC : 2001 예 4 조건 : 이연면거리의경로는리브를포함한다 규칙 : 공간거리는그림과같이리브상부를넘는공기중의최단거리이고, 연면거리의경 로는그림과같이리브의윤곽에따른다 예 5 조건 : 이연면거리의경로는비접착접합부에따라서양측에나비가 X mm미만의홈을 포함하여생각한다 규칙 : 연면거리및공간거리의경로는그림과같이측선의거리이다 예 6 조건 : 이연면거리의경로는비접착접합부에따라서양측에나비가 Xmm와같거나또는그이상의홈을포함하여생각한다규칙 : 공간거리는그림과같이측선의거리이고, 연면거리의경로는그림과같이홈의윤곽에따른다 33

39 예 7 조건 : 이연면거리의경로는비접착접합부에따라서편측에나비가 Xmm미만의홈, 다른측에나비가 Xmm와동등하거나또는그이상인홈을포함하여생각한다규칙 : 공간거리는그림과같이측선의거리이고, 연면거리의경로는그림과같이홈의윤곽에따른다 예 8 조건 : 비접착접합부를경유하는연면거리는장벽위를넘는연면거리를넘지않는다 규칙 : 공간거리는그림과같이장벽위를넘는공기중의최단거리이다 34

40 C IEC : 2001 예 9 나사머리부와벽요철부의측벽간의갭은충분히고려할수있는나비가있다 예 10 나사머리부와벽요철부의측벽간의갭은지나치게좁아서고려할수있는나비가없다 연면거리및나사머리부에서측벽의거리가 X mm와같은곳에서측정한다 35

41 예 11 공간거리 = d + D 연면거리 = d + D 36

42 C IEC : 2001 부속서 A( 참고 ) 절연거리의내특성에관한기본데이터 표 A.1 해발고도 2000 m 에서의내전압 ( 단위 : kv ) 연면거리 교류 (50/60Hz) 경우 A 비균일전계 임펄스 (1.2/50) 교류 (50/60Hz) 경우 B 균일전계 교류 (50/60Hz) 와임펄스 (1.2/50) mm U r.m.s U r.m.s 단순화를위해, 상기표 A.1에따른측정된통계적값은고도 0 m에서 2000 m 까지의보정률을고려한이중대수다이어그램내의 + 로표시된값사이의직선으로대체된다. 중간값이그다이어그램에서얻어지므로이값들은작은안전여유를이용해측정된값을포함한다. Ur.m.s. 값은값을 2로나눔으로서얻어진다. 37

43 표 A.2 고도보정률 고도 m 정상대기압kPa 절연거리용증배율

44 C IEC : 2001 그림 A.1 해발고도 2000 m 에서의내전압 39

45 40 그림 A.2 비균일전계에대한대강의해발고도및그하한값에서측정된실험데이타

46 C IEC : 2001 그림 A.3 균일전계에대한대강의해발고도및이들의하한값에서측정된실험데이타 41

47 부속서 B( 참고 ) 과전압제어의상이한모드에대한공급계통의공칭전압 표 B.1 고유제어또는동등보호제어 세계에서현재사용되는공칭전압 공칭전압교류또는직류를포함해서도출된 중성선접지식 3상 4선식계통 비접지 3상 3선식계통 직류또는교류의단상 2선식계통 직류또는 교류의단상 3 선식계통 기기의정격임펄스전압 1) 선 - 중성점전압 1) V 과전압범주 V V V V V Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 12.5, , / /208 * , 120, , / /380, 220, 230, /400, 260, 277, /415, 380, 400, /440, 277/ , /600, 380/ /690, 417/ , 577, / , , 1000 주 1) 이열은정격임펄스전압값이지정된표 1에서취했다. * 미국과캐나다에서실용 42

48 C IEC : 2001 표 B.2 보호제어가필요하고 IEC 에서규정한것보다작지않은정격전압까지 클램핑전압비를갖는피뢰기에의해제공되는제어에서의경우들 세계에서현재사용되는공칭전압중성점접지식접지또는비접지교류또는공칭전압 3상 4선식계통 3상 4선식계통직류의단상교류또는 2선식계통직류를포함해서도출된선-중성점전압 1) 교류또는직류의단상 3선식계통기기의정격임펄스전압 과전압범주 V V V V V Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 12.5, , / /208 * , 120, , / /380, /400, 220, 230, /415, 260, /440, 277/ /600, 380/ , 380, /690, 417/ , 440, / , 577, , , 1000 주 1) 이열은정격임펄스전압값이지정된표 1에서취했다. 1) V * 미국과캐나다에서실용 43

49 부속서 C( 참고 ) 부분방전시험방법 이부속서는고체절연에부분방전이없다는것을검증할필요가있는경우규격을어떻게사용해야하는가에대한지침에대한요구가있기때문에전기기기의절연협조를위하여 잠정적적용을위한예상표준 의의미를갖는기술보고서 ( 형식 2) 의성격을갖는다. C.1 시험회로다음시험회로중하나를사용한다. 그러나, 동일한방법으로실시하는한 IEC ) 에표시된다른시험회로를사용할수있다. 비고기본작동설명은부속서 D의 D.2 참조. C.1.1 접지된시험편을위한시험회로 비고 U t : 시험전압 Z : 필터 C a : 시험편 ( 대개정전용량으로간주할수있다.) C k Z m : 결합커패시터 : 측정임피던스 그림 C.1 접지된시험편 각주 1) IEC : 1981, 부분방전측정. 44

50 C IEC : 2001 C.1.2 비접지된시험편을위한시험회로 그림 C.2 비접지된시험편 C.1.3 선정기준기본적으로두개의회로는동등하다. 그러나, 시험편의표유정전용량은감도에서로다른영향을미친다. 시험편의고압측단자의대지정전용량은 C.1.1 에따라회로의감도를저하시키는경향이있으며, C.1.2 에따라회로의감도를증가시키는경향이있다. 따라서이를표준으로해야한다. C.1.4 측정임피던스측정임피던스는시험주파수에서무시할수있을정도로전압강하의정도는작다. 측정주파수에대한임피던스는부속서 D의 D.2에따라합당한감도를제공하기위해선택해야한다. 전압제한구성요소를사용할경우, 이구성요소들은측정범위내에서영향이없어야한다. C.1.5 결합커패시터 C k 결합커패시터는 3 2(C.3 f 참조 ) 를초과하는공진주파수가있는낮은인덕턴스형식이어야한다. 사용한최고시험전압에대해부분방전이없어야한다. C.1.6 필터강제조항은아니다. 사용한경우, 그임피던스는측정주파수에비해높아야한다. C.2 시험변수기술위원회는다음을규정해야한다. - 시험전압의주파수 t f(c.2.1) - 규정방전크기 ( ) - PD 시험의기후조건 (C.2.2) 비고형식시험과정기시험에대한규격은서로다를필요가있다. C.2.1 시험전압에대한요구사항일반적으로교류전압을사용한다. 총고조파왜곡은 5% 이내이어야한다. 비고정현파의왜곡이낮으면표준전압계를사용할수있고실효치판독으로부터파고값을산출할수있다. 왜곡이높으면파고전압계를사용한다. 시험은대개상용주파에서실시한다. 기기가상용주파를사용하지않는다면기술위원회는방전크기에미치는주파수의영향을고려해야한다. 비고직류전압에의한 PD 시험은전기적소음을완전히차단하기어렵기때문에권고하지않는다. 또한, 전압분포는교류와직류가크게다르다는것을유의해야한다. C.2.2 기후조건실온과평균습도 (23, 50% r.h., IEC 의 참조 ) 에서시험을실시할 45

51 것을권고한다. C.3 측정기기에대한요구사항 C.3.1 일반사항광대역및협대역전하측정기기를모두사용할수있다 (C.3.3 참조 ). 무선장해전압계는 C.3.2 에명시된주의사항에따라사용해야한다. 측정주파수의하한값은시험전압의주파수 t f와측정임피던스 Z m 의주파수특성에의해결정된다 (C.1.4 참조 ). 10 t f보다낮아서는안된다. 측정주파수의상한값은 PD 펄스의형태와시험회로의주파수응답에의해결정된다. 2MHz보다높아서는안된다. 협대역 PD 측정기의경우측정주파수는협대역소음원에대해선택해야한다 ( 부속서 D의 D.3.3 참조 ) 비고협대역 PD 측정기를권고한다. C.3.2 PD 측정기의분류측정임피던스 Z m 을통과하는전류는 q m 에비례하는판독값을제공하도록통합된다 ( 부속서 D의그림 D.1 참조 ) 이통합은측정임피던스에영향을받을수있다. 이경우에, 측정주파수의하한값위의모든주파수에대한정전용량을나타내야한다. q m 에비례하는정전용량양단의전압은펄스증폭기로증폭시킨다. 주기적인방전도실시해야한다. 측정임피던스가측정주파수의하한값위의모든주파수에대해저항력이있다면, 이통합은펄스증폭기내에서실시해야한다. 단일펄스를측정하고, 최대크기의펄스를평가한다. 펄스중첩으로인한오차를제한하기위해, 펄스분해시간은 100 μs보다작아야한다. 무선장해측정기는협대역파고전압측정기이다. 이측정기는무선신호의장해를측정하는데사용하며, 인간의귀에대한소음의직접적영향에따라펄스반복율에대한판독의존성을생성하는특수필터회로를구현한다. 부분방전을측정하는경우, 무선장해측정기는필터회로가단로된경우에만사용할수있다. 또한적합한측정임피던스가필요하다. C.3.3 시험회로의대역폭일반적으로 PD 측정기는시험회로의대역폭을제한한다. PD 측정기는대역폭에따라광대역과협대역으로분류된다. a) 하위및상위차단주파수 1 f 과 2 f 는주파수응답이광대역측정기의경우 3 db의일정한값만큼떨어지고, 협대역측정기의경우파고값에서 6 db 만큼떨어진다. b) 협대역측정기의경우측정주파수 0 f 는주파수응답에서공진파고와동일하다. c) 대역폭 Δf는다음과같다. Δf = 2 f - 1 f 광대역측정기의경우, Δf는 2 f 와동일한차수의크기를갖는다. 협대역측정기의경우, Δ는 0 f 보다훨씬작다. C.4 교정 C.4.1 소음레벨측정전방전크기의교정시험회로의교정 ( 그림 C.3 또는그림 C.4) 은시험편 C a 를부분방전을보이지않는커패시터 C x 로대체하는규정방전크기에서실시한다. 커패시터 C x 의임피던스는시험편 C a 와유사해야한다. 비고양질의유입커패시터가적합하다. 그러나건식커패시터는시험전압에서방전될가능성이있다. 변압기는규정된 PD 시험전압에따라조정하지만충전해서는안되며, 1차권선은단락되어야한다. 규정된방전크기는교정펄스발생기를사용하여커패시터의단자에인가한다. 방전검출기에서방전크기의표시는교정신호에일치하도록조정해야한다. 46

52 C IEC : 2001 그림 C.3 접지된시험편의교정 그림 C.4 비접지된시험편의교정 C.4.2 소음레벨의검증 C.4.1에사용된장치를사용하여, PD 시험전압을최고시험전압까지상승시킨다. 최대소음레벨은규정방전크기의 50% 보다작아야한다. 그렇지않은경우부속서 D의 D.3에따라측정한다. C.4.3 PD 시험의교정회로에서시험편을이용하여 C.4.1의절차를반복한다. 시험회로나시험편이변경되면재교정해야한다. 많은유사한시험편의경우, 다음의경우에가끔재교정해주면충분하다. - 결합커패시터의임피던스가시험편의임피던스보다 1/10 미만인경우, 또는 - 시험편의임피던스가교정중 ±10% 이상차이가나지않는경우비고재교정시간간격을규정할때, 기술위원회는 PD 측정기에서감도가충분하지않은경우잠재적으로위해한방전이검출되지않을수있다는것을고려한다. C.4.4 교정펄스발생기기본적으로 U 0 로충전된작은정전용량 C 0 로구성된다. 펄스발생기로인해발생한전류펄스의상승시간은 0.03/f 2 미만이어야한다. C 0 는 0.1 C k 보다더높은값을가질수없다. 펄스의파미는 100 μs보다커야한다. PD 측정기의성능을검증하려면모든측정범위에서교정해야한다. 측정임피던스와연결케이블을이절차에포함시킨다. 다음특성을점검해야한다. 47

53 - 교정펄스발생기의정도및안정도 Hz의펄스반복율에서서로다른진폭의펄스에대한판독 - 일정한진폭의펄스를사용하고반복율을증가시킨펄스분해시간 - 하위및상위차단주파수 1 f 과 2 f 이절차는수리를 PD 측정기에서실시할때마다따라야하며, 어떤경우든지최소한일년에한번실시해야한다. 48

54 C IEC : 2001 부속서 D( 참고 ) 부분방전시험방법에대한추가정보 D.1 PD 개시전압과소멸전압의측정시험전압은부분방전이발생할때까지부분방전개시전압이하의값에서증가시킨다 (PD 개시전압 U i). 시험전압을 10% 더증가시킨후, 이전압은 PD 가규정방전크기보다더작아질때까지감소시킨다 (PD 소멸전압 U e ). 따라서시험편에규정된절연시험전압을초과해서는안된다. 비고부분방전소멸전압은부분방전개시전압을초과하는값을가진전압스트레스의시간에의해영향을받을수있다. 연속측정시, U i 와 U e 는모두영향을받을수있다. 이절차는검사측정에적합하다. D.2 PD 시험회로의설명각회로는다음소자로구성된다. - 시험편 C a ( 특별한경우에는임피던스 Z a 도될수있다.) - 결합커패시터 C k - 측정임피던스 Z m 을구성하는측정회로, 연결케이블, PD 측정기 - 시험전압원에의해바이패스되는전하를감소시키는필터 Z( 선택사항 ) 비고 U t : 시험전압 q i : 내부전하 ( 측정불가능 ) Z : 필터 q : 방전전하 S : PD 전류원 q m : 측정가능한전하 C a : 시험편의정전용량 q v1 : 시험편양단의전하손실 C k : 결합커패시터 q v2 : 시험전압원양단의전하손실 Z m : 측정임피던스 q v3 : 대지표유정전용량양단의전하손실 C e : 대지표유정전용량 그림 D.1 부분방전시험회로 상기방전전하 q를직접측정할경우그측정주파수에대한시험편단자는단락하여야하며아래와같은사항에의해이조건에근접할수있다 : - C K > (C a + C e ); - 고임피던스 Z; 49

55 - 저측정임피던스 Z m. 이러한조건이아닌경우에는현저한전하손실 q v2, q v3 이발생할수있다. 교정이이러한전하손실을고려하고있긴하지만이전하손실은그감도를제한할것이다. 시험편이높은정전용량을지닌경우라면, 이상황은더욱악화된다. D.3 소음감소에대한주의사항 D.3.1 일반사항소음이 PD 측정결과에상당한영향을끼칠수있다. 도전결합또는전자파장해가그러한소음을일으킬수도있다. 차폐되지않은산업시험장소에서는소음으로인해여 100 pc 만큼높은단일전하펄스가발생할수있다. 심지어양호한조건하에서도 20 pc 미만의단일전하펄스가발생할수도있다. 철저한접지대책과저전압전원의입력부에서여과를통해소음레벨을 1 pc 정도로낮출수있더라도시험회로는차폐할필요가있다. D.3.2 소음원기본적으로는 2가지의소음원이존재한다. D 충전되지않은시험회로의전원예를들어이러한전원은인접회로의스위칭에의해발생한다. 도전결합의경우이전원은저전압주전원에연결된경우에만발생한다. 전자결합의경우에는주전원의공급이차단된경우에만발생한다 ( 보호도체포함 ). D 충전된시험회로의전원대개소음은시험전압과함께증가하며시험편외부의부분방전에의해발생한다. PD는시험용변압기, 고전압연결도선, 부싱그리고불량한접촉점에서발생할수있다. 또한시험전압의고조파는소음레벨에영향을미칠수있다. D.3.3 소음저감대책도전결함에의해발생한소음은시험회로의중앙궤전내의라인필터에의해감소될수있다. 접지루프가존재하지않도록한다. 예를들어무선주파수에의한전자파장해는협대역 PD 측정기의경우측정주파수 f 0 의진동에의한간단한방법으로도차단될수있다. 대역소거필터가필요할수있는광대역 PD 측정기의경우에광대역신호는또한차폐에의해막을수있다. 가장효율적인수단은높은도전성을갖는완전차폐스크린을사용하는것이다. D.4 시험전압에대한배율계수의적용 에서정의하고 과 에서사용한배율계수의값은다음과같이산출한다. D.4.1 예 1 저전압전원에연결된회로 D 최대순환파고전압 U rp U rp= 2 U n F 4= U n D PD 소멸전압 U e ( 기초절연 ) U e = 2 U n F 4 F 1 D PD 시험전압 U 1 의초기값 ( 기초절연 ) U e = 2 U n = U n U 1 = 2 U n F 4 F 1 F 2 U 1 = 2 U n = U n D.4.2 예 2 최대순환파고전압 U rp 가있는내부회로 D PD 소멸전압 U e ( 기초절연 ) U e = U rp F 1 = U rp 1. 2 D PD 시험전압의초기값 ( 기초절연 ) U 1 = U rp F 1 F 2 = U rp

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57 KS C IEC : 2001 (IEC : 2000) KSKSKS SKSKS KSKS SKS KSKS SKSKS KSKSKS Insulation coordination for equipment within low-voltage systems Part 1 : Principles, requirement and tests KOREAN STANDARDS ASSOCIATION