송전용폴리머애자의산불영향 신뢰성평가 2005. 03.03 전력연구원
Ⅰ. 연구과제개요 과제명 : 송전용폴리머애자의산불영향신뢰성평가 연구기간 : 2003. 6. 2005. 3. (21개월) 수행방법 : 공동자체분 : 전력연구원용역분 : 평일 소요예산 : 총 195,960 천원 -2/29- KEPRI
Ⅱ. 연구과제필요성및목표 연구과제필요성 폴리머애자의사용증가추세에따른검증시험필요환경조건을감안한폴리머애자의신뢰성평가필요 연구목표 산불모의시험조건설정, 시험방법및시험장비개발산불모의시험을통한성능평가산불모의시험결과를송전용자재의내열특성연구에활용 -3/29- KEPRI
Ⅲ. 송전선로환경검토 수목지역철탑높이기준 지상고기준에최대이도고려 최대이도 : 9 ~ 10 m 설치장소 : 일정부분수목을제거 최하단 Arm 높이 : 28 ~ 34 m 지상고기준 수목지역의지상고는수령 35 년을 기준으로수종별수고에식물과의 이격거리를가산하여적용 구분기준치가산치설계치 수 리기다 소나무 3.2 17.9 21 m 목 낙엽송 3.2 20.6 24 m 기타수목 3.2 16.2 19 m -4/29- KEPRI
Ⅳ. 실제산불사고사례 (1/2) 사고내용 : 154kV급송전용고분자애자의시사용품설치지역에산불이발생하여폴리머애자및항공장애방지구, 철탑, 가공선등에그을음부착 발생지역 : 경북포항시산동면 ( 신영일분기구간 ) 발생일 : 2004. 4/16~4/18일 조사결과 : 송전철탑 6호기의철탑, 가공선, 항공장애방지구, 송전용고분자애자 ( 총 6호기중, 내장형 2호기에 LG 폴리머애자 72ea / 36F 설치되었음 ) 가화재로인한그을음이부착되었으나, 송전용폴리머애자는이후내린비에깨끗하게자연세척이되어복구되었음. ( 나머지철탑, 가공선, 항공장애방지구는원상태회복안됨 ) 참고사항 : 후면의사진1 ~ 사진3 참조 -5/29- KEPRI
Ⅳ. 실제산불사고사례 (2/2) 사진 1 : 산불구간전경 사진 2 : 항공장애방지구그을음부착상태 사진 3 : 송전용폴리머애자의그을음세척상태 -6/29- KEPRI
시험온도의설정 산불의중심부최고화염온도 : 1,200 주변연기최대상승온도 : 600 불기둥의최고높이 : 20 ~ 25 m 송전철탑의최하단 Arm의높이 : 28 ~ 34 m 시험온도는애자설치높이에서주변연기의최고상승온도인 600 로설정 시험시간의설정 Ⅴ. 인공화염모의시험 산불의연소속도는지형 ( 경사도 ), 기상 ( 바람, 습도 ) 등에따라상당한차이를보임실험실에서의실험결과 ( 상향사면에서의최소연소속도 ) : 0.52 m/min 설악산산불발생지역연소진행속도분석결과 ( 상향사면 ) : 6.7 ~ 25.7 m/min 청양, 예산산불연소속도 / 평균속도 : 75 m/min 따라서시험시간은폴리머애자가화기에노출되는최대시간을고려하여다음과같이계산하여설정최대시험시간 = 애자길이 (1.5 m)/ 최소연소속도 (0.52 m/min ) = 2.88 분 시험시간의설정 : 1분에서최대 5분까지 1분간격으로시험하도록설정 -7/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험 시험장비제작및시료제작 (1/2) 인공화염모의설비 화염부 인장구동부 제어부 -8/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험 시험장비제작및시료제작 (2/2) 연결길이 584 mm로축소한시료를제작하여시험적용 ( 설비여건고려 ) 시료 1 : 25,000 lbs 자기애자 4련 1 set 시료 2 : 36,000 lbs 자기애자 4련 1 set 시료 3 : 폴리머현수애자 SR25 Type 시료 4 : 폴리머현수애자 SR36 Type 시료 3 : 폴리머애자 (SR25 Type) 시료 1 : 자기애자 (25,000 lbs) 시료 2 : 자기애자 (36,000 lbs) 시료 4 : 폴리머애자 (SR36 Type) -9/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험 인공화염시험설비에서의모의시험 (SR36 Type) 온도조건 : 600 에서애자투입 인장하중 : 5.4 ton 시료 #1 : 1 분경과 시료 #2 : 2 분경과 시료 #3 : 3 분경과 시료 #4 : 4 분경과 시료 #5 : 5 분경과 -10/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험 인공화염시험설비에서의모의시험 (SR25 Type) 온도조건 : 600 에서애자투입 인장하중 : 3.8 ton 시료 #1 : 1 분경과 시료 #2 : 2 분경과 시료 #3 : 3 분경과 시료 #4 : 4 분경과 시료 #5 : 5 분경과 -11/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험 인공화염시험설비에서의모의시험 (25,000 lbs) 온도조건 : 600 에서애자투입 인장하중 : 3.8 ton 4 분경과시애자파손 Crack 발생및파손 -12/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험 인공화염시험후전기적. 기계적시험사진 ( 폴리머애자 ) 건조및내충격섬락전압시험 인장파괴하중시험 -13/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험 인공화염시험후전기적. 기계적시험사진 ( 자기제애자 ) 건조및내충격섬락전압시험 인장파괴하중시험 -14/29- KEPRI
Ⅴ. 인공화염모의시험결과 폴리머애자의갓이나시스부가자기재와같은불연성은아니지만난연성임을확인 폴리머애자의경우 ( 육안검사 ) 화염시간 1 분경과까지는이상이없는것으로간주됨 화염시간 2~5 분경과시시간에따른 shed 부소손정도가커짐 자기애자의경우 ( 육안검사 ) 화염시간 1~2 분경과까지이상이없는것으로간주됨 화염시간 3~5 분경과까지는시간의경과에따라자기부파손발생 -15/29- KEPRI
Ⅵ. 산불모의시험 무가압산불모의시험 (1/6) 현수형 : 36,000lbs, SR 25N 내장형 : 36,000lbs, SR 36N -16/29- KEPRI
현수형시료 Ⅵ. 산불모의시험 무가압산불모의시험 (2/6) 고온노출시 shed 의변형이있지만, 저온에서는 shed 의형태가복원 -17/29- KEPRI
Temperature[ ] Ⅵ. 산불모의시험 무가압산불모의시험 (3/6) 900 800 700 600 [ 폴리머애자의온도측정 ( 현수형 )] 폴리머 - 하 1 폴리머 - 하 2 폴리머 - 중 1 폴리머 - 중 2 폴리머 - 상 500 400 300 200 100 600 이상노출 ( 약 50 초 ) 0 175 235 295 355 Time(sec) 최고온도 : 850-18/29- KEPRI
Temperature[ ] Ⅵ. 산불모의시험 무가압산불모의시험 (4/6) 900 800 700 [ 자기애자의온도측정 ( 현수형 )] 자기 - 하 1 자기 - 하 2 자기 - 중 자기 - 상 600 500 400 300 200 100 600 이상노출 ( 약 40 초 ) 0 175 235 295 355 Time(sec) 최고온도 : 820-19/29- KEPRI
내장형시료 Ⅵ. 산불모의시험 무가압산불모의시험 (5/6) 36,000 LBS SR 36N 고온노출시 shed 의변형이있지만, 저온에서는 shed 의형태가복원 -20/29- KEPRI
Temperature[ ] Ⅵ. 산불모의시험 무가압산불모의시험 (6/6) 800 [ 폴리머 & 자기애자의온도측정 ( 내장형 )] 700 600 500 400 300 자기 폴리머 -1 폴리머 -2 200 100 0 600 이상노출 ( 약 40 초 ) 0 60 120 180 240 300 360 Time(sec) 최고온도 : 780-21/29- KEPRI
가압산불모의시험 (1/5) Ⅵ. 산불모의시험 25,000 LBS SR 25N 누설전류 & 온도측정 -22/29- KEPRI
산불시험중 Ⅵ. 산불모의시험 가압산불모의시험 (2/5) 고온에서폴리머애자의 shed 가변형 -23/29- KEPRI
Ⅵ. 산불모의시험 가압산불모의시험 (3/5) 산불시험종료후 산불이지난후에폴리머애자 shed 가정상적으로복원 -24/29- KEPRI
Leakage Current[ A] Temperature[ o C] Ⅵ. 산불모의시험 가압산불모의시험 (4/5) 1000 800 600 400 L.C(Polymer) L.C(Porcelain) Tem.(Polymer) Tem.(Porcelain) 700 600 500 400 300 200 0 200 100 0 0 200 400 600 800 1000 Time[sec.] 누설전류 : 약 1mA 까지상승 ( 폴리머, 자기애자모두 ) 화염노출시간약 8 분 -25/29- KEPRI
Leakage Current[ A] Temperature[ o C] Ⅵ. 산불모의시험 가압산불모의시험 (5/5) * 온도데이터 1 초보정 1000 800 600 400 자기누설전류 L.C(Polymer) L.C(Porcelain) Tem.(Polymer) Tem.(Porcelain) 폴리머온도 자기온도 700 600 500 400 300 200 200 100 0 0 폴리머누설전류 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 Time[sec.] 최고온도 : 폴리머애자 680, 자기애자 500-26/29- KEPRI
Ⅵ. 산불모의시험 가압산불모의시험결과 (1/2) Model 지속시간 [min] 뇌충격섬락전압시험 [kv] 정극성 부극성 건조섬락전압시험 [kv] 인장파괴하중시험 [ton] 양부판정 시험기준 (SR 25N) +830 이상 -830 이상 450 이상 12.5 이상양 / 부 폴리머애자 SR 25N( 고창시험 ) 880.6 963 525 28.1 양 SR 25N( 운동장현수 ) 877.4 957.7 529.6 29.2 양 SR 36N( 운동장내장 ) 837.8 920.2 507 39.9 양 Model 지속시간 [min] 뇌충격섬락전압시험 [kv] 정극성부극성판정 건조섬락전압시험 [kv] 인장파괴하중시험 [ton] 비고 시험기준 (25,000 lbs) +115 이상 -119.6 이상양 / 부 76 이상 12.5 이상 자기애자 25,000 lbs( 고창시험 ) 127.9 121.3 양 86.8 15.6 36,000 lbs( 운동장현수 ) 125.2 129.2 양 89.2 22.1 36,000 lbs( 운동장내장 ) 125.2 123.5 양 88.7 21.8-27/29- KEPRI
Ⅵ. 산불모의시험 가압산불모의시험결과 (2/2) 상전압 95kV 로전압인가상태에서, 모의산불직후취부된센서가 600 에서 shed 부의변형이일부발생되었으나, 이후온도가떨어짐으로써변형부위가원상태로복원 모의산불시험후, 폴리머애자의상태를근접하여육안관찰결과별다른이상이없음을확인 모의산불온도가증가함에따라, 누설전류가 1mA 까지크게변화 전기적. 기계적특성 ( 인장내하중, 상용주파건조섬락전압, 뇌충격섬락전압 ) 분석 ( 한국전기연구원 ) 결과폴리머애자및자기애자는모두양호 -28/29- KEPRI
Ⅶ. 결론 산불모의시험시료 ( 가압및무가압 ) 공인시험기관에의뢰한결과, 폴리머애자및자기애자모두는인장내하중, 상용주파건조섬락전압, 뇌충격섬락전압모두양호 모의산불온도가증가함에따라, 누설전류가 1mA 까지크게변화 폴리머애자의갓이나시스부가자기재와같은불연성은아니지만난연성임을확인 결과적으로, 폴리머애자및자기애자모두는산불의간접열에의한 600 부근에서영향을크게받지않음을확인함 본자료는 www.pyungil.com/ 자료실에기재 -29/29- KEPRI