Analysis of Insulating Reliability in Epoxy Composites

Epoxy 복합체의 절연 신뢰도 해석

In this study, the dielectric breakdown of epoxy composites used for transformers was experimented and then its data were simulated by Weibull distribution probability. The dielectric breakdown characteristics origin in epoxy composites were examined and various effects of dielectric breakdown on epoxy composites were also discussed. As a result, first of all, speaking of dielectric breakdown properties, the more hardener increased the stronger breakdown strength at low temperature because of cross-linked density by the virtue of ester radical. And the breakdown strength of specimens with filler was lower than it of non-filler specimens because it is believed that the adding filler forms interface and charge is accumulated in it, therefore the molecular motility is raised, the electric field is concentrated, and the acceleration of electron and the growth of electron avalanche are early accomplished. In the case of filled specimens with treating silane, the breakdown strength become much higher since this suggests that silane coupling agent improves interfacial combination and relaxs electric field concentration. Finally, from the analysis of weibull distribution, it was confirmed that as the allowed breakdown probability was given by 0.1%, the applied field value needed to be under 21.5㎹/cm.

본 연구에서는 에폭시 수지를 시료로 선정, 5 종의 배합비로 제작한 시편에 대해 절연 파괴 실험을 하여 얻어진 데이터를 수명 평가나 파괴 통계에서 주로 활용하는 와이블 분포식을 이용, 임의의 허용 파괴 확률에서의 허용인가 전계값을 추정, 안전성을 판단하기 위해 경년 열화데이터의 통계 처리 방법을 제안하였다. 그 결과, 경화제 비율이 증가하면 에폭시 경화물의 에스터화로 인해 가교 밀도가 증가함으로써 저온에서의 파괴 강도가 높아졌으며, 유리 전이 온도(Tg) 영역인 11$0^{\circ}C$ 부근에서는 분자 운동이 활발해짐으로써 급격히 파괴 강도가 저하하였다. 또한, 충진제를 첨가한 경우 접합 계면에 전자가 가속되어 전반적인 파괴 강도는 무충진에 비해 낮게 나타났으며, 실란 처리를 한 경우에는 계면 접합 상태가 개선되어 충진제만을 첨가한 시료보다 좋은 절연성을 나타냈다. 와이블 분포의 분석으로 부터 기기 절연의 허용 파괴 확률을 0.1 % 이하로 낮추기 위해서는 허용인가 전계값이 21.5 ㎹/cm 이하가 되어야함을 알 수 있었다.