수분은 변압기 내부의 절연물의 절연내력에 악영향을 끼치므로, 변압기 열화진단의 중요한 요소이다. 이러한 수분을 검출하기 위한 여러 가지 방법들(Karl-Fischer법, Dew-Point법, RVM 등)이 개발되어졌고, 현재도 많은 연구가 진행되어 지고 있다. 본 논문에서는 회복전압측정법(RVM : Return Voltage Measurements)과 FDS(Frequency Domain Spectrum)를 이용하여 변압기의 여러 구성물(절연지, 전극, 절연유 등)들과 수분과의 반응 메커니즘을 분석하였다. 눈으로 확인할 수 없는 부분을 규명함으로서 앞으로 변압기 열화진단법들의 개발에 기여하고자 하였다.
순수한 전기장 하에서의 뼈와 유사한 재료의 절연파괴에 대하여 연구하였다. 일반적으로 뼈와 유사한 재료는 강한 유전강도를 가지는 층과 약한 유전강도를 가지는 층이 서로 평행하게 엇갈려 있는 형태로 구성되어 있다. 뼈와 유사한 재료의 약한 층을 관통하는 전도채널의 성장은 전기장의 집중이 완화되기 때문에 지연된다. 관형채널의 선단에서 전기장의 분포를 유한요소해석을 통해 구하였다. 뼈와 유사한 재료의 절연강도를 J 적분을 사용하여 계산하였고, 절연강도에 영향을 미치는 인자들을 찾아내었다. J 적분은 약한 층에서의 절연파괴 면적이 증가할 수록 작아짐을 보였다. 또한, 약한 층과 강한 층의 유전율의 비가 절연파괴에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
친환경자동차의 고전압시스템에 대한 인체 감전 사고 예방을 위한 전기안전 평가요소는 절연성능 평가이다. 고전압시스템을 사용하는 자동차의 절연성능은 $100{\Omega}/Vdc$, $500{\Omega}/Vac$ 이상으로 규정하고 있으며, 평가방법은 UNECE WP.29의 GTR 등에서 여러 가지 방법을 제시하고 있지만, 실차에 대한 측정을 통하여 몇 가지 문제점이 도출되었다. 본 연구에서는 실차상태의 절연성능 평가의 문제점 분석을 통하여 In Use 상태와 Post Crash 상태의 실차에 대한 절연성능 평가 방법을 제시하였다.
지중전선로에 있어서 케이블을 연결하는 중간 접속재에 발생하는 전계 집중, 각종 불순물의 침투 및 케이블 절연층의 손상은 궁극적으로 열화 및 절연파괴를 야기하게 되어 케이블의 수명을 단축시키고 있다. 본 연구에서는 경계요소법을 이용하여 초고압 케이블 절연재료로 널리 사용되고 있는 가교폴리에틸렌과 접속재 키트의 절연층으로 사용되고 있는 EPDM의 전계분포를 시뮬레이션 하였다. 시료는 두께 1[mm]로 3장을 중첩한 것으로 모델링하여 컴퓨터 시뮬레이션을 하였다. 전계해석 결과 보이드 내부의 defect는 silicone oil에 의해 전계집중을 약화시킴을 확인하였고, XLPB보다 EPDM의 전계분포가 낮게 유지됨을 확인하였다.
케이블 및 버스바는 전원을 공급하는 부대 장치로 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다. 대부분의 경우 일정 주기로 점검 및 교체 등의 유지 보수를 진행하나 ITER IVC 버스바 및 지중케이블 등의 특수한 경우에서는 접근성 및 작업성의 이유로 유지 보수를 진행 할 수 없다. 이러한 경우, 절연물 내부에 전기 트리가 발생했을 때에는 대책이 없다. 전기 트리는 부분적인 고전계에 의한 진성파괴, 전하의 주입 또는 추출에 의한 파괴 및 전기-기계적 응력(맥스웰 응력)에 의한 파괴, 미소 부분 방전에 의한 파괴의 가장 큰 고장요인이 되는 현상이며, 다양한 사고 사례가 알려져 있다. 본 연구에서는 유한요소해석법을 이용하여 전기 트리를 가지는 사각 버스바에 대한 전계해석을 진행하였고, 전기 트리를 방지 할 수 있는 사각 버스바의 절연 설계에 대한 방안을 제시한다. 이 설계 방안은 향후 전기 트리를 고려한 사각 버스바의 절연 설계 기초 데이터로 활용 될 것이다.
본 논문에서는 AC 전압 하에서 자유 도전성 금속이물 혼입에 의한 SF6 가스로 압축된 GIS의 절연특성에 관하여 연구하였다. GIS 내에서 자유 도전성 금속이물이 혼입되면 절연파괴 전압을 낮추는 결정적인 역할을 할 수 있으므로, 금속이물의 재질과 크기에 따른 부상전계 및 절연파괴전압을 측정하였다. 구리, 철, 알루미늄의 선형 금속이물에서의 부상전계 계산값과 측정값을 비교, 분석하였다. 압축된 $SF_6$ 가스로 절연된 동축원통전극간에 금속이물의 혼입될 경우의 절연파괴전압은 금속이물의 없을 때보다 낮게 나타났으며, 금속이물의 재질과 크기에 상당히 의존하였다. 따라서 자유도전성 금속이물은 GIS의 절연파괴 특성에 매우 중요한 요소로 작용함을 알 수 있었다.
최근 급격한 산업사회의 발달로 인해 전력기기의 종류와 설치개수가 꾸준히 증가하고 있다. 수많은 고전압 전력기기의 운용으로 인해 발생되는 온실가스는 지구온난화와 같은 환경파괴를 유발시키는 등의 문제를 발생시키고 있다. 고전압 전력기기의 전기적 절연을 위해 주로 사용되는 SF6와 같은 기체 절연체는 온실가스를 유발시키며, 현재 여러 나라에서는 고전압 전력기기로부터 방출되는 CO2의 양을 최소화하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 일본 교토에서 180여개의 국가가 온실가스 감축의 의무를 나누고자 교토의정서를 채택하였고, 온실가스를 유발하는 SF6를 대체할 수 있는 친환경 기체 절연체에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 그 중에서도 본 연구에서는 친환경 기체 절연체인 Dry-air의 절연파괴와 부분방전 개시전압 특성을 분석하였다. 다양한 구 전극의 크기와 전극 사이 간격 조건에서 AC 절연파괴 및 부부방전 개시전압에 대한 실험을 수행하였다. 또한, 유한요소해석을 통해 산출한 전계 이용률을 고려하여 절연파괴와 부분방전 개시전압에 대한 특성을 분석하였다. 실험결과, 구 전극의 크기와 전극 사이 간격이 증가할수록 절연파괴와 부분방전 개시전압의 크기가 커지는 것을 알 수 있으며, 부분방전이 먼저 개시되고 절연파괴로 이어는 경향을 확인할 수 있었다. 또한, 전계 이용률이 0.52 이상에서는 부분방전이 개시되지 않고 곧바로 절연파괴로 이어지는 것을 확인할 수 있었다.
초고압 차단기 내부에는 여러 종류의 절연물들이 존재하며, 절연물들중 노즐은 차단현상에 큰 영향을 미치는 요소 중에 하나로 작용을 하고 있다. 노즐의 형상과 노즐 목의 길이, 노즐의 재질에 따라 전계강도의 차이와 유동의 흐름에 영향을 미치고 있으며 결국 차단기의 차단성능의 변화를 발생시킬수 있다. 따라서 본 논문에서는 서로 다른 형상의 노즐을 가지고 차단기 내부 접점의 이동에 따른 스트로크별 해석 데이타와 시험 데이타를 비교함으로써 절연성능의 변화를 연구하였다.
For a performance analysis of vibration isolation systems, the concept of vibration power flow can be employed preferably when noise radiated from the supporting structure with finite impedances is of interest. The idea is basically simple to understand and formulas for precise estimation of the vibration power are easy to derive. However, It is often required to simplify the process of experimentation under several assumptions due to instrumental limitations. For an example, rotational degree of freedom has not been well treated in bending vibrations of beam or plate-like structures. Yet, several recent studies showed that the moments and rotations play an important role in power transmission and should be taken into consideration carefully as the frequency range of interest goes to audibly high. Therefore, it is readily agreed that reduction of the noise radiation over the high frequency range can be effectively accomplished by adjusting the rotational stiffness of the isolator without changing the vibration isolator efficiency in low frequency range relevant to the translational stiffness of the isolator In this paper, the vibration power flow approach is applied to an AC motor installed on a finite plate in order to illustrate the contribution of the rotational vibration power to the total vibration power transmission. The effects of rotational stiffness of the isolator on the vibration power transmission are investigated by inserting various shapes of Isolators with different rotational stiffness but with $ame translational stiffness between the motor and the plate. The resultant noise radiation from the plate is presented to verify the proposed approach.
유한요소법을 이용한 IGBT 3상 풀브릿지 모듈의 열.응력 해석을 수행하였다. 패키지 재료에 의한 영향을 살피고자 AIN과 $A1_2O_3$절연기판을 사용한 경우를 비교하였으며, 적층구조의 규격을 변화시켜 열해석 및 열응력 해석결과를 비교하였다. 열해석 경계조건 설정에 따른 차이를 비교하기 위하여 등가열전달계수 경계조건(FHTCC)과 일정온도 경계조건(CTC)으로 나누어 해석하였다. 절연기판 면적의 증가는 열저항 감소에 거의 기여하지 못하였으나 열응력 감소에는 상당한 효과를 보였는데, 기판면적이 3배 넓어지면 열저항 감소분은 $A1_2O_3$ 절연기판 모듈에서 8.9%정도, AIN 절연기판 모듈에선 1.5% 정도 감소하는데 그쳤으나 열응력은 최고 60%의 감소를 보였다. 또한 솔더의 두께가 증가할수록 열저항은 증가하였으나, 열응력은 감소 또는 일정하게 유지함을 확인하였다. 각 모듈에서 최대응력값은 모두 절연기판과 접촉된 상, 하부 Cu pad에서 발생하였으며 모듈 패키지 가장자리 부분보다는 중앙부의 응력값이 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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