앞서 절연과 절연저항에 대한 의미와 절연저항을 측정하는 방법에 대하여 알아보았는데요. 이번에는 관련된 절연내력과 절연파괴에 대한것에 대해서도 알아보겠습니다.
목차
절연내력과 절연파괴란, 절연내력시험과 절연파괴시험
1.절연내력이란
절연내력(Insulation Strength 또는 Dielectric Strength)이란 절연을 파괴하는데 이르는 전압을 시료의 두께로 나눈 값을 의미합니다. 절연내력의 단위로는 [V/m], [kV/mm], [MV/mm]를 사용합니다.
따라서, 절연물질이 얼마나 강한 전기적 인장을 견디는지, 얼마나 높은 전기장을 견디는지를 나타냅니다.
2.절연내력시험
절연을 파괴하는데 이르는 전압을 절연내력이라고 하는 것을 알아보았는데요. 그렇다면 절연내력시험이란 무엇일까요. 전기기사 자격증시험을 공부하다보면 필기때부터 실기까지 다양한 내용으로 관련한 문제가 나오기도 하였는데요.
이는 곧 절연물이 어느 정도의 전압까지 견딜 수 있는지를 검증하는 시험이라고 보면 될 것 같습니다.
위의 판단기준에 의거하여 아래는 13조(전로의 절연저항 및 절연내력) 부분 중 일부입니다.
*고압 및 특고압의 전로는 표13-1에서 정한 시험전압을 전로와 대지 사이(다심케이블은 심선 상호간 및 심선과 대지 사이)에 연속하여 10분간 가하여 절연내력을 시험하였을 때에 이에 견디어야 합니다.
<판단기준, 제13조 표13 -1中>
전압 범위 | 접지방식 | 최대 절연 내력 시험전압 | 최저 시험전압 |
7kV 이하 | 모두 가능 | 1.5 배 | 500V |
7kV 초과 ~ 25kV 이하 | 중성점 다중접지 | 0.92 배 | |
7kV 초과 ~ | 그 외 | 1.25 배 | 10.5kV |
60kV 초과 ~ | 중성점 비접지 | 1.25 배 | |
60kV 초과 ~ | 중성점 접지 | 1.1 배 | 75kV |
60kV 초과 ~ | 중성점 직접 접지 | 0.72 배 | |
170kV 초과 ~ | 중성점 직접 접지 | 0.64 배 |
위의 내용에 추가로 최대사용전압이 60kV를 초과하는 정류기에 접속되고 있는 전로의 경우 직류 저압측 전로의 절연내력시험 전압의 계산방법은 다음과 같습니다.
E : 교류 시험 전압(V를 단위로 함)
V : 역변환기의 전류(戰流) 실패시 중성선 또는 귀선이 되는 전로에 나타나 교류성 이상전압의 파고 값 (V를 단위로 함). 다만, 전선에 케이블을 사용하는 경우 시험전압은 E의 2배의 직류저압으로 한다.
위의 표의 경우 필기 할때 지겹도록 외웠던 표이기도 합니다. 표를 참고한다면 6.6kV의 전압을 사용하는곳의 경우 7kV 이하의 모든전로에 해당하기때문에 최대절연내력전압은 6.6 x 1.5의 값인 9.9kV의 전압값을 얻을 수 있습니다.
따라서, 9.9kV의 시험전압 값에서 10분간 견뎌야 양호한 설비로 판정이 됩니다.
3.절연파괴란
절연파괴란 전기적으로 절연된 물질 상호간의 전기저항이 감소되어 많은 전류가 흐르게 되는 현상을 말합니다. 이는 곧 절연이 파괴되었다, 절연이 불량하다는것을 의미하기도 합니다.
절연이 파괴되면 어떤 현상이 발생할까요?
바로 ‘아크가 발생’하게 되는데, 아크는 전류가 흐르는 도체를 순간적으로 분리하면서도 발생하는것을 볼 수가 있는데요. 이러한 아크가 바로 공기의 절연이 파괴되어 나타나는 대표적인 현상중의 하나입니다. 더불어 낙뢰와 번개등이 절연파괴의 현상을 나타내죠.
특고압선로의 경우 차단기를 개폐하는경우 아크를 방지하기 위해 VCB같은 진공차단기를 사용합니다.
일반적으로 공기는 절연체의 역할을 하기 때문에 전류가 흐르는 두 도체를 접촉시키지 않게 됩니다. 이는 거리가 멀면 멀수록 절연의 크기가 커지는것을 말합니다.
위의 사진은 저압(좌측)배전반 내부와 고압(우측)배전반 내부의 모습입니다.
보다시피 저압에서의 부스바 이격거리와 특고압에서의 부스바 이격거리가 눈에 띄게 차이가 나는것을 확인 할 수 있는데요. 특고압에서의 부스바 이격거리를 저압과 같은 이격거리로 시공한다면 전압이 공급되는 순간 바로 절연파괴가 일어나 전기사고가 발생할 것입니다. 도체가 서로 붙어있지 않더라도 특고압으로 전압이 커지게 되면 떨어져있는 거리 또한 굉장히 중요하게 되죠.
이격거리와 더불어 절연된 도체에 허용된 임계전압을 초과해도 역시 절연파괴가 발생하게 됩니다.
<배전반 내 부스바 이격거리>
4.절연파괴시험
절연파괴시험이란 절연물에 전압을 가하면서 점차 상승시켰을 때 어느 시점에서 절연이 파괴되는지를 알아보는 시험입니다. 이때, 절연이 파괴됐을때의 전압을 절연파괴 전압이라고 합니다.
