극성반전 시 온도조건을 고려한 케이블 구조의 LDPE 내 공간전하 거동 분석

Abstract

케이블 운전 조건 중 하나인 극성반전에 의해 발생된 과도전계는 HVDC 케이블 절연물에 극심한 스트레스를 야기한다. 특히, 고분자 절연물의 경우 공간전하 축적 현상이 두드러져 국부적인 전계집중이 발생한다. 또한, 강화된 전계에 의해 발생할 수 있는 케이블 절연파괴의 위험성을 피하기 위해 전하수송 모델을 활용한 수치해석 연구가 수행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 케이블 정상상태를 고려한 단방향의 전계만을 고려하였고, 극성반전과 같은 과도상태에서의 공간전하 거동을 고려한 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 수치해석 모델의 경계조건을 개선하여 극성반전 상황에서의 공간전하 거동 및 과도전계를 분석하였다. 또한, 케이블 도체의 발열현상을 모의하여 온도조건을 적용하였다. 수치해석 결과, 낮은 부하전류에 비해 높은 부하전류는 공간전하의 거동을 활발하게 만들고 도체 측에 동종전하 분포를 형성하여 극성반전 직후에 발생하는 전계집중을 완화하는 효과를 보였다.