극성반전 시 케이블 구조의 LDPE 내 공간 전하 거동 및 과도 전계 수치해석 연구

Abstract

극성반전은 케이블 운전 조건 중 하나이며, 전력 조류의 방향을 반대로 바꾸는 경우에 수행된다. 극성반전에 의해 발생된 과도 전계는 케이블 절연물에 극심한 스트레스를 준다. 특히, 공간전하 축적이 두드러지는 고분자 절연물 특성 때문에 과도 전계는 더욱 강화된다. 또한, 강화된 과도전계에 의해 절연파괴로 이어질 수 있으므로, 극성반전 상황에서의 케이블 성능 시험과 같은 실험적 연구는 활발하게 수행되고 있다. 하지만, 상대적으로 공간전하 거동을 고려한 과도 전계의 수치해석 연구는 부족한 실정이다. 수치해석은 실험적으로 측정하기 어려운 과도현상에 대한 분석과 시각화를 가능하게 한다는 점에서 매우 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 절연물 내 전하의 거동을 고려하여 케이블 구조의 LDPE에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과, 극성반전이 완료된 직후 도체 측의 전계강도가 상당히 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 절연물 내 온도 구배에 따른 절연물 내 전계분포 및 전계강도가 변화하는 것을 확인하였다.