HVDC 케이블 내 공간전하 거동에 대한 도전율 모델 및 전하수송 모델 비교 분석

Abstract

절연체 내 국부적인 전계집중을 발생시키는 공간전하 축적 현상은 HVDC 케이블 개발에 있어 주요 문제 중 하나이다. 케이블 절연설계에 사용되는 도전율 모델과 전하수송 모델은 절연체의 전기적 특성을 분석하기 위해 사용되는 대표적인 수치해석 모델이다. 본 논문에서는 두 개의 수치해석 모델을 고분자 압출 케이블 구조에 적용하여 공간전하 거동과 전계특성을 비교하였다. 수치해석 결과, 전반적인 전계분포 양상은 두 모델 모두 유사하게 나타났지만, 공간전하 분포는 상이함을 확인하였다. 결과적으로, 전하수송 모델은 전하 단위로 구분하여 미시적으로 공간전하 거동을 분석할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 공간전하 측정 실험결과를 반영할 수 있는 결과를 도출할 수 있다. 반면, 도전율 모델은 공간전하의 거동 및 특성 평가에는 적합하지 않지만, 거시적인 DC 전계분포 분석에는 여전히 활용가치가 높을 것으로 예상된다.