초전도 전력기기 부싱 개발을 위한 N2, CF4, SF6 가스의 절연특성 비교 평가

Abstract

초전도 전력기기 개발이 있어 가장 중요한 요소 중 하나는 초고압 대전류를 안정적으로 전력설비로 전달하는 극저온 부싱 개발이 다. 본 연구에서는 초전도 전력기기의 절연매질인 액체질소와 함께 사용 되는 안정화 가스의 절연특성을 비교 분석하고 액체질소의 안정화 가스 인 N2, CF4 및 SF6 가스의 적용 가능성을 확인하기위해 초전도 전력기 기의 부싱개발을 위한 절연 가스의 장기 신뢰성 평가를 실시하였다. 장 기 신뢰성 평가를 위해 77 K 이하로 온도 유지가 가능한 전도 냉각기 를 설치하였으며 열 손실로 인해 액체질소가 기화되어 챔버 내부 압력 이 상승하는 것을 막기 위해 고진공 챔버를 제작하였다. 테스트 셀은 SUS 재질의 로드 대 평판 전극을 사용하였으며 전극 간 갭 간격은 5 mm로 구성하였다. 액체질소 상부 공간에 3 bar의 N2, CF4 및 SF6 가스를 주입한 즉시 절연파괴 전압을 측정한 후, 6시간 간격으로 총 24시간까지 절연파괴 전압의 변화를 확인하였다. 실험 결과로부터, CF4와 SF6가스는 액체질소 환경에서 결빙현상이 일어나 시간이 지남에 따라 절연내력이 감소하였다. 그에 반해 N2 가스는 다른 가스보다 절연파괴 전압은 낮았으나 액체질소와 동일한 물질이기 때문에 시간이 지남에 관계없이 절연내력을 일정하게 유지하였다. 그러므로 향후 N2 가스를 3 bar이상으로 가압하여 충분한 절연내력을 확보하면서 장기적으로 운전 가능한 최적의 압력을 도출하는 평가가 요구된다.