A Study on the Characteristics of Organic Insulating Materials Carbonized by a Leakage Current

Organic insulating materials which are utilized as insulating materials for the low voltage show unique carbonization characteristics when they are carbonized by a leakage current. Therefore the use of the carbonization characteristics makes it possible to examine the electrical fire which is caused by a leakage current flowing on the surface of the organic insulating material. In order to understand such carbonization characteristics, in this paper, experiments have been done to carbonize typical organic insulating materials such as phenol resin, PVC, and acrylic resin, and the carbonization patterns and the IR absorption spectrum of specimens have been analyzed. According to the analysis of the carbonization patterns, the phenol resin shows the so-called 'spider-leg' carbonization pattern due to a thermosetting property. In contrast to the phenol resin, the thermoplastic property makes it difficult to observe a clear carbonization pattern to verify carbonizing causes on the surfaces of PVC and acrylic resins. In this case, the IR absorption spectrum can be analyzed to examine the specimen carbonized by a leakage current. The analysis result shows that absorption peaks appear at the wave numbers of $3,400[cm^{-1}]$ and $1,618[cm^{-1}]$, which can be an important factor to verify the carbonizing causes.

누설전류에 의하여 탄화된 유기절연재료의 특성에 대한연구

저전압용 절연체로 사용되는 유기절연재료는 누설전류에 의하여 탄화되는 경우 고유한 탄화특성을 나타낸다. 그러므로 유기절연재료의 탄화특성을 이용함으로써 유기절연재료의 표면을 흐르는 누설전류로 인한 전기화재를 규명하는 것이 가능하다. 이와 같은 탄화특성을 이해하기 위하여 본 논문에서는 대표적인 유기절연체로 알려진 페놀수지, PVC, 그리고 아크릴수지를 누설전류에 의하여 탄화시키는 실험을 수행하고 시료의 탄화패턴과 적외선 흡광 스펙트럼을 분석하였다. 탄화패턴 분석에 의하면 페놀수지는 열경화성 성질 때문에 소위 'spider-leg'의 탄화패턴이 형성된다. 페놀수지와 다르게 PVC와 아크릴 수지의 표면에서는 열가소성 성질 때문에 탄화원인을 규명할 수 있을 정도의 분명한 탄화패턴을 관찰하기 어렵다. 이 경우 적외선 흡광 스펙트럼의 분석을 통하여 누설전류로 인하여 탄화된 시료의 특성을 규명할 수 있다 분석결과, 누설전류에 의해 탄화된 PVC의 경우에 파수 $3,400[cm^{-1}]$, $1,618[cm^{-1}]$에서 흡광피크가 검출되었으며 이것은 탄화원인을 규명할 수 있는 중요한 인자가 될 수 있다.