Breakdown Characteristics of Teflon by N2-O2 Mixture gas

With the increasing development of industrial society and the availability of high quality electrical energy, the simplification of operation and maintenance procedures is required, in order to ensure the reliability and safety of electrical systems. In this paper, the dielectric breakdown characteristics of $N_2-O_2$ mixed gas solid insulation, which is used as an alternative to SF6 in various electric power facilities, are verified. When the gas mixture has a composition ratio similar to that of the atmosphere, the dielectric breakdown characteristics are relatively stabilized. It was confirmed that the breakdown voltage of the gas in the electrode near an equal electric field increased with increasing pressure according to Paschen's rule. The breakdown voltage of the surface increased linearly with increasing pressure, and the difference was caused by the mixing ratio of $O_2$ gas. This change in the surface insulation breakdown voltage was caused by the influence of the electrically negative $O_2$ gas and the intermolecular collision distance. In this study, the influence of the intermolecular impact distance was larger (than that in the absence of the electrically negative $O_2$ gas). The breakdown voltage relation applicable to Teflon according to the surface insulation characteristics was calculated. The characteristics of the surface insulation properties of Teflon, which is used as a solid insulation material, were derived as a function of pressure. It is thought that these results can be used as the basic data for the insulation design of electric power facilities.

N2-O2 혼합가스에 따른 Teflon의 절연파괴특성

산업사회의 발달과 더불어 신뢰성 높은 양질의 전기에너지와 운전 및 보수의 간편화, 계통 운용의 신뢰성, 안전성 확보가 요구되고 있다. 본 논문에서는 각종 전력설비에서 SF6을 대체하여 사용되고 있는 친환경절연제 $N_2-O_2$ 혼합가스 고체 절연물의 절연파괴특성과 고체절연재로 사용되고 있는 테프론의 연면절연특성을 압력에 따른 특성을 확인하였다. 대기와 비슷한 성분비 일 때 상대적으로 절연파괴특성이 테프론의 연면절연특성이 안정화되며, Paschen 법칙에 의해 평등전계에 가까운 전극중의 기체의 절연파괴전압은 압력에 비례하여 높아지고 있음을 실험을 통하여 확인하였다. 연면절연파괴전압은 압력에 따라 선형적으로 증가하였으며, 혼합가스의 $O_2$ 가스 혼합비에 따라 절연파괴전압의 차이가 발생하였다. 이는 $O_2$ 가스의 전기적 부성기체의 영향과 분자 간 충돌거리에 의해 연면절연파괴전압이 달라졌고, 본 연구에서 분자 간 충돌거리의 영향이 더 크게 작용하였다. 연면절연특성에 따른 테프론에 적용 가능한 절연파괴전압 관계식을 산출하였다. 이러한 결과는 전력설비의 절연설계 시 기초자료로 사용될 수 있을 것이라 생각된다.