표제지
목차
List of Terms and Abbreviations 10
Abstract 12
I. 서론 14
1-1. 연구배경 14
1-2. 연구필요성 및 개요 22
1-2-1. 전력케이블의 열화현상 22
1-2-2. 연구사례 조사 24
1-2-3. 연구필요성 및 목적 29
1-2-4. 주요 연구내용 및 개요 31
II. 이론적 배경 32
2-1. AC/DC 전계 지배방정식 32
2-1-1. AC 전계 지배방정식 34
2-1-2. DC 전계 지배방정식 35
2-2. DC 전도특성 측정이론 36
2-2-1. 옴의 법칙 36
2-2-2. 분극 및 탈분극전류 기법 37
2-2-3. 전도전류의 데이터 처리 이론 39
III. 시스템 설계 및 실험구성 42
3-1. DC 전도특성 측정시스템 설계 및 실험구성 42
3-1-1. HVDC XLPE 모델케이블 42
3-1-2. DC 전도특성 측정회로 설계 및 구성 44
3-1-3. 시스템 구축 및 실험구성 47
3-1-4. DC 전도특성 측정 조건 49
3-2. 가속열화시스템 설계 및 실험구성 51
3-2-1. HVDC 전력케이블의 가속열화시스템 51
3-2-2. 시스템 구축 및 실험구성 55
3-2-3. HVDC XLPE 모델케이블의 열화조건 56
IV. 연구결과 및 고찰 58
4-1. DC 전도특성 측정시스템의 신뢰성 평가 58
4-1-1. 온도 및 전계에 따른 전도전류 측정 및 데이터 보정 58
4-1-2. 전도전류의 노이즈 유형에 따른 소프트웨어 필터 적용 60
4-1-3. 반복성을 이용한 측정시스템의 신뢰성평가 63
4-2. HVDC 전력케이블의 열화분석모델 69
4-2-1. DC 전도특성을 이용한 전력케이블의 열화분석모델 69
4-2-2. 열화분석종합, 연구한계점 및 고찰 83
V. 결론 85
참고문헌 86
초록 95
표 1-1. HVDC에서 변환기의 특성 15
표 1-2. HVDC 전력케이블의 종류 및 특징 16
표 1-3. 대륙별 HVDC 프로젝트 상태 및 개수 18
표 1-4. 대륙별 HVDC 선로길이 및 용량 19
표 1-5. 아시아의 국가별 HVDC 선로개수 19
표 1-6. 절연재료의 열화 메커니즘 및 진단기법 23
표 1-7. 기존 연구의 개선사항 30
표 3-1. 전도전류 측정 회로의 시뮬레이션 결과 및 개선사항 46
표 3-2. 온도와 전계에 따른 XLPE 모델케이블의 전도전류 50
표 3-3. 열화인자에 따른 HVDC 케이블용 가속열화시스템의 도식화 52
표 3-4. XLPE 모델케이블의 열화조건 56
표 3-5. HVDC 케이블의 열화계수 산출 57
표 3-6. XLPE의 운전온도 및 녹는점 57
표 3-7. 전력케이블의 기계적 스트레스 조건 57
표 4-1. 온도와 전계에 따른 전도전류의 노이즈저감률 62
표 4-2. 온도와 전계에 따른 DC 전도특성 측정시스템의 반복성 68
표 4-3. 온도와 전계에 따른 XLPE 모델케이블의 상대 전도전류 73
표 4-4. 온도와 전계에 따른 XLPE 모델케이블의 상대전도전류 함수 73
표 4-5. 온도와 전계에 따른 XLPE 모델케이블의 정규화된 전도전류 76
표 4-6. 온도와 전계에 따른 정규화된 모델케이블의 전도전류 함수 76
표 4-7. 온도와 전계에 따른 열화된 XLPE 모델케이블의 정규화된 전도전류 79
표 4-8. 온도와 전계에 따른 열화된 XLPE 모델케이블의 정규화된 전도전류 함수 79
표 4-9. 온도와 전계에 따른 열화된 XLPE 모델케이블의 상대전도도 82
표 4-10. 온도와 전계에 따른 열화된 XLPE 모델케이블의 상대전도도 함수 82
그림 1-1. HVAC/HVDC 송전 시스템 구축비용 비교 14
그림 1-2. 현재 운전중인 HVDC 프로젝트의 대륙별 백분율 18
그림 1-3. 대륙별 HVDC 선로길이 및 용량의 백분율 20
그림 1-4. 대륙별 HVDC 선로의 전압레벨 20
그림 1-5. HVDC 세계시장 성장 추이 21
그림 1-6. 전력케이블의 신뢰성에 영향을 미치는 결함들 23
그림 1-7. 열적 열화에 따른 도전율 비교 분석 25
그림 1-8. 열화에 따른 LDPE 절연체의 공간전하 분포 및 임계점 25
그림 1-9. DC 전도특성 측정회로 27
그림 1-10. 시편과 케이블에서 DC 전도특성 측정 구성도 27
그림 1-11. 온도에 따른 DC 전도특성 측정 구성도 27
그림 1-12. 신호처리를 통한 전도전류의 노이즈 제거 28
그림 1-13. DC 전도특성을 이용한 케이블의 열화 특성분석 28
그림 2-1. 분극 및 탈분극전류를 이용한 전도전류 측정 원리 37
그림 2-2. 소프트웨어를 적용한 신호처리 39
그림 2-3. 이동평균필터의 원리 40
그림 2-4. 이동중앙값필터 필터의 원리 41
그림 3-1. HVDC XLPE용 모델케이블의 단면적 42
그림 3-2. 전도전류 측정을 위한 시험샘플의 가공 43
그림 3-3. 전도전류 측정을 위한 회로 구성 46
그림 3-4. HVDC XLPE용 모델케이블의 전도전류 측정 구상도 48
그림 3-5. XLPE 모델케이블의 전도전류 측정 사진 48
그림 3-6. 인가전압 및 온도 제어시스템의 안정성 49
그림 3-7. XLPE용 모델케이블의 열화시험을 위한 구성도 53
그림 3-8. 가속열화시험을 위한 시험샘플 배치도 54
그림 3-9. HVDC XLPE용 모델케이블의 열화시험 55
그림 4-1. 다양한 온도와 전계에서 측정된 전도전류의 데이터 보정 59
그림 4-2. 전도전류의 측정조건에 따른 소프트웨어 필터 맵 62
그림 4-3. 다양한 온도와 전계에서 반복 측정된 전도전류 63
그림 4-4. 이동평균필터를 적용한 다양한 조건의 전도전류 편차 64
그림 4-5. 필터맵을 적용한 다양한 조건의 전도전류 편차 65
그림 4-6. 다양한 조건에서 측정된 전도전류 편차의 확률분포 66
그림 4-7. DC 전도특성을 이용한 HVDC 전력케이블의 열화분석모델 70
그림 4-8. DC 전도특성을 이용한 HVDC 전력케이블의 열화모델 A 71
그림 4-9. DC 전도특성을 이용한 HVDC 전력케이블의 열화모델 B 74
그림 4-10. 열화모델 B를 이용한 열화된 XLPE 모델케이블 분석 77
그림 4-11. 열화모델 C를 이용한 열화된 XLPE 모델케이블의 분석 80