6가지 절연 파괴 요인 공개: 지금 바로 케이블을 보호하세요

재료 요인: 절연 성능의 기초

절연 재료의 고유한 특성은 케이블의 절연 저항을 결정하는 전제 조건입니다. 다양한 재료의 분자 구조와 화학적 특성은 저항 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 가교 폴리에틸렌(XLPE): 고도로 가교된 분자 구조를 가지고 있으며 저항률이 기존 PVC 재료보다 훨씬 우수하여 중고압 케이블의 주류 선택입니다.
• 실리콘 고무: 특수한 실리콘 분자 사슬은 넓은 온도 범위 안정성을 제공하며 -60℃~+180℃ 환경에서 저항 안정성을 유지할 수 있으며, 특히 야금 및 화학 산업과 같은 극한 환경에 적합합니다.
• 재료 순도: 불순물 함량이 0.01%를 초과하면 금속 입자 또는 수분이 전도성 채널을 형성하여 절연 저항이 최대 30%까지 떨어집니다.

재료 노화는 또 다른 보이지 않는 살인자입니다. 열 노화는 고분자 사슬을 끊어지게 하고, 전기적 노화는 부분 방전을 일으켜 탄화 채널을 형성합니다. 테스트 데이터에 따르면 부적격 제품을 사용하면 130℃에서 장시간 작동하는 B급 절연 재료의 수명이 40% 이상 단축됩니다.

온도 및 습도 효과: 환경 속 저항기 파괴자

온도 및 습도가 절연 저항에 미치는 영향은 지수적 변화 법칙을 보여줍니다.

• 온도가 10℃ 증가할 때마다 절연 저항이 50% 이상 떨어질 수 있습니다. 예를 들어 70℃에서 제어 케이블의 절연 저항 값은 20℃에서의 10%에 불과합니다. 이는 분자 열 운동이 심화되고 이온 이동성이 증가하여 누설 전류가 급증하기 때문입니다.
• 습도가 70%를 초과합니다. 물 이온화는 전도성 이온을 생성하며, 특히 재료 표면에 전도성 막을 형성하여 표면 누설 전류를 증가시킵니다. 더욱 위험한 것은 물 침투가 수지상 결정을 형성하여 결국 전기적 수지상 결정으로 발전하여 파괴를 일으킨다는 것입니다.

습기와 열의 시너지 효과는 특히 치명적입니다. 25℃에서 100℃로의 변화는 저항에 100,000배의 변화를 일으킬 수 있으며, 습도가 25%에서 95%로의 변화도 100배의 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 남부의 습한 지역의 케이블 고장률이 건조한 지역보다 훨씬 높은 이유를 설명합니다.

전계 및 구조: 보이지 않는 응력 손상

전계 강도와 절연 구조 간의 일치 정도는 고전압 케이블 설계의 핵심 과제입니다.

작동 전압이 설계 임계값을 초과하면 전계 왜곡으로 인해 국부 방전(코로나 현상)이 발생합니다. 이 지속적인 방전은 바늘 끝으로 절연층을 반복적으로 뚫는 것과 같으며 점차적으로 침식되어 탄화 채널을 형성합니다. 공간 전하 축적은 DC 전압 하에서도 발생하여 전계 분포를 더욱 왜곡시킵니다.

절연층 두께 설계는 "황금 비율"을 따라야 합니다.

• 두께를 50% 늘리면 절연 저항이 약 60% 증가할 수 있습니다.
• 그러나 너무 두꺼우면 방열이 어렵고 비용이 급증합니다.

구조적 결함은 잠재적인 "시한폭탄"입니다. Shaoxing 시장 감독국의 검사 규칙은 특히 강조합니다. 절연층의 기포, 균열 또는 불순물은 국부 저항의 급격한 감소를 일으켜 장기 작동 시 수지상 방전을 유발합니다. 갑옷층의 손상은 케이블이 기계적 보호를 잃고 환경 요인에 의한 침식을 가속화합니다.

제조 공정: 실험실에서 작업장까지의 품질 게임

고품질 재료를 선택하더라도 생산 공정의 약간의 편차로 인해 절연 성능이 절벽처럼 떨어질 수 있습니다.

• 압출 공정: 온도 변동이 ±5℃를 초과하면 기공이 생성될 수 있습니다. 부적절한 냉각 속도는 내부 응력 균열을 유발할 수 있습니다.
• 가교 공정: XLPE 케이블의 경우 가교도가 90% 미만이면 내열성 및 절연 성능이 직접적으로 저하됩니다.
• 세척 제어: 케이블 공장의 고장 분석에 따르면 생산 환경에서 입방 미터당 1,000개의 먼지 입자가 추가되면 완제품 절연 저항의 합격률이 12% 감소합니다.

Zhejiang Will Eagle Company의 최신 특허(CN120197070A)는 AI 동적 온도 제어 시스템을 통해 이 문제를 해결합니다. 케이블의 포괄적인 값과 과거 데이터를 기반으로 준비 온도를 실시간으로 조정하여 공정 변동을 ±1℃ 이내로 제어하여 절연 균일성을 크게 향상시킵니다.

친환경 신소재: 절연 기술의 녹색 혁명

기존 PVC 케이블에는 납 및 카드뮴과 같은 중금속이 포함되어 있어 폐기 후 토양 및 수원을 오염시킵니다. 환경 친화적인 대안이 업계의 초점이 되었습니다.

• 폴리프로필렌 절연 케이블: 가교 공정이 필요하지 않으며 생산 공정은 제로 오염입니다. 작동 온도는 105℃에 도달할 수 있으며 전류 용량은 기존 XLPE 케이블보다 10% 이상 높습니다. 유럽에서 수만 킬로미터가 배치되었으며, 중국 남부 전력망의 110kV 접목 폴리프로필렌 케이블이 형식 테스트를 통과했습니다.
• 재활용 가능한 열가소성 엘라스토머: Jinbei Electric에서 개발한 제품은 폐기 후 100% 재활용 및 재사용이 가능하여 "케이블 묘지"의 오염 딜레마를 해결합니다.
• 3층 랩핑 절연 와이어: Suzhou Taiweida의 특허 기술(CN119252575A)은 랩핑에 3층의 PPS/PET 테이프를 사용하며, 모든 층 사이의 내전압은 3KV에 도달하여 정밀 전자 장비에 이중 보호를 제공합니다.

이러한 혁신은 EU RoHS 지침 및 기타 규정의 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 케이블 절연 저항 온도 지수를 H 레벨(180℃)로 높여 신에너지 분야의 27% 연간 성장 수요를 충족합니다.

전체 수명 주기 보호 전략

설치에서 폐기까지 케이블 절연 저항에는 체계적인 보호가 필요합니다.

• 설치 단계: 과도한 굽힘은 절연층을 압착하고, 끌기 및 마찰은 미세 균열을 유발합니다. 사양에 따르면 굽힘 반경은 외경의 6배 이상이어야 합니다(차폐 케이블은 10배 필요).
• 작동 모니터링: 지능형 온라인 모니터링 시스템은 절연 저항 감소 추세에 대한 실시간 경고를 제공할 수 있습니다. 화학 공장에 적용한 후 고장률이 65% 감소했습니다. 비결은 1MΩ을 종료 임계값으로 설정하는 것입니다.
• 진단 기술: 메가옴미터 테스트는 GB/T 3048.5 표준을 엄격히 준수해야 합니다.
• 1KV 이하 케이블은 1KV 메가옴미터를 사용합니다.
• 테스트 시간은 1분 이내로 제어됩니다.

정기적인 테스트는 케이블에 대한 "심전도"를 수행하는 것과 같습니다.

• 분기별 테스트에서 저항이 >20% 감소한 것으로 확인되면 가속 노화 경고입니다.
• 연간 감소 >50%: 교체해야 합니다.

절연 기술은 혁명적인 돌파구를 겪고 있습니다. Yanshan Petrochemical의 110kV 케이블 절연 재료는 연간 25,000톤의 생산 능력을 달성했으며, 이는 심해 케이블과 같은 고급 분야에서 사용됩니다. Suzhou Taiweida의 3층 랩핑 특허는 절연층의 내전압을 300% 증가시킵니다.

미래는 자가 치유 절연 재료에 달려 있습니다. 미세 손상이 발생하면 재료의 활성 성분이 자동으로 균열을 채울 수 있습니다. 전력 엔지니어가 말했듯이 보이지 않는 절연 저항은 보이는 전력 안전을 결정합니다. 재료 유전자에서 지능형 모니터링에 이르기까지 전체 체인 혁신을 통해서만 진정으로 안전한 전력망을 구축할 수 있습니다.