KR102557170B1 - Calculation method of creeping distance of DC polymer insulator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DC 폴리머 애자의 연면 절연설계를 수행하여 연면거리를 산출하기 위한 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법에 관한 것으로, DC 폴리머 애자의 모델링 데이터를 입력 받는 단계와, 모델링 데이터에 기초해 DC 폴리머 애자의 전계해석을 수행하여 전계이용률을 산출하는 단계와, 산출된 전계이용률에 기초해 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계와, 결정된 테스트 전극의 형상으로 DC 폴리머 애자의 연면 기준전계를 산출하는 단계와, 모델링 데이터에 기초해 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계를 산출하는 단계와, 연면 기준전계와 연면 최대전계를 비교하여 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator for calculating the creepage distance by performing a creepage insulation design of the DC polymer insulator, comprising the steps of receiving modeling data of the DC polymer insulator, and based on the modeling data, the DC polymer insulator Calculating the electric field utilization factor by performing electric field analysis of the insulator, determining the shape of the test electrode based on the calculated electric field utilization factor, and calculating the creepage reference electric field of the DC polymer insulator with the determined shape of the test electrode; , Calculating the maximum creepage electric field of the DC polymer insulator based on the modeling data, and determining the creepage distance of the DC polymer insulator by comparing the creepage reference electric field and the maximum creepage electric field.

Description

DC 폴리머 애자의 연면 거리 산출 방법{Calculation method of creeping distance of DC polymer insulator}Calculation method of creeping distance of DC polymer insulator}

본 발명은 DC 폴리머 애자의 연면 거리 산출 방법에 관한 것으로, DC 폴리머 애자의 연면 절연설계를 수행하여 연면거리를 산출하기 위한 DC 폴리머 애자의 연면 거리 산출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator, and relates to a method for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator for calculating the creepage distance by performing a creepage insulation design of the DC polymer insulator.

고압직류송전(High-Voltage, Direct Current, HVDC)는 전력 그리드 시스템 중 하나로, 기존의 교류를 사용하는 그리드와 대조적으로 직류를 대량으로 송전하는 송전 시스템이다. 고압직류송전은 발전소에서 생산된 교류전력을 직류로 변환해 필요한 곳까지 송전한 뒤 다시 교류로 바꿔 수요자에게 공급하며, 일반적인 AC 송전에 비해 전력 손실을 대폭 줄일 수 있다.High-Voltage, Direct Current (HVDC) is one of the power grid systems, and is a power transmission system that transmits direct current in large quantities in contrast to the existing grid using alternating current. High-voltage direct current transmission converts the AC power produced by power plants into direct current, transmits it to where it is needed, then converts it into alternating current and supplies it to consumers, and can significantly reduce power loss compared to general AC transmission.

현재 전력계통에 사용되는 전압은 DC 전압으로, DC 전력기구의 새로운 연구개발이 수행되어야 하나 DC 전력기기의 연구개발이 상당이 미비한 실정이다. AC 폴리머 애자의 연면 설계 기술은 연구개발이 상당히 이루어진 상태이나, DC 폴리머 애자의 연구개발은 미비한 실정이며, AC 전압과 DC 전압의 절연특성은 큰 차이를 가지고 있어 DC 폴리머 애자의 연면설계 기술에 대한 연구개발을 필요로 하였다.Currently, the voltage used in the power system is DC voltage, and new research and development of DC power devices should be performed, but research and development of DC power devices is considerably insufficient. The creepage design technology of AC polymer insulator has been researched and developed considerably, but the research and development of DC polymer insulator is insignificant, and the insulation characteristics of AC voltage and DC voltage have a large difference. R&D was needed.

따라서, 본 발명의 실험 지그 제작 방법 및 이를 이용한 연면 거리 산출 방법을 통해 DC 폴리머 애자의 연면설계를 수행하고 연면거리를 산출하여 애자의 콤팩트화 및 효율성을 확보할 수 있다.Therefore, it is possible to secure the compactness and efficiency of the insulator by performing the creepage design of the DC polymer insulator and calculating the creepage distance through the experimental jig manufacturing method and the creepage distance calculation method using the method of the present invention.

한국 공개특허 제10-2010-0089145호("절연파괴강도 시험장치", 엘에스전선 주식회사, 2010.08.12.)Korean Patent Publication No. 10-2010-0089145 (“Insulation breakdown strength tester”, LS Cable & System Co., Ltd., 2010.08.12.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, DC 폴리머 애자의 연면 절연설계를 수행하여 연면거리를 산출하기 위한 DC 폴리머 애자의 연면 거리 산출 방법에 관한 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to solve this problem, and relates to a method for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator for calculating the creepage distance by performing a creepage insulation design of the DC polymer insulator.

본 발명의 DC 폴리머 애자의 연면 거리 산출 방법은, DC 폴리머 애자의 모델링 데이터를 입력 받는 단계와, 상기 모델링 데이터에 기초해 상기 DC 폴리머 애자의 전계해석을 수행하여 전계이용률을 산출하는 단계와, 상기 산출된 전계이용률에 기초해 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계와, 상기 결정된 테스트 전극의 형상으로 상기 DC 폴리머 애자의 연면 기준전계를 산출하는 단계와, 상기 모델링 데이터에 기초해 상기 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계를 산출하는 단계 및 상기 연면 기준전계와 상기 연면 최대전계를 비교하여 상기 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정하는 단계를 포함한다.The creepage distance calculation method of a DC polymer insulator of the present invention includes the steps of receiving modeling data of a DC polymer insulator, calculating an electric field utilization factor by performing electric field analysis of the DC polymer insulator based on the modeling data, Determining a shape of a test electrode based on the calculated field utilization factor; calculating a reference electric field at the creepage surface of the DC polymer insulator based on the determined shape of the test electrode; Calculating a maximum electric field and determining a creeping distance of the DC polymer insulator by comparing the creeping reference electric field and the maximum creeping electric field.

상기 전계이용률을 산출하는 단계는, 상기 모델링 데이터의 전계해석을 수행하여 최대 전계강도(Emax)를 산출하고, 상기 산출된 최대 전계강도에 기초하여 상기 전계이용률을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.The calculating of the electric field utilization factor may include calculating a maximum electric field strength (Emax) by performing field analysis of the modeling data, and calculating the electric field utilization factor based on the calculated maximum electric field strength.

상기 최대 전계강도는 미리 결정된 온도에서의 상기 DC 폴리머 애자의 서로 다른 재질에 따른 최대 전계강도를 평균하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.The maximum electric field strength may be calculated by averaging maximum electric field strengths according to different materials of the DC polymer insulator at a predetermined temperature.

상기 전계이용률은 상기 최대 전계강도의 평균 값을 대입하여 산출하며, 전계이용률 식은 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 할 수 있다.The field utilization rate may be calculated by substituting the average value of the maximum field strength, and the field utilization rate equation may be characterized in that it is derived by the following equation.

(

Figure 112021033781098-pat00002
: 전계이용률, : 최대 전계강도의 평균 값, : 인가전압, d: 전극 간격)(
Figure 112021033781098-pat00002
: field utilization rate, : average value of maximum electric field strength, : applied voltage, d: electrode spacing)

상기 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계는, 상기 산출된 전계이용률로부터 상기 DC 폴리머 애자의 전극 직경(R) 및 전극 간격(d)을 결정하는 것을 특징으로 하는 특징으로 할 수 있다.The step of determining the shape of the test electrode may be characterized in that an electrode diameter (R) and an electrode spacing (d) of the DC polymer insulator are determined from the calculated electric field utilization factor.

상기 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계는, 상기 전계이용률 식에 상기 최대 전계강도 식과 상기 산출된 상기 전계이용률을 대입하여 상기 전극 직경 및 상기 전극 간격을 결정 가능할 수 있다. In the determining of the shape of the test electrode, the electrode diameter and the electrode spacing may be determined by substituting the maximum field strength equation and the calculated field utilization factor into the field utilization equation.

상기 전극 직경 및 상기 전극 간격을 결정하는 상기 전계이용률 식은 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 할 수 있다.The field utilization equation for determining the electrode diameter and the electrode spacing may be derived from the following equation.

(

Figure 112021033781098-pat00006
: 전계이용률, U: 인가전압, d: 전극 간격, R: 전극 직경)(
Figure 112021033781098-pat00006
: field utilization factor, U: applied voltage, d: electrode spacing, R: electrode diameter)

상기 연면 기준전계 식은 설계된 상기 모델링 데이터로부터 도출된 상기 DC 폴리머 애자의 연면방전 결과 값과 상기 최대 전계 강도의 평균 값을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.The creepage reference electric field equation may be calculated using a creepage discharge result value of the DC polymer insulator derived from the designed modeling data and an average value of the maximum electric field strength.

상기 연면 기준전계 식은 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 할 수 있다.The creepage reference electric field equation may be derived from the following equation.

( ESD,MAX: 연면 기준전계, VSD: 연면방전 결과 값, EMAX: 최대 전계강도 평균 값)(E SD,MAX : Creepage standard electric field, V SD : Creepage discharge result value, E MAX : Average value of maximum electric field strength)

상기 연면 최대전계를 산출하는 단계는, 상기 모델링 데이터를 시뮬레이션 하여 상기 연면 최대전계를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다. The step of calculating the maximum electric field in creepage may be characterized in that the maximum electric field in creepage is calculated by simulating the modeling data.

상기 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정하는 단계는, 상기 연면 최대전계가 상기 연면 기준전계를 넘기지 않는 조건을 만족하는 연면거리 값을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.The determining of the creepage distance of the DC polymer insulator may include determining a value of the creepage distance that satisfies a condition that the maximum electric field of creepage does not exceed the reference electric field of creepage.

상기 최대 전계강도(Emax)는 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 할 수 있다.The maximum electric field strength (Emax) may be characterized in that it is derived by the following equation.

(Emax: 최대 전계강도, U: 인가전압, R: 구의 반경, d: DC 폴리머 애자의 연면거리)(Emax: maximum electric field strength, U: applied voltage, R: radius of sphere, d: creepage distance of DC polymer insulator)

본 발명은 연면 최대전계를 연면 기준전계와 비교하여 DC 폴리머 애자의 안정성을 판단할 수 있다.In the present invention, the stability of the DC polymer insulator can be determined by comparing the creepage maximum electric field with the creepage reference electric field.

또한, 본 발명은 연면 최대전계와 연면 기준전계의 비교를 통해 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정할 수 있다.In addition, the present invention can determine the creepage distance of the DC polymer insulator through comparison of the maximum creepage electric field and the creepage reference electric field.

또한, 본 발명은 DC 폴리머 애자의 연면거리의 최소 값을 산출하여 DC 폴리머 애자를 소형화 제작하여 효율성을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention can improve the efficiency by miniaturizing the DC polymer insulator by calculating the minimum value of the creepage distance of the DC polymer insulator.

도 1은 본 발명의 DC 폴리머 애자의 연면 거리 산출 방법에 대한 순서도이다.
도 2는 실험 전극을 제작하기 위한 구 대 구 전극 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 DC 폴리머 재질 및 온도에 따른 최대 연면전계강도를 나타낸 도면이다.
도 4는 DC 폴리머 애자의 재질 및 온도 별 DC 전계해석 진행 후 해석결과를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 5는 산출된 전계이용률에 기초하여 결정된 테스트 전극의 도시한 도면이다.
도 6은 DC 폴리머 애자의 도면과 DC 전계해석을 통해 산출된 연면 DC 최대전계를 나타내는 도면이다.
1 is a flowchart of a method for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator of the present invention.
2 is a diagram showing a sphere-to-sphere electrode structure for fabricating an experimental electrode.
3 is a diagram showing the maximum creepage electric field strength according to the DC polymer material and temperature.
4 is a graph showing analysis results after performing DC electric field analysis for each material and temperature of a DC polymer insulator.
5 is a diagram illustrating a test electrode determined based on the calculated field utilization factor.
6 is a diagram showing a DC polymer insulator and a maximum creepage DC electric field calculated through DC electric field analysis.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete and those skilled in the art in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the invention is defined only by the claims. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 발명은 전계해석을 통해 DC 폴리머 애자의 연면거리를 산출하기 위한 기술로, DC 폴리머 애자의 연면 기준전계를 산출하고, 연면 기준전계와 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계를 비교하여 DC 폴리머 애자의 안정성을 평가하고 연면거리를 산출할 수 있다. The present invention is a technology for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator through electric field analysis. The creepage reference electric field of the DC polymer insulator is calculated, and the creepage reference electric field and the maximum creepage electric field of the DC polymer insulator are compared to determine the stability of the DC polymer insulator. can be evaluated and the creepage distance can be calculated.

본 발명은 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계가 연면 기준전계를 초과하지 않는 조건을 만족하는 연면거리를 산출할 수 있으며, 이로부터 연면거리의 최소 값을 산출하여 DC 폴리머 애자가 제작될 수 있는 최소한의 크기로 소형화 제작할 수 있다. The present invention can calculate the creepage distance that satisfies the condition that the maximum creepage electric field of the DC polymer insulator does not exceed the creepage reference electric field, and from this, calculate the minimum value of the creepage distance so that the DC polymer insulator can be manufactured. It can be manufactured down to size.

이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 DC 폴리머 애자의 연면거리를 산출하는 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for calculating the creepage distance of the DC polymer insulator of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 .

도 1은 본 발명의 DC 폴리머 애자의 연면 거리 산출 방법에 대한 순서도이고, 도 2는 실험 전극을 제작하기 위한 구 대 구 전극 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 DC 폴리머 재질 및 온도에 따른 최대 연면전계강도를 나타낸 도면이고, 도 4는 DC 폴리머 애자의 재질 및 온도 별 DC 전계해석 진행 후 해석결과를 그래프로 나타낸 도면이고, 도 5는 산출된 전계이용률에 기초하여 결정된 테스트 전극의 도시한 도면이고, 도 6은 DC 폴리머 애자의 도면과 DC 전계해석을 통해 산출된 연면 DC 최대전계를 나타내는 도면이다.1 is a flow chart of a method for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a sphere-to-sphere electrode structure for manufacturing an experimental electrode, and FIG. Figure 4 is a graph showing the analysis results after performing DC electric field analysis for each material and temperature of the DC polymer insulator, and Figure 5 is a diagram showing a test electrode determined based on the calculated field utilization factor. 6 is a drawing of a DC polymer insulator and a diagram showing the maximum creeping DC electric field calculated through DC electric field analysis.

도 1을 참조하여 본 발명의 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법에 대해 개략적으로 설명한 후에, 도 2 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.After schematically describing the creepage distance calculation method of the DC polymer insulator of the present invention with reference to FIG. 1, it will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.

도 1을 참조하면, 본 발명의 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법은, 모델링 데이터를 입력 받는 단계와, 전계이용률을 산출하는 단계와, 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계와, 연면 기준전계를 산출하는 단계와, 연면 최대전계를 산출하는 단계와, DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정하는 단계를 포함한다.1, the creepage distance calculation method of the DC polymer insulator of the present invention includes the steps of receiving modeling data, calculating the field utilization factor, determining the shape of the test electrode, and calculating the creepage reference field. It includes the step of calculating the creepage maximum electric field, and the step of determining the creepage distance of the DC polymer insulator.

구체적으로, 본 발명은 DC 폴리머 애자의 모델링 데이터를 입력 받는 단계와, 모델링 데이터에 기초해 DC 폴리머 애자의 전계해석을 수행하여 전계이용률을 산출하는 단계와, 산출된 전계이용률에 기초해 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계와, 결정된 테스트 전극의 형상으로 DC 폴리머 애자의 연면 기준전계를 산출하는 단계와, 모델링 데이터에 기초해 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계를 산출하는 단계와, 연면 기준전계와 연면 최대전계를 비교하여 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정하는 단계를 포함한다.Specifically, the present invention includes the steps of receiving modeling data of a DC polymer insulator, calculating an electric field utilization factor by performing an electric field analysis of the DC polymer insulator based on the modeling data, and calculating a test electrode based on the calculated electric field utilization factor. The step of determining the shape, the step of calculating the creepage reference electric field of the DC polymer insulator with the determined shape of the test electrode, the step of calculating the maximum creepage electric field of the DC polymer insulator based on the modeling data, and the step of calculating the creepage reference electric field and the maximum creepage electric field of the DC polymer insulator and comparing the electric field to determine the creepage distance of the DC polymer insulator.

본 발명은 DC 폴리머 애자의 모델링 데이터를 입력 받아 모델링 데이터에 포함된 DC 폴리머 애자 도면의 전계해석을 수행할 수 있다. 모델링 데이터의 전계해석을 수행하여 최대 전계강도 식(Emax), 최대 전계강도의 평균 값, 전계이용률(η) 식, 전계이용률 값을 산출할 수 있다. 이후에, 테스트 전극의 형상을 결정할 수 있으며, 테스트 전극의 형상은 산출된 전계이용률식에 최대 전계강도 식을 대입하여 전극 직경 및 전극 간격을 도출하여 결정할 수 있다. 테스트 전극의 직경 및 거리를 이용하여 연면 기준전계를 산출하고, 연면 기준전계와 연면 최대전계를 비교하여 DC 폴리머 애자의 안정성을 판단하고 연면거리를 산출할 수 있다. 특히, 연면 최대전계가 연면 기준전계를 넘기지 않는 조건을 만족하는 연면거리 값을 결정하고 이 중 최소 연면거리를 결정하여 DC 폴리머 애자를 최소화하여 제작할 수 있다.According to the present invention, modeling data of a DC polymer insulator may be input and electric field analysis may be performed on a drawing of a DC polymer insulator included in the modeling data. The maximum field strength equation (E max ), the average value of the maximum field strength, the field utilization factor (η) equation, and the field utilization factor value may be calculated by performing electric field analysis of the modeling data. After that, the shape of the test electrode can be determined, and the shape of the test electrode can be determined by deriving the electrode diameter and the electrode spacing by substituting the maximum field strength equation into the calculated field utilization equation. The creepage reference electric field is calculated using the diameter and distance of the test electrode, and the creepage distance can be calculated by determining the stability of the DC polymer insulator by comparing the creepage reference electric field and the maximum creepage electric field. In particular, the DC polymer insulator can be manufactured by minimizing the creepage distance by determining the creepage distance value that satisfies the condition that the maximum creepage electric field does not exceed the creepage reference electric field and determining the minimum creepage distance among them.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, it will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 6 .

도 2는 실험 전극을 제작하기 위한 구 대 구 전극 구조를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a sphere-to-sphere electrode structure for fabricating an experimental electrode.

도 2를 참조하면, 전계해석을 수행하기 전에, DC 폴리머 모델링 데이터를 입력(S210) 받을 수 있다. 입력된 DC 폴리머 모델링 데이터는 도 2와 같을 수 있으며, DC 폴리머 모델링 데이터를 입력 받은 후에, 입력된 모델링 데이터의 구 대 구 전극 구조의 전계이용률을 산출(S220)할 수 있다.Referring to FIG. 2 , before performing electric field analysis, DC polymer modeling data may be input (S210). The input DC polymer modeling data may be as shown in FIG. 2, and after receiving the DC polymer modeling data, the field utilization factor of the sphere-to-sphere electrode structure of the input modeling data may be calculated (S220).

전계이용률을 산출하는 단계(S220)는, 입력된 모델링 데이터에 기초해 DC 폴리머 애자의 전계해석을 수행하여 전계이용률을 산출할 수 있다. 또한, 모델링 데이터의 전계해석을 수행하여 최대 전계강도를 산출하고, 산출된 최대 전계강도에 기초하여 전계이용률을 산출할 수 있다.In the step of calculating the field utilization factor (S220), the field utilization factor may be calculated by performing field analysis of the DC polymer insulator based on the input modeling data. In addition, electric field analysis of the modeling data may be performed to calculate maximum electric field strength, and field utilization may be calculated based on the calculated maximum electric field strength.

전계이용률을 산출하기에 앞서 전계해석을 수행하여 최대 전계강도를 산출하고 산출된 최대 전계강도에 기초하여 전계이용률을 산출할 수 있다. 최대 연면전계 강도를 비교하여 전계이용률을 산출할 수 있다. 모델링 데이터의 구 대 구 전극구조를 이용하여 전계해석을 수행하여 최대 전계강도 식을 도출하고, 전계이용률 식에 최대 전계강도의 평균 값을 대입하여 전계이용률을 산출할 수 있다. Prior to calculating the field utilization factor, field analysis may be performed to calculate the maximum field strength, and the field utilization factor may be calculated based on the calculated maximum field strength. The field utilization factor can be calculated by comparing the maximum creepage field strength. The field utilization factor can be calculated by deriving the maximum field strength equation by performing field analysis using the sphere-to-sphere electrode structure of the modeling data, and substituting the average value of the maximum field strength into the field utilization factor equation.

전계이용률을 산출하기에 앞서, 후술할 수학식 1 내지 7을 통해 전계해석을 수행하여 최대 전계강도 식을 나타내는 수학식 8을 도출(S220)하는 것과 관련하여 구체적으로 설명하도록 한다.Prior to calculating the electric field utilization factor, an electric field analysis is performed through Equations 1 to 7 to be described later to derive Equation 8 representing the maximum electric field strength equation (S220).

도 2의 입력된 모델링 데이터에서 구 전극 중심에 점전하가 있다면, 도체 구 표면의 전위는 등전위 일 수 있다. 도체 점전하 Q0( )가 왼쪽 구의 중심에 있고 오른쪽 구와 가상 0 전위면이 없다 하면, 왼쪽 구의 표면인 금속 도체면은 등전위면이 된다. If there is a point charge at the center of the sphere electrode in the input modeling data of FIG. 2, the potential of the surface of the conductor sphere may be equipotential. Conductor point charge Q 0 ( ) is at the center of the left sphere and there is no virtual zero potential surface with the right sphere, the metal conductor surface, which is the surface of the left sphere, becomes an equipotential surface.

그러나, 점전하 -Q0가 오른쪽 구의 중심에 있게 되면 가상 면 P를 기준으로 대칭인 전계 분포로 되지만, 이로 인해 가상 구의 표면 전위는 등전위가 되지 않는다. 실제로 구가 도체이기 때문에 구 표면은 등전위로 되지만 점전하의 위치만 고려한 계산에서는 구 표면이 등전위면이 되지 않는다. However, if the point charge -Q 0 is located at the center of the sphere on the right, the electric field distribution becomes symmetric with respect to the imaginary plane P, but because of this, the surface potential of the imaginary sphere does not become equipotential. Actually, since the sphere is a conductor, the surface of the sphere becomes equipotential, but in the calculation considering only the position of the point charge, the surface of the sphere does not become an equipotential surface.

따라서, 보완 방법으로 구 표면을 등전위로 만들어주어야 하며, 왼쪽 구의 중심에서 조금 떨어진 거리의 구 전극 내에 추가적인 영상 전하 +Q1이 있다면 구 표면의 전위는 개선될 수 있다.Therefore, as a complementary method, the sphere surface should be made equipotential, and the potential of the sphere surface can be improved if there is an additional image charge +Q 1 in the sphere electrode a little away from the center of the left sphere.

+Q1의 영상 전하는 수학식 1과 같을 수 있다.The image charge of +Q 1 may be as shown in Equation 1.

수학식 1을 통해 영상 전하는 의 거리만큼 중심에서 떨어져 있게 되면서 왼쪽 구의 표면은 등전위면으로 되어 실제 도체 구에 해당되지만, 전하의 균형을 위해 오른쪽 구에도 -Q1의 전하가 대칭적으로 존재해야 하며, 이로 인해 양쪽 구의 등전위면은 다시 도체구의 표면과 어긋나게 된다.Through Equation 1, the image charge is As it is separated from the center by a distance of , the surface of the left sphere becomes an equipotential surface and corresponds to an actual conductor sphere, but to balance the charges, the charge of -Q 1 must also exist symmetrically on the right sphere, and due to this, the equipotential surface of both spheres is again misaligned with the surface of the conductor sphere.

이에 대한 보정은 수학식 2와 같을 수 있다.Correction for this may be as shown in Equation 2.

수학식 2를 통해 영상 전하는 의 거리만큼 중심에서 떨어져 있는 전하를 고려해야 한다.Through Equation 2, the image charge is Charges that are separated from the center by a distance of

수학식 1 및 2의 과정을 반복하여 금속 도체구의 표면이 등전위면이 되도록 만들 수 있으며, 반복적인 과정을 통해 도출되는 가장 높은 전계인 구 표면의 전계는 다음과 같을 수 있다.The process of Equations 1 and 2 can be repeated to make the surface of the metal conductor sphere an equipotential surface, and the electric field on the surface of the sphere, which is the highest electric field derived through the repetitive process, can be as follows.

수학식 3을 점전하 Qn으로 정리하면 다음과 같을 수 있다.If Equation 3 is rearranged into a point charge Q n , it can be obtained as follows.

수학식 4를 구의 중심으로부터 떨어진 거리 xn으로 정리하면 다음과 같을 수 있다.If Equation 4 is rearranged as a distance x n from the center of the sphere, it can be obtained as follows.

이때, 두 구 사이의 커패시턴스 C는 가우스 법칙에 의해 수학식 7과 같을 수 있다.At this time, the capacitance C between the two spheres may be equal to Equation 7 according to Gauss' law.

두 구 사이의 실제 거리 S가 구의 반경 R보다 크다면(S>R) E(R) 식의 최대전계 강도 식은 수학식 8과 같을 수 있다.If the actual distance S between the two spheres is greater than the radius R of the spheres (S>R), the maximum field strength expression of E(R) can be expressed as Equation 8.

이와 같이, 입력된 모델링 데이터의 구 대 구 전극 구조를 수학식 1 내지 7을 통해 전계해석을 수행(S220)할 수 있으며, 이를 통해 최대 전계강도 식(수학식 8)을 도출할 수 있다.In this way, an electric field analysis may be performed (S220) on the sphere-to-sphere electrode structure of the input modeling data through Equations 1 to 7, and through this, the maximum electric field strength equation (Equation 8) may be derived.

최대 전계강도 식(Emax)을 도출한 후에, 최대 연면전계강도 비교를 통해 전계이용률(η)을 산출 (S220)할 수 있다. After deriving the maximum electric field strength expression (Emax), the electric field utilization factor (η) may be calculated (S220) through comparison of the maximum creepage electric field strength.

도 3은 폴리머 재질 및 온도에 따른 연면 전계해석 결과를 도시하고 있고, 도 4는 폴리머 재질 및 온도에 따른 연면 전계강도를 도시하고 있다.Figure 3 shows the result of creeping electric field analysis according to the polymer material and temperature, and Fig. 4 shows the creeping electric field strength according to the polymer material and temperature.

도 3을 참조하여, DC 폴리머 애자의 재질 및 온도에 따른 최대 연면전계강도를 비교하여 최대 전계강도의 평균 값을 산출할 수 있다. 최대 전계강도는 미리 결정된 온도에서의 DC 폴리머 애자의 서로 다른 재질에 따른 최대 전계강도를 평균하여 산출한 값으로, 최대 연면전계강도 비교 후 산출할 수 있다.Referring to FIG. 3 , an average value of the maximum electric field strength may be calculated by comparing the maximum creepage electric field strength according to the material and temperature of the DC polymer insulator. The maximum electric field strength is a value calculated by averaging the maximum electric field strengths according to different materials of the DC polymer insulator at a predetermined temperature, and can be calculated after comparing the maximum creepage electric field strength.

최대 연면전계강도를 비교할 경우, 서로 다른 DC 폴리머의 재질 및 온도에 따라 비교할 수 있다. 본 명세서 상에서는 미리 결정된 폴리머 재질 및 온도에 따른 연면전계강도를 비교하였다. 본 명세서 상에서는 온도 293K, 313K, 333K, 353K와 서로 다른 폴리머 재질 A, B, C, D에 따른 전계강도를 비교하였으며, 이에 따른 결과가 도 4와 표 1에서와 같이 나타날 수 있다.When comparing the maximum creepage field strength, it can be compared according to the material and temperature of different DC polymers. In this specification, creepage electric field strength according to a predetermined polymer material and temperature was compared. In this specification, the electric field strengths according to temperatures of 293K, 313K, 333K, and 353K and different polymer materials A, B, C, and D were compared, and the results thereof can be shown in FIG. 4 and Table 1.

Emax[kV/mm]Emax[kV/mm] AA BB CC DD 293K293K 5.145.14 5.125.12 4.564.56 4.974.97 313K313K 8.058.05 8.098.09 7.777.77 7.047.04 333K333K 9.269.26 10.4810.48 9.889.88 9.759.75 353K353K 12.7012.70 12.7012.70 12.2012.20 11.8811.88

도 4 및 표 1에서와 같이, 최대 전계강도는 DC 폴리머의 재질 및 온도에 따라 차이가 있을 수 있다. 다만, 재질 별 최대 전계에서 큰 차이가 나타나지 않으며, 온도에 따라 차이가 나타나는 것으로 보아 온도에 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 최대 전계강도는 수직전계와 달리 온도가 올라감에 따라 증가하는 것을 알 수 있다. 이때, 고압직류송전(HVDC) 컨버터 밸브의 경우, 컨버터 밸브 홀이라는 온습도가 제어되는 공간에서 절연이 이루어지므로, 정상 동작 중에 온도가 상온에서 크게 변하지 않는다. As shown in FIG. 4 and Table 1, the maximum electric field strength may vary depending on the material and temperature of the DC polymer. However, there is no significant difference in the maximum electric field for each material, and since the difference appears depending on the temperature, it can be seen that the temperature affects. It can be seen that the maximum field strength increases as the temperature rises, unlike the vertical field. At this time, in the case of a high-voltage direct current transmission (HVDC) converter valve, since insulation is performed in a space where temperature and humidity are controlled, called a converter valve hall, the temperature does not change significantly from room temperature during normal operation.

따라서, 293K에서 최대 전계강도를 활용하여 전계이용률(

Figure 112021033781098-pat00020
)을 산출(S220)할 수 있다.Therefore, using the maximum field strength at 293K, the field utilization rate (
Figure 112021033781098-pat00020
) can be calculated (S220).

293K에서 최대 전계강도는 서로 다른 폴리머 재질에 따라 큰 차이가 없다. 이에, 최대 전계강도 는 293K에서 평균 최대 전계강도를 계산하여 4.95kV/mm로 선정하였다.The maximum field strength at 293 K is not significantly different for different polymer materials. Thus, the maximum field strength calculated the average maximum electric field strength at 293K and selected it as 4.95kV/mm.

본 명세서 상에서의 최대 전계강도는 미리 결정된 온도에서의 DC 폴리머 애자의 서로 다른 재질에 따른 최대 전계강도를 평균하여 산출한 평균 값을 의미한다. 또한, 본 명세서 상에서의 미리 결정된 온도라 함은 293K를 의미한다, 다만, 미리 결정된 온도는 HDVC 컨버터 밸브의 정상 동작 중에 온습도가 제어되는 공간에서 절연이 이루어지며, 온도가 상온에서 크게 변하지 않기에 293K로 지정한 것으로, 293K로 한정되지 않는다.The maximum electric field strength in this specification means an average value calculated by averaging the maximum electric field strengths of different materials of DC polymer insulators at a predetermined temperature. In addition, the predetermined temperature in this specification means 293K. However, the predetermined temperature is 293K because insulation is performed in a space where temperature and humidity are controlled during normal operation of the HDVC converter valve, and the temperature does not change significantly from room temperature. , and is not limited to 293K.

전계이용률 식은 수학식 9와 같을 수 있다.The field utilization factor expression may be the same as Equation 9.

(: 전계이용률, : 최대 전계강도의 평균 값, : 인가전압, : 전극 간격)( : field utilization rate, : average value of maximum electric field strength, : Applied voltage, : electrode spacing)

인가전압 와 DC 폴리머 애자의 전극 간격 d는 미리 결정된 값을 대입할 수 있으며, 이에 따라 인가전압 에 50kV, DC 폴리머 애자의 전극 간격 d에 500mm를 전계이용률 식인 수학식 9에 대입하여 수학식 10을 산출할 수 있다.applied voltage and the electrode spacing d of the DC polymer insulator can be substituted with a predetermined value, and accordingly the applied voltage At 50 kV, Equation 10 can be calculated by substituting 500 mm for the electrode spacing d of the DC polymer insulator into Equation 9, which is the field utilization factor expression.

전계이용률은 최대 전계강도의 평균 값을 전계이용률 식에 대입하여 산출할 수 있다. The field utilization factor can be calculated by substituting the average value of the maximum field strength into the field utilization factor equation.

인가전압 값 50kV와 DC 폴리머 애자의 연면거리 d값 500mm, 및 최대전계강도 값 4.95kV/mm를 전계이용률 식인 수학식 9에 대입한 결과, 전계이용률

Figure 112021033781098-pat00032
값 0.02를 산출(S220)할 수 있다.applied voltage A value of 50 kV and a creepage distance of DC polymer insulator d value of 500 mm, and a maximum electric field strength As a result of substituting the value of 4.95 kV/mm into Equation 9, which is the field utilization rate, the field utilization rate
Figure 112021033781098-pat00032
A value of 0.02 may be calculated (S220).

즉, DC 폴리머의 재질 및 온도에 따른 연면 전계해석 결과에 기초하여 도출된 최대 전계강도의 평균 값을 전계이용률 식에 대입하여 전계이용률을 산출할 수 있다.That is, the field utilization factor can be calculated by substituting the average value of the maximum field strength derived based on the creepage field analysis result according to the material and temperature of the DC polymer into the field utilization equation.

수학식 9의 전계이용률 식에서 전계이용률 값

Figure 112021033781098-pat00033
에 도출된 0.02를 대입하고, 값에 수학식 8의 최대 전계강도 값을 대입하여 도출하면 수학식 11과 같을 수 있다. DC 폴리머 애자의 전극 직경 및 전극 간격은 전계이용률 식에 최대 전계강도 식과 산출된 전계이용률을 대입하여 결정 가능할 수 있다. 전극 직경 및 전극 간격을 결정하는 전계이용률 식은 하기의 수학식 11로 도출될 수 있다. Field utilization value in the field utilization equation of Equation 9
Figure 112021033781098-pat00033
Substituting 0.02 derived from If the value is derived by substituting the maximum electric field strength value in Equation 8, Equation 11 may be obtained. The electrode diameter and electrode spacing of the DC polymer insulator may be determined by substituting the maximum field strength equation and the calculated field utilization factor into the field utilization factor equation. The field utilization factor equation for determining the electrode diameter and the electrode spacing can be derived as Equation 11 below.

수학식 11을 해석한 결과, 전극 직경 R과, 전극 간격 d를 산출할 수 있으며, 전극 직경 R은 0.2d(d: 전극 간격)가 되는 것을 알 수 있다. As a result of analyzing Equation 11, it is possible to calculate the electrode diameter R and the electrode spacing d, and it can be seen that the electrode diameter R is 0.2d (d: electrode spacing).

해석결과를 토대로 전극 간격의 0.2배로 전극의 직경을 선정하여 전계이용률 값이 일치하는 테스트 전극의 형상을 결정(S230)할 수 있다. 전극 직경(R) 및 전극 간격(d)은 산출된 전계이용률로부터 결정될 수 있다. Based on the analysis result, the diameter of the electrode is selected to be 0.2 times the electrode spacing, and the shape of the test electrode having the same field utilization value can be determined (S230). The electrode diameter R and the electrode spacing d can be determined from the calculated field utilization factor.

도 5는 산출된 전계이용률에 기초하여 결정된 테스트 전극의 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a test electrode determined based on the calculated field utilization factor.

본 명세서 상에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 테스트 전극의 형상을 결정 시 전극 간격의 0.2배로 전극의 직경을 결정하여 전계이용률 값이 일치하는 4가지의 전극을 구성하여 테스트 전극의 형상을 결정 (S230)하는 것을 예로 들도록 한다.In this specification, as shown in FIG. 5, when determining the shape of the test electrode, the diameter of the electrode is determined by 0.2 times the electrode spacing to form four electrodes having the same field utilization value to determine the shape of the test electrode (S230 ) as an example.

도 5에서 전극의 직경을 전극 간격의 0.2배로 선정하여, 전극 직경 R이 5mm, 7.5mm, 10mm, 12.5mm일 때 전극 간격 d를 각각 25mm, 37.5mm, 50mm, 62.5mm로 설계할 수 있다. In FIG. 5, by selecting the diameter of the electrode as 0.2 times the electrode spacing, when the electrode diameter R is 5 mm, 7.5 mm, 10 mm, and 12.5 mm, the electrode spacing d is 25 mm, 37.5 mm, 50 mm, and 62.5 mm, respectively. Can be designed.

한편, 전극 간격 d는 한 쌍의 전극 사이의 간격 갭(gap)을 의미한다.Meanwhile, the electrode spacing d means a spacing gap between a pair of electrodes.

도 5에서와 같이 전계해석을 통해 설계된 연면 절연파괴 테스트 전극을 이용하여 DC 폴리머 애자의 연면 기준전계를 산출(S240)할 수 있다. As shown in FIG. 5, the creepage reference electric field of the DC polymer insulator may be calculated using the creepage dielectric breakdown test electrode designed through electric field analysis (S240).

연면 기준전계는 결정된 테스트 전극을 통해 도출된 DC 폴리머 연면방전 결과 값과, DC 폴리머 전계해석을 통해 도출된 최대 전계강도의 평균 값을 이용하여 산출할 수 있다.The creepage reference electric field can be calculated using the DC polymer creep discharge result value derived through the determined test electrode and the average value of the maximum electric field strength derived through the DC polymer electric field analysis.

연면 기준전계 식은 설계된 모델링 데이터로부터 도출된 DC 폴리머 애자의 연면방전 결과 값과 최대 전계강도의 평균 값을 이용하여 산출 가능하며, 하기의 수학식 12와 같을 수 있다.The creepage reference electric field equation can be calculated using the average value of the creepage discharge result value and the maximum electric field strength of the DC polymer insulator derived from the designed modeling data, and may be as shown in Equation 12 below.

(ESD,MAX: 연면 기준전계, VSD: 연면방전 결과 값, EMAX: 최대 전계강도 평균 값)(E SD,MAX : Creepage standard electric field, V SD : Creepage discharge result value, E MAX : Average value of maximum electric field strength)

수학식 12에서 ESD,MAX은 DC 폴리머 연면 기준전계를 나타낸다. 또한, VSD는 설계된 실험 지그를 통해 도출된 DC 폴리머 연면방전 결과 값을 나타내며, EMAX는 DC 폴리머 전계해석을 통해 도출된 DC 폴리머 애자의 최대 전계강도 평균 값을 나타낸다. In Equation 12, E SD,MAX represents the DC polymer creepage reference electric field. In addition, V SD represents the DC polymer creep discharge result value derived through the designed experimental jig, and E MAX represents the average value of the maximum electric field strength of the DC polymer insulator derived through DC polymer electric field analysis.

연번serial number Φ10
d=25mm
Φ10
d=25mm
Φ15
d=37.5mm
Φ15
d=37.5mm
Φ20
d=50mm
Φ20
d=50mm
Φ25
d-62.5mm
Φ25
d-62.5mm
8.408.40 9.079.07 11.4511.45 12.4412.44 평균 average 10.3410.34

표 2는 설계된 전극을 통해 도출된 DC 폴리머 연면절연파괴 전압을 나타내며, DC 전계해석 결과 값과 DC 연면절연파괴 전압 값을 대입하면 수학식 13과 같을 수 있다.Table 2 shows the DC polymer creeping dielectric breakdown voltage derived through the designed electrode, and Equation 13 can be obtained by substituting the DC electric field analysis result value and the DC creeping dielectric breakdown voltage value.

수학식 13에 따라, DC 연면 기준전계 값 ESD,MAX는 VSD 값 10.34와 EMAX 값 4.95를 곱하여 51.18kV/mm로 산출(S240)할 수 있으며, DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 시 약 51kV/mm의 기준전계를 적용할 수 있다.According to Equation 13, the DC creepage reference electric field value E SD,MAX can be calculated (S240) as 51.18 kV/mm by multiplying the V SD value of 10.34 and the E MAX value of 4.95 (S240), and when calculating the creepage distance of the DC polymer insulator, it is about 51 kV A reference electric field of /mm can be applied.

연면 기준전계를 산출(S240)한 후에, DC 폴리머 애자의 최대전계를 산출(S250)하여 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정(S260)할 수 있다. After calculating the creepage reference electric field (S240), the maximum electric field of the DC polymer insulator may be calculated (S250) to determine the creepage distance of the DC polymer insulator (S260).

도 6은 DC 폴리머 애자의 도면과 전계해석을 통해 산출된 연면 최대전계를 나타내는 도면이다.6 is a drawing showing a DC polymer insulator and a maximum creepage electric field calculated through electric field analysis.

도 6은 DC 폴리머 애자의 도면으로, 도면에 도시된 DC 폴리머 애자는 인가전압이 50 kV 로 나타나며, 전극 간격이 500mm로 나타난다. 연면 최대전계는 모델링 데이터를 시뮬레이션 하여 연면 최대전계를 산출할 수 있다. 6 is a view of a DC polymer insulator. The DC polymer insulator shown in the figure shows an applied voltage of 50 kV and an electrode spacing of 500 mm. The maximum creepage electric field can be calculated by simulating the modeling data.

도 6의 DC 폴리머 애자의 모델링 데이터를 시뮬레이션 하여 DC 전계해석을 수행한 결과 연면 최대전계 EMAX,S가 10kV/mm로 산출(S250)된다.As a result of performing DC electric field analysis by simulating the modeling data of the DC polymer insulator of FIG. 6, the maximum creepage electric field E MAX,S is calculated as 10 kV/mm (S250).

연면 최대전계를 산출(S250)한 후에, DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정(S260)할 수 있다.After calculating the creepage maximum electric field (S250), the creepage distance of the DC polymer insulator may be determined (S260).

도 6의 도면으로부터 도출된 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계가 10kV/mm로, DC 폴리머 연면 기준전계 51kV/mm 보다 19.6% 정도 낮게 도출되었다. DC 폴리머 애자의 연면 최대전계가 기준전계 값을 넘어가지 않고 기준전계 값 보다 낮게 도출되었기에 수치가 안정적인 것을 확인할 수 있다. 도 6의 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계가 연면 기준전계 값 보다 낮아 DC 폴리머 애자의 연면길이를 500mm 보다 더 축소시킬 수 있다. 사용 중인 DC 폴리머 애자를 시뮬레이션하여 산출한 실제 사용되고 있는 애자 도면의 연면 최대전계가 연면 기준전계 값보다 작을 경우, 연면 최대전계가 연면 기준전계를 넘기지 않는 조건을 만족하는 연면거리 값을 결정(S260)할 수 있다. The maximum creepage electric field of the DC polymer insulator derived from the drawing of FIG. 6 was 10 kV/mm, which was about 19.6% lower than the DC polymer creepage reference electric field of 51 kV/mm. Since the maximum creepage electric field of the DC polymer insulator was derived lower than the reference electric field value without exceeding the reference electric field value, it can be confirmed that the numerical value is stable. The maximum creepage electric field of the DC polymer insulator of FIG. 6 is lower than the value of the creepage reference electric field, so that the creepage length of the DC polymer insulator can be reduced more than 500 mm. When the maximum creepage electric field of the actually used insulator drawing calculated by simulating the DC polymer insulator in use is smaller than the creepage reference electric field value, the creepage distance value satisfying the condition that the maximum creepage electric field does not exceed the creepage reference electric field is determined (S260) can do.

특히, 본 발명은 연면 최대전계가 연면 기준전계를 넘기지 않는 조건에서 가장 작은 연면거리 값을 산출하여 최소 연면거리로 결정할 수 있으며, 가장 작은 최소 연면거리 값을 적용하여 DC 폴리머 애자의 크기를 최소화할 수 있다. 본 발명은 DC 폴리머 애자의 연면거리를 더 축소시켜 DC 폴리머 애자를 더 작고 컴팩트하게 제작할 수 있다.In particular, the present invention can determine the minimum creepage distance by calculating the smallest creepage distance value under the condition that the maximum creepage electric field does not exceed the creepage reference electric field, and can minimize the size of the DC polymer insulator by applying the smallest minimum creepage distance value. can According to the present invention, the DC polymer insulator can be manufactured smaller and more compact by further reducing the creepage distance of the DC polymer insulator.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains know that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You will understand. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

Claims (12)

DC 폴리머 애자의 모델링 데이터를 입력 받는 단계;
상기 모델링 데이터에 기초해 상기 DC 폴리머 애자의 전계해석을 수행하여 전계이용률을 산출하는 단계;
상기 산출된 전계이용률에 기초해 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계;
상기 결정된 테스트 전극의 형상으로 상기 DC 폴리머 애자의 연면 기준전계를 산출하는 단계;
상기 모델링 데이터에 기초해 상기 DC 폴리머 애자의 연면 최대전계를 산출하는 단계; 및
상기 연면 기준전계와 상기 연면 최대전계를 비교하여 상기 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정하는 단계;
를 포함하며,
상기 전계이용률을 산출하는 단계는,
상기 모델링 데이터의 전계해석을 수행하여 최대 전계강도(Emax)를 산출하고, 상기 산출된 최대 전계강도에 기초하여 상기 전계이용률을 산출하되,
상기 최대 전계강도는 미리 결정된 온도에서의 상기 DC 폴리머 애자의 서로 다른 재질에 따른 최대 전계강도의 평균값인 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.
Receiving modeling data of the DC polymer insulator;
Calculating an electric field utilization factor by performing electric field analysis of the DC polymer insulator based on the modeling data;
determining a shape of a test electrode based on the calculated field utilization factor;
Calculating a creepage reference electric field of the DC polymer insulator with the determined shape of the test electrode;
Calculating a maximum electric field across the surface of the DC polymer insulator based on the modeling data; and
determining a creepage distance of the DC polymer insulator by comparing the creepage reference electric field with the maximum creepage electric field;
Including,
In the step of calculating the field utilization factor,
The electric field analysis of the modeling data is performed to calculate the maximum electric field strength (Emax), and the electric field utilization factor is calculated based on the calculated maximum electric field strength,
The maximum electric field strength is an average value of the maximum electric field strength according to different materials of the DC polymer insulator at a predetermined temperature How to calculate the creepage distance of the DC polymer insulator.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전계이용률은 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.

(
Figure 112023032208510-pat00042
: 전계이용률, : 최대 전계강도의 평균 값, : 인가전압, d: 전극 간격)
According to claim 1,
The creepage distance calculation method of the DC polymer insulator, characterized in that the electric field utilization factor is derived by the following formula.

(
Figure 112023032208510-pat00042
: field utilization rate, : average value of maximum electric field strength, : applied voltage, d: electrode spacing)
제4항에 있어서,
상기 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계는,
상기 산출된 전계이용률로부터 상기 DC 폴리머 애자의 전극 직경(R) 및 전극 간격(d)을 결정하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.
According to claim 4,
The step of determining the shape of the test electrode,
The creepage distance calculation method of the DC polymer insulator, characterized in that for determining the electrode diameter (R) and the electrode spacing (d) of the DC polymer insulator from the calculated field utilization factor.
제5항에 있어서,
상기 테스트 전극의 형상을 결정하는 단계는,
상기 전계이용률 식에 상기 최대 전계강도 식과 상기 산출된 상기 전계이용률을 대입하여 상기 전극 직경 및 상기 전극 간격을 결정 가능한 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.
According to claim 5,
The step of determining the shape of the test electrode,
A creepage distance calculation method of a DC polymer insulator capable of determining the electrode diameter and the electrode spacing by substituting the maximum field strength equation and the calculated field utilization factor into the field utilization factor equation.
제6항에 있어서,
상기 전극 직경 및 상기 전극 간격을 결정하는 상기 전계이용률 식은 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.

(
Figure 112022117504107-pat00046
: 전계이용률, U: 인가전압, d: 전극 간격, R: 전극 직경)
According to claim 6,
The method for calculating the creepage distance of a DC polymer insulator, characterized in that the field utilization factor equation for determining the electrode diameter and the electrode spacing is derived by the following equation.

(
Figure 112022117504107-pat00046
: field utilization factor, U: applied voltage, d: electrode spacing, R: electrode diameter)
제4항에 있어서,
상기 연면 기준전계의 식은 설계된 상기 모델링 데이터로부터 도출된 상기 DC 폴리머 애자의 연면방전 결과 값과 상기 최대 전계 강도의 평균 값을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.
According to claim 4,
The creepage distance calculation method of the DC polymer insulator, characterized in that the equation of the creepage reference electric field is calculated using the average value of the maximum electric field strength and the creepage discharge result value of the DC polymer insulator derived from the designed modeling data.
제8항에 있어서,
상기 연면 기준전계의 식은 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.

(ESD,MAX: 연면 기준전계, VSD: 연면방전 결과 값, EMAX: 최대 전계강도 평균 값)
According to claim 8,
The creepage distance calculation method of the DC polymer insulator, characterized in that the equation of the creepage reference electric field is derived by the following equation.

(E SD,MAX: creepage reference electric field, V SD : creepage discharge result value, E MAX : average value of maximum electric field strength)
제1항에 있어서,
상기 연면 최대전계를 산출하는 단계는,
상기 모델링 데이터를 시뮬레이션 하여 상기 연면 최대전계를 산출하는 것을 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.
According to claim 1,
The step of calculating the creepage maximum electric field,
Creepage distance calculation method of a DC polymer insulator, characterized in that for calculating the creepage maximum electric field by simulating the modeling data.
제1항에 있어서,
상기 DC 폴리머 애자의 연면거리를 결정하는 단계는,
상기 연면 최대전계가 상기 연면 기준전계를 넘기지 않는 조건을 만족하는 연면거리 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.
According to claim 1,
Determining the creepage distance of the DC polymer insulator,
The creepage distance calculation method of the DC polymer insulator, characterized in that for determining the creepage distance value satisfying the condition that the creepage maximum electric field does not exceed the creepage reference electric field.
제1항에 있어서,
상기 최대 전계강도(Emax)는 하기의 식으로 도출되는 것을 특징으로 하는 DC 폴리머 애자의 연면거리 산출 방법.

(Emax: 최대 전계강도, U: 인가전압, R: 구의 반경, d: DC 폴리머 애자의 연면거리)
According to claim 1,
The creepage distance calculation method of the DC polymer insulator, characterized in that the maximum electric field strength (Emax) is derived by the following formula.

(Emax: maximum electric field strength, U: applied voltage, R: radius of sphere, d: creepage distance of DC polymer insulator)
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