현수형 절연체의 종류에는 어떤 것들이 있습니까?

이러한 중요한 부품의 공급업체로서 저는 항상 다음과 같은 질문을 받습니다. "잠깐, 서스펜션 절연체에도 다양한 유형이 있습니까? 저는 그것이 단지... 절연체인 줄 알았습니다." 짧은 대답은 '그렇다'입니다. 각 유형은 줄을 고정하거나, 극한의 날씨에 저항하거나, 심한 긴장을 견디는 등 특정 작업에 맞게 제작되었습니다. 지난 12년 동안 저는 올바른 절연체를 선택하면 원활하게 운영되는 그리드와 비용이 많이 드는 정전에 직면하는 그리드 사이에 어떻게 차이가 나는지 확인했습니다. 주요 유형과 용도, 그리고 올바른 유형을 선택하는 것이 왜 중요한지 자세히 살펴보겠습니다.

먼저, 서스펜션 절연체가 하는 일, 무대를 설정하는 기본 사항부터 시작하겠습니다. 이러한 구성 요소는 송전탑이나 전신주에 부착되어 송전탑의 금속 구조물로부터 전력선을 멀리 유지합니다. 이들의 핵심 임무는 두 가지입니다. 첫째, 전기 장벽 역할을 하여 전류가 고압선에서 접지된 타워로 누출되는 것을 방지합니다(단락이나 안전 위험을 초래할 수 있음). 둘째, 낚싯줄의 무게, 풍하중, 얼음 축적, 낚싯줄이 두 구조물 사이에 늘어날 때 생성되는 장력을 지탱하는 기계적 지지력을 제공합니다. 적절한 절연체가 없으면 아무리 잘 구축된 전력망이라도 위험에 처하게 됩니다.

이제 가장 전통적인(그리고 한때 가장 일반적이었던) 유형은 세라믹 또는 유리 캡 앤 핀 서스펜션 절연체입니다. 이것들은 타워에 매달려 있는 긴 끈 모양의 조립품에서 흔히 볼 수 있는 것들입니다. 각 장치는 작은 종 모양의 세라믹 또는 유리 조각으로 금속 캡과 핀으로 끝과 끝이 연결되어 있어 전체 끈이 바람에 따라 약간 흔들릴 수 있어 줄에 가해지는 응력이 줄어듭니다. 수십 년 동안 이는 대부분의 전송선, 특히 중전압 및 고전압 범위에서 선택되었습니다. 장점은? 내구성이 뛰어나고 유지 관리가 적으며 오랜 역사를 가지고 있습니다. 그러나 단점도 있습니다. 세라믹은 극심한 온도 변화나 충격으로 인해 깨질 수 있고, 유리가 깨질 수 있으며, 세라믹의 다공성 표면은 시간이 지남에 따라 먼지, 염분 또는 오염 물질을 가두어 해안 지역이나 산업 지역과 같이 오염이 심각한 지역에서 플래시오버(표면 전체에 전기 아크)가 발생할 수 있습니다. 이것이 바로 많은 유틸리티가 복합 옵션으로 전환하기 시작한 이유입니다. 이에 대해서는 다음에 설명하겠습니다.

당사 카탈로그에서 가장 다용도가 높은 유형 중 하나는 현대 그리드를 위한 최고의 선택이 된 복합 디자인인 실리콘 고무 서스펜션 절연체입니다. 캡 앤 핀 절연체와 달리 복합 절연체는 코어에 단단히 결합된 실리콘 고무 층으로 코팅된 중앙 유리 섬유 코어(기계적 강도를 위해)로 만들어집니다. 실리콘 고무가 눈에 띄는 이유는 소수성입니다. 즉, 물, 먼지 및 오염 물질을 밀어냅니다. 비가 오거나 습한 환경에서는 전기를 전도할 수 있는 연속적인 층을 형성하는 대신 물이 표면에 방울로 솟아오르므로 플래시오버 가능성이 훨씬 적습니다. 이로 인해 실리콘 고무 서스펜션 절연체는 염수 분무가 있는 해안 지역, 화학 오염이 있는 산업 지역 또는 계절에 따라 결빙이 심한 장소와 같은 열악한 환경에 이상적입니다. 우리는 이를 걸프만 연안과 오대호의 공공 시설에 공급했으며 피드백은 일관되었습니다. 기존 세라믹 또는 유리 장치보다 청소가 덜 필요하고 서비스 수명이 더 깁니다. 열악한 조건에서 성능과 비용의 균형을 유지하는 절연체를 찾고 있다면 이것이 우선순위입니다.

다음으로는 라인이 극도의 기계적 장력을 받는 응용 분야를 위해 특별히 설계된 복합 장력 절연체가 있습니다. 잠깐, 서스펜션 절연체는 라인을 고정하기 위한 것이라고 생각할 수도 있습니다. 그렇죠? 이것은 어떻게 다릅니까? 전통적인 서스펜션 절연체는 라인이 약간 흔들리는 것을 허용하여 돌풍이나 온도 변화(라인은 더위에서는 팽창하고 추위에서는 수축) 중에 라인에 가해지는 응력을 줄이는 데 도움이 됩니다. 그러나 전송선 끝(변전소 또는 다른 선로에 연결됨)이나 장력이 매우 높은 지역과 같은 일부 경우에는 표준 서스펜션 장치가 충분한 강도를 제공하지 못할 수 있습니다. 복합 인장 절연체는 더 두껍고 견고한 유리 섬유 코어와 강화된 하우징을 갖추고 있어 늘어나거나 파손되지 않고 라인의 최대 하중을 처리할 수 있습니다. 나는 선이 가파른 지형을 가로질러 긴 거리를 뻗어 있는 산악 지역에서 이를 사용하는 유틸리티와 협력했습니다. 장력별 절연체가 없으면 폭설이 내리는 동안 선이 타워에서 멀어질 수 있습니다. 막다른 절연체와 혼동되는 경우가 많지만 인장 절연체는 나중에 다루게 될 견고한 막다른 장치와 달리 작은 양의 움직임을 허용하도록 설계되었다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

더욱 견고한 절연체가 필요한 경우 긴 막대 서스펜션 절연체가 또 다른 핵심 유형입니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 장치는 복합 코어와 실리콘 고무 하우징으로 만들어진 단일의 긴 막대 모양 장치(더 작은 캡 및 핀 장치의 문자열 대신)입니다. 이 디자인은 일련의 작은 절연체보다 단순하며 연결 ​​지점이 적기 때문에 접합부의 마모 또는 고장 가능성이 적습니다. 따라서 전기 부하가 훨씬 더 높은 230kV 이상의 고전압 송전선에 이상적입니다. 긴 막대의 넓은 표면적은 전류에서 열을 발산하는 데 도움이 되어 과열 위험을 줄여줍니다. 저는 대평원의 풍력 발전 단지에서 동부 해안의 인구 밀집 지역까지 전력을 전달하는 주간 송전선과 같은 주요 프로젝트에 사용되는 긴 막대 절연체를 본 적이 있습니다. 또한 여러 개의 작은 장치를 연결하는 것보다 설치하기가 더 쉽습니다. 현장에서 여러 부품을 조립하는 대신 긴 막대 하나만 들어 올려 설치 시간과 인건비를 절감할 수 있습니다. 이는 안전을 희생하지 않고 프로젝트 일정을 단축하려는 유틸리티 기업에게는 큰 승리입니다.

유연성이 필요하지 않고 단단하고 견고한 솔루션이 필요한 영역에는 막다른 서스펜션 절연체가 있습니다. 라인이 흔들리도록 하는 다른 서스펜션 절연체와 달리 막다른 절연체는 라인을 고정된 위치에 고정하고 움직이지 않고 라인의 전체 장력을 흡수하도록 설계되었습니다. 일반적으로 라인이 끝나는 구조물, 방향이 바뀌는 구조물(코너 타워 등) 또는 풍하중이 매우 높은 장소에 사용됩니다. 설계는 라인의 지속적인 당김을 처리하기 위해 하우징이 더 두껍고 연결부가 강화되어 표준 서스펜션 절연체보다 더 견고한 경우가 많습니다. 염두에 두어야 할 한 가지: 막다른 골목 절연체는 다른 서스펜션 유형과 동일한 스윙 동작을 위해 설계되지 않았으므로 적용 분야가 잘 맞는지 확인해야 합니다. 바람이 부는 지역의 직선에 막다른 골목 장치를 설치하면 라인이나 타워에 불필요한 스트레스가 발생할 수 있습니다. 나는 경력 초기에 이런 실수가 발생하는 것을 본 적이 있습니다. 한 유틸리티 회사에서 계절풍이 강한 지역에서 길고 직선으로 막다른 절연체를 사용하려고 했으나 선로가 바람과 함께 움직일 수 없어 피로 균열이 생기기 시작했습니다. 이제 우리는 항상 고객과 협력하여 프로젝트 요구 사항을 파악함으로써 고객이 잘못된 유형을 선택하지 않도록 합니다.

잠깐, 또 다른 핵심 복합재 유형인 폴리머 서스펜션 절연체를 잊지 마세요. 폴리머 서스펜션 절연체는 종종 실리콘 고무 절연체와 그룹화되지만 고유한 특정 디자인 특성을 가지고 있습니다. 고분자 절연체는 EPDM 고무와 같은 다양한 고분자 재료(실리콘 고무뿐만 아니라)를 사용할 수 있지만 실리콘이 가장 일반적입니다. 폴리머 서스펜션 절연체를 차별화하는 것은 경량 설계입니다. 기존 세라믹 절연체보다 최대 70% 가벼우므로 특히 무거운 장비를 타워 위로 들어 올려야 하는 원격 지역에서 취급 및 설치가 훨씬 쉽습니다. 이는 접근이 제한되고 무거운 물건을 들어올리는 것이 어려운 로키산맥이나 중서부의 시골 지역과 같은 지역의 프로젝트에 큰 이점이 됩니다. 또한 실리콘과 마찬가지로 오염되기 쉬운 지역에서도 잘 작동하지만 일부 폴리머 재료는 특정 온도 범위에 더 적합합니다. 예를 들어 EPDM은 더 추운 기후에서 잘 작동하는 반면 실리콘은 덥고 습한 지역에 더 적합합니다.

이제 프로젝트에 적합한 것을 선택하는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다. 왜냐하면 많은 사람들이 이 부분에서 막히는 것을 보았기 때문입니다. 먼저 전압 레벨이라는 핵심 요소를 분석해 보겠습니다. 저전압 라인(69kV 미만)은 캡 앤 핀 또는 폴리머 절연체를 사용할 수 있는 경우가 많지만, 고전압 라인(230kV 이상)은 일반적으로 긴 막대 절연체 또는 특수 장력 장치가 필요합니다. 다음으로, 환경 조건: 오염이 심한 해안 지역이나 산업 지역에 있다면 실리콘 고무는 당연한 선택입니다. 산간 지역이나 바람이 많이 부는 지역에 있는 경우 선의 위치에 따라 장력 절연체나 막다른 절연체가 필요할 수 있습니다. 설치 비용이 너무 길기 때문에 막대 절연체는 설치 시간을 줄여 비용을 절약하지만 초기 비용이 조금 더 비쌉니다. 따라서 초기 비용과 장기 유지 관리 간의 균형이 유지됩니다.

또한 고객이 복합 절연체가 기존 세라믹 절연체보다 나은지 묻는 경우가 있었는데 대답은 항상 그런 것은 아닙니다. 세라믹 절연체는 유지 관리가 쉬운 온화한 날씨의 시골 지역의 저전압 응용 분야에 여전히 탁월한 선택입니다. 그러나 대부분의 최신 전송 프로젝트에서 복합 절연체는 더 긴 사용 수명(세라믹의 경우 20년에 비해 최대 30년), 더 나은 오염 성능 및 더 낮은 장기 유지 관리 비용을 제공합니다. 그렇기 때문에 지난 10년 동안 복합소재로의 전환이 일관되게 이루어졌습니다. 유틸리티에서는 초기 투자 비용이 더 높더라도 장기적인 비용 절감 효과를 보기 시작했습니다.

물론 모든 경우에 적용되는 단일 솔루션은 없습니다. 이것이 바로 공급업체로서 우리가 절연체만 판매하는 것이 아니라 고객과 협력하여 프로젝트 사양, 환경 조건 및 예산을 검토하여 적합한 제품을 찾는 이유입니다. 귀하가 기존 라인을 업그레이드하는 유틸리티 업체이든, 새로운 풍력 발전 단지의 송전 인프라를 구축하는 개발자이든, 지역 배전선에서 작업하는 소규모 유틸리티 업체이든, 당사는 실리콘 고무 서스펜션 절연체부터 복합 인장 장치, 긴 막대 절연체, 막다른 절연체 등에 이르기까지 다양한 유형을 탐색하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.

결국 서스펜션 절연체는 전력망의 알려지지 않은 영웅입니다. 규모는 작지만 실패할 경우 가정과 기업에 막대한 정전이 발생하고 수리 비용이 많이 들고 심지어 안전 위험까지 초래됩니다. 그렇기 때문에 올바른 유형에 투자하고 올바르게 설치하는 것이 매우 중요합니다. 서스펜션 절연체 시장에 있고 옵션에 대해 논의하고 싶다면 우리가 도와드리겠습니다. 귀하의 특정 조건에 적합한 유형에 대해 질문이 있거나 고유한 프로젝트에 대한 맞춤형 솔루션이 필요한 경우 당사 팀에 문의하여 귀하의 요구 사항을 논의하십시오.

참고자료

1. 전력 기술. “현수 절연체: 유형, 재료 및 용도.” 2023.
2. 전기전자공학회(IEEE). "가공 송전선용 복합 현수 절연체 표준." IEEE 표준 1222-2020.
3. 국립 재생 에너지 연구소(NREL). "재생에너지 통합을 위한 송전 인프라 소재 및 성능." 2022.
4. 전력연구소(EPRI). "복합 절연체의 오염 성능: 현장 경험 및 테스트." 2021.