Electic Strength(전계 강도)
기계적 강도와 유사하게, 절연 시스템에서 전계 강도(electric strength) 또한 매우 중요한 요소이다. 만약 전기 응력이 어떤 절연물질에 전계 강도를 초과할 경우, 부분적으로 또는 완전하게 절연 능력을 잃게 된다. 또한 절연 능력의 손실을 물질 특성에 따라 일시적 또는 영구적일 수 있으며 이것은 절연 능력의 자가 복원 능력에 따라 결정 된다. 비록 압력, 온도, 습도 등의 조건들이 일정한 값을 유지한다 하더라도, 완벽하게 절연파괴 전압의 값을 결정하고 설명하기에는 아직까지는 부족함이 따른다. 엄밀히 말하자면, 통계를 통해 얻은 절연 파괴 전압의 각각의 값은 각각의 전압 강도를 위함이다.
Electric field (전계) 와 breakdown voltage (파괴전압)
A. Electric field(전계)
절연에 있어서 전기 응력의 강도는 적절하게 적용된 전계강도(E)와 적용된 시간에 의해서 설명될 수 있다. 따라서 전계의 기하학적 구조를 이해하고 계산하는 것은 적절한 절연 시스템의 구축을 위해서 반드시 선행되어야 한다.
전계와 관련된 유속 밀도
실제 절연 시스템에선, 한계 안에서 전극 전하에 의해 생성되는 주목할만한 변화 요인과 관련해서, 공간전하(space charge)는 일정 강도에서 일어나지 않는다. 사실 공간전하 (space charge)는 전기적 강도가 일정 값을 초과하였을 때만 인지된다(e.g. 제한된 전기적 강도에 도달했을 때). 결론적으로 절연 시스템을 디자인함에 있어서 전기적 강도를 초과하지 않는 한 무 공간 전하(space charge-free)로 여겨진다.
B. 파괴전압(the Breakdown Voltage)
절연 시스템에서 파괴전압이란, 시간 의존적으로 어떤 물질의 절연적 특성을 부분적 또는 영구적으로 방전 과정 방식에 따라 잃어버리게 하는 특정 전압 값을 말한다. 절연 물질(유전체: dielectric)이 토출 수로(discharge channel)이나 배열에 의해 간극이 줄었을 때, 완전한 파괴전압은 낮은 전기적 저항만을 이용 가능하게 만든다. 절연을 흐르는 많은 양의 전류는 오직 전압 소스의 특성에 의해서 결정되는데 쇼트된 전류의 강도와 지속된 시간에 의해서 일시적인 spark 방전이나 arc-방전이 발생될 수 있다.
불완전한 파괴전압의 경우에는 오직 부분적으로 절연 부분에 고강도가 발생할 때를 의미한다. 이 경우에는 절연 시스템에 지속적으로 전류가 흐르게 된다. 이러한 불완전한 파괴전압을 보통 inception voltage (개시전압) 라고 한다. 절연 시스템이 개시 전압에 도달하게 되면 부분적으로 제한된 방전(응력의 계속된 증가로 인한 방전)이 일어나게 되고 또한 지속적인 부분방전이 일어나게 될 시 완전한 방전으로 확장될 수 있다. 이러한 부분 방전(partial discharge)와 부분방전의 점진적 증가는 완전한 파괴 전압 (주어진 응력에 따라)은 절연체의 특성이나 배열에 달려있다. 균일한 절연체에서는 (짧은 시간의 충동 전압을 제외하고) 부분 방전은 극심한 비균일 전계 (fields)에서 발생 가능성이 있다.
출처: