고전압 설계는 절연 경로에 따라 성공 여부가 결정됩니다. 유기 절연체는 노화, 탄화 및 크리프 현상이 발생하지만 올바르게 사양된 Al2O3 세라믹 절연체는 수십 년 동안 유전 강도를 유지합니다. 문제는 세라믹이 절연을 잘하는지 여부가 아니라 — 잘합니다 — 올바른 등급, 벽 두께 및 표면 마감을 선택하여 고전압 세라믹 절연체가 결코 약점이 되지 않도록 하는 것입니다.
구매자는 일반적으로 특정 증상을 가지고 옵니다. 습한 날씨에 트래킹이 발생하는 부싱, hipot 테스트에 실패하는 스탠드오프 또는 온도에서 전류가 누설되는 피드스루입니다. 산화알루미늄 세라믹 본체 자체는 거의 원인이 되지 않습니다. 더 자주 크리피지 거리가 너무 짧거나, 표면이 유약 처리되지 않아 습기를 가두거나, 등급의 체적 저항률이 작동 온도에서 떨어집니다.
알루미나는 밴드 갭이 넓은 공유 결합 산화물이므로 실온에서 거의 자유 전하 운반체가 없습니다. 체적 저항률은 10^14 Ω·cm를 초과하며, 폴리머처럼 방전 시 탄화되지 않습니다. 이 조합은 밀리미터당 높은 유전 강도와 컴팩트한 부품에서 긴 크리피지 경로를 제공합니다. 유일한 단점은 온도가 상승함에 따라 저항률이 떨어지므로 고온 작동 설계에는 상승된 조건에 대해 선택된 등급과 단면이 필요하다는 것입니다.
이 절연체는 스위치기어, 변압기 부싱, 커패시터 엔드 씰, 점화 절연체 및 진공 피드스루에 사양됩니다. 일반적인 예로는 96% 스탠드오프 절연체 및 고전압 부싱, 20 kV/mm 산화알루미늄 절연체, 그리고 맞춤형 초고순도 피드스루 절연체가 있습니다.
| 매개변수 | 값 | 기준 |
|---|---|---|
| 알루미나 함량 | 96% Al2O3 | (P) |
| 유전 강도 | 15 kV/mm | (P) |
| 파괴 전압 (등급) | 20 kV/mm | (P) |
| 유전 상수 (1 MHz) | 9.5 | (P) |
| 체적 저항률 (20 °C) | >10^14 Ω·cm | (P) |
| 체적 저항률 (300–600 °C) | >10^8–10^10 Ω·cm | (T) |
| 최대 사용 온도 | 1600 °C | (P) |
| 완성된 부품의 섬락 전압 | 도면에 따라, hipot 테스트 완료 | (C) |
기준 키: (P) 제품 페이지 사양; (T) 온도에서의 일반적인 값; (C) 공급된 부품에 대한 유전 테스트로 확인될 사항.
둘 다 훌륭합니다. 96%는 스위치기어 및 부싱에 대한 비용 효율적인 전기 등급이며, 99%는 순도가 누설 및 탈기스를 결정하는 진공 및 반도체 피드스루에 선호됩니다.
습기와 표면 오염이 결합하면 전도성 필름이 형성됩니다. 유약 처리된 표면과 적절한 크리피지 거리는 이 필름을 끊고 트래킹을 멈춥니다.
보통 그렇습니다. 나사산, 플랜지, 홈 및 장착 구멍은 녹색 또는 소성된 부품에 가공되므로 대부분의 HV 절연체는 카탈로그에서 구매하는 것이 아니라 도면에 따라 제작됩니다.
두 가지 실용적인 요점이 대부분의 고전압 절연체 견적을 결정합니다. 첫째, 크리피지 거리 — 표면을 따라가는 경로 — 는 전압뿐만 아니라 오염 등급에 따라 증가해야 합니다. 짧은 크리피지 절연체는 습하고 더러운 공장에서 중간 전압에서도 트래킹이 발생합니다. 둘째, 체적 저항률은 500 °C에서 몇 자릿수까지 떨어질 수 있으므로 등급과 단면은 뜨거운 조건에서 확인해야 합니다. 실온 데이터만으로 Al2O3 세라믹 절연체를 설계하는 것이 hipot 테스트 실패의 가장 흔한 원인입니다.
관련 응용 분야에서 기술 세라믹이 고온에서 절연 실패를 방지하는 방법에 대해서는 고온에서 절연 실패 방지를 참조하십시오.
