1. 서론

최근 국내 전력사에서 발표한 고장통계에 의하면 지중송 전케이블 종단접속함에서 발생한 고장은 2010년 이전 2건에 불과하였으나 2011년 이후 15건으로 급증하였고 이 중 87% 가 동절기에 집중되는 특성을 보이고 있다. 또한 동절기에 발생한 종단접속함 고장을 분석한 결과 고장발생 직전에 해당 선로 주변 외부온도가 저하되고 동절기 부하가 증가하는 선로에서 주로 발생하는 것을 알 수 있다^[1-3]. 이는 동절기 부하 상승과 외기온도 저하 사이의 온도차가 커지면서 열-기계적인 스트레스 영향이 계면 압력과 실리콘 윤활제 점도및 거동에 영향을 미칠 수 있다. 실제로 고장이 발생한 실계통 종단접속함 해체조사 결과 계면 실리콘 오일의 경년열화 및 변색으로 추정되는 고장이 다수 확인되었다^[1,2].

따라서 본 논문에서는 윤활제 변색이 검출된 실계통 종단 접속함 고장 시료 분석을 통해 반도전 테이프 끝단부에 원주 방향으로 형성되는 윤활제 변색 원인과 유막 형성 메커 니즘에 대해 분석하였다. 아울러, 지중송전케이블 종단접속 함내 스트레스콘과 XLPE 사이 계면 윤활제 변색과 부분방 전과의 연관성 검증을 위한 모의 실증시험을 수행하였다.

또한 실계통에서 사용하고 있는 3 종류의 종단접속함 실리콘 윤활제를 대상으로 온도변화에 따른 점도 특성을 분석하 였으며 유막 형성시 나타나는 반도전 테이프 끝 부분에 대한 전계 특성 해석을 통해 유막형성에 의한 부분방전 발생 가능성을 검토 하였다. 이처럼 본 논문에서는 윤활제 변색에 대한 모의 실증시험과 윤활제 점도 특성 분석, 윤활제 유막형성에 따른 부분방전 발생 가능성 검토 등의 다양한 분석을 통해 윤활제 거동 및 변색에 의한 절연파괴 고장 발생 메커니즘을 제시하였다.

2. 지중송전케이블 종단접속함 계면 윤활제 변색

2007년 일본 송전용 케이블 접속부 기술동향 조사위원회 보고서^[4]에 따르면 그림. 1과 같이 계면에 실리콘유가 존재할 경우 고무의 가황제가 저온 및 고온의 변화에 따라 실리 콘유 쪽으로 석출되고 실리콘유가 고무쪽으로 흡수되면 석출물이 남아 고형화 된다는 메커니즘을 설명하고 있다. 이문헌에 따르면 이와 같이 고형화 석출물 형성 과정에는 인가전압 및 부분방전에 의한 영향과는 무관하며, 고형화된 석출물이 계면에 존재하여 공극을 만든 후에 부분방전이 발생하여 절연파괴를 일으킬 수 있는 것으로 보고하고 있다.

상기 일본의 변색현상 메커니즘이 발생하기 위해서는 매우 오랜 시간이 걸리는 반면, 국내 345kV 가스 중 종단접속 함의 고장 사례 보고^[2]에 따르면 운전시작 후 1 ~ 3년 밖에 경과되지 않았음에도 불구하고 고장이 발생하였으며, 그림. 2와 같이 해체조사 과정에서 XLPE-스트레스콘 계면에 윤활제 변색 현상이 발생하였다. 윤활제 변색 부분의 석출물에 대한 성분 분석결과 그림. 3에서 처럼 C, O를 포함해 실리콘 성분이 포함되어 있어 윤활제가 방전에 의해 탄화되면서 산소와 결합하여 황색으로 변색되는 과정을 예측해 볼 수 있다.

3. 지중송전케이블 종단접속함 윤활제 변색 모의 실증실험

본 논문에서는 지중송전케이블 종단접속함 계면에서 관측 되는 윤활제(실리콘유)의 변색 및 고형화의 원인에 대해 모의실험을 기반으로 검토하고 열주기에 따른 열적 스트레스 및 전기적 스트레스를 인가하여 부분방전 발생 유무에 따른 윤활제 변색 현상 발생 여부를 분석하였다. 그림. 4에서는 윤활제 변색 현상 모의실험에 필요한 전극 구성을 나타내었다.

그림에서처럼 평판 전극 3층 시료[XLPE - XLPE - LSR (Liquid Silicone Rubber)]의 중간층인 XLPE에 보이드를 만들어 실리콘유 유무에 따른 부분방전 발생 실험을 수행하였고 기타 계면에는 실리콘유를 도포하였으며 계면압력은 2 bar가 되도록 절연볼트를 이용해 가압하였다.

모의실험에 필요한 전압은 PD free 내압기를 이용해 인가하였고, 보이드 시료에는 PD 발생 윤활제가 채워진 시료는 PD 발생이 나타나지 않는 조건인 11kV ~ 13kV 전압을 인가하였다. 아울러 부하주기 패턴을 고려한 열주기는 아래와 같이 요약하였다.

∙ IEC 60840[5], IEC 62067 [6] 의 Type Test 및 PQ Test 조건에 따라 상온 ~ 90℃ 열주기 인가

∙ Programmable Temperature Oven 이용 1일 2회 정도 열주기로 60 열주기 인가

∙ Dummy sample(동일형태 시편 및 전극과 지그 설치) 내 Thermocouple 삽입으로 시편 및 오븐 내 온도 측정

∙ Dummy sample 내 최고 온도는 93~97℃(평균 95℃)

모의 실증시험 결과 60 주기의 부하주기 동안 전압 인가에 따라 부분방전 발생 시료의 윤활제 변색 현상이 관측되었다. 그림. 5에서처럼 부분방전 발생 시료에서는 60 부하주기 동안 부분방전 발생으로 보이드 내에서 윤활제 변색 현상이 크게 발생한 것을 알 수 있으며, XLPE와 LSR(Liquid Silicone Rubber) 사이의 공극에 존재하는 실리콘유가 방전에 의해 변색되어 고형화된 윤활제 변색 현상이 발생한 것으로 해석할 수 있다.

특히 XLPE 쪽은 윤활제 변색 물질이 많이 존재하지는 않으나 LSR 쪽에는 윤활제 변색 물질이 많이 묻어있는 것을 알 수 있다. 이는 LSR이 아래쪽에 위치하여 중력이 작용하였고 또 LSR이 XLPE에 비해 점착성이 높기 때문으로 보인다. 윤활제 변색 물질에 대한 FTIR 분석에서도 카보닐기(=CO) 및 수산기(-OH)가 정상에 비해 크게 측정되어 방전발생으로 인해 공기중 산소와의 화학적 결합이 발생한 것으로 해석할 수 있다. 이는 그림. 3의 고장분석시 현장에서 채취한 석출물의 FTIR 분석 결과와 동일한 분석결과로 윤활제가 황색으로 변색되어 고형화된 부분은 방전의 결과로 해석할 수 있다. 다만 실제 현장의 경우 스트레스콘의 재질은 EPDM이고 모의실험은 LSR 재질의 스트레스콘이지만, 본 실험은 윤활제가 황색으로 변색되는 과정의 부분이므로 재질의 차이가 결과에 미치는 영향을 적다고 할 수 있다. 실험 결과에서도 짧은 시간에 윤활제 변색이 일어나려면 부분방전이 발생하여야 한다는 점은 동일하였다. 참고로 보이드 이외 부분에서는 윤활제 변색 현상이 보이지 않으나 전극 가장 자리에서 누렇게 변색된 것은 윤활제가 아니라 가장자리에서 부분방전 발생을 방지하기 위해 적용한 에폭시 몰딩전극의 에폭시 부분이 열주기에 의해 변색된 것이다.

다음으로 보이드 내에 실리콘유를 가득 채워 60 열주기 전압 인가에서도 부분방전이 발생하지 않도록 한 경우의 모의실험 결과이다. 이 경우 그림. 6과 같이 전혀 윤활제 변색 현상을 관측할 수 없었으며, 60 열주기 전압 인가에도 불구하고 실리콘유는 원래의 점도와 색깔을 그대로 유지하고 있었으며, FTIR 분석에서도 초기와 큰 변화가 없었다. 여기에서도 전극 가장자리에서 누렇게 변색된 것은 앞서 언급한 바와 같이 윤활제가 아니라 가장 자리에서 에폭시 몰딩 부분이 열주기에 의해 변색된 것이다.

4. 종단접속함 윤활제 변색 실계통 시료 분석

본 논문에서는 최근 지중송전케이블 종단접속함에서 발생한 4건의 345kV 종단접속함의 고장시료 분석을 통해 XLPE-스트레스콘 계면간에 나타나는 윤활제 변색 현상을 분석하였 다. 이 고장 선로들은 표 1과 같이 모두 시공 후 3년 이내의 케이블이며, 모두 중부하 이상의 선로이고, 모두 345kV 종단접속함이며, 모두 동절기에 발생한 것이 특징이다.

또한 고장시료 분석결과 표 2에서처럼 절연파괴 위치가 모두 스트레스콘 하단부인 반도전 보강테이프 끝 부분(스트 레스콘 반도전 입상부로부터 약 10mm ~ 25mm 아래)에 위치하며, XLPE- 스트레스콘 계면에 윤활제 변색 현상이 모두 나타난 것이 특징이다. 위에서도 언급하였듯이 윤활제 변색 현상은 윤활제와의 부분방전에 의해 나타나는 현상으로 결국 계면의 원주방향으로 형성된 황색부분을 중심으로 지속 적인 방전현상이 있었다는 것을 의미한다.

그림. 8에서처럼 고장이 발생한 345kV XLPE 2,500㎟ 가스중 종단접속함은 반도전 테이프와 반도전 페인트로 반도전 층을 보강한 것이 특징이며 반도전 테이프층의 두께는 약 1 ~ 2mm이다. 또한 이 종단접속함은 수직으로 설치되며, 스트레스콘의 삽입을 용이하게 하기 위해 시공시 XLPE 표면에 윤활제를 도포한다. 윤활제는 점도에 따라 차이는 있으나 부하온도가 높게 상승하는 시기에 윤활제의 점도가 낮아져 하부 방향으로 흐를 수 있고 상대적으로 층에 차이가 나는 반도전 테이프 끝 부분에 고일 수밖에 없다. 이 경우 외기 온도가 급격히 저하하게 되면 다시 점도가 높아져 모여 있는 윤활제에 두꺼운 유막이 형성될 가능성이 있다. 특히 종단접속함내 스트레스콘은 부하-외기 조건에 따라 수직방향으로 변위가 발생하며 절연파괴 지점 위 지점 반도전 입상부는 매우 높은 계면압력을 유지하고 있으므로 스트레스 콘의 수직 이동에 의해 절연체 표면에 존재하는 실리콘유의 흐름을 가속시킬 가능성이 많다. 따라서 본 논문에서는 지중송전케이블 종단접속함 윤활제를 대상으로 온도변화에 따른 점도 특성을 분석하였다.

5. 윤활제 점도 특성 분석

본 논문에서는 지중송전케이블 종단접속함에 실제 사용하고 있는 3가지 종류 윤활제를 대상으로 온도변화에 따른 점도 특성을 분석하였다. 그림. 9와 같이 점도 측정을 위해 Brookfield　DV3T Rheometer가 사용되었으며 윤활제의 점도는 -20℃ ~ 90℃사이에서 매 10℃ 간격으로 측정하였다.

윤활제 점도 측정은 회전형 점도계를 이용해 측정하였으며 회전형 점도계로는 액체 시료에 스핀들(spindle)을 넣고 일정한 속도로 회전시키면서 발생하는 토크(torque)를 측정하여 점도 값으로 환산한다. 스핀들이 회전하여 연속적으로 점도를 측정 하므로 장시간에 걸쳐 측정하거나 시간에 따라 점도가 변하는 물질의 측정에 유용하며 냉각조를 이용하여 액체의 온도를 변화시키면서 점도 측정이 가능하다. 점도(Viscosity)는 일반적으로 유체가 외부에서 가해지는 힘(스트레스)에 저항하는 정도를 나타내는 물리적 단위로서 유체의 점도가 높을수록 잘 흐르지 않고 끈끈한 특성을 나타낸다. 점도는 전단응력(shear stress)과 전단율(shear rate)의 비율로 표현된다.

먼저 500 Cp 실리콘오일을 대상으로 상온에서 점도변화를 확인하였다. 그림. 10과 같이 50 rpm 이상의 스핀들 회전 속도에서 점도 측정치가 안정화됨을 알 수 있다. 따라서 이후 스핀들 회전속도는 60 rpm으로 고정하여 점도를 측정하였다.

다음으로 국내에서 사용하고 있는 윤활제를 -20℃ ~ 90℃ 범위에서 매 10℃ 간격으로 점도를 측정하였다. 그림. 11은 각 윤활제의 온도변화에 따른 점도측정 결과이다. 그림에서처럼 전체 적으로 제품 3의 점도는 제품 1과 2에 비해 매우 높은 값을 보였으며 상대적으로 제품 1과 제품 2는 거의 유사한 특성을 보였다. 상온(20℃)을 기준으로 제품 3의 점도는 5,567 cp로 제품 1 및 제품 2에 비해 12배 ~ 14배 높은 값을 보였으며, 온도가 낮아질수록 점도는 더욱 높아지는 특성을 보인다. -20℃ 조건 제품 3의 점도는 15,270 cP를 나타낸 반면 제품 1과 제품 2는 963.3cp, 1,440cp를 보여 약 11배 ~ 16배 높은 점도를 보였다.

즉, 제품 3의 윤활제는 저온에서 매우 높은 점도특성 때문에 잘 흐르지 못하게 되며, 고온 상태에서 상부에서 하부 방향으로 흘러내린 윤활제가 반도체 테이프 끝 부분에 고여 있을 경우 국부적으로 유막이 두껍게 형성될 가능성도 매우 높다고 판단된다.

제품 3 윤활제가 두꺼운 유막이 형성되어 부분방전 발생 및 윤활제 변색의 가능성은 높으나 그림. 12에서처럼 제품 2에서도 반도전 테이프를 시공한 종단접속함에서 윤활제 변색이 발생된 사례가 있다. 따라서 윤활제 변색이 발생할 수 있는 경우는 유막을 형성하는 점도도 중요하지만 반도전 테이프 두께로 인한 윤활제 집중도 영향이 있다고 추정된다. 특히 앞에서 분석한 것처럼 도체온도 고온에서 계면의 윤활제 점도가 낮아져 아래 방향으로 흘러내리고, 종단접속함내 수직방향 변위에 의한 스트레스콘의 수직 이동으로 절연체 표면의 실리콘유 흐름을 가속시켜 반도전 테이프 끝부분에 윤활제 집중 및 공극형성으로 미세 방전이 발생할 수 있다. 더불어 저온에서 점도가 높아질 경우 유막과 공극형성이 가속되어 인한 부분방전이 가속되고 윤활제 변색이 진행될 가능성이 높을 것으로 사료 된다. 따라서 하절기 보다 동절기에 높은 부하를 가지는 종단접속함에서 고장 발생의 발생할 가능성이 높다.

본 논문에서는 윤활제 종류에 따라 XLPE 계면에서 나타나는 윤활제 흐름(Drain)과 고임현상을 실측하기 위해 XLPE 계면에 동일한 양의 제품 2와 제품 3의 윤활제를 동일한 면적에 각각 도포한 후 70℃와 -20℃에서 윤활제 특성을 분석하였다. 그림. 13에서는 제품 2 윤활제가 도포된 시료를 드라이 오븐에 넣어 3시간동안 일정하게 70℃로 인가하는 시험을 보여준다.

그림. 13에서는 제품 2 윤활제가 도포된 시료에 대해 매 시간 간격으로 흘러 나가는 양을 관찰하는 과정을 보여준다. 그림에서처럼 바닥 종이에 침전되는 면적이 점차 커지는 현상을 통해 시간이 경과할수록 흘러 나가는 양이 증가하는 것을 알 수 있다. 아울러 3시간 시험 종료 후 테이프 끝 부분에서 윤활제가 고여 유막이 형성되는 현상을 관측하지 못했다.

다음으로 그림. 14에서와 같이 제품 3 윤활제가 도포된 시료를 드라이 오븐에 넣어 3시간 동안 일정하게 70℃로 인가하는 실험을 시행하였다. 그림. 14에서는 제품 3 윤활제가 도포된 시료에 대해 매 시간 간격으로 Drain되는 양을 관찰하는 과정을 보여준다. 그림에서처럼 제품 3 윤활제도 바닥 종이에 침전되는 면적이 점차 커지는 현상을 통해 시간이 경과할수록 Drain되는 양이 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나 XLPE 표면에 남아있는 잔유의 양이 제품 2 윤활제에 비해 많이 관측되었으며 테이프 끝단부에 얇은 층의 유막이 형성되는 것을 관측하였다. 다음으로 고온 조건에서 다량의 잔유와 테이프 끝단부 얇은 유막이 관측된 제품 3 윤활제가 도포된 시료를 대상으로 -20℃ 저온 조건에서 특성을 분석하였다. 그림. 15에서처럼 저온 조건에서는 고온에 비해 테이프 끝단부에 더욱 두꺼운 유막이 형성되며 저온 상태 높은 점도로 인해 아래로 흐르지 못하고 테이프 끝 부분을 중심으로 윤활제가 고여 있는 것을 관찰할 수 있다.

이에 따라 제품 3 윤활제는 고온과 저온에서 반도전 테이프끝 부분 윤활제 집중으로 공극 및 미세 방전이 발생할 수 있으며, 특히 저온 조건에서는 유막이 두꺼워 지면서 공극 및 부분방전 발생이 가속되어 고형화 될 가능성이 높을 것으로 사료된다. 고형화 될 경우 이 부분에 전계가 집중되어 절연파괴 고장으로 이어 질 수 있다.

6. 유막 형성시 전계해석에 의한 부분방전 가능성 검토

위의 온도변화에 따른 윤활제 점도 특성 분석 결과에서와 같이 윤활제 점도는 온도변화에 따라 점성이 차이가 나며 낮은 온도 환경에서는 윤활제가 잘 흐르지 않고 절연 유막을 형성할 가능성이 높을 것으로 판단된다. 특히 앞에서 분석한 것처럼 윤활제 점도, 종단접속함내 수직방향 스트레스콘 변위, 반도전 테이프 끝 부분 윤활제 집중 및 유막형성으로 인한 부분방전 발생 가능성이 높게 나타남에 따라 종단접속함 내부 전계해석을 통해 부분방전 발생 가능성 여부를 분석하였다. 실리콘 오일이 있는 경우, 외기 영향 등으로 점도가 높아져 반도전 페인트와 스트레스콘 반도전부 사이에 유막이 나타날 수 있으며 일반적으로 반도전 페인트와 스트레스콘 반도전부 사이에 얇은 간극이 존재하더라도 연면전계가 Zero인 지점으로 전계가 가해지지 않는다고 생각되지만, 반도전 페인트의 도전성 변화로 간극에 전계가 높아질 가능성이 있다.

본 논문에서는 전계해석 프로그램을 이용하여 실제 반도전 테이프 위로 스트레스콘이 접촉되고 반도전 테이프와 절연체 사이에 유막에 의한 공극이 형성되었을 때 종단접 속함 접속부의 등전위 분포를 해석하였다.

그림. 16에서는 유막에 의한 공극이 형성되었을 때 전계해석에 필요한 해석 모델을 나타내었다. 여기서 반도전 테이프의 두께는 각각 1mm와 2mm로 가정하였다. 반도전 테이프 두께 1mm시 해석 결과는 그림. 17과 같다. 그림에 서처럼 유막이 형성된 지점에서 최대전계가 발생하며 윤활제 유막에 의해 등전위 분포가 왜곡되는 것을 알 수 있다. 이는 실제 고장해체 조사시 윤활제 변색이 발생한 지점과 일치한다. 다음으로 그림. 18과 같이 반도전 테이프 두께 2mm시 해석 결과에서도 유막이 형성된 지점에서 최대전계가 발생하며 윤활제 유막에 의해 등전위 분포가 더욱 왜곡되는 것을 알 수 있다.

이 처럼 본 논문에서는 유막이 형성된 지점에서의 등전위 분포는 왜곡이 되며, 반도전 테이프가 두꺼워 질수록 공극부 전계의 세기 또한 증가하게 된다. 그러나 위 전계 해석 에서는 즉시 절연파괴가 발생하는 전계는 측정되지 않았다. 즉 윤활제 변색에 의해 발생할 수 있는 절연파괴 메커니즘은 최초 윤활제와의 사이에 나타나는 지속적인 방전현상 결과 유막이 형성된 지점에 윤활제 변색이 나타나고 윤활제 변색 현상에 의한 유막의 고형화로 공극이 더욱 커지면서 전계 집중이 가속되어 절연파괴에 이르게 되는 과정을 예측해 볼 수 있다.

따라서, 실제 절연파괴 고장이 발생하기 이전에 종단접속함 내부 방전현상으로 인해 분출되는 CH 가스의 검출을 통해 고장을 사전에 예방할 필요가 있다. 실제 345kV 가스중 종단접속함에서 채취한 접속부에서 표 3과 같이 CH 가스가 검출되었으며, 검출된 접속함 모두 윤활제 변색 현상이 관측 되었다.

7. 윤활제 거동 및 변색에 의한 절연파괴 발생 메커니즘

본 논문에서는 윤활제 거동 및 변색에 대한 모의 실증실험과 윤활제 점도 특성 분석, 윤활제 유막형성에 따른 부분방전 발생 가능성 검토 등의 다양한 분석을 통해 윤활제 거동 및 변색에 의한 절연파괴 고장 발생 메커니즘을 제시하였다. 그림. 19에서는 윤활제 거동 및 변색 현상에 의한 종단접속함 절연파괴 고장 발생 메커니즘을 나타내었다. 그림에서처럼 부하온도 상승시 종단접속함 스트레스콘 변위는 상부 방향으로 이동하며 동시에 XLPE 계면온도가 상승하여 윤활제의 점도가 저하되어 하부 방향으로 윤활제가 유동할 수 있다. 이 때 유동이 발생한 윤활제는 반도전 테이프 끝 부분에 고이게 된다. 아울러 동절기 야간에 부하온도 및 외기온도가 동시에 저하되면서 스트레스콘은 하부 방향으로 이동하며 반도전 입상부의 높은 계면압력으로 인해 XLPE 계면의 윤활제는 스트레스콘 변위와 함께 하부 방향으로 유동하고 반도전 테이프 끝 부분에 고이며 윤활제 점도가 높아져 절연 유막을 형성하게 된다. 만약 반도전 테이프가 없는 구조라면 윤활제가 고일 가능성은 다르게 해석될 수 있다.

또한 유막이 없다면 반도전 테이프 끝 부분은 상시 연면 전계가 Zero인 지점으로 절연파괴 고장 가능성이 매우 낮다. 그러나 유막이 형성되면 유막이 형성된 원주 방향으로 미세 부분방전에 의한 윤활제 변색이 발생하고, 점차 고형화 되면서 부분방전 현상은 진전되게 된다. 결국 이 지점에서 절연내력을 초과하는 방전이 발생하여 절연파괴 고장이 나타나게 된다. 결국 위와 같은 고장은 중부하 이상 선로에서 외기온도가 급격히 저하되는 동절기에 나타나기 쉽다. 즉 중부하 이상 선로에서 동절기에는 스트레스콘 변위의 폭도 크게 나타나며 외기온도의 급강하로 윤활제 점도가 높아져 유막 형성 가능성이 매우 높아져 고장의 우려가 높아질 수 있다.

8. 결 론

본 논문에서는 종단접속함 반도전 테이프 끝 부분에 원주 방향으로 형성되는 윤활제 변색 원인과 이로 인한 절연파괴 고장 메커니즘을 제시하였다. 본 논문의 결과를 요약하면 다음과 같다.

1) 최근 발생한 345kV 종단접속함 고장분석에 의하면 운전시작 3년 이내 종단접속함에서 고장이 발생하였으며 계면에 윤활제 변색현상이 나타났다. 변색 석출물의 성분 분석결과 윤활제가 방전에 의해 탄화되면서 산소와 결합하여 황색으로 변색된 것을 알 수 있었다.

2) 60 부하주기 동안 모의 실증실험결과 계면사이의 공극에 의해 실리콘유가 방전에 의해 변색되어 고형화되는 현상을 검증하였다.

3) 윤활제는 온도가 낮아질수록 점도가 더욱 높아지는 특성을 보인다. 특히 제품 3 윤활제가 도포된 시료를 대상으로 -20℃ 저온 조건에서 특성을 분석한 결과 테이프 끝단부에 두꺼운 유막이 형성되며 끝 부분을 중심으로 윤활제 고임이 관찰되었다.

4) 반도전 테이프와 절연체 사이에 유막에 의한 공극이 형성되었을 때 종단접속함 접속부의 등전위 분포를 해석한 결과 유막이 형성된 지점에서 최대 전계가 발생하며 등전위 분포가 왜곡되고 두꺼워 질수록 현상은 심화된다.

5) 종단접속함에서 반도전 테이프 끝 부분은 상시 연면 전계가 Zero인 지점으로 절연파괴 고장 가능성이 매우 낮으나 유막이 형성되고 원주 방향으로 미세 부분방전에 의해 윤활제 변색, 고형화가 되면서 부분방전 현상은 더욱 진전되다가 결국 절연파괴 고장이 나타나게 된다. 특히 중부하 이상 선로에서 동절기에는 스트레스콘 변위의 폭도 크며 외기온도의 급강하로 윤활제 점도가 높아져 유막 형성 가능성이 매우 높아져 고장 우려가 높아질 수 있다.