본 논문에서는 전력 케이블의 수트리(water tree) 탐지를 위하여 시뮬레이션 기반의 TDR(Time Domain Reflectometry) 기법을 이용해 펄스파의 전파 특성을 분석하였다. 높은 주파수 성분을 갖는 펄스파의 전파를 시간 영역에서 시뮬레이션하기 위해 COMSOL Multiphysics 소프트웨어를 이용하였다. 다양한 침투 깊이와 길이를 갖는 수트리에 대해 그 형상에 따라 축대칭, 또는 3D로 모델링하였으며, 수트리의 형상과 길이, 외부 도체의 상태 조건에 따라 반사된 진단 펄스파의 파형과 RMS 값을 분석하였다. 또한 전력 케이블 내 XLPE 절연체의 물질 상수를 고려하여 펄스파의 전파 속도를 계산하고 반사파의 시작점을 확인하여 수트리의 위치를 얻은 후 실제 수트리 위치에 대한 오차를 분석하였다.

In this paper, characteristics of propagated pulse signals are analyzed for detection of water trees in power cables using simulationbased TDR (Time Domain Reflectometry). COMSOL Multiphysics software is used for time-domain simulations of propagated pulse signals with high frequency components. The water trees with various penetration depths and lengths are modeled by axis-symmetry or 3D geometry, depending on the shapes of the water trees considered. The reflected waveforms and RMS values of the applied diagnostic pulse signals are analyzed according to the shapes and lengths of the water tree models and outer conductor conditions. Also, the propagation velocity of the pulse signal is calculated considering the material property of XLPE insulator in the cable, and the location of the water tree is obtained by checking the starting point of the reflected pulse. Furthermore, positional errors with respect to the actual positions of the water trees are calculated.