[전력공학] 2. 가공 송전 선로

 

1. 가공 선로식 vs 지중 선로식?

 

가공 전선로 : 전선을 목주, 철주, 콘크리트 주 또는 철탑에 애자로 지지

지중 전선로 : 도체에 특수한 절연을 입힌 전력 케이블을 지하에 매설해서 송배전

 

	가공 전선로	지중 전선로
장점	- 지중 전선로 설비에 비해 저렴 - 단기간 설비 가능 - 고장점 발견과 복구 용이	- 도시의 미관 해치지 않음 - 교통상 지장 없음 - 벼락, 풍수해 등에 고장을 일으키는 경우 적음-> 공급 신뢰도↑
단점	- 전력선 접촉, 기상 조건 등에 정전빈도, 영구 사고 발생 빈도 높음 - 유도 장해 발생 - 전력공급에 한계 있음	건설비 비쌈 고장 발생시 고장장소의 발견이나 수리가 어려움

 

 

 

 

 

 

2. 전선의 종류

1) 구조에 따른 분류

 

단선	연선	중공 전선
단면이 원형인 1가닥 소요 단면적이 작을 경우에 한해서만 사용	수~수십 가지 가닥으로 된 가느다란 소선을 꼬아 하나의 등가적인 단면을 갖는 단선으로 만든 전선	연선을 사용하면 다량의 재료가 소요되기 때문에 사용(at 초고압송전선)

 

* 연선

 

 

 

 

2) 재질에 따른 분류

 

재질	특징
경동선	- 도전율 96~98, 인장 강도 35~48 - 송전 선로용 전선으로 가장 적합
경알루미늄선	- 도전율은 높으나 인장강도가 높진 않음
강선	- 도전율은 낮으나 인장강도가 높아 강, 좁은 해협, 강경간 장소 중 기계적 강도가 요구되는 경우에 사용됨
합금선	- 인장강도 증대를 위해 구리, 알루미늄에 다른 금속을 배합해서 만든 합금을 사용한 전선
쌍금속선	- 인장강도 큼
합성연선	- 2종류 이상의 금속선(ACSR이 대표적) - 도전율이 높은 경알루미늄선을 인장강도가 큰 강선/강연선 주위에 꼬아서 만든것 - 고전압 송전 전선으로서 유리함

 

3) 조합에 따른 분류

 

단도체: 송전선로에서 1상당의 전선-> 1가닥

복도체: 상당 2가닥 이상의 전선을 사용하는 경우 (2도체, 4도체..)

=> 코로나 개시 전압 상승, 코로나 발생에 의한 라디오 등의 전파장해, 잡음장해 방지 가능

 

 

 

3. 전선의 허용전류

 

전선에 전류가 흐르면 전력손실때문에 전력의 온도가 올라간다

전류량을 어느 수준 이하로 억제해야 전선의 여러가지 기능의 저하를 막을 수 있음

허용 전류(안전 전류): 온도에 대한 한도

 

캘빈의 법칙(Kelvin's Law): 경제적 전류용량에 대한 식

"건설 후에 전선의 단위 길이를 기준으로 해서 여기서 1년간에 잃게되는 손실 전력량의 금액과 건설시 구입한 단위길이의 전선 비에 대한 이자와 상각비를 가산한 연경비가 같게 되게끔 하는 굵기가 가장 경제적인 전선의 굵기로 된다"

말이 왜 이렇게 길어...

M: 전선 1kg의 가격(원)

N: 1년간 전력량 [kW 년]의 요금(원)

P: 1년간의 이자와 상각비와의 합계(소수 표시)

A: 전선의 굵기[mm^2]

시그마: 가장 경제적인 전류밀도 [A/mm^2]

 

(수식편집기 빡친다 부들부들 ㅂㄷㅂㄷㅂㄷ)

 

 

 

 

4. 전선의 이도

 

이도(dip): 전선이 전선의 지지점을 연결하는 수평선으로부터 밑으로 내려가 있는 길이

-> 이도가 너무 클 경우: 전선의 진동이 커져 다른 전선, 수목에 접촉해서 위험

-> 이도가 저무 작을 경우: 전선의 장력이 증가하여 전선이 단선되는 경우 생김

 

이도 계산법

 

1) 전선 지지점에 고저차가 없는경우

 

 

2) 전선 지지점에 고저차가 있는경우

 

 

 

무작정 외워야하나 하는 마음에 이도 구하기 좌표축 설정해서 증명한번 해봤다

이거 공식세개 그냥 외워야하나요 Hoxy..?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. 가공 전선로용 애자

 

애자(insulator): 전선을 철탑에 기계적으로 고정시키고 전기적으로 절연하기 위해서 사용하는 절연 지지체

셀 전체 선택

 

종류	특징
핀 애자	- 전압 계급에 따라 자기의 크기, 층수, 절연층 두께 달라짐 - 66kV 초과시 형태 크고 제작 어려워져 최근에는 33kV 이하의 전선로에서만 사용
현수 애자(Suspension Insulator)	- 66kV이상의 모든 선로에서 거의 사용 - 클레비스형/볼소켓형(활선작업에 용이)/원판형(애자련을 구성해서 사용)
장간 애자	- 경년열화 적음 - 염분에 의한 애자오손 적고 비에 씻기기 쉽게 내무성 좋고, 보안점검이 용이해 내무애자로 적당
지지 애자	- 기기 지지, 점퍼선 지지를 위함 - 전선로용-> 라인 포스트 애자(LP애자)

 

 

 

 

핀, 장간, 지지애자

 

 

 

 

 

 

전기적 특성

 

1) 정전 용량: 전선-핀, 캡-핀/볼 사이에서 발생. 연결 개수가 늘어날 수록 작아진다

2) 섬락 전압: 애자의 상하 금구에 전압 인가 후 점점 높이면 양 금구간에 아크가 발생해 애자가 단락되는데, 그때의 전압

 

이상 전압=> 얼마만한 절연내압이 있는가 하는 것을 알아내는데 필요

 

내부 이상 전압	건조 섬락 전압	상용주파(60Hz)의 전압으로 건조한 애자가 섬락할때의 전압값
	주수 섬락 전압	비에 젖은 애자가 섬락할때의 전압값
외부 이상 전압	충격파 전압(임펄스 전압)	1.2*50의 표준파에 대한 것
	50% 섬락 전압	표준파형의 충격파 전압을 몇 번 인가하였을때 반수가 섬락하는 전압

 

 

3) 애자의 전압분포

- 각 애자의 전압분담은 균등하지 않음/ 곡선으로 됨

- 그래서 애자의 수를 늘린다고 개수에 비례해 절연 내력이 증가하는 것 아님

- 인가 전압 증가-> 전압 분담비 큰 전선측의 애자에 코로나 발생 -> 애자 자체의 외견상 정전 용량 약간 증가 -> 섬락 직전 외견상의 정전용량이 약간 증가.