개념 한 쪽
가공·지중 전선로에서 쓰이는 전선과 지지물의 종류, 하중 계산, 고장점 탐색 방법을 다룬다. 철탑의 종류와 용도, 현수애자의 개수·규격, 지중선로의 전기적 특성, 케이블 전식 대책까지가 이 개념의 범위다.
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출제기준 단원 「전선의 종류 및 선정」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 철탑 종류 판별 | 1 | 경간 차가 큰 곳에 쓰는 E 철탑(내장형)을 가리기 |
| 머레이 루프법 조건 판별 | 1 | 교류전원·수화기 접속으로 찾을 수 있는 고장 종류를 가림 |
| 진동 방지 대책 판단 | 1 | 가공 전선 진동 방지법이 아닌 것을 소거하기 |
가공 전선로의 전선은 바람과 얼음의 영향을 받는다. 빙설이 적은 지방에서 지름 d[mm]인 전선 1[m]이 받는 풍압하중은 표면계수를 k라 할 때 P·k·d/1000 [kg/m]가 된다. 다빙설 지방에서는 얼음 두께 t를 더해 d 대신 d+2t를 쓴다. 1000은 mm를 m로 환산하기 위한 값이다.
전선을 지지하는 철탑은 쓰이는 장소에 따라 종류가 나뉜다. 지지물 양쪽 경간의 차가 커서 불평형 장력이 큰 장소에는 내장형 철탑을 쓰며, 모양이 E자를 닮았다고 해서 일명 E 철탑이라고도 부른다. 직선형은 평탄한 직선 구간, 각도형은 선로가 꺾이는 곳, 인류형은 선로 끝에서 전선을 당겨 매는 곳에 쓴다.
철탑에 전선을 매달 때 쓰는 현수애자는 접시 모양 애자를 목걸이처럼 연결해 사용한다. 전압이 높을수록 애자 한 개가 감당할 인하전압을 넘지 않도록 연수를 늘려 분담시킨다. 66kV는 4~5개, 154kV는 9~10개, 345kV 초고압 1연 현수는 약 18~20개를 쓴다. 우리나라에서 표준으로 널리 쓰이는 현수애자의 폭은 254mm(10인치), 즉 약 250mm다.
지중선로는 가공선로와 전기적 특성이 다르다. 인덕턴스는 도체 간격이 넓을수록 커지고, 정전용량은 간격이 좁을수록 커진다. 지중 케이블은 도체들이 절연물을 사이에 두고 가깝게 붙어 있어 인덕턴스는 작고, 좁은 간격과 절연물의 큰 유전율 때문에 정전용량은 크다.
지중 케이블의 고장점 탐색에는 머레이 루프법을 쓴다. 정상 심선과 고장 심선을 먼 쪽 끝에서 연결해 루프를 만들고 휘스톤브리지의 평형상태를 이용해 고장점까지의 거리를 구한다. 직류전원과 검류계를 쓰면 1선 지락을, 교류전원과 수화기를 접속하면 소리로 단선 고장점을 찾는다.
땅속 케이블의 금속체는 전차 궤도 등에서 새어 나온 잡전류로 전식을 입을 수 있다. 이를 막는 배류 방식은 직접 배류·선택 배류·강제 배류 세 가지다. 유전 양극(희생 양극) 방식은 이온화 경향이 큰 금속이 대신 부식되게 하는 음극 방지법이므로 배류 방식이 아니다.
풍압하중 계산: 빙설이 적은 지방에서 풍압 P[kg/m²], 전선 지름 d[mm], 표면계수 k일 때 전선 1[m]의 풍압하중은 다음과 같다.
W = P × (d/1000) × k = Pkd/1000 [kg/m]
다빙설 지방이라면 지름 자리에 d+2t(얼음 두께 t)를 넣어 Pk(d+2t)/1000 [kg/m]로 계산한다. 예를 들어 t=6mm면 d+12가 된다.
머레이 루프법 계산: 정상 심선과 고장 심선을 원거리 측에서 연결한 루프에 휘스톤브리지를 물려 평형을 만들면, 정상 심선의 저항과 고장점까지의 저항 비율에서 고장점까지의 거리를 구할 수 있다. 브리지 평형 키워드가 나오면 머레이 루프법을 떠올린다.
전선로의 지지물 양족의 경간의 차가 큰 장소에 사용되며, 일명 E 철탑이라고도 하는 표준 철탑의 일종은?
정답 ② · 송전선로의 지지물 양측 경간의 차이가 커서 발생하는 불평형 장력을 지탱하기 위해 설치하는 내장형 철탑은 일명 'E 철탑'이라고도 부릅니다. 이는 철탑의 형태 중 하나로 주로 경간 변화가 큰 지점의 전선 인장력 차이를 안정적으로 지지하는 역할을 수행합니다.
양측 경간 차로 생기는 불평형 장력을 지지하는 표준 철탑이 내장형, 즉 E 철탑이다.
가공 송전선로를 가선 할 때에는 하중 조건과 온도조건 등을 고려하여 적당한 이도를 주도록 하여야 한다. 다음 중 이도에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ④ · 가공 송전선의 이도(Sag)는 전선의 처짐 정도를 의미합니다. 이도의 크기는 전선의 하중, 장력, 온도 등에 따라 결정되며, 이도가 클수록 지지물(전주)의 높이를 높여야 안전거리를 확보할 수 있으므로 지지물의 높이를 좌우하는 결정적인 요인이 됩니다.
이도는 전선의 처짐으로, 이도가 크면 전주를 높여야 하므로 이도의 대소는 지지물 높이를 좌우한다.
장거리 경간을 갖는 송전선로에서 전선의 단선을 방지하기 위하여 사용하는 전선은?
정답 ④ · 문제는 장거리 경간 송전선로에서 전선 단선을 방지하기 위해 어떤 전선을 사용하는가를 묻는 것이다. 장거리 경간에서는 인장강도가 중요한데 ACSR은 알루미늄 도체에 강심(강선)을 넣어 인장강도를 크게 확보하므로 단선 방지에 적합하다.
장거리 경간 송전선로는 인장강도가 필요하므로 강심을 넣은 ACSR을 사용해 단선을 방지한다.
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