개념 한 쪽
초고압 송전선로에서 전선 표면의 전계가 강해지면 주변 공기가 부분적으로 절연 파괴되어 코로나가 생긴다. 코로나는 빛과 소리를 동반하고 전력 손실, 통신 장해, 소음 같은 문제를 일으킨다. 코로나를 줄이려면 전선 표면의 전계를 약하게 만들어야 한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「코로나 손실과 코로나에 의한 각종 장해」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 경간 차와 철탑 형식 | 1 | 양측 경간 차가 큰 장소에 맞는 표준 철탑을 고르기 |
가장 자주 묻는 것은 경간 차와 철탑 형식입니다.
코로나는 전선 주위 공기가 국부적으로 방전되는 현상이다. 전선 표면의 전기적 세기인 전계가 공기를 이온화할 만큼 커질 때 나타난다. 코로나가 생기면 전력 손실이 늘고 통신 장해와 소음이 뒤따른다. 그래서 초고압 선로에서는 코로나를 억제하는 설계가 중요하다.
코로나 방지의 핵심은 전선 표면의 전계를 낮추는 것이다. 전선을 굵게 하면 전하가 넓은 표면에 분산되어 전계가 약해진다. 복도체는 가는 도체 여러 개를 한 상으로 묶어 전기적으로 보는 굵기인 등가 반경을 키우는 방식이다. 등가 반경이 커지면 표면 전계가 줄어 코로나가 억제된다. 복도체의 주된 목적은 코로나 방지이고, 전력 손실 경감은 부수적인 효과이다.
코로나 방지 대책에는 복도체 사용, 전선 바깥지름 증가, 가선금구 개량이 있다. 선간거리는 넓혀야 전계가 약해지므로, 선간거리를 감소시키는 것은 방지 대책이 아니라 악화 요인이다. 복도체는 등가 반경을 키우므로 인덕턴스는 감소하고 정전용량은 증가한다. 이 변화는 선로의 전기적 특성을 계산하는 문제로 이어진다.
델타 결선 콘덴서의 3상 충전용량은 무효전력으로 계산한다. 상전압과 주파수, 정전용량을 대입해 구하고, 결선 형태에 따라 상전압이 달라지는 점을 먼저 확인한다. 고주파 전송선로에서 특성임피던스는 단위길이당 인덕턴스와 커패시턴스의 비로 나타낸다. 지지물 양쪽 경간의 차가 큰 장소에는 불평형 장력을 지지하는 내장형 철탑을 쓰고, 이를 일명 E 철탑이라고 한다.
주파수가 60Hz이고 정전용량이 1/6π[㎌]인 콘덴서를 Δ결선하고 3상 전압 20000V를 가했을 때 충전용량을 구한다. Δ결선에서는 상전압이 20000V 그대로이다. ω는 2π×60=120π[rad/s]이고, C는 (1/6π)×10⁻⁶[F]이다. ωC는 120π×(1/6π)×10⁻⁶=20×10⁻⁶[S]가 된다. Q=3×20000²×20×10⁻⁶=24000[VA]=24[kVA]이다.
고주파 선로에서 단위길이당 인덕턴스가 L이고 커패시턴스가 C이면 특성임피던스는 √(L/C)이다. 제곱근을 빼거나 C/L로 뒤집으면 틀린다. 지지물 양쪽 경간의 차가 큰 장소에서는 불평형 장력을 버티는 내장형 철탑, 즉 E 철탑을 사용한다.
가공 전선로의 전선 진동을 방지하기 위한 방법으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 가공 전선로의 진동 방지를 위해서는 진동 에너지를 흡수하는 댐퍼 설치, 클램프의 무게를 가볍게 하는 방법 등이 사용됩니다. 경동선을 ACSR(강심 알루미늄 교연선)으로 교체하는 것은 선로의 인장 강도나 허용 전류를 높이기 위한 목적이지, 진동 방지를 위한 대책으로는 거리가 멉니다.
전선 진동 방지는 댐퍼 설치·클램프 경량화 등 에너지 흡수 대책이고, ACSR 교체는 인장강도 향상이 목적이다.
송전선에서 저항과 누설 컨덕턴스를 무시한 개략 계산에서 송전선의 특성임피던스의 값은 보통 몇 Ω 정도인가?
정답 ② · 문제는 저항과 누설 컨덕턴스를 무시한 이상적인 송전선의 특성임피던스 Z0의 대략적인 크기를 묻는다. 공중 가공 송전선의 경우 Z0 = √(L/C)로 약 수백 옴 수준이며 일반적으로 약 400 Ω대, 즉 300∼500 Ω 범위가 대표값이다.
특성임피던스 Z0=√(L/C), 가공 송전선은 보통 약 400Ω(300~500Ω) 정도다.
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.
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