개념 한 쪽
전선에 전류가 계속 흐르면 열이 나고, 절연 피복과 접속 부분이 열화된다. 그래서 송전선로는 연속 사용 최고 온도를 정해 억제한다. 전력케이블에서는 머리 루프법으로 고장을 검출하고, 가공전선로에서는 진동과 경간 차에 따른 불평형 장력을 따로 살핀다.
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출제기준 단원 「절연재료의 열화」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 케이블 고장 검출법 구분 | 1 | 머리 루프법의 전원과 검출 기기에 맞는 고장 종류를 가린다 |
| 가공선 진동 방지 대책 판별 | 1 | 진동 방지와 인장강도 향상 대책을 구분한다 |
| 경간 차와 표준 철탑 연결 | 1 | 불평형 장력이 큰 장소에 쓰는 철탑 형식을 고른다 |
절연재료의 열화는 절연 피복과 접속 부분이 열이나 장기 사용으로 성능이 나빠지는 현상이다. 송전선로를 장시간 연속 사용할 때는 이 열화를 고려해 허용 온도를 억제하고, 일반 전선의 연속 사용 최고 온도는 90℃로 본다. 120℃ 이상은 특수 내열 케이블의 영역으로 구분한다.
지중전선로의 전력케이블은 겉에서 고장을 볼 수 없으므로 머리 루프법 같은 브리지 회로로 고장점을 찾는다. 직류전원과 검류계를 쓰는 기본형은 1선 지락 위치를 찾고, 교류전원과 수화기를 접속하면 소리로 단선 고장점을 검출한다. 전원 종류와 검출 기기를 함께 보고 지락형과 단선형을 가른다.
가공전선로에서는 바람에 의한 전선 진동이 클램프 부근의 피로 파단을 일으킬 수 있다. 진동 에너지를 흡수하는 댐퍼 설치, 클램프 경량화, 클램프 부근 전선 보강이 방진 대책이다. 경동선을 ACSR로 교체하는 것은 인장강도와 허용 전류를 늘리는 대책이므로 진동 방지와 구분한다.
지지물 양쪽 경간 차가 크면 한쪽으로 끌어당기는 불평형 장력이 생긴다. 이를 견디도록 만든 표준 철탑이 내장형이며 형상이 E자를 닮아 E 철탑이라고도 한다. 직선형, 각도형, 인류형은 각각 직선 구간, 선로 굴곡부, 시종점용이라 경간 차 대응과 구분한다.
이도는 전선의 처짐이다. 이도가 크면 장력은 줄지만 지면과의 안전거리를 위해 지지물을 높여야 하고, 이도가 작으면 장력이 커져 진동과 단선 위험이 커진다. 계산에서는 허용 인장하중을 최대 인장하중을 안전율로 나누어 구하고 D=wℓ²/(8T)에 넣는다.
가공지선은 철탑 꼭대기의 접지된 도선으로 직격뢰를 차폐한다. 전선과 지선 사이 정전용량을 더해 대지용량을 증가시키고 유도뢰 전압을 감소시킨다. 1선지락 때 지락전류 일부가 지선으로 흘러 통신선 전자유도 장해를 줄인다.
절연 열화 온도 문제는 일반 전선의 연속 사용 최고 온도 90℃를 고르고 120℃ 이상은 특수 내열 케이블로 소거한다. 머리 루프법은 직류전원과 검류계면 1선 지락, 교류전원과 수화기면 단선으로 구분한다. 가공선 진동 방지 문제에서는 댐퍼와 클램프 대책을 고르고 ACSR 교체는 인장강도 대책으로 구분한다. 경간 차가 큰 곳은 내장형(E 철탑)으로 고른다. 이도 계산에서는 T=4000÷2.2≈1818kgf로 두고 D=2×200²÷(8×1818)≈5.5m로 구한다.
지중전선로인 전력케이블의 고장을 검출하는 방법으로 머리(Murray)루프법이 있다. 이 방법을 사용하되 교류전원, 수화기를 접속시켜 찾을 수 있는 고장은?
정답 ④ · 머리(Murray) 루프법은 전력 케이블의 1선 지락 고장 위치를 찾는 데 주로 사용되는 브리지 회로 방식입니다. 다만, 문제에서 교류 전원과 수화기(전화기)를 사용한다고 명시되어 있는데, 이는 일반적인 저항 브리지 방식인 머리 루프법의 특성과는 거리가 있으나, 수험생의 답안 선택과 기출 문제의 맥락을 고려하여 제시된 정답을 검증합니다.
머리 루프법에 교류전원+수화기를 쓰면 소리로 단선 고장점을 찾는다(직류+검류계는 지락).
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.
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.
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