개념 한 쪽
가공전선로에서 전선은 무게 때문에 처지는데, 이 처지는 이도(sag)라 부른다. 이도는 경간과 하중에 비례하고 인장력에 반비례하는 공식으로 구한다. 한편 철탑 꼭대기에 설치하는 가공지선은 전선을 뇌와 유도 장해로부터 보호하는 역할을 한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「애자의 종류 및 그 특성과강도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 이도 계산 | 1 | 허용인장을 안전율로 나눈 뒤 포물선 공식으로 이도 구하기 |
| 가공지선 효과 판단 | 1 | 대지용량과 유도전압의 관계가 뒤집힌 옳지 않은 설명 가리기 |
| 전선 길이 계산 | 1 | 고저차 없는 경간과 이도로 필요한 전선 길이 구하기 |
이도는 전선이 자기 무게 때문에 지지점 사이에서 처지는 깊이를 뜻한다. 지지점의 높이가 같을 때 이도 D는 포물선 근사식 D = wℓ²/(8T)로 구한다. 여기서 w는 전선 1m당 하중(kgf/m), ℓ는 경간(m), T는 전선에 걸 수 있는 허용 인장하중(kgf)이다. 인장하중은 전선의 최대 인장하중을 안전율로 나눈 값으로 정한다.
하중을 구할 때 방향을 구분해야 한다. 전선 자중과 빙설하중은 수직 방향이고, 풍압하중은 수평 방향이므로 두 방향 하중을 단순히 더하지 않고 제곱합의 제곱근으로 합성한다. 풍압하중은 풍압 × 바람받는 면적 × 표면계수로 구하는데, 빙설이 적은 지방에서는 W = Pkd/1000 [kg/m]가 되고, 다빙설 지방에서는 지름 d 대신 d+2t를 쓴다.
이도가 정해져 있을 때 필요한 전선의 실제 길이도 구할 수 있다. 지지점에 고저차가 없으면 전선 길이 L = S + 8d²/(3S)로 경간보다 약간 길어진다. 이도가 클수록 보정량이 커지므로 필요한 전선 길이도 늘어난다.
가공지선은 철탑 꼭대기에 설치하는 접지된 도선으로, 송전선 위를 덮는 우산 같은 역할을 한다. 탑 최상부에 있으므로 뇌격은 주로 지선에 떨어져 전선을 직격뢰로부터 차폐한다. 또 전선을 정전용량적으로 감싸 대지용량을 증가시키고 그 결과 유도뢰 유도전압을 감소시키며, 1선지락 사고 때는 지락전류의 일부가 지선으로 흘러 인근 통신선의 전자유도 장해를 줄여 준다.
경간 200m, 전선 1m당 하중 2kgf, 최대 인장하중 4000kgf, 안전율 2.2인 경우를 풀어 본다. 허용 인장하중 T = 4000 ÷ 2.2 ≈ 1818kgf다. 이도는 D = wℓ²/(8T) = (2 × 200²) ÷ (8 × 1818) ≈ 5.5m가 된다.
지지점 고저차가 없는 경간 300m 선로에서 이도 8m를 유지할 때 전선 길이를 구한다. L = S + 8d²/(3S) = 300 + (8 × 8²)/(3 × 300) = 300 + 512/900 ≈ 300.6m다. 경간 300m에 이도 8m면 전선이 약 0.6m 더 필요하다.
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.
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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