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전력선과 통신선 사이의 전자유도 장해 경감 대책 방법을 알아보겠습니다. 전력선과 통신선 사이에 나타나는 전자유도 장해는 전력선에서 발생하는 자기장 또는 전자기장이 통신선에 유도되면서 발생하는 전압 또는 전류에 의해 통신 품질에 악영향을 미치는 현상을 의미합니다. 이러한 장해는 전력선과 통신선이 평행하게 배치되거나, 전력선에서 이상 전류(예: 지락, 단락)가 발생했을 때 주로 발생하게 됩니다. 따라서 전력선과 통신선이 같은 경로를 공유할 때, 유도 전압이 발생하여 통신 신호에 간섭을 일으키거나, 심할 경우 통신 장비의 손상을 초래할 수 있습니다.
전자유도 장해를 경감하기 위해서는 전력선과 통신선 간의 물리적 거리를 확보하고, 차폐장치를 설치하는 등의 기술적인 대책이 필요합니다. 다음에서는 전자유도 장해의 원인과 발생 메커니즘, 그리고 이를 줄이기 위한 효과적인 대책을 상세히 설명합니다.
전력선에 의한 통신선의 전자유도 장해 현상
1. 발생 원인
- 전력선과 통신선이 같은 경로 또는 평행한 경로로 설치될 경우, 전력선에서 발생하는 자기장이 통신선에 유도 전류를 발생시켜 유도 전압을 만들어냅니다.
- 이러한 현상은 주로 상호 인덕턴스에 의해 발생합니다. 전력선에서 흐르는 전류가 급격하게 변화하거나 고조파 전류가 존재할 때, 통신선에 유도되어 전압 변동을 일으키게 됩니다.
- 전력선과 통신선 간의 상호 인덕턴스 $M$에 의해 유도 전압이 발생하며, 유도 전압 $E$는 다음의 식으로 나타낼 수 있습니다:
$$
E = M \cdot \frac{dI}{dt}
$$
여기서, $M$은 전력선과 통신선 간의 상호 인덕턴스, $\frac{dI}{dt}$는 전력선의 전류 변화율을 의미합니다.
2. 전자유도 장해의 주요 발생 상황
- 지락 또는 단락 사고 시: 전력선에서 지락, 단락 등의 고장이 발생할 경우, 큰 전류가 흐르게 되어 강한 자기장이 발생하고, 이로 인해 통신선에 높은 유도 전압이 유도됩니다.
- 고조파 전류 발생 시: 전력선에서 발생하는 고조파 전류가 통신선에 전달되어 통신 신호에 간섭을 일으키며, 이러한 고조파 유도 전압은 통신 신호를 왜곡시키거나 통신 품질을 저하시키는 원인이 됩니다.
- 전력선과 통신선 간 병행 배치: 전력선과 통신선이 일정 거리 이상 평행하게 설치될 경우, 전자유도 장해가 더욱 심화될 수 있습니다. 특히, 병행 구간이 길어질수록 유도 전압이 증가하게 됩니다.
전자유도 장해 경감 대책
전자유도 장해를 효과적으로 줄이기 위해서는 전력선 측과 통신선 측 모두에서 적절한 대책을 마련해야 합니다. 다음은 전력선 측과 통신선 측의 경감 대책을 각각 설명합니다.
전력선 측 대책
통신선과의 병행 구간 길이 단축
- 전력선과 통신선이 병행하여 설치되는 구간의 길이를 가능한 짧게 유지합니다.
- 병행 구간이 짧아지면 상호 인덕턴스가 줄어들어 유도 전압이 감소합니다.
전력선의 루트 변경
- 전력선의 경로를 통신선과 멀리 떨어지도록 설계하거나, 병행 구간을 최소화할 수 있도록 루트를 변경합니다.
- 가능한 경우, 전력선을 지중화하여 통신선과의 직접적인 간섭을 차단합니다.
고장 회선의 신속한 차단
- 고장이 발생한 전력선을 빠르게 차단하여, 장시간 동안 유도 전압이 발생하는 것을 방지합니다.
- 이를 위해 신속한 고장 검출 및 차단 시스템을 도입하여 전력선의 이상 전류가 지속적으로 흐르지 않도록 합니다.
중성점 접지 저항 조정
- 전력선의 중성점 접지 저항을 적절하게 조정하여, 지락 전류의 크기를 조절함으로써 유도 전압을 줄일 수 있습니다.
- 중성점 접지 저항이 크면 지락 전류가 줄어들어, 통신선에 유도되는 전압도 감소하게 됩니다.
소호 리액터 접지 방식 채용
- 전력선에서 발생하는 지락 전류를 억제하기 위해 소호 리액터 방식을 채용합니다.
- 소호 리액터는 지락 사고 시 전류의 크기를 줄여 통신선에 발생하는 유도 전압을 감소시킵니다.
통신선 측 대책
절연 변압기 설치
- 통신선 중간에 절연 변압기를 설치하여, 유도 전압이 통신 회로에 직접적으로 전달되지 않도록 합니다.
- 절연 변압기는 유도 전압을 차단하고, 통신 신호만 전달하도록 설계됩니다.
차폐선 및 차폐선륜 설치
- 통신선 주변에 차폐선 또는 차폐선륜을 설치하여, 전력선에서 발생한 유도 전압을 상쇄시키거나 차단합니다.
- 차폐선은 통신선에 가까이 배치하여, 전력선의 자기장을 직접 차단할 수 있도록 합니다.
유도 중화 트랜스 설치
- 유도 중화 트랜스를 통신선에 설치하여, 전력선에서 유도된 전압을 상쇄시킵니다.
- 유도 중화 트랜스는 통신선의 특정 구간에 설치되어, 유도 전압이 축적되지 않도록 하는 역할을 합니다.
고성능 피뢰기 설치
- 통신선에 피뢰기를 설치하여, 이상 전압이 발생할 경우 이를 접지로 흘려보내어 통신 장비가 손상되지 않도록 합니다.
- 피뢰기는 과전압이 발생할 때 순간적으로 전압을 소멸시키는 역할을 하므로, 유도 전압에 의한 장해를 줄이는 데 효과적입니다.
통신선 경로 변경
- 통신선을 전력선과 직각으로 교차하도록 설치하여, 유도 전압 발생을 최소화합니다.
- 전력선과 통신선이 직각으로 교차하면 상호 인덕턴스가 거의 발생하지 않으므로, 유도 전압이 줄어듭니다.
차폐선 설치 및 ARS(Active Reduction System) 도입
차폐선의 설치 효과
- 차폐선은 전력선과 통신선 사이에 설치하여, 전력선에서 발생한 유도 전압이 통신선에 전달되지 않도록 차단하는 역할을 합니다.
- 차폐선은 주로 전력선의 가공지선으로 사용되며, 상호 인덕턴스를 줄이는 데 효과적입니다.
ARS(Active Reduction System) 도입
- ARS는 능동적으로 유도 전압을 상쇄시키는 시스템으로, 전력선의 전류 변화를 실시간으로 감지하여 반대 방향의 전류를 생성함으로써 유도 전압을 상쇄합니다.
- 이러한 시스템은 복잡한 제어 기술이 필요하지만, 전자유도 장해를 효과적으로 줄일 수 있습니다.
결론
전력선과 통신선 사이의 전자유도 장해는 다양한 전력 사고 및 전류 변동에 의해 발생하며, 이를 줄이기 위해서는 전력선 측과 통신선 측에서 각각 적절한 대책을 마련해야 합니다. 전력선의 경로를 조정하거나, 차폐선을 설치하여 통신선에 유도 전압이 발생하지 않도록 해야 하며, 통신선 측에서는 절연 변압기, 피뢰기, 유도 중화 트랜스 등을 설치하여 유도 전압이 통신 회로에 직접적인 영향을 미치지 않도록 해야 합니다. 최종적으로는 ARS와 같은 능동적인 차폐 시스템을 도입하여, 실시간으로 유도 전압을 제어하는 것이 효과적입니다.
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