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송전선로의 설계에서 애자 개수 결정은 매우 중요한 요소입니다. 애자는 전력선과 철탑 사이의 절연을 담당하며, 적절한 개수와 설계가 없다면 송전 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 3상 2회선 송전선로에서는 고전압과 장거리 전송에서 발생할 수 있는 다양한 환경적, 전기적 요인을 모두 고려해야 합니다. 이번 글에서는 3상 2회선 송전선로의 애자 개수를 결정할 때 고려해야 할 주요 사항들에 대해 상세히 알아보겠습니다.
애자련 능률 검토
애자 사용 시 전압 분담 불균형 문제
애자를 여러 개 사용하여 1련으로 구성할 때, 전압이 모든 애자에 균등하게 분담되지 않는 경우가 발생할 수 있습니다. 이 현상은 특히 송전선에 가까운 애자가 더 많은 전압을 부담하게 되며, 이는 애자의 정전용량 불평형으로 인해 발생합니다. 이러한 불균형은 애자의 수명과 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 소호각(Arching horn)이나 소호환(Arching ring) 설치를 통해 애자련의 효율을 개선할 필요가 있습니다. 이러한 장치들은 애자 간의 전압 분포를 개선하고 섬락 방지에 기여할 수 있습니다.
현수 애자련의 주수 특성 검토(주수 섬락 시험)
주수 섬락 시험의 중요성
현수애자는 비가 오거나 습도가 높은 환경에서 정전용량이 증가하여, 그에 따른 섬락 위험성이 높아질 수 있습니다. 주수 섬락 시험은 이러한 조건에서 애자의 성능을 검증하는 중요한 시험으로, 애자의 연결 개수와 전압과의 직선적인 관계를 검토하는 데 필수적입니다. 이를 통해 실제 운용 환경에서의 애자 성능을 보다 정확하게 평가할 수 있습니다.
충격비에 대한 검토
충격비와 애자 개수의 관계
충격비란 상용주파 섬락전압에 대한 충격파의 섬락전압 비율을 의미하며, 일반적으로 상용주파수의 2배 정도로 설정됩니다. 이를 충족시키기 위해서는 애자의 개수를 신중하게 결정해야 합니다. 충격비를 고려한 애자 개수의 설정은 송전선로의 안정성에 직접적인 영향을 미치며, 과도한 충격파에 의한 섬락을 방지할 수 있습니다.
절연협조에 대한 검토
절연협조와 BIL(기준 충격 절연강도)
절연협조는 전력 시스템에서 각 장비와 요소들 간의 절연 강도를 조정하여 섬락이나 고장을 방지하는 개념입니다. 송전선로 애자의 BIL(기준 충격 절연강도)은 가장 높은 수준으로 설정되어야 하며, 이는 송전선로 전체의 절연 협조를 고려하여 결정됩니다. BIL이 높은 애자를 사용하면, 섬락이나 기타 절연 문제를 예방할 수 있습니다.
개폐서지 전압 고려
개폐서지에 대한 견디는 능력
개폐서지는 송전선로에서 매우 짧은 시간 동안 발생하는 고전압 파형으로, 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 애자의 표준 절연각격이나 애자 수는 이러한 개폐서지에 견딜 수 있는 수준으로 설정되어야 하며, 이를 통해 송전선로의 안정성을 확보할 수 있습니다.
불평형 절연 실시
2회선 동시 가선 시 불평형 절연
2회선 동시 가선 시에는 양 회선이 동시에 섬락하지 않도록, 애자 개수에 1~2개의 차이를 두어 불평형 절연을 실시합니다. 이는 특히 765[KV] 송전선로에서 적용되며, 높은 전압에서의 섬락 위험을 줄이기 위한 필수적인 절차입니다.
오염 지구 별 적용 애자 개수 고려
오염도와 애자 개수의 상관관계
송전선로가 위치한 지역의 오염도는 애자의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 특히 염분 부착 밀도[mg/cm2]에 따라 애자 개수를 증감해야 하며, 오염도가 높은 지역에서는 애자 개수를 증가시켜야 합니다. 이는 송전선로의 절연 성능을 유지하고 섬락을 방지하기 위한 중요한 조치입니다.
진동 시 지지물과의 이격 거리
현수 애자와 풍압에 의한 진동
현수 애자는 바람에 의해 진동할 수 있으며, 이러한 진동은 송전선로의 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 풍압에 의한 전선의 흔들림이 지지물과의 이격 거리를 벗어나지 않도록, 애자련의 애자 개수를 조정해야 합니다. 이는 Clearance Diagram에 의해 정확히 평가되어야 하며, 진동으로 인한 섬락을 방지할 수 있는 설계가 필요합니다.
내부 이상전압에 대한 고려
상용주파 주수 섬락전압 고려
송전선로의 이상전압 상황을 대비하여, 상용주파 주수 섬락전압이 선로의 상규 대지 최대 전압의 4배 이상이 되도록 설정해야 합니다. 또한, 불량 애자가 1~2개 들어 있을 가능성을 고려하여 전체 애자 수를 결정해야 합니다. 이는 예상치 못한 고장이나 섬락을 방지하기 위한 예방 조치로 매우 중요합니다.
이번 글에서는 3상 2회선 송전선로에서 애자 개수를 결정할 때 고려해야 할 주요 사항들을 다뤘습니다. 애자 개수는 송전선로의 안전성과 효율성을 좌우하는 중요한 요소이며, 전기적 특성뿐만 아니라 환경적 요인까지 종합적으로 고려해야 합니다. 특히 각 항목에서 강조된 시험과 평가 절차를 통해, 최적의 애자 개수를 선정하여 송전선로의 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.
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