아낌없이 주는 나무

1. 개 요

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가. 송전선로용 피뢰기는 송전탑, 가공지선, 전력선 뇌격 시 아킹혼 간의 섬락 이전에 내전압이 낮은 피뢰기 직렬 갭을 통하여

      뇌격전류가 대지로 방전되고

나. 특성요소(ZnO)로 차단기 동작이전 (1/2 Cycle 이내)에 전력계통에서 피뢰기로 흐르는 전류를 제한하는 장치다.

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2. 피뢰기의 구비조건

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  가. 충격방전 개시전압이 낮을 것

  나. 상용주파 방전개시전압이 높을 것

  다. 방전내량이 크고, 제한전압이 낮을 것

  라. 속류차단능력이 신속할 것

  마. 경년변화에도 열화가 쉽게 안될 것

  바. 우수한 비 직선성 전압 -전류 특성을 가질 것

  사. 경제적일 것

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3. 피뢰기 설치위치

​

가. 전기설비 기술기준 제46조

  ① 발전소, 변전소 또는 이에 준하는 장소의 가공전선 인입구 및 인출구

  ② 가공전선로에 접속하는 배전용변압기의 고압 측 및 특별고압 측

  ③ 고압 및 특별고압 가공전선으로부터 공급을 받는 수용장소의 입구

  ④ 가공전선로와 지중전선로가 만나는 곳

     ☞ 피뢰기는 가능한 한 피 보호기에 근접해서 설치하는 것이 유효하다.

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나. 설치대상

  ① 154kV : 전체선로

  ② 345kV

     ㉠ 발전소 연계선로

     ㉡ 한전소유 고객공급선로

     ㉢ 단독(Radial) 계통 공급선로

     ㉣ 수도권 북상선로

     ㉤ 공단, 산업단지 공급 변전소를 연결하는 중요선로

     ㉥ 시송전선로

     ㉦ 피뢰기 설치 선로에 접속되는 선로

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다. 설치장소

  ① 154kV 송전선로

     ㉠ 전체 회선

     ㉡ 내장애자련은 전원 측 (복도체 선로는 2련중 1련에 피뢰기를 설치하고 나머지 1련은 아킹혼 미설치)

  ② 345kV 송전선로

     ㉠ 2회선 기준 시 1회선

     ㉡ 내장애자련은 전원 측

     ㉢ 多회선일 경우 동일 측방 상, 하단 회선

     ㉣ 전 구간의 지형을 고려하여 산 아래쪽이 많은 회선 (대지 경사각 측 회선)

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4. 주요 정격

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송전선로용 피뢰기 주요정격

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                                                     [154kV용 내장형 피뢰기 설치]

                                             [154kV용 현수형 피뢰기 설치]

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                                              [345kV용 내장형 피뢰기 설치]

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                                               [345kV용 현수형 피뢰기 설치]

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                                              [345kV 내장애자장치용 피뢰기]

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                                              [345kV 현수애자장치용 피뢰기]

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[Gapless형 피뢰기 내부]

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[Gap형 피뢰기 내부]

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[폴리머 피뢰기]

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1. 개 요

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가. 피뢰기의 Housing을 자기재 대신 FRP 등으로 사용한 Gapless형 피뢰기다.

나. 폴리머 피뢰기는 습기침투에 의한 ZnO 소자 열화방지, 낙뢰 시 폭발에 의한 자기재 비산방지 등을 위해 도입했다.

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2. 구 조

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3. 특 징

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  가. 낙뢰 시 폭발에 의한 자기재 비산방지

  나. 제조. 장착 비용 절감

  다. 경량성(기존 자기재의 1/3)

  라. 고성능, 안정성(자기재의 수분흡수 우려 제거)

  마. 내충격성과 유연성 우수

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4. 폴리머 애자와 자기재 애자 비교

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1. 개 요

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 가. 가공송전선로에 5m/s 정도의 미풍이 전선과 직각에 가까운 방향으로 불 때는 그 전선주위에 공기의 소용돌이가 생기고,

       이 때문에 전선의 연직방향으로 교번력이 작용하여 전선은 상하로 진동하게 된다.

 나. 이 진동수가 전선의 경간 및 단위길이 당 무게 등에 의해서 전해지는 고유진동수와 같게 되면 공진을 일으켜서 진동을 계속하게

       된다.

 다. 실측에 의하면 진동주파수는 중공전선에는 4 ~ 5Hz, ACSR에서는 6 ~ 25Hz에서 진동의 경도가 가장 많이 일고 있다고 한다.

       또 진동의 절점간 거리는 3~10m 정도이고, 상하로 진동되는 진폭은 전선지름의 0.5~2배 정도라고 한다.

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2. 송전선 진동의 종류 및 특성

​

가. 진동의 종류

 ▣ 다도체 송전선로에 가해지는 진동은

   ① 미풍진동

   ② 서브스판(Sub-span)진동

   ③ 갤로핑(Galloping)진동

   ④ 단락전자력에 의한 진동 등

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나. 미풍진동 특성

  ① 현수 지지점 부근에서 전선에 피로를 누적시켜 소선을 단선시킴

  ② 단도체에서 발생하는 진동현상으로 다도체의 경우는 소도체간의 간섭 때문에 크게 발생되지 않음

다. 서브스판(Sub-span)진동 특성

  ① 전선 수평방향으로 진동하는 현상으로 풍속이 클수록 진동 폭이 큼

  ② 전선의 직경이 커질수록 진동이 쉽게 발생 됨

  ③ 풍속 10m/s 이상에서 발생된다고 하나, 실제로는 스페이서 댐퍼 설치로 진동진폭이 크게 감쇠 됨

  ④ 스페이서 댐퍼 설치간격과 전선의 장력에 따라 진동현상은 다름

  ⑤ 송전선로에 대한 진동특성 중 특히 중요하게 고려해야 함

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라. 갤로핑(Galloping)진동 특성

  ① 주로 착빙설에 의한 공기역학적 불안전성과 강풍에 의해 발생

  ② 가공전선에 착빙이나 착설에 의해 그 형상이나 표면의 상태가, 공기의 흐름에 대해 상하 비대칭인 경우 발생

  ③ 착설의 빙화(氷花), 고드름의 부착, 진눈깨비, 습설(濕雪)의 착빙화, 상승기류에 의한 착빙, 전선의 사풍 등에 의해 발생 함.

마. 단락전자력에 의한 진동

  ① 다도체 송전선로에서 1상에 연결된 여러 가닥의 도체가 근접 병행시 전기적으로 전류에 의한 전자 흡인력과 정전 반반력이

       동시에 작용하여 발생 함.

  ② 장력이 증가 할수록 진동폭이 작아짐

  ③ 장력이 증가 할수록 전선간의 충돌현상이 늦게 나타나며, 전선간 충돌지속 시간도 상당히 짧아진다.

3. 송전선 진동 방지대책

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가. 미풍진동 방지

  ① 스톡브리지 댐퍼(Stock Bridge Damper) 설치

    ⊙ 단도체 및 다도체 가공송전선

    ⊙ 345kV 가공지선

 나. 프리홈드 아마로드(Preformed Amour Rod)

   ⊙ 현수형 크램프 사용개소

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 다. 서브스판(Sub-span)진동 방지

   ① 스페이서 댐퍼 설치

     ⊙ 4도체 이상 가공송전선

   ② 스페이서 설치

     ⊙ 복도체 가공송전선

라. 갤러핑(Galloping)진동 방지

  ① 경과지 선정 시 착빙설 우려지역 회피

  ② 전선의 착빙설 방지대책 강구(난 착설 전선사용 등)

  ③ 특수형 철탑 설계(전선 수평배열 등)

  ④ 상간 스페이서(Spacer) 설치

  ⑤ 갤러핑 댐퍼 설치

가. 탑각의 접지저항

  ▣ 철탑의 다리와 대지사이에 연결하는 저항 (그림에서 R)

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나. 역섬락

  ▣ 송전선이 뇌에 직격되었을 때 뇌전류(I)가 철탑에 흐르게 되는데 철탑의 탑재와 접지저항 R로 인해 철탑의 전위는 상승하게

        된다. 이 때 철탑의 전압이 애자련의 절연파괴 전압이상으로 될 경우에는  거꾸로 철탑에서 전선을 향해 섬락을 일으키게 되는

         데 이를 역섬락이라 한다.

 ▣ 역섬락 발생 이유

      ⊙ 애자의 섬락전압 < 철탑의 전압 V = I × R = 뇌전류 × 철탑접지저항

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다. 역섬락 방지대책

  ① 철탑의 전위를 낮게 한다.

  ② 철탑의 탑각 접지저항을 낮게 한다.

  ③ 탑각 접지저항을 낮추기 위해 매설지선을 설치한다.

       ※ 매설지선 : 탑각접지저항을 낮추기 위해 보통 이를 위해서 아연도금의 절연전선(매설지선)을 지면 밑에 30~50[cm]간격으로

                            방사상으로 설치한다.

한전이 추진하고 있는 500kV HVDC 동해안-신가평 송전건설사업이 올해안에 발주가 예상됨에 따라 관련업계가 수주를 위한 전략을 마련하는등 뜨거운 관심을 나타내고 있다.

4일 한전 및 관련업계에 따르면 한전은 시공 늦어질 경우 발전제약비용등을 고려, 동해안-신가평 송전선로 건설사업의 적기준공이 필요하다고 보고 민원해결의 속도를 높이는 것은 물론 전원개발촉진법 승인을 받는 등 올해안에 일부구간이라도 발주를 진행할 준비를 하고 있는 것으로 알려졌다.

한전은 올해 설계, 공사계약 등 발주를 우선 시작해야 나머지 구간도 민원이 해결되면 점차 공사 발주구간을 넓혀, 계획기간안에 공사가 준공될 수 있다는 판단을 내린 것으로 알려졌다.

그동안 동해안-신가평 송전선로 건설사업은 지지부진하다 지난 2019년12월 동해안-신가평 특별대책본부를 발족하면서 민원해결의 물꼬를 트기 시작, 지난해 하반기부터 본궤도에 진입하고 있다.

한전은 이 사업을 동부구간(울진~평창)과 서부구간(횡성~가평)으로 구분하여 진행하고 있는데 동부구간은 전체 230km중 140km,서부구간은90km이며 송전탑 440기가 세워질 대역사다.

동해안-신가평 송전선로는 동해안지역에 생산되는 원자력 및 화력발전소의 발전전력을 수송하기 위해 건설되는데 현재의 선로로는 공급가능용량을 초과, 송전용량 부족과 고장 발생으로 인한 광역정전을 막기위해 765kV 건설 대신에 2016년 5월 HVDC로 변경한 환경피해를 저감하고 전자파 발생이 없는 주민 수용성을 높일 수 있는 공법이다.

한편 HVDC(High Voltage Direct Current)는 고압직류송전방식으로 발전소에서 교류로 생산한 전기를 직류로 변환하여 송전한 후 다시 교류로 변환하는 기술로 1954년 스웨덴에서 첫 상업운전이 시작된 이래 미국, 일본, 캐나다, 중국, 유럽 등 전 세계적으로 활발히 사용되고 있는 안전성과 경제성이 검증된 기술이다. 우리나라는 1998년 제주와 해남을 연결하는 선로를 시작으로 약 22년간 안정적으로 설비를 운영중에 있다.

HVDC의 장점은 장거리 송전 시 전력손실 감소 및 경제성 확보, 주파수가 다른 국가 간 전력계통 연계 등 여러 가지가 있지만 주민수용성 측면에서 큰 특징은 두 가지로 볼 수 있다. △첫째: 송전탑 크기가 작고 모양이 단순해 경관 측면에서 우수하다. 직류 송전탑 높이는 교류 76만5천볼트(765kV) 송전탑대비 약 75% 수준으로 철탑과 선하지(철탑의 최외측에 있는 송전선로 아래의 토지)면적이 작아 환경피해를 저감할 수 있다. △둘째: 직류송전은 시간 변동에 따른 전압과 전류의 크기와 방향이 일정해 전자파가 발생하지 않는다.​

1. 개 요

  가. 송전선로 애자 개수는 송전전압 및 경과지 염분 및 대기오염 정도에 따라 결정되며 절연협조 측면도 고려해야 함

  나. 애자의 종류

   ① 현수애자 ② 핀 애자 ③ 장간애자 ④ 지지애자 ⑤ 내무애자 등

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2. 송전선로 애자 개수 선정 시 유의사항

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가. 내부 이상전압(선로 개폐 서지, 고장 시 서지 등)에 견딜 것

  ① 내부 이상전압은 최대 상규대지전압의 4배 정도 임

  ② 즉, 상용주파 주수 섬락전압이 선로의 상규 대지 최대전압의 4배 이상 되도록 하며,

  ③ 여기에 불량애자가 1~2개 있을 것은 감안하여 전체 개수를 결정

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나. 전압분포 불평형에 대한 검토

      [그림] 애자련의 전압분포

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다. 애자련 연 능률(String Efficiency)검토

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  ① 공식

       η = Vn/n. V1

       단, V1 : 애자 1개의 섬락전압[kV]

             Vn : 애자련 전체의 섬락전압[kV]

             n : 1개 애자련의 애자개수

    ▣ 전압의 균등화를 위해서는 연 능률을 1로 하는 것이 이상적임

  ② 연 능률을 1로 하는 방법

    ㉠ 애자의 정전용량을 크게 하여 철탑 및 전선로의 케페시턴스를 무시할 수 있게 하는 방법 (Cm>> Ce, Cd)

    ㉡ 철탑에 대한 케페시턴스 = 선로에 대한 케페시턴스 로 상쇄시키는 방법 (Ce = Cd)

               [그림] 애자련의 등가회로

    ㉢ 소호장치 설치로 분담전압을 개선하는 방법

       ⊙ 소호장치 설치 전 분담전압 차 : (21 : 5)

       ⊙ 소호장치 설치 후 분담전압 차 : (13 : 8)

            즉, 소호장치(Aching ring, Aching horn) 설치 후 분담전압 차가 (21 : 5 → 13 : 8)로 개선 됨

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라. 절연협조 검토

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  ▣ 절연협조 측면에서 선로애자의 절연내력은 가장 큰 BIL을 가질 것

                                                     [그림] 절연강도 비교

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마. 진동 시 지지물과의 이격거리

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  ▣ 현수 애자련의 풍압에 의한 진동 시 전선 흔들림으로 섬락현상이 발생할 수 있어,

       전선 흔들림이 항상 Clearance Diagram 이에 들도록 애자련의 개수를 결정

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바. 오염 지구별 애자개수 적용

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  ① 오염정도에 때라 특히 염분부착밀도[mg/㎠]에 의해서 애자 수 결정

  ② 오염지구별, 전압별 애자개수 적용

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사. 현수애자 기타 특성

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  ① 주수 섬락시험 시 애자의 케페시턴스 증가 시 연결개수와 전압관계 검토

  ② 충격비 검토

      ▣ 충격비란 상용주파 섬락전압과 충격파 섬락전압과의 비로 상용주파 섬락전압의 2배 정도 임. 

           즉, 충격비 = 충격파 섬락전압/상용주파 섬락전압

  ③ 활선작업 고려

     ▣ 종전의 크레비스 타입을 활선교체가 가능한 볼 소켓형으로 사용

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아. 765kV의 차 절연 시행

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  ▣ 2회선 동시 가선 시 양 회선이 동시 섬락되는 것을 방지하기 위하여 애자 개수를 1 ~ 2개 차이를 두어 절연 시행

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3. 애자 개수 산정 예

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가. 154kV

  ① 상규 대지전압의 4배 : (154/√3) × 4 = 355.64

  ② 애자 개수 : 355.64/50 = 7.11 단, 50 : 주수 섬락전압 [kV]

       그러므로 8개 + 1~2개 = 9개 ~ 11개

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나. 345kV

  ① 상규 대지전압의 4배 : (345/√3) × 4 = 796.74

  ② 애자 개수 : 796.74/50 = 15.94 단, 50 : 주수 섬락전압 [kV]

        그러므로 16개 + 1~2개 = 18개 ~ 23개

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다. 765kV

  ① 상규 대지전압의 4배 : (765/√3) × 4 = 1,766.7

  ② 애자 개수 : 1966.7/50 = 35.33 단, 50 : 주수 섬락전압 [kV]

       그러므로 36개 + 4~5개 = 40개 ~ 50개

1. 철탑도장 방법

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  가. 도장은 지표상 60m 이상인 개소와 항공기 통행에 장애가 되는 곳에 시행

  나. 철탑도장은 철탑조립 완료 후 시행함을 원칙으로 하며,

  다. 강관철탑인 경우 도장작업원의 작업공간과 안전사고를 대비하고

        품질등을 고려하여 지상에서 도장 완료 후 조립하는 방법도 검토할 수 있음

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2. 철탑높이에 따른 등분 구분

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 가. 철탑의 수직 길이의 위쪽 60m 이상 210m 미만은 7등분하여

       가장 높은 부분으로부터 주황색과 백색 순으로 번갈아 줄무늬 형태로 도색

 나. 관계 행정기관의장이 요청하는 경우 등으로

       건설교통부장관이 항공기의 비행안전을 위하여 필요하다고 인정하여

        별도로 요구하는 경우에는 그에 따름

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3. 도료 및 도막 두께

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 가. 하도 : 에폭시 계 1회,

 나. 상도 : 우레탄 계 1회

 다. 도막 두께

     - 하도 : 50±5㎛

     - 상도 : 50±5㎛

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Ⅰ. 절연협조

 ▣ 전력계통내의 기기들의 절연강도는 서로 상이하기 때문에

      이러한 기기들이 이상전압으로부터 적절하게 보호되기 위해서는

      개별적인 고려가 아닌 전체적인 관점에서 적절한 절연강도를 지니도록 설계해야 한다.

      이것을 절연협조라 한다.

                                               [전력기기의 V-t 협조 곡선]

Ⅱ. 절연협조의 목적

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1. 전력계통내의 기기 상호간 합리적인 절연강도를 지니게 함으로써 경제성을 부여한다.

    즉 뇌서지에 의한 이상전압을 견디도록 기기의 절연강도를 설계하는 것은 경제적이지 못하다.

  ① 변압기: 피뢰기를 통한 보호를 통해 저감절연 실시로 경제성 확보

  ② 송전선로: 가공지선을 통해 애자련을 보호

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2. 절연협조를 통해서 계통의 신뢰도를 향상시킨다.

  ① 적절한 절연협조는 낙뢰에 의한 절연파괴 사고 빈도를 저감시키는데 효과적

  ② 2회선 송전선로의 불평형 절연은 2회선 모두가 탈락되는 것을 방지하여 공급신뢰도 향상에 기여

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Ⅲ. 절연협조 방법

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1. 송전계통에서 기기 간 절연협조 방법

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  ▣ 아래 그림은 154kV 송전계통 기기들의 뇌 임펄스 내전압(BIL),

       피뢰기의 제한전압, 표준 BIL과의 절연협조 관계의 예를 나타낸다.

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