복도체 방식의 장단점

1. 복도체란?

 ▣ 복도체(複導體, bundled conductor)’는 하나의 송전선로 상(相)을 여러 가닥의 도체로 구성하는 방식​이다. 송전선의 한 상에

      전선 1가닥을 쓰는 대신 2가닥, 4가닥, 6가닥 등을 일정한 간격으로 묶어서 하나의 전기적 도체처럼 사용하는 것을 말한다.

가. 복도체의 인덕턴스

 ▣ 일반적으로 전선의 굵기가 커지면 선로의 인덕턴스는 작아진다. 인덕턴스 L = Φ/I 인데 같은 전류가 흐르더라도 전선의 굵기가

      굵어지면 자속밀도는 줄어 들기 때문이다. 그런데 여기에 복도체가 되면 소도체간의 자속이 서로 상쇄되어 자기장이 약해지므로

      인덕턴스는 감소하게 된다.

나. 복도체의 정전용량(Capacitance)

  ▣ 정전용량은 전압을 가했을 때 전하를 저장할 수 있는 능력이다. 기호는 C를 사용하고 단위는 패럿 (F, Farad)을 쓴다.

       C = Q/V [F] (C:정전용량, Q : 전하량, V : 전압)이 기본식이다.

      정전용량 C가 1[F]이라는 의미는 전압 1[V]를 가했을 때 전하량 1[C]를 저장한다는 의미이다.

  ▣ 정전용량 C = ε (A/d) (C : 정전용량, ε : 유전율, A : 면적, d : 유전체간 거리)가 기본식이다.

  ▣ 정전용량과 전하의 관계식을 보면 C = Q/V, Q = CV, I = ωCV, I = 2πfCV 의 식이 유도된다.

  ▣ 정전용량은 유전체의 면적이 크거나 거리가 가까우면 커지게 되는데 송전선도 하나의 유전체로 본다면 송전선의 표면적이 커지

       고 선간거리가 가까우면 정전용량은 커지게 된다.

  ▣ 송전선의 정전용량 산정식은 다음과 같다.​

2. 복도체의 장점

가. 송전용량의 20% 증대

  ▣ 전선의 등가반경이 커서 인덕턴스 L이 20~30% 감소되고 정전용량 C가 20~30% 증대하여 송전용량이 증대하게 된다.​

※ 고유송전용량 (SIL, Surge Impedance Loading)은 송전선로의 인덕턴스와 정전용량에 의한 무효전력 발생과 소비가 서로

     균형을 이루는 송전전력을 말하며 선로 자체의 특성임피던스에 의해 결정되는 일종의 기준 송전용량이다.

           VL : 선간전압, Zc : 특성임피던스, L : 인덕턴스, C : 정전용량

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 ※ 특성임피던스 (Characteristic Impedance)는 송전선로에 전압과 전류의 파동이 진행할 때, 그 전압과 전류의 비율을 나타내

     는 선로 고유의 임피던스이다. 기호로는 Zc, Zo를 사용한다. L은 전류와 관련이 있고 C는 전압과 관련이 있다고 보면 특성임피던

     스는 Zc = 전류/전압 = L/C 즉, 전압과 전류의 비율이라고 할 수 있다.

 

나. 코로나 임계전압 : 20~30% 증대​

  위 식에서 복도체로서 등가 반지름이 커지면(d/2) 전선표면의 전위경도가 저감되어 코로나 임계전압 Eo가 상승하게 된다.

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다. 표피효과의 저감으로 허용전류가 증대하게 된다. 또한 선로의 리액턴스 감소로 허용전류가 증가한다.

라. 안정도가 증가한다.

마. 공중연선이 필요없다.

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3. 복도체의 단점

 가. 정전용량이 증가하여 심야 경부하시 페란티 현상에 의한 수전단 전압이 이상상승(약 5%정도)한다.

 나. 강풍 및 부착 빙설에 의한 전선의 진동이 발생한다.

      (스톡브릿지댐퍼, 스페이서, 댐퍼 등 설치 필요)

 다. 단락사고시 동상의 소도체 간에 커다란 흡입력이 생겨 소도체간 충돌, 전선표면을 손상시킨다.

       코로나 발생을 용이하게 한다. (스트라이킹 현상)

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4. 복도체 적용례

 가. 154 kV 송전선로

   ▣ 보통 2도체를 사용하며 전선은 330 ~ 440㎟ ACSR선 사용

 나. 345 kV 송전선로

   ▣ 보통 4도체를 사용하며 전선은 480㎟ ACSR선 사용

       (레일 Type) Spacer Damper 사용

다. 765 kV (카디널 Type)

   ▣ 보통 6도체를 사용하며 전선은 480㎟ ACSR선 사용

 

【이도(Dip) 】

 ▣ 전선 자체의 중량으로 인해 전선의 밑으로 쳐진 정도를 나타내는 곡선의 수직거리

 

【등가 선간거리 및 등가 반지름】

가. 등가 선간거리​

나. 등가반지름​

        r : 소도체 반지름 [m], n : 소도체 개수, s : 소도체간 간격 [m]

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