전선로 (전선의 종류, 구성 등)

전선로

1. 전선

​

(1) 전선의 종류

  ① 가공전선로 : 공중에 설치하는 전선

  ② 지중전선로 : 지하에 설치하는 전선

  ③ 옥상전선로 : 건물의 위에 설치하는 전선

  ④ 옥측전선로 : 건물, 구조물의 측면에 설치하는 전선

  ⑤ 수상전선로 : 물위, 수면 위에 설치하는 전선

  ⑥ 수저전선로 : 물속에 설치하는 전선

  ⑦ 터널내전선로 : 터널내에 설치하는 전선

​

(2) 전선의 구비조건

① 도전율(k)이 클 것, 저항율이 작을 것, 전류가 잘 흐를 것

    도전율은 저항의 역수이므로 도전율이 크게 되면 저항은 작게 된다.

    * 기준 : 연동선 k = 100[%]

              경동선 k = 97[%]

         ex : 철사 k = 10[%] 미만

② 기계적 강도가 클 것

③ 가요성이 클 것(잘 구부러질 것, 유연성이 있을 것)

    옥내용   >  옥외용

    연동선       경동선

   * 옥내에서는 기계적 강도가 크지 않아도 되므로 연동선을 사용하고

     옥외에서는 기계적 강도를 요구하므로 경동선을 사용한다.

④ 내구성이 클 것 (내식성, 내열성)

   * 내식성 : 해안지방의 송전선 (염분 등의 영향 - 내식성 : "동선 > 알루미늄")

⑤ 가격이 싸고 신장율(팽창율)이 클 것, 대량생산이 가능할 것

⑥ 가벼울 것 (비중이 작을 것)

⑦ 가선이 용이할 것 (전선의 설치가 용이해야 한다)

​

2. 전선의 구조에 따른 분류

​

(1) 가닥수에 따른 분류

  ◎ 단선 : 단면이 원형이면서 한줄로 된 전선(지름이나 공칭단면적으로 표기)

     1가닥 - 전선이 굵어지면 다루기 힘들어지고 경제성 기타 특성상 송전에

               적합하지 않아 잘 사용되지 않는다.

전선단면적 산정식

◎ 연선 : 단선을 수내지 수십선을 꼬아 놓은 선, 여러가닥의 소선으로 되어 있다.

            작은 전선(실세선)이 꼬아져 있는 전선을 말한다. 단선과 상대되는 전선이다.

   ※ 소선의 총가닥수 N = 1+ 3 n (n+1) n : 중심소선을 뺀 소선의 층수

       소선 층수        소선가닥수

            1                 7 가닥

            2               19 가닥

            3               37 가닥

            4               61가닥

    계산법

       1 + 6 + 12 + 18 + 24 + .....

       7    19    37    61 .....

  ※ 연선의 지름 D = 2 (2n+1) × d n : 소선의 층수

​

연선구조

◎ 중공연선 : 가운데 비어 있는 것

  ⊙ 200[kV] 이상의 초고압에서는 코로나 현상을 방지하기 위하여 지름이 큰 전선을

      사용하지 않으면 안된다.

  ※ 특징 : 지름이 크다. (가운데가 비어 있기 때문에 지름이 크다)

(3) 피복에 의한 분류

   ◎ 나전선 :  전선에 피복이 없는 것을 나전선이라 한다. 피복 X

   ◎ 절연전선 : 피복 하나 : 절연피복 한번한 것을 절연전선이라 한다.

   ◎ 케이블 : 피복 2 번이상 : 케이블은 절연피복과 케이블 시스가 함께 있다.

​

(4) 전선의 재질에 따른 분류

   ① 단금속선 : 구리선 - 연동선, 경동선, 금속선 하나로 구성되어 있는 전선이다.

고유저항의 단위

⊙ 연동선 : 부드러움 (가전제품(옥내)), 비쌈, 강도는 작지만 잘 구부러지고

                저항이 작아 전류가 잘 흐른다.

​⊙ 경동선 : 딱딱함(옥외 송전), 비쌈, 강도가 세고 고유저항이 연동선보다 커서

               도전율은 연동선 보다 낮다.

⊙ 알루미늄선 : 저렴 - 알루미늄선은 강도도 있으면서 가벼워서 하중 경감이 필요한

                              전선 등에 사용된다. 연동선, 경동선에 비해 고유저항이 크다.

  ※ 고유저항 : 연동선 < 경동선 < 알루미늄

  ※ 인장강도 : 경동선 > 연동선 > 알루미늄

  ※ 무게는 알루미늄이 구리보다 가볍다. 일반적으로 1/3배

​

⊙ 강심알루미늄연선 (ACSR) : 장경간 송전선로, 온천지역 채용, 코로나 방지 목적

    도전율이 양호한 알루미늄 강도를 증가시키기 위하여 가운데 아연도금 강선이 들어가

    있는 강심 알루미늄연선이 대표적이다.

    구리선에 비해서 중량이 작고, 직경이 커졌다.

⊙ 합금선 : 규동선 (Cu + Si), 카드뮴동선 (Cu + Cd), 알루미늄합금선 (Al + Mg)

⊙ 쌍금속선 (동복강선) : 장경간 송전선로, 가공지선 (낙뢰방지 목적으로 사용)

​

(5) 전선의 굵기 선정

​

① 고려사항 : 허용전류, 전압강하, 기계적 강도, 전력손실, 경제적 조건

  ⊙ 허용전류 - 전선에 최대로 흘릴 수 있는 전류

                  - 전선이 버틸 수 있는 전류

  ⊙ 전압강하 : e = I × R ⇒ 전선의 저항만큼 전압강하가 발생하므로 이를 고려하여 선정

  ⊙ 기계적 강도 : 전선단면적 A ↑

  ​⊙ 전력손실 : Pl = I2·R

  ⊙ 경제적 조건

​

(6) 가장 경제적인 전선의 굵기 선정방법

   ⊙ 캘빈의 법칙 : 건설에 구입한 전선시설비에 대한 1년간의 이자 및 감가상각비 =1년간

                         전력 손실량에 대한 환산전기요금이 같을 때의 굵기

     ◎ 전선 1[m]의 연간 손실 전력 금액

     ◎ 전선 1[m]의 이자와 감가상각비를 가산한 연 경비 총액

​

[송전선의 전선 굵기 선정] 허용전류, 전압강하, 기계적 강도, 전력손실(코로나손),

                                  경제성

  ◎ 허용전류(안전전류) : 전선에 전류가 연속적으로 흐를 때 도체의 수명적 관점에서

                                 실용상 안전하게 흐를 수 있는 전류를 말함

     ※ 표피 효과 발생

표피효과

<표피효과의 영향>

  ⊙ 전선의 유효 단면적 축소

    ※ 표피효과는 전선 표면가까이에서만 전류가 흐르는 현상으로

       표피효과가 크게 되면 실제 전류가 흐르는 단면적은 작게 된다.

  ⊙ 저항값은 직류일 때 보다 증대 :  표피효과로 인해 실제 전류가 흐르는

                                              단면적이 작아지므로 저항은 높아지게 된다.

   ◎ 송전용량 감소 ↑ Pc = I2 R : 표피효과가 발생하면 전선의 단면적이 작아져

                                             저항이 높아지므로 전력손실이 많아지고 송전용량은

                                             감소하게 된다.

   ◎ 전선의 단면적, 주파수, 도전율, 투자율이 클수록 표피효과 증대

   ◎ 코로나 손실 증대 : 표피효과로 인해 전선의 단면적이 작아지므로 코로나 손실도 증대한다.

​

전선의 지름이 큰 것

① 복도체 (다도체) 방식

② 중공연선

③ ACSR : 강심알루미늄 연선

​

사용하는 주된 이유 : 코로나 현상을 방지하기 위하여