현수애자, 지지물과 전선 보호

【 현수애자 】

 

1. 애자의 역할

 ▣ 전선을 지지물에 고정시킬 때 전선과 지지물간 절연하는 절연체 역할을 하는

     것이 애자이다.

LP애자

※ LP애자 : Line Post

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애자

(1) 애자의 설치 목적

   ① 전선과 대지간(지지물)의 절연

   ② 전선을 지지물에 고정

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(2) 애자의 구비조건

   ① 충분한 절연내력을 가질 것 [V/m], 클수록 좋다.

   ② 충분한 절연저항을 가질 것 R = 1000[MΩ]

   ③ 충분한 기계적 강도를 가질 것

   ④ 누설 전류가 적을 것

   ⑤ 온도변화에 잘 견디고 습기를 흡수하지 않을 것

   ⑥ 가격이 싸고 다루기가 쉬울 것

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(3) 애자의 종류

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① 현수 애자 : 송전선로에 대부분 채용

   ⊙ 전선을 아래로 늘어 뜨리거나 잡아 당겨 지지하는 것으로써

      어떻게 연결하느냐에 따라 클리비스(나사, 끼움), 소켓형(고리를 거는 것)으로 분류됨

   ⊙ 원판 모양의 자기절연체의 양쪽에 연결용 쇠붙이를 시멘트로 접착하고 이들을 여러개

      연결하여 철탑 아래로 늘어 뜨려 큰 하중에 대하여 2련 또는 3련으로 전선을 가설하

      도록 하는 장치

    ※ 배전계통(전주를 지지물로 쓴다) : 현수애자와 핀애자를 쓴다.

      ◎ 요즘은 핀애자를 쓰지 않고 LP애자(Line Post)를 쓴다. (점퍼선에 사용)

    ※ 완금 : 3선은 2,400[mm]를 쓴다.

현수애자

완금과 애자

※ 애자의 갯수

   ⊙ 22.9kV -Y : 2~3개

   ⊙ 66 kV : 4~5개 - 최근에는 자주 사용하지 않음

   ⊙ 154kV : 9~11개

   ⊙ 345kV : 18~23개

   ⊙ 765kv : 40개 이상

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【현수애자】

   ▣ 종류 : 클레비스형, 볼 소켓형 (주로 사용)

     ⊙ 큰 하중에 대하여 2련 또는 3련으로 사용할 수 있다.

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     ※ 현수애자의 크기는 자기부의 직경 즉 지름으로 나타내는데

        254[mm]를 표준으로 하고 있다. 250[mm]라 하기도 함

        중성선을 지지하는 것은 180[mm]를 사용하고 있다.

소켓

⊙ 현수애자는 상부에 소켓(도체)과 하부 볼(도체)사이에 절연체인 공기가 있는 구조로

     콘덴서와 똑같은 구조를 갖추고 있어서 전력계통에서 콘덴서로 똑같이 취급한다.

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② 핀애자 : 직선 전선로를 지지하기 위한 곳에 사용

  ⊙ 갓 모양의 자기편을 시멘트로 접착하고 철재베이스를 써서 자기를 지지한 후에

      아연도금한 핀을 박아서 완금에 고정하여 사용한다.

    ※ 33(30)[kV]이하에서만 사용한다. 결국 핀애자는 22.9[kV]에서 사용한다.

   ⊙ 사용전압 : 이론상 66[kV]이하, 실제 30[kV]이하

   ⊙ 사용전압별 애자의 색상 : 저,고압용(백색), 특별고압용(자주색)

     ※ 기저에 수직으로 설치한다

핀애자

③ 장간 애자

   ⊙ 자기재 봉에 갓을 설치하여 그 양단에 cap을 취함

   ⊙ 장견간이나 해안 지역에서 염진 해 대책 및 코로나 방지 목적으로 사용

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④ LP 애자 : 선로용 지지 애자 (일반적인 전선)

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⑤ 폴리머 애자 : 빗물에 의한 세척효과가 좋음, 사기 유리 대신 실리콘 고무 사용

                    (합성수지로 만듬)

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(4) 현수 애자의 시험 [250mm] ※ 섬락 : 불꽃 = 아크 = 절연파괴

  ⊙ 현수애자의 양단의 쇠붙이에 전압을 걸어서 전압을 서서히 올리면 어느 순간 애자표면

     에 있는 공기를 통해서 아크방전이 일어나게 되는데 이를 섬락전압이라 한다.

애자 절연

① 건조 섬락 시험 : 건조한 상태에서의 절연파괴전압 80 [kV] ⇒ 80kV까지 견뎌야 한다

    (건조한 날)

② 주수 섬락 시험 : 젖은 상태에서의 절연파괴전압 50[kV]

    (비온 날)

③ 유증 섬락 시험 : 절연유 속에 넣은 상태에서의 절연파괴 전압 140[kV]

④ 충격 섬락 시험 : 표준파형의 충격파(서어지, 벼락 등) 상태에서의

                          절연파괴전압 125[kV],

                         ※ 1.2 × 50 [μsec] (벼락)

충격파 곡선

(5) 애자련의 능률

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애자련

(6) 애자련의 전압 분담

애자련 전압분담

애자련 전압분담1

⊙ 전선과 애자, 애자와 지지물간의 정전용량은 애자의 그 위치에 따라

    각각 다르게 나타나므로 각각의 전압분담도 달라지게 된다.

  ① 전압분담이 가장 큰 애자 : 전선에서 가장 가까운 애자

  ② 전압분담이 가장 작은 애자 : 전선에서 지지물 쪽으로 약 2/3 이상 지점에 위치한 애자

    ex) 5련 애자 : 철탑에서 두번째, 10련 애자 : 철탑에서 3번째 애자

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(7) 애자련의 보호 : 아킹혼(링), 소호각(환)

애자련 보호

 

【 지지물과 전선보호 】

1. 지지물

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(1) 지지물의 종류

  ① 목주 : 말구 지름 (끝부분 지름) 12[cm]이상, 지름의 증가율 9/1000 이상

  ② 철근 콘크리트주 : 말구 지름 14[cm]이상 (14, 17, 19 [cm] ) 지름 증가율 1/75 이상

  ③ 철주 : 66[kV] 이하의 송전선로에 많이 사용

  ④ 철탑 : 4각 철탑, 방형 철탑, 우두형 철탑, 문형 철탑 등

     (아연 도금한 형강 등을 볼트 등으로 조립하여 사용 : 녹슬지 않게)​

철탑종류

송전선

(2) 사용장소 및 용도에 의한 분류

철탑형태

① 직선형(A) : 평지에 사용, 수평각도 3˚이하인 직선 전선로 부분에 사용

② 경각도형(B) : 수평각도 3˚ ~20˚ 이하에서 사용

③ 중각도형(C) : 수평각도 20˚ 초과시 사용

철탑설치 장소

④ 인류형(D) : 전선로가 끝나는 부분에 사용 - 60˚ 까지 적용, 가파른 산지 같은 곳에 사용

※ 억류 지지 철탑 : 전선을 끌어 당겨 지지하는 것

⑤ 내장형(E) : 전선로 양쪽의 경간차가 큰 곳에 사용 (시험 자주 나옴)

⊙ 직선형은 10기 이하 마다 내장 애자를 설치하여 전선으로 보강

⑥ 보강형 : 전선로 직선 부분을 보강할 경우에 사용

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(3) 지지물의 기초 강도

⊙ 가공 전선 지지물의 기초 강도는 안전율 2 이상으로 할 것

⊙ 지지물의 전장이 15[m]이하인 경우에는 땅에 묻히는 깊이를

전장의 1/6 이상으로 할 것

지지물 기초

2. 전선의 보호

① 전선의 진동 방지 : 댐퍼(Damper) : 아연도금한 강연성의 양단에 추를 붙여 놓은 것

댐퍼

※ 진동은 가벼울 수록 경간이 길수록 진동이 많음

⊙ 스톡브릿지 댐퍼 (Stock bridge damper) : 전선의 좌우 진동방지

⊙ 토셔널 댐퍼 (Torsional damper) : 전선의 상하 도약 방지

클램프

⊙ 베이트 댐퍼(Bate damper) : 클램프 전후에 첨선을 감아 진동을 방지하는 것

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② 전선 지지점에서의 단선 방지 : 아머로드 (Armaor rod)

※아마로드 : 전선 지지점에 대한 보호 : 테이핑 작업

(전선과 같은 종류의 선(연선)을 여러번 꼬아 줌)

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③ 오프셋 : 전선 도약에 의한 상하부 전선의 단락 방지

(Off : 벗어나다, Set : 설치) 중심부를 벗어나서 설치

전선에 쌓였던 눈이 떨어지거나 하면 전선이 도약할 수 있는데

이렇게 되면 전선과 전선이 단락할 수 있어 이를 방지하기 위함

오프셋

※ 혼촉 방지 : 혼촉 잘못된 접촉

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3. 이도 (Dip)

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⊙ 이도 (Dip) : 전선 자체의 중량으로 인해 전선이 아래로 쳐진 정도를 나타내는 곡선

                    (커티너리 곡선)의 수직거리

이도

이도 관련식

(8) 전선의 하중

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① 전선 자체 하중 : Wo ⇒ 아래로 작용

② 빙설 하중 (Wi) i = Ice ⇒ 아래로 작용

빙설하중

전선 주위에 두께 6[mm], 비중 0.9[g/㎤]의 빙설이 균일하게 부탁된 상태에서의 하중

W​i = 0.0054 π (d + 6) [kg/m] (d [mm] : 전선의 바깥지름)

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③ 풍압 하중 (Ww) : 철탑 설계시의 가장 큰 하중

풍압하중

P: Pressure, k : 전선의 표면계수

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③ 합성 하중

합성하중

4. 지선

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(1) 지선의 설치 목적

① 지지물의 강도 보강 (철탑에서는 임시용인 경우만 시설)

② 전선로의 안정성 증대

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(2) 지선의 종류

① 보통지선(인류지선) : 전선이 끝나는 부분에 사용

② 수평지선 : 도로나 하천 등을 횡단하는데 사용

③ 가공지선 : 직선로에 선로방향으로 불편균 장력이 발생하는 경우 수평지선 대신에

                  지지물을 사용하여 시설

④ 공동지선 : 장력이 비슷한 인류주, 분기주, 곡선로주가 인접한 경우, 양주간 공동으로

                  수평하게 시설

⑤ Y지선 : 다수의 완금을 설치하거나 장력이 큰 경우 또는 H주 등에 시설하는 지선

⑥ 궁지선 (A, R) : 주위의 건조물 등으로 인하여 지선의 밑넓이를 충분히 넓게 할 수 없는

                       경우에 시설하는 지선

지선

(3) 지선의 구비조건 (전기설비기준에서 자세히 다룬다)

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① 안전율(여유계수)은 2.5이상일 것 (단 목주나 A종은 1.5 이상)

② 소선은 지름 2.6[mm]이상의 금속선을 3조 이상 꼬아서 시설할 것

     (단, 인장강도 70[kg/㎟] 이상인 아연도금강연선은 2.0[mm]

③ 허용 인장하중의 최저는 440[kg] 이상일 것

④ 지중의 부분 및 지표상 30[cm]까지의 부분은 아연도금한 철봉 등을 사용할 것

⑤ 도로 횡단시 지선의 높이는 5[m] 이상으로 할 것