[Lv1] 1장. 전선로 ③ 이도와 애자

안녕하세요!

전력공학 3번째 포스팅입니다

 전력공학의 송전파트 중

전선로라는 부분을 보고 있는데요

이전 포스팅에서 전선로를 구성하는 전선의 구비조건과

전선의 종류와 그중 ACSR이라는 전선을 봤고

전선의 위험요소를 방지하기 위한 방법을 살펴봤습니다

전선로란 전선을 포함해 그 부속설비까지

포함한 개념이라고 했었는데 역시나 핵심은 전선이기에

전선에 대해 계속 살펴보고 있는 것이죠

세부 내용과 함께 이러한 내용의 흐름을 알면

내용을 떠올리기가 더 수월해집니다!

* 전선의 이도

 계속해서 전선에 대해 알아볼 건데요

이번에 알아볼 내용은 전선의 '이도' 라는 개념입니다

이도는 한마디로 전선의 쳐진 정도를 나타냅니다

수평위치에서 가장 멀리 떨어진 거리를 이도로 정의합니다

전선이 쳐질수록 좋을까요 수평으로 팽팽한게 좋을까요

너무 쳐지면 전선끼리 부딪혀 단락이 되거나

 나무나 차량에 부딪힐 수 있습니다

전선이 꼬일 염려도 있구요

그렇다고 너무 팽팽하면 자칫 끊어질 우려가 있겠죠

네 그래서 이도는 적당해야됩니다 !

적당한 이도를 계산하는 공식이 있습니다

$$D=\frac{WS^2}{8T}$$

문제에서 이도를 물어보면 이 공식을 쓰면 됩니다

D는 이도 

W는 전선무게 

S는 경간, 즉 지지물(전봇대) 사이의 거리를 말합니다 

T는 수평장력을 말합니다

전선무게(W)는 전선의 하중으로 표현하기도 합니다

수평장력(T)는 그냥 장력이라고도 하는데

장력(T)이 주어질수도 있고

안주어질 수도 있습니다

장력(T) 대신 인장하중과 안전율이 주어질수도 있는데요

인장하중과 안전율을 이용해서 수평장력(T)을 계산하는 식이 있습니다

$$수평장력(T)=\frac{인장하중}{안전율}$$

인장하중은 장력과 비슷하게 당기는힘 정도로 보시면 되고

안전율은 여유분을 고려하는 것이라고 보면 됩니다

즉 장력이 주어지면 

$D=\frac{WS^2}{8T}$ 공식의 T값에 바로 대입하면 되고

인장하중과 안전율이 주어지면 

$\frac{인장하중}{안전율}$ 값을 T에 대입하면 됩니다

( 전선하중과 인장하중을 혼동하지 않도록 합시다

전선하중은 W, 인장하중은 T와 관련된 용어입니다 )

예제 한번 볼게요

이도를 물어보는 문제이므로

이도 공식을 떠올리면 됩니다

이도의 공식

$$D=\frac{WS^2}{8T}$$

에서 경간이 S이고 장력이 T이고

하중이 W입니다

저렇게 기호를 문제에 표시해두면

대입할 때 헷갈리는 일이 줄어듭니다

주어진 숫자를 공식에 대입하면

$$D=\frac{2×200^2}{8×1000}=10[m]$$

답은 ①번입니다

* 전선의 지표상 평균높이

전선이 수평으로 팽팽한 상태가 아니라면

즉, 어느정도의 이도를 가진 상태라면

지표면에서 전선까지 높이는 

위치에 따라 각각 다를 것입니다

이때 지표면에서 전선까지의 평균적인 높이를

계산하는 공식이 있습니다

$$H=h-\frac{2}{3} D [m]$$

h는 지지물의 높이, D는 이도입니다

문제에서 전선의 평균높이를 물으면

이 공식을 사용하면 됩니다!

* 애자

지금까지 전선로에서 '전선'에 대한

내용을 살펴봤습니다

전선로에 전선 말고도 여러가지 붙어있는 설비들이 있는데

대표적으로 '애자' 가 있습니다

애자에 대해 공부하고 1장 전선로를 마무리하려고 합니다

애자는 전선을 지지물에 고정하는 역할과 동시에

절연체의 역할을 합니다

(지지물은 전봇대나 철탑 등을 말합니다)

고정하는 역할은 이해가 쉽게 될 것이고

절연체 역할에 대해 살펴봅시다

절연체는 전기가 흐르지 못하게 막는 것으로

보시면 됩니다

전류가 전선으로만 흘러야지 전봇대쪽으로 타고 흘러가면

지나가던 사람에게 감전의 위험도 생길뿐더러

전선을 타고 목적지까지 가야될 전류가 새어나가는 거니깐

여러모로 안좋습니다

따라서 전선과 지지물 간 절연을 위해 애자를 설치합니다

애자가 어느 정도의 전압까지는 전류가 못흐르게 잘 막아주는데

애자도 일정 전압을 넘어서게 되면 못버티고 전류가 흘러버립니다

송전선로에 흐르는 전압은 보통 

154[kV], 345[kV], 765[kV] 등 다양한데

전압이 높은 전선로일수록 

애자를 여러개 연결하는 방식을 통해

더 잘 버틸수 있도록 해줍니다

이러한 애자 여러개의 묶음을 '애자련' 이라고 합니다

154[kV]의 경우 애자 10개 정도를 한묶음으로 사용합니다

* 애자련의 전압부담

애자련에서 다루고 넘어갈 부분은 전압부담입니다

10개의 애자로 구성된 애자련을 살펴봅시다

더 많은 애자를 쓰는 이유가 더 높은 전압에

견디기 위해서인데

이 때 각각의 애자가 동일한 만큼의 전압을

부담해주면 좋겠지만 

실제로는 전압부담이 균일하게 이뤄지지 않습니다

전압부담 최대 : 전선에서 가장 가까운 애자

전압부담 최소 : 철탑에서 3번째 애자

                     (전선에서 8번째 애자)

입니다

이것을 암기하고 넘어가면 됩니다

* 애자련의 보호

전선과 지지물의 절연을 위해 

애자련의 역할이 매우 중요하므로 

이를 보호하는 것이 필요합니다

낙뢰 등의 매우 큰 전압이 전선으로 들어오면

애자가 버티지 못하고 절연이 파괴되어

전류가 흐르고 망가질 수 있는데요

이를 방지하기 위해 사용되는 것이

소호환, 소호각이라는 것입니다

소호환과 소호각은 

모양만 살짝 다르지 기능은 동일합니다

초호환과 초호각이라고도 하고

영어로는 각각 아킹링, 아킹혼 이라고 합니다

애자련을 보호하는 것은 무엇인가 라는 문제에서

(소호환, 소호각, 초호환, 초호각, 아킹링, 아킹혼)

중에 하나가 보기에 있다면 답으로 체크하면 됩니다

내용은 여기까지입니다

문제 풀어봅시다

1

2

3

4

1.

이도가 얼마인지 물었기 때문에

이도 공식

$$D=\frac{WS^2}{8T}$$

를 활용하면 됩니다

W=2, S=200이고

장력(T)이 주어지지 않았는데

인장하중과 안전율이 주어졌으므로

$$T=\frac{인장하중}{안전율}=\frac{4000}{2.2}$$

를 대입하면 됩니다

$$D=\frac{2×200^2}{8×\frac{4000}{2.2}}=5.5$$

답은 ③번입니다

2.

애자련의 전압부담 최대 : 전선에서 가장 가까운 애자

애자련의 전압부담 최소 : 전선에서 8번째(철탑에서 3번째) 애자

전압부담이 최대인 것을 물었으므로 

전선에서 가장 가까운 애자가 정답입니다

답은 ①번입니다

3.

전선의 평균높이를 물었으므로

$$H=h-\frac{2}{3} D [m]$$

이 공식을 활용하면 됩니다

h =15, D=2.7을 대입하면 됩니다

공식에 경간 S가 없으므로 

경간은 신경쓰지 않아도 됩니다

$$H=15-\frac{2}{3}×2.7 =13.2$$

답은 ②번입니다

4.

애자련의 보호에 사용되는 것이

(초호환, 초호각, 소호환, 소호각, 아킹링, 아킹혼)

이라고 했습니다

(6개 모두 같은말로 봐도 무방합니다)

애자를 보호한다는 것은

애자의 파손을 방지한다는 것을 의미합니다

답은 ③번입니다

< 요약 >

1장의 내용을 마무리하도록 하겠습니다

핵심내용이자 최근 과년도에 나온 내용들을 

먼저 다루고 있습니다!

더많은 내용들은 추후에 2회독 하면서 

살을 붙여나갈 계획입니다

설명은 주저리주저리 길었지만

기억해야할 핵심은 몇개 없으니까

확실하게 기억하고 넘어가면 좋을 것 같습니다!!

그럼 조만간 2장 포스팅으로 찾아뵙겠습니다

감사합니다!