[발솔배전기술사] 전력 Cable의 손실!

다음은 발송배전기술사 송전공학 문제 중 전력 Cable의 손실에 대한 설명입니다.

[문제] 전력 Cable의 손실에 대하여 설명하시오.(제84회 4교시)

[답]

1. 개요

  · 전력 Cable의 손실에는 저항손, 연피손, 유전체손 등이 있다.

 

2. 저항손($P_{R}$)

  1) 저항손은 Cable의 손실 중 가장 크다.

     · $P_{R} =  I^{2} R = I^{2}  · \rho  \frac{l}{A}= I^{2} \times   \frac{1}{58}  \times  \frac{100}{C}   \times   \frac{l}{A}  \propto  \frac{ \rho }{A}$

         · $ \rho $[Ω·cm] : 도체의 저항율($ = \frac{1}{ \sigma }$, $  \sigma [ \mho  /cm] $ : 도체의 도전율)     · l[m] : 도체의 길이     · A[㎟] : 도체의 단면적   

         · C(도전율) :  $C_{u} $ : 100[%] , 경동선 : 97[%] , Al 선 : 68[%]

  2) 저항손 저감대책

     · 저항손을 줄이기 위해서는 도전율이 좋고, 단면적이 큰 도체를 사용하여야 한다.

 

3. 연피손($P_{S}$)

  1) 연피손의 정의

      · 연피손이란 단심 Cable에 교류를 흘리면, 전자유도작용에 의해 연피(Sheath)에 전압이 유도되고 와전류가 흐르게

        되어 발생하는 손실을 말한다.

  2) Sheath 유기전압($V_{S}$)은 

     · $V_{S} = \sum (jX _{mi}  ·  I_{i} )  [V/km]$

         · $ X _{mi} [ \Omega /km]$ : 도체와 연피간 상호리액턴스

         · $ I _{i} [ A]$ : 도체에 흐르는 전류

  3) 연피에 흐르는 와전류($I_{S}$)는

     · $I_{S} =  I_{i} ·  \frac{X_{mi}}{ \sqrt{ X_{mi}^{2}+R_{S}^{2} } } [A]$         · $R_{S}$ : Sheath 저항

  4) 연피손($P_{S}$)

     · $ P_{S} =V_{S} I_{S}=  I_{i} ^{2}  · \frac{X_{mi} ^{2} }{ \sqrt{ X_{mi}^{2}+R_{S}^{2} } } [W/km]$

  5) 연피손 저감대책

     (1) Sheath 유기전압($V_{S}$) 저감

         · 편단접지 또는 Cross - Bond 접지시행

     (2) Sheath 전류($I_{S}$) 저감

         · Cable 연가, Sheath 절연

     (3) 연피손은 연피의 저항율이 클 수록, 전류와 주파수가 작을 수록, 단선 Cable의 이격거리가 짧을수록 작은 값을

          나타낸다.

 

4. 유전체손($W_{d}$)

  1) 유전체손의 정의

     · 유전체손이란 전극간에 유전체(절연물)를 끼우고 교류전압을 인가했을 때, 발생하는 손실을 말한다.

  2) 유전체의 등가회로도와 전류Vector도

  3) $\dot{I} =  \dot{I_{R} } +j \dot{I_{c} }$ 

     · $\dot{I} [A]$ : 유전체에 흐르는 전류

     · $\dot{I} _{R}  [A]$ : 누설저항에 의한 손실전류

     · $j\dot{I _{c} } [A]$ : 정전용량(C)에 의한 충전전류

  4) 단심 Cable의 유전체손실($W_{d}$)

     · $W_{d} =  \dot{E}  \dot{ I_{R} } [W]=  \dot{E}  \dot{ I } cos \theta =\dot{E}  \dot{ I } sin  \delta $ ≒ $\dot{E}  \dot{ I } tan  \delta =   \omega C  E^{2}  tan  \delta =2 \pi f C  E^{2}  tan  \delta$

     · ($\delta ≒ 0$ → $sin  \delta$ ≒ $tan  \delta$, $I_{R} ≒ 0$ → $I$ ≒ $I_{c}= \frac{E}{ \frac{1}{ \omega C} } =  \omega CE$)

     · $\dot{ I_{R} }$ 이 적을수록 절연성 우수

  5) 3심 Cable 의 경우 유전체손($W_{d}$)은

     (1) $W_{d} = 3   \omega C  E^{2}  tan  \delta =   \omega C  V^{2}  tan  \delta$       · V : 선간 전압

     (2) 유전체손과 $tan  \delta$는 비례함을 알 수 있다.

  6) 유전체손은 전압, 온도 및 주파수에 따라 다르며 전연물의 불량 및 열화의 유·무를 판정할 수 있다.

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 송전공학 문제로 나올 법한 전력 Cable의 손실에 대하여 알아 보았습니다.