[발송배전기술사] 다도체가 등가 단도체에 비해 갖는 장·단점!

다음은 발송배전기술사 송전공학 문제 중 다도체가 등가 단도체에 비해 갖는 장·단점에 대한 설명입니다.

다도체가 등가 단도체에 비해 갖는 장점, 단점 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 다도체가 등가 단도체에 비해 갖는 장·단점에 대하여 설명하시오.(제98회 1교시)

[답]

1. 다도체의 정의

  · 다도체란, 동상의 가공전선을 여러개의 소도체로 나누어서 가선한 것을 말한다.

 

2. 다도체가 등가 단도체에 비해 갖는 장점

  1) L감소, C증가로 리액턴스($X=X_{L} -X_{C}$) 감소

     (1) 인덕턴스$(L_{n}) =  \frac{0.05}{n} +0.4605 log _{10}  \frac{D}{ r_{e} } [mH/km]$

         · $n$ : 소도체수              · $r_{e} [cm]= \sqrt[n]{rS ^{n-1} }$ : 다도체의 등가반지름

         · $r[cm]$ : 소도체의 반지름                · $S[cm]$ : 소도체 간 기하평균거리                

         · $D[cm]$ : 등가선간거리                · 비 정삼각형 배열 시 등가선간거리(D)는 $D=  \sqrt[3]{ D_{ab} D_{bc}D_{ca}} \,  [cm]$

        · 인덕턴스는 복(2)도체가 등가 단도체에 비해서 20~30[%] 정도 감소

        · 단도체 : 2도체 : 4도체 = 1 : 0.7 : 0.6

     (2) 정전용량$(C_{n}) =  \frac{0.02413}{log _{10}  \frac{D}{ r_{e} }} [ \mu F/km]$

        · 정전용량은 복(2)도체가 등가 단도체에 비해서 20~30[%] 정도 증가

     (3) 동일 굵기의 단도체 전선에 비하여 다도체의 등가반경이 증가하므로 인덕턴스는 감소하고 정전용량은

           증가하여 리액턴스가 감소된다.

  2) 허용전류 증가

     · $V=IX$ 에서 전압 일정시, X감소로 I증가

  3) 송전용량이 복도체 사용 시 20[%] 정도 증대된다.

     · L이 20~30[%] 감소, C가 20~30[%] 증대되어 송전용량이 증대된다.

     · 고유송전용량$(SIL) = P =  \frac{  V_{r} ^{2} }{ Z_{ \omega } } =\frac{  V_{r} ^{2} }{  \sqrt{ \frac{L}{C} }  }[MW/회선]$

  4) Corona 임계전압 상승으로 코로나 발생 감소

     · Corona 임계전압 $E_{0} =24.3 \,  m_{0}  m_{1}  \delta \,d \, log_{10}  \frac{D}{r _{e} } [kV]$

           · $m_{0}$ : 전선의 표면계수                         · $m_{1}$ : 날씨계수

           · $\delta$ : 상대공기밀도($\delta = \frac{b}{273+t}   \times  \frac{273+20}{760}= \frac{0.386b}{273+t}$)

           · b[mmHg]  : 주변기압                      · t[˚C] : 주변온도

           · d[cm] = $2 r_{e}$ : 전선의 등가지름                       · $r_{e} [cm]= \sqrt[n]{rS ^{n-1} }$ : 다도체의 등가반지름

            · $r[cm]$ : 소도체의 반지름               · $S[cm]$ : 소도체 간 기하 평균 거리                 · D[cm] : 등가선간거리

           에서 등가반경($r_{e} = \frac{d}{2}$)이 커지므로 임계전압 상승으로 Corona 발생이 억제된다.

  5)  코로나 손실 감소

     · Peek의 코로나 손실 실험식

     · 코로나 손실 $P_{l} =  \frac{241}{ \delta }  (f+25) \sqrt{ \frac{d}{2D} (E- E_{0})^{2}}  \times  10^{-5}[kW/km \,· line]$

           · $\delta$ : 상대공기밀도($\delta = \frac{b}{273+t}   \times  \frac{273+20}{760}= \frac{0.386b}{273+t}$)

           · b[mmHg]  : 주변기압              · t[˚C] : 주변온도              · f[Hz] : 주파수            · d[cm] : 전선의 등가지름     

           · D[cm] : 등가선간거리                   · E[kV] : 전선의 대지전압                     · $E_{0}$[kV] : Corona 임계전압         

        · 복도체가 등가 단도체에 비해서 15~20[%] 정도 코로나 손실 감소

  6) 계통의 안정도(정태안정 극한전력)가 향상된다.

     · L의 감소와 C의 증대로 X값이 감소되어 P가 증대되므로 계통의 안정도가 향상된다.($P  \uparrow =  \frac{VE}{X \downarrow } sin  \delta$)

  7) 중공연선과 같은 특수한 전선이 불필요해진다.

    · 다도체의 경우 표피효과가 적다.

  8) 가청 코로나 소음 감소

 

3. 다도체가 등가 단도체에 비해 갖는 단점

  1) 선로 충전에 영향

     (1) 정전용량의 증가로 인한 발전기 자기여자현상 발생으로 발전기 단자전압 상승

     (2) 페란티 효과에 의한 수전단 전압상승(약 5[%] 정도)

  2) 전선의 진동발생

     (1) 전선의 가닥수 증가로 바람의 영향 증가

         · 미풍진동 심화, 철탑에 미치는 풍압하중 증가

     (2) 겨울철 빙설부착 증대

         · Sleet Jump, Galloping 현상 증가

  3) Striking 발생(전선 충돌현상)

     (1) 전선 흡인력과 풍압에 의해 발생

     (2) 전선 손상과 코로나 임계전압 저하

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 송전공학 문제로 나올 법한 다도체가 등가 단도체에 비해 갖는 단점에 대하여 알아보았습니다.