[발송배전기술사] 유도장해!

다음은 발송배전기술사 송전공학 문제 중 유도장해에 대한 설명입니다.

개요, 정전유도의 원리, 전자유도의 원리, 유도장해 경감대책, 유도전압 제한값 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 유도장해에 대하여 설명하시오.(제63회 3교시, 제66회 4교시, 제78회 4교시, 제84회 2교시, 제92회 1교시, 제107회 3교시, 제108회 4교시, 제114회 3교시, 제120회 2교시, 제123회 3교시)

[답]

1. 개요

  1) 유도장해의 정의

    · 전력선이 통신선에 근접해 있으면, 통신선에 전압이 유도되어 여러가지 장해가 발생하게 되는데, 이때의 장해를

      유도장해라 한다.

  2) 유도장해의 종류

     (1) 정전유도(C)  →  영상전압

         ㉮ 발생윈인 : 평상시 전력선과 통신선과의 상호정전용량에 의해 발생

         ㉯ 영향 : 통신선에 상용주파수 잡음 유발

     (2) 전자유도(L)  →  영상전류

         ㉮ 발생윈인 : 사고시 전력선과 통신선과의 상호인덕턴스에 의해 발생

         ㉯ 영향 : 지락전류가 커진다.

     (3) 고조파유도  →  등가방해전류

         ㉮ 발생윈인 : 위 양자에 의한 것이지만 상용주파수보다는 고조파에 의해서 발생

         ㉯ 영향 : 통신선에 장해 유발

 

2. 정전유도의 원리

  1) 전류 : $\dot{ I_{a} } + \dot{ I_{b} } + \dot{ I_{c} } = \dot{ I_{cs} }$ 에서

       $\frac{ \dot{ E_{a} }-\dot{ E_{s} } }{ \frac{1}{j \omega  C_{a} } } +\frac{ \dot{ E_{b} }-\dot{ E_{s} } }{ \frac{1}{j \omega  C_{b} } } +\frac{ \dot{ E_{c} }-\dot{ E_{s} } }{ \frac{1}{j \omega  C_{c} } } =\frac{ \dot{ E_{s} } }{ \frac{1}{j \omega  C_{s} } }$           ∴ $\dot{ E_{s} }= \frac{C_{a} \dot{ E_{a} }+C_{b} \dot{ E_{b} }+C_{c} \dot{ E_{c} }}{C_{a}+C_{b}+C_{c}+C_{s}}$ · · · ①

  2) 정전유도전압

      ①식에 조건식을 대입하고 정리하면

      $| \dot{ E_{s} } | =   \frac{\sqrt{C_{a}(C_{a}-C_{b})+C_{b}(C_{b}-C_{c})+C_{c}(C_{c}-C_{a})} }{C_{a}+C_{b}+C_{c}+C_{s}}   \times  \frac{V}{ \sqrt{3} }$

  3) 정전유도전압은 주파수 및 양 선로의 병행길이와는 무관하고, $E_{s} \propto  E$ 즉,전력선의 대지전압에 비례한다.

  4) 연가가 완전하다면 $C_{a}=C_{b}=C_{c}$가 되어 $E_{s} =0$ 즉, 정전유도전압은 발생하지 않는다.

 

3. 전자유도의 원리

  1) 송전선 1선 지락사고시 영상전류에 의해 통신선에 커다란 전압, 전류를 유도한다.

  2) 전자유도전압 $\dot{ E_{m} }=-j \omega Ml(3 \dot{ I_{0} } )$ 

       · $M[mH/km]$ : 전력선과 통신선간 상호인덕턴스

       · $l[km]$ : 양선의 병행길이

       · b :  5[km]까지 병행길이로 계산

        · $\dot{ I_{g} }  =3 \dot{ I_{0} } =\dot{ I_{a} } + \dot{ I_{b} } + \dot{ I_{c} }$           · $\dot{ I_{g} }$ : 1선 지락전류(기유도 전류)

        · 3상 평형시 전자유도전압은 발생하지 않는다.

         · $\dot{ I_{g} }   =\dot{ I_{a} } + \dot{ I_{b} } + \dot{ I_{c} }=\dot{ I } + \dot{ a^{2}  I } + \dot{a I }=(1+a+ a^{2} )\dot{ I }=0$

 

4. 유도전압 경감대책

  1) 정전유도 경감대책

     (1) 전력선과 통신선 사이에 차폐선 설치

     (2) 통신선을 Cable화하여 그외피를 접지

     (3) 피유도 회선을 적당히 접지 

     (4) 송전선을 연가

  2) 전자유도 경감대책

    · $\dot{ E_{m} }=-j \omega Ml(3 \dot{ I_{0} } )$               · t : 시간 단축

	전   력   선	통   신   선
M의 저감	통신선으로부터 멀리 떨어져 설치 5[km] 이상, 통신선과의 사이에 차폐선 설치(가공지선 이용)	연피 통신 Cable 사용
$\dot{ I_{0} }$의 저감	중성점 저항 접지시 고저항 접지 (100~1,000[$\Omega$]	배류 Coil, 중화 Coil
t의 저감	고속도 지락보호계전기 사용 (고속도 재폐로)
l의 저감	Route 변경	Route 변경, 중계 Coil(절연변압기)
$\dot{ E_{m} }$의 저감		우수한 피뢰기 사용

 

5. 유도전압  제한값

  1) 100[kV] 이상 송전선에서 0.1초 고속차단으로 보고

  2) 정전유도전압 : $E_{s}   \leq 150[V]$(일본 기준)

  3) 전자유도전압 : $E_{m}   \leq 650[V]$

      · 지락사고시 : 배전선 430[V], 송전선 650[V]

      · Sheath 유기전압 : 인체 위험전압 60[V], 기기 오동작 15[V]

       · 상시 잡음 유도전압 : 통신 Cable 1.0[mV]

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 송전공학 문제로 나올 법한 유도장해에 대하여 알아 보았습니다.