가공송전선의 수명은 가설 후 경과된 기간(약 36년)으로 정하는 것이 일반적이나 가설된 지역의 환경적 요인이나 전선의 재질상의 특성, 전력공급량 등에 의하여 열화상태가 다양하게 진행된다. 따라서 현재와 같이 모든 전선에 대하여 일정기간으로 정해진 교체 시기는 현실적이지 못하다. 실제로 전선의 단선사고는 경년과 같은 전선의 이력보다는 부식 환경에 노출된 전선의 취약성으로 인하여 초래되는 경우가 많다. 정확한 전선의 수명을 진단하기 위해서는 가공송전선이 노출되어 있는 환경 하에서 경년에 따른 기계적, 전기적 특성의 변화를 조사하여 복합적 인자들을 정량적으로 처리하는 것이 필수적이다.
한국전력공사 배전선로의 가공설비(특고압)는 2011.03 현재 약 615,089 km가 설치 운전 중에 있으며 해마다 가공전선 단선 고장이 일어나고 있어, 원인 규명 및 방지대책을 강구하고 있다. 본 연구에서는 가공전선 단선사고의 일반적인 사례 LP 애자 설치개소가 아닌 선로 중간에서 단선 고장난 사고사례에 관한 것으로써 전선피복(절연체)의 두께와 impulse voltage에 따른 Pinhole 형성 그리고 단선 메커니즘에 대해서 기술하였다.
0.6/1kV CV 전선은 저압 지중선용 또는 가공저압배전선로 및 복잡한 인입선 정비를 위한 가공인입 간선용으로 사용한다. CV 전선은 내열성이 높고 내약품성 및 내유성이 우수하며 시공에 따른 미관성이 우수하여 가공인입용으로 적용이 증가하는 추세이다.[10] 가공인입용 CV 전선내 전압선과 중성선 단면적은 동일하게 제작, 현장에 적용되고 있다. 본 논문에서는 3상4선식 0.6/1kV CV 전선을 가공인입선에 적용시 중성선의 단면적을 전압선 단면적보다 평균 47%를 축소 개발, 현장에 적용하여 최적으로 중성선을 운영하는 방안을 제시하였다.
현재 배전설비는 대부분 가공선으로 되어 있으나 대도시에서는 안전 등의 문제로 더욱 확대되어 지중 배전설비가 증가하고 있다. 배전선을 지중화로 하는 목적은 전력설비의 고신뢰성 확보 및 설비의 현대화, 도심지 부하밀도 증가와 위해 시설 제거, 보완, 관광지 및 국제행사장 중요지역의 미관확보, 가공전선로 건설 곤란 장소 법규의 등으로 송, 배전 계통의 지중전선로를 시설하고 있다.
제주 ${\pm}80kV$ 가공선로는 다양한 가공송전선 중에서 송전용량을 증대시킬 수 있으면서도 기계적인 특성이 뛰어나고(이도특성 우수) 경제성이 있는(지지물 설치비용 및 운영 유지보수 비용 저렴) 전선을 고려하였다. 그 결과, 제주 ${\pm}80kV$ HVDC 가공선로 본선과 귀로선은 최종적으로 ACCC/TW 전선으로 선정하였다. 전선의 단면적은 교류와 직류를 동시에 운전하게 될 제주 시험선로의 특성을 고려하여 송전용량을 주안점으로 두어 154kV 교류 ACSR $330mm^2$에 송전용량에 상응하는 ACCC/TW 전선으로 도체 단면적 $160mm^2$ 전선을 채용하였다.
국내 가공배전 선로는 절연전선을 사용하고 있으며, 절연을 위해 세라믹 재질과 폴리머 재질의 지지애가가 사용되고 있다. 지지 애자 위의 전선은 진동에 따라 종방향 및 횡방향의 기계적 마찰력을 받고 있으며, 전기적으로 누설전류 및 서지의 영향을 받아 절연피복이 손상된다. 본 연구에서는 지지애자를 통해 흐르는 누설전류에 의해 전선이 손상되는 메커니즘을 규명하여 고장을 예방하고자 하였다. 절연전선은 손상된 부위에서 전류가 집중되어 내부 도체가 용융 단선되었다. 전선단선에 영향을 주는 열화 인자로서 지지애자의 표면 열화상태, 절연전선 피복 손상, 바인드선의 종류 등이 복합적으로 작용하였다.
최근에 미국이나 러시아를 중심으로 가공승전선의 승전효율을 증대시키고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있으며 어느 정도 성과를 거두고 있다. ACSR가공송전선에서 교류전류의 흐름에 의하여 코어 (Core)에 자기장이 발생되어 투자율이 증가되고 이로 인하여 알루미늄층에서 전류밀도의 재 분포, skin effect 등으로 인하여 전력손실이 발생된다. 본 연구에서는 기존의 ACSR가공송전선의 코어 (Core)인 고탄소강선 대신에 비자성이면서 고강도인 새로운 강선을 코어재료로 채택한 ACNR(Aluminum Conductor Nonmagnetic Steel Reinforced)가공송전선을 개발하여 전력손실을 감소시켰다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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