전력케이블 선로에 가해지는 전압은 상시교류전압이외에 지락 등에 의한 사용주파과전압과 뇌써지와 같은 써지성 과전압이 있다. 써지성 과전압이 케이블 심선에 침입할 경우 종단접속부나 절연접속함의 접속점은 절연통 양단 및 시스와 대지간에 고전압이 발생하여 케이블심선-시스간 시스-대지간의 써지임피던스 비에 따라 과전압이 발생하며, 이와 같이 써지성 과전압이 방식층의 충격내전압치를 초과할 경우 방식층을 보호하기 위한 대책이 필요하며 그 보호장치로 절연통 보호장치를 사용하는 것이 일반적이다. 절연통에 대한 보호대책과, 설계 제작된 절연통 보호장치에 대한 주요시험항목을 실시하여 항목별 그 특성을 검토하고 절연통 보호장치의 지중송전선로에서 사용되는 조건인 열적내량을 검증하는 충격전류시험과 침수에 의한 기밀성능을 검증하는 내수성능시험을 실시함으로써 그 중요성을 인식할 수 있었다.
가공송전선의 전기특성은 corona손등 특수한 것을 제외하고는 이론공식에 의하여 비교적 간단히 그리고 정확한 수치를 구할 수 있었으나, 지중선의 전기특성은 도체의 근접효과, 절연체의 유도손, pipe내의 과류손, 그리고 토양의 방열효과등이 그 영향을 미치므로 간단치 않고 따라서 그 이론공식도 대단히 복잡하다. 그러나 본문에서는 관계기술서적에서 필요부분을 초록하여 우리나라에서 시초로 사용될 154KV pipe type cable의 선로정수 허용전류 등 그 전기특성을 산출하는데 필요한 수식을 소개하고, 그 계산도 실시하고저 한다.
Electric power consumption is highly increasing as the social trend requiring comfortable life, the population in a big city and the industrial development. Therefore it has become to be very important to supply the stable high-quality power. As these trend, the underground power transmission facility is highly increasing in the center of a city. As the proportion to increase facility in tunnel, the fire prevention measures of the underground transmission line become very important.
This paper describes the induced voltage of sheath on 154kV transmission power cable in multi fault states. Simulation was carried out to obtain the induced voltage of sheath according to change of, fault angle and grounding resistance using EMTP. Modeling of cable system is also established in EMTP to analyze. The simulation results can be useful reference to design cable system in power system.
본 논문은 지중 송전케이블 사고시 수반되는 고장전류가 케이블에 미치는 영향에 대한 내용을 다룬다. 현재까지 고장전류가 케이블에 미치는 영향에 대해서는 그 중요성에 비하여 구체적인 연구결과물이 미약한 형편이다. 따라서 본 논문에서는 이 분야에 대한 본격적인 연구의 첫 단계로서 단락 고장전류에 의해 발생할 수 있는 종단접속함, 케이블 및 절연 접속부의 현상, 케이블간 작용 전자력, 내부전계 영향, 절연지 특성 등을 분석하였다. 이들 결과는 향후 케이블 고장영향 최소화를 위한 대책수립의 기본 자료로서 활용될 예정이다.
초고압 지중송진선로에 적용되는 가교절연케이블은 전기적 특성의 우수성과 유지보수의 용이성 때문에 확대적용되고 있다. 345kV급 지중송전선로는 장거리 계통에 적용이 되고 있으며, 이에 따라 접속재 부분의 개발이 중요하게 되었다. 현재 154kV용 PMJ는 자체 개발되어 실계통에 설치 운용되고 있다. 345kV급 PMJ개발에 앞서 220kV급 가교절연 송전선로용 PMJ를 자체 설계 및 제조하여 세계적인 인증기간인 KEMA에서 제품의 신뢰성 인증을 받았다.
지하전력구에서의 지중송전선로 접속부의 화재에 대한 강화액 미분무 소화설비의 개발을 위한 화재시험을 수행하였다. 높이 5.5m, 폭 3m, 길이 6m의 화재시험실에 154 kV OF 케이블 6단으로 소화모형을 설치하였으며 하부의 점화대의 연료는 휘발유를 사용하였다. 화재감지용 정온식 감지선형 감지기는 케이블 최상단에 설치하였고, 소화약제 방출노즐은 천장부와 측벽부에 각각 설치하였다. 총 7회의 소화시험을 실시하고 미분무 강화액 소화설비로 개발된 제품을 소화모형에 방사하여 표면화재 및 심부화재의 판정기준인 3분 이내에 성공적으로 소화하였다.
지중송전라인에서 전압등급의 상승은 선로손실을 줄이면서 밀집된 전력수요에 대응하거나 특별히 고전압 수요를 맞추기 위한 것으로 이것은 XLPE Cable의 제조기술이 향상되면서 지속적으로 진행되어온 초고압송전계통의 일반적 추세이다. 이러한 경향으로 해외에서는 케이블 도체의 송전용량을 증대시킬 수 있는 방법으로 케이블 도체에 에나멜 코팅을 하여 집합을 한다. 그러므로써 기존 케이블에서 발생되는 표피현상 및 근접효과에 의한 AC 저항 요소를 줄여 요구하는 전류용량을 기존 비소선절연 케이블에 비해 더 많이 송전할 수 있다. 하지만, 소선절연 케이블이 전류 용량을 증대 시킬 수 있는 장점은 있으나 접속재의 경우 도체의 에나멜 코팅을 제거해야 하는 문제점이 있다. 당사는 에나멜 코팅을 제거하는 방법을 개발 완료함으로써 본 접속재의 개발을 앞당길 수 있었다. 당사는 쿠웨이트 400kV MEW/C/3931 Project에 400kV XLPE 1C${\times}$2500SQ 소선절연 초고압송전라인을 적용하였는데 본고에서는 여기에 적용된 400kV XLPE 1C${\times}$25000SQ 소전절연 케이블 부속재의 신뢰성을 높이기 위한 설계방법, 시험 및 시공에 대하여 요약하였다.
뇌써지가 케이블 심선에 침입할 경우 케이블심선-시스간과 시스와 대지간의 써지임피던스 비에 따라 과 전압이 발생하며, 이와 같이 써지성 과전압이 방식층의 충격내전압치륵 초과할 경우 방식층을 보호하기 위 한 대책이 필요하며 그 보호장치로 절연통 보호장치를 사용하는 것이 일반적이다. 설계, 제작된 절연통 보호장치에 대해 절연저항시험, 동작개시전압시험, 뇌충격제한전압시험, 충격전류시험, 방전하에서 교류내전압시험, 절연성능시험 및 내수성능시험을 실시하여 내수성능시험을 제외한 모든 시험항목에서는 그 결과가 양호하나, 내수성능시험에서는 미세한 홈으로 물이 침투되어 불량이 발생함에 따라 절연통 보호장치는 지 중송전선로에 사용되는 보호장치로서 지중조건에서의 수밀 및 기밀특성 더욱 우수해야 하므로 내수성능시험의 중요성을 인식할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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