전력선 유도장해

유도장해의 정의

전력선 유도장해는 전력선과 통신선이 근접할 때 통신선에 원치 않는 전압과 잡음이 생기는 현상이다.

전력선의 전압과 전류 변화가 통신선에 정전유도 또는 전자유도 전압을 발생시킨다.

송배전 설계에서 가장 흔히 다뤄지는 장해이므로 개념과 원리를 먼저 잡는다.

두 가지 결합 경로

두 장해는 결합 경로가 다르다. 전자유도는 상호 인덕턴스를 통해, 정전유도는 상호 정전용량을 통해 생긴다.

표로 나누면 원인과 발생 조건이 분명해진다. 평상시 3상 평형이면 3I0는 0이다.

정전유도는 상시 전압에 의해 생기고, 전자유도는 지락 시 영상전류에 의해 생긴다.

정전유도 전압

정전유도는 전력선 대지전압 E가 두 정전용량에 의해 분압되어 통신선에 나타나는 현상이다.

통신선 대지 정전용량 Cs와 상호 정전용량 Cm의 비로 유도 전압 Es가 정해진다.

이 식은 차폐 접지되지 않은 경우에 성립한다. 평상시에도 발생하는 점이 특징이다.

전자유도 전압

전자유도는 전력선의 전류가 만든 자기장이 통신선과 쇄교하여 기전력을 만드는 현상이다.

1선 지락이 생기면 영상분 전류 3I0가 대지로 흐르고, 병행 구간의 통신선에 전압을 유도한다.

유도 전압은 상호 인덕턴스 크기와 병행 길이, 전류 크기에 의해 좌우된다.

계산 예제

정전유도 전압을 가정한 값으로 계산해 본다. 먼저 주어진 값을 확인한다.

분압식에 Cm 0.2 μF, Cs 0.8 μF, E 22900 V를 대입한다.

정전용량은 같은 단위끼리 계산하므로 비율만 남고, 결과는 4580 V다.

약 4.6 kV이므로 통신 설비에 위험하다. 이 값은 가정한 예제다.

경감 대책 비교

대책은 저감 효과와 적용 대상을 나눠 기억한다.

차폐선은 가공지선을 주로 쓰며 전자유도 전압을 30~40% 줄인다.

케이블은 중성점 접지 선로에서 1선 지락 시 전자유도를 가공선보다 줄인다.

정전유도는 차폐접지, 전자유도는 영상전류 억제와 이격이 핵심 대책이다.

정리와 직접 풀기

마지막으로 핵심을 정리한다. 두 장해는 원인이 다르므로 나눠서 답한다.

차폐선은 전자유도를 30~40% 줄이고, 케이블은 1선 지락 시 가공선보다 경감한다.

직접 풀어 보자. 방금 배운 원인을 떠올려 답한다.

정답 확인

정답은 영상분 전류 3I0다. 지락 시 대지로 흐르는 전류가 전자유도를 만든다.

정전유도는 대지전압, 전자유도는 영상전류가 원인이라는 점을 기억한다.