코로나 임계전압

코로나 임계전압이란

코로나 임계전압은 전선 표면의 전위경도가 공기 파괴 전위경도에 도달하는 전압이다.

전압이 오르면 전선 주위 전기장이 강해지고, 공기가 국부적으로 깨져 방전한다.

이 방전이 처음 시작되는 전압이 코로나 임계전압이다.

전위경도와 파괴 한계

전계의 세기는 E=V/d로 나타내며, 거리가 멀어지면 전계는 급격히 약해진다.

그래서 코로나는 주로 도체 바로 주변에서 생긴다.

공기는 표준상태에서 교류 약 21kV/cm, 직류 약 30kV/cm에서 절연이 파괴된다.

전선 표면의 전위경도가 이 한계를 넘으면 코로나가 발생한다.

Peek 식

Peek 식은 코로나 임계전압을 실용적으로 구하는 식이다.

전선 표면 상태, 공기 밀도, 전선 반지름, 선간거리가 임계전압을 결정한다.

매끈한 단선은 m이 1이고, 거친 전선은 0.98~0.93, 케이블은 0.87~0.83이다.

3상 선로에서는 배치를 등가 간격 D로 바꿔 ln(D/r)을 쓴다.

코로나 발생 과정

전압을 올리면 전선 표면의 전위경도가 커진다.

전위경도가 파괴 한계를 넘으면 공기가 국부적으로 전리되어 방전이 시작된다.

전압이 더 오르면 방전 영역이 넓어져 코로나 손실이 커진다.

표면 오염이나 손상이 있으면 임계전압 이하에서도 코로나가 생길 수 있다.

장해와 대책

코로나의 장해는 전력손실, 가청 잡음, 통신 장해, 오존 생성, 전선 부식 등이다.

대책은 표면 전위경도를 낮추거나 전계를 고르게 하여 임계전압을 높이는 방향이다.

그중 복도체는 등가 반지름이 커져 표면 전위경도가 낮아지는 효과가 있다.

코로나 손실은 전압의 2승에 비례하므로 초고압에서 특히 문제가 된다.

정리와 직접 풀기

정리하면 코로나 임계전압은 표면 전위경도가 파괴 한계에 도달하는 전압이다.

Peek 식으로 구하고, 선간거리가 클수록 임계전압이 높아진다.

설계에서는 임계전압을 운전전압보다 높게 정한다.

직접 풀어 보자.