현수 애자련 전압분포

현수 애자련이란

현수 애자련은 원판형 애자를 금속 연결구로 직렬 연결한 절연체다.

선로에 가까운 애자가 가장 큰 전압을 떠안는다.

이 전압분포가 송전선로 절연설계의 출발점이다.

구조와 정전용량

애자 금구 사이의 자기 유전체는 상호 정전용량 C를 만든다.

각 금구와 철탑 사이에는 대지 정전용량 C1이 존재한다.

대지 정전용량이 충전전류를 나눠 흘려 디스크마다 전류가 달라진다.

아래쪽 디스크로 갈수록 흐르는 전류가 줄어든다.

균등 분포와 불균등 분포

상호 정전용량만 있으면 전류가 모든 디스크에 같아서 전압은 V/n으로 같다.

그러나 대지 정전용량이 있으면 디스크마다 전류가 달라진다.

그 결과 선로측 디스크의 전압이 가장 커진다.

디스크 전압은 충전전류를 jωC로 나눈 값이다.

전압 균등화 방법

전압분담을 고르게 하는 방법은 크게 두 가지다.

첫째는 용량 등급화다. 전압은 정전용량에 반비례하므로 선로측 디스크의 용량을 키운다.

둘째는 가드링과 코로나링으로 전계를 완화하는 방법이다.

가드링은 고압단 전계를, 코로나링은 전선 연결부의 코로나 손실을 줄인다.

방법의 장단점

균등화 방법은 원리와 한계가 서로 다르다.

등급화는 효과가 크지만 애자 종류가 많아져 제작과 재고 관리가 어렵다.

가드링과 코로나링은 전계를 국부적으로 낮출 뿐, 전압분담 개선은 제한적이다.

그래서 실무에서는 표준 애자를 쓰고 선로측 몇 개만 용량이 큰 애자로 바꾼다.

헷갈리는 점과 채점 포인트

시험에서 가장 흔한 실수는 불균형의 원인을 상호 정전용량으로 쓰는 것이다.

불균형의 원인은 대지 정전용량이고, 상호 정전용량은 균등 분포의 기준이다.

가드링은 선로 쪽 고압단 애자에 설치한다는 점을 기억한다.

정리

정리하면 현수 애자련은 선로 쪽 애자의 분담전압이 가장 크다.

원인은 대지 정전용량에 의한 충전전류 차이이고, 대책은 용량 등급화와 링 설치다.

앞서 낸 문제의 정답은 1/4이다.

애자 4개가 고르게 나뉘면 각 애자는 전체 전압의 약 1/4을 분담한다.