코로나 장해 및 방지대책

정의

코로나 방전은 전선 주위 공기절연이 국부적으로 파괴되어 낮은 소리나 엷은 빛을 내며 방전하는 현상이다.

송전선 표면의 전기장이 너무 세지면 주변 공기가 이온화되어 전기가 새어 나간다.

핵심어는 코로나 임계전압, 표면 전위경도, 전력손실, 코로나 잡음이다.

발생 원리

전선 표면 전위경도가 공기의 절연내력을 넘으면 공기가 국부적으로 절연을 잃는다.

그 결과 공기가 이온화되어 방전 손실, 잡음, 오존 같은 장해가 생긴다.

곡률이 큰 가는 전선일수록 전기장이 집중되므로 코로나가 먼저 생긴다.

장해 항목

코로나 장해는 전력손실 한 가지가 아니라 여러 문제를 한꺼번에 일으킨다.

방전 펄스는 가청 잡음을 만들고, 고주파 성분은 라디오와 TV 수신을 방해한다.

또 공기 중 산소가 분해되어 오존과 질소 산화물이 생기고, 애자와 전선 외피를 열화시킨다.

한편 낙뢰 서지의 파고를 낮추는 효과도 있으나, 설계에서는 손실과 잡음을 줄이는 것이 기본이다.

방지대책

방지대책은 모두 전선 표면 전위경도를 낮추는 쪽으로 설계된다.

전선 지름을 키우거나 복도체로 구성하면 등가 반지름이 커져 전위경도가 내려간다.

가선금구 개량은 보조 수단이고, 코로나 링은 기존 설비에 후설치할 수 있다.

전압이 높을수록 복도체 같은 다도체 방식이 일반적이며, 345kV 이상 초고압 선로에 쓰인다.

복도체의 장단점

복도체는 한 상을 여러 소도체로 구성해 등가 반지름을 키우는 다도체 방식이다.

코로나를 억제하고 인덕턴스를 줄여 송전 용량과 안정도를 높이는 장점이 있다.

반면 페란티 효과로 수전단 전압이 오르고, 단락 시 소도체 사이에 흡입력이 생긴다.

이 단점은 리액터 설치와 스페이서 강도 설계로 보완한다.

시험 포인트와 정리

앞 문제의 정답은 등가 반지름이 커져 표면 전계가 낮아지기 때문이다.

답안에는 전력손실, 코로나 잡음, 전파장해, 오존, 진행파 감쇠를 빠짐없이 적는다.

대책은 표면 전위경도 저감과 연결해 쓰고, 복도체의 단점도 함께 적는다.

코로나 방지의 핵심은 표면 전위경도를 임계값 이하로 낮추는 것이다.