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전력케이블의 손실

전력케이블의 손실

[84-4] 지중케이블의 각종 손실과 경감 대책에 대하여 논하시오.

개요

송전선로는 지중 및 가공으로 건설되며, 어느 방식이든 손실을 수반하게 된다. 손실 측면만을 볼 때, 지중 송전방식이 가공 송전방식에 비해서 불리하다.

케이블의 손실

1) 저항손

케이블의 손실 중 가장 큰 값으로 한 상당 저항손(Pl)은 다음과 같다.

\[P_l=I^2R=I^2\cdot\rho\frac{l}{A}∝\rho\frac{l}{A}\]

저항손은 저항률이 작을수록, 도체의 단면적이 클수록 저항손실이 감소한다. 그러므로 도전률이 우수하고, 단면적이 큰 도체를 채용한다.

가공선에는 알루미늄 합금연선(ACSR, STACIR, TACSR) 사용하고, 지중 케이블에는 연동선 사용한다.

2) 유전체손

(1) 정의
두 금속 전극사이에 유전체(절연물)이 삽입된 구조에서 교류전압을 인가하면 발생되는 손실이다. 이상적인 유전체인 경우에는 전압과 전류의 위상차가 90°가 되어 손실이 없다. 실제는 유전체의 “누설전류, 유전분극, 부분방전”의 원인으로 실제 위상은 90°보다 작은 위상차가 나타나 손실전류가 흐른다.

\[W_d=EI_R=EI_c\tan\delta=\omega CE^2\tan\delta\]
유전체손

tanδ의 의미

위의 등가회로에서 tanδ=IR/Ic로 충전전류에 대한 손실전류의 비, tanδ를 쥬전정접이라고 하며, δ를 유전 손실각이라고 한다
유전체가 열화되면 유전체 손실이 증가하여 온도도 상승하고 tanδ값도 증가

\[\to W_d=EI_R=EI_c\tan\delta=\omega CE^2\tan\delta\]

수식적 표현

단심 케이블의 경우

\[W_d=E\cdot I_R=E\cdot I_c\tan\delta=\omega CE^2 \tan\delta\] \[\cdot\cdot\cdot(I_c=\omega CE)\]

3심케이블의 경우

\[W_d=3E\cdot I_R=3E\cdot I_c\tan\delta\] \[=3\omega CE^2 \tan\delta\]

3) 연피손

① 연피손은 금속성 연피에 와전류가 유기되어 발생되는 손실이다.
② 단심 케이블의 근접시공, 케이블의 연가, 간격유지를 통해서 저감 시킬 수 있다.
->3심 케이블은 자속의 상쇄로 인하여 연피손 무시가능
③ 연피손은 연피의 저항률이 낮을수록, 전류 및 주파수가 클수록 그 값은 증가

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