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송전일반

코로나

코로나

[75-1] 코로나(Corona)발생을 방지하기 위한 방법을 들고 그 이유를 간략히 설명 하시오.
[87-1] 코로나 임계전압에 대해 설명하고, 임계전압에 영향을 미치는 요소에 대해 설명하시오.

코로나

송전전압이 높아져 전선표면의 전위경도가 아래 그림과 같이 파열극한 전위경도를 초과하면 공기의 절연성이 부분적으로 파괴되어서 낮은 소리나 엷은 빛을 내면서 방전하게 되는 현상. 즉, 불꽃 방전의 일보직전의 국부방전

코로나

코로나 발생 임계전압

\[{E}_{0 }=24.3\times \left({m}_1m_2\delta \right)\times d\times {\log }_{10}\frac{D}{r}\ \left[kV\right]\]

파열극한 전위경도(g0, 21.1[kV/cm])
전선의 표면상태 계수(m0),
일기에 관계하는 계수(m1),
상대공기밀도(δ)
전선의 직경(d)
전선의 반경(r)
등가 선간거리(D)

코로나 장해 및 방지 대책

1) 코로나 장해

(1) 코로나 손실

⦁코로나가 발생하면 코로나 손실이 발생해서 송전 효율이 저하 된다.

피크의 실험식에 의해

\[P=\frac{241}{\delta}(f+25)\sqrt{\frac{d}{2D}}(E-E_0)^2\times 10^{-5}[kW/km/Line]\] \[E:전선의대지전압\]\[E_0:코로나임계전압\]

(2) 코로나 잡음

⦁전선의 전위경도가 21[kV/cm]를 초과하면 교류 전압의 반파마다 코로나 발생

⦁이에 의해 라디오 TV 수신 장해 및 송전선 보호용 장치에 잡음 방해를 준다.

코로나잡음

(3) 통신선에의 유도장해

코로나에 의한 고조파 전류중 제3조파 성분은 중성점 전류로서 나타나고, 중성점 직접 접지방식의 송전선로에서는 부근의 통신선에 유도장해를 준다.

(4) 소호리액터의 소호 능력 저하

코로나 발생으로 고장점의 잔류 전류의 유효분을 증가해서 소호능력을 저하

(5) 전선의 부식 촉진: 코로나에 의한 화학 작용으로 (O3+H2O) 전선 부식

2) 방지 대책

→ 코로나 임계전압을 증가 시키는 방법

(1) 굵은 전선사용

⦁ACSR 전선 채용: 연동선보다 도전률(61%)로 낮아서 전선의 굵기 증가

⦁중공 전선 채용

(2) 복도체 사용

복도체의 등가반경->단도체만으로 반경을 증가시키는 것은 비효율적임

\[r_e=\sqrt[n]{r\cdot S^{n-1}}\]\[r:소도체반지름S:소도체간거리\]

(3) 매끈한 전선 표면 유지( m0)

(4) 가선 금구 개량: 고전계의 집중이 방지됨

(5) Arcing horn, Arcing ring 설치: 현수애자의 전압분포의 집중이 다소 완화되어, 애자 금구류에서 발생할 수 있는 코로나 저감

코로나 임계전압식 유도

코로나 임계전압

1) Gauss 법칙에 의한 전계 계산

임의의 폐곡면을 빠져나오는 총 전속은 그 폐곡면 내의 전하량과 같다

\[D=\frac{\psi }{S}=\frac{Q}{2\pi\rho\times l}=\frac{\rho_l}{2\pi\rho}\to E=\frac{\rho_l}{2\pi\epsilon_0\rho}\]

도체의 표면에서 전계, 즉 전계가 최대가 되는 부분이 된다

\[E_{max}=\frac{\rho_l}{2\pi\epsilon_0r}\cdot\cdot\cdot(1)식\]

2) 전위차

+1[C]을 D에서 r까지 옮기는데 소요되는 일

\[V=-\int_D^r Edr=\frac{\rho_l}{2\pi\epsilon_0}[\ln]_r^D=\frac{\rho_l}{2\pi\epsilon_0}ln\frac{D}{r}\] \[\rho_l=\frac{2\pi\epsilon_0V}{\ln\frac{D}{r}}\cdot\cdot\cdot(2)식\]

3) 전계와 전위차 관계

(2)식 ➔ (1)식 대입

\[E_{max}=\frac{V_{max}}{r\cdot \ln\frac{D}{r}}\]

4) 코로나 임계전압(V0) 산출

공기의 극한파열 전위경도 = 21.1 [kV/cm]

\[{E}_{\max }=\frac{{V}_{0 }}{r\cdot {\log }_e\frac{D}{r}}=21.1\left[kV/cm\right]\]
\[V_{0 }=21.1\times r\times \log _e\frac{D}{r}=21.1\times r\times \frac{\log _{10}{\frac{D}{r}}}{\log _{10}{e}}\]
\[=21.1\times r\times \frac{\log _{10}{\frac{D}{r}}}{0.43429}=48.6\times r\times \log _{10}{\frac{D}{r}}\]
\[=23.4\times 2r\times \log _{10}{\frac{D}{r}}\ \left[kV\right]\]
\[=24.3\times d\times \log _{10}\frac{D}{r}\left[kV\right]\]

여기에 전선의 표면상태 계수(m0), 일기에 관계하는 계수(m1), 상대공기밀도(δ)를 적용하여 코로나 임계전압을 산출한다.

\[V_0=24.3m_0m_1\delta d \log_{10}\frac{D}{r}[kV]\]
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