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송전일반

통신선 유도장해

통신선 유도장해

[발63-3]
송전선로에 의한 전자유도 장해현상의 원인과 장해현상 및 근접 통신선 에 유기되는 전자 유도전압 등을 설명하시오.

[발78-4]
전력계통의 1 선지락고장 등의 원인에 의하여 전자유도장해가 발생한다. 이에 대한 전자유도 발생 원리를 설명하고, 그 대책의 일환으로 가공송전선로의 철 탑에 차폐선을 설치하고자 할 경우의 유도장해 경감 및 차폐효과에 대하여 기술하 시오.

[발84-2]
송전선과 통신선에 관련된 유도장해(Inductive Interference)에 대해 다 음 질문에 답하시오.
1) 유도장해란 무엇인가?
2) 유도장해가 발생하는 원인을 크게 2가지로 나누어 설명하시오.
3) 유도장해의 방지 대책인 차폐선 효과에 대해서 설명하시오.

[발92-1]
전력선과 통신선 사이에 나타나는 전자유도장해 현상과 경감대책을 설명 하시오.

[발98-3]
전력선과 통신선 사이에 차폐선을 가설한 경우 차폐계수 식을 유도하고, 차폐효과에 대하여 설명하시오.

유도장해

유도장해는 전력선이 통신선에 근접해 있을 때 정전유도 작용 또는 전자유도 작용에 의해서 통신선에 불필요한 전압을 유기시켜 통신장해 및 손상을 유발시킨다.

통신선 유도전압 저감을 위해서 정전차폐는 차폐도체를 이용하여 대지에 접지함으로써 쉽게 달성되지만, 전자차폐는 자계를 완전하게 상쇄해야 되므로 완전차폐가 되지 않는다. 전력케이블에서는 금속의 차폐층, 가공선에서는 가공지선이 이용된다.

유도장해의 원인

1) 전자 유도장해

(1) 전자유도의 정의

시간적으로 변화하는 자기장이 임의의 코일에 쇄교하면 패러데이 법칙에 의해서 그 코일에는 유기 기전력이 발생한다.

(2) 송전선과 통신선의 전자유도

송전선에 1선지락 사고 등이 발생해서 기유도 전류가 흐르면, 이 전류에 의한 자속은 통신선과 쇄교(통신선과의 전자적인 결합)함에 의해서 통신선에 유기전압이 발생된다.

전자 유도장해

(2) 전자 유기전압의 크기

\[\dot{E_m}=-j\omega M(\dot{I_a}+\dot{I_b}+\dot{I_c})\times L\] \[=-j\omega M(3\dot{I_0})\times L\] \[L:통신선과 병행길이[km]\]\[ 3I_0:기유도 전류[A]\]\[ M:상호 인덕턴스[H/km]\]

평상시는 3상 평형이므로 기유도 전류(3I0)가 0으로 전자유도 장해가 없지만, 지락고장시에는 매우 큰 기유도 전류(3I0)가 흘러 전자유도 장해가 발생되어 통신선 유도장해를 일으킨다.

2) 정전유도 장해

정전유도 장해

(1) 정전유도의 정의

중성인 도체에 대전체를 접근시키면 대전체 가까운 쪽의 도체표면에 대전체와 다른 전하가 나타나며, 대전체와 먼 쪽의 도체 표면에는 대전체와 같은 전하가 나타난다. 대전체와 도체의 궤도 전자사이에 전기력이 작용하여 중성인 도체가 대전되는 현상을 말한다.

(2) 전력선과 통신선의 정전유도

전력선과 통신선이 근접하여 시설된 경우에 전력선과 통신선 사이에 정전유도 작용으로 인한 통신선에 정전 유도전압을 발생시키는 장해를 말한다.

(3) 정전유도 전압의 크기

통신선 차폐접지 되지 않은 경우 전력선 대지전압(E)가 인가된 경우 통신선의 대지 정전용량(Cs)과 전력선과 상호정전용량(Cm)에 의해서 전력선 전압이 분압되어 유도전압(Es)이 나타난다.

\[E_s=\frac{C_m}{C_s+C_m}\times E\]

※ 정전유도 전압의 크기

\[|E_s|=\]\[\frac{\sqrt{C_a(C_a-C_b)+C_b(C_b-C_c)+C_c(C_c-C_a)}}{C_a+C_b+C_c+C_s}\]\[\times E\]
정전유도 장해
\[I_a+I_b+I_c=I\] \[j\omega C_a(E_a-E_s)+j\omega C_b(E_b-E_s)+j\omega C_c(E_c-E_s)\] \[=j\omega C_sE_s\] \[E_s=\frac{C_aE_a+C_bE_b+C_cE_c}{C_a+C_b+C_c+C_s}\] \[3상평형이면\to E_a=E,E_b=a^2E,E_c=aE\]

유도장해 저감 대책

1) 전자유도 장해 저감

(1) 기본적 대책

① 기유도 전류(3I0)를 작게 한다.
② 전력선과 충분한 거리로 이격시켜 상호 인덕턴스(M) 저감시킨다.
③ 전력선과 병행구간을 짧게 하는 것이 최선이다.

(2) 전력선 측의 대책

① 지락전류를 제한하기 위해 적절한 중선점 접지저항을 삽입한다.
② 영상분 고조파(3, 6고조파)의 발생을 억제한다.
변압기의 철심 포화를 피하고 ∆결선으로 3고조파 억제
③ 전력선과 충분한 거리로 이격시켜 상호 인덕턴스(M) 저감시킨다.
④ 차폐선(가공지선)을 설치한다.
전력선과 통신선 사이에 차폐선을 설치하면 전자 유도전압을 30~40% 정도 줄일 수 있다. 차폐선은 저항이 적은 도체를 접지하여 전력선과 통신선 사이에 평행하게 시설한다. 주로 가공지선을 사용함
⑤ 전력선을 케이블로 사용한다.
중성점을 접지한 선로에서 1선 지락고장으로 발생한 전자유도 전압은 가공선의 경우에 비해서 약 50%정도가 경감된다.
⑥ 고장의 신속한 제거한다.
고속 고장검출과 고속도 차단기를 통하여 고장을 신속하게 제거함으로써 유도전압에 따른 설비의 손상을 막을 수 있다.

(3) 통신선 측의 대책

① 금속시스를 갖는 통신 케이블을 사용과 유도전류가 흐를 수 있도록 접지한다.
② 절연변압기 채용한다.
통신선의 도중에 절연변압기 또는 중계 변압기 채용으로 구간을 분할함으로써 전력선과 통신선의 병행길이를 짧게 한다.
③ 통신선의 교차
통신선과 전력선을 교차해서 설치하면 전력선의 연가와 마찬가지의 효과가 나타나며, 최소한 나란하게 병행하여 시설되지 않도록 한다.
④ 배류코일(Drainage coil) 또는 중화코일 등으로 통신선을 접지하여 통신선에 유기전압을 저감시켜 안전하게 하는데 효과적이다. 저주파 성분(상용주파 유도전압 성분)은 통과되어 접지되고, 고주파 성분(신호성분)은 고임피던스가 되어 통과되지 않도록 한다.
⑤ 성능이 좋은 피뢰기 설치
허용전압 이상에서 보호를 위해 피뢰기 및 통신용 SPD 설치한다.

2) 정전유도 장해 저감

① 전력선 측에 차폐선(가공지선) 또는 통신선측에 차폐선을 설치하고 접지한다.
->전력측 차폐선 설치가 더 효과적
② 전력선과 이격거리로 충분히 하여 상호 정전용량(Cm)을 저감시킨다.
③ 송전선을 완전연가로 선로정수의 평형이 되도록 한다.
④ 전력선이 케이블인 경우 금속시스를 접지한다.
⑤ 통신선을 금속시스를 갖는 케이블을 사용하고 금속시스는 접지한다.

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