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송전용량 증대방안
송전선용 용지확보가 어려운 경우, 단위 송전선당 송전용량을 크게 할 필요 가 있다. 가공송전선의 송전용량을 증대시킬 효과적인 방법 3개를 들고 설명하시오.
초내열 인바심 알루미늄 합금연선(STACIR)의 특징을 설명하시오.
가공선로의 송전용량 증대방안을 열거하고, 그 중 신도체방식의 종류와 효 과에 대하여 설명하시오.
개요
송전용량이란 송전선로에 전력을 전송함에 있어서 경제적, 기술적 측면에서 공급 가능한 최대전력을 말하며, 발전기나 변압기의 용량처럼 정격화 할 수 없다.
송전용량 결정 조건
단거리 송전선로의 송전용량 결정 조건
(1) 전선의 허용전류
- 케이블에 전류가 흐르면 도체에 주울손, 연피손, 유전체 손실이 생기고 이들 손실에 의해서 발열량이 케이블 표면으로 방산열량 보다 크면 케이블의 온도는 점차 상승한다.
- 케이블의 온도가 높아지면 절연물의 기계적, 전기적 절연 강도가 약해지고 유전체손이 급격하게 증가하여 열화가 촉진되기 때문에 허용전류의 한계치가 정해짐
(2) 전압강하
⋅⋅⋅경동선 인경우
이처럼 전압강하는 거리(l)에 비례하므로 단거리 송전선로에서는 거리에 따라서 손실을 고려한다.
장거리 송전선로의 송전용량 결정 조건
(1) 송·수전단 전압의 상차각
⦁정태 안정도식은
(장거리 송전선로에서는 X≫R),
상차각이 90°일 때에 최대가 되나 안정도를 고려하여 30~40°가 적당하다
(2) 조상기의 용량
전력원선도에서 보면 송·수전 전력이 증가해서 상차각이 크게 벌어지면 소요 조상 용량이 과다해져 경제적으로 불리하므로 경제적인 측면을 고려하여 수전전력의 75% 정도로 하고 있다.
(3) 송전효율
송전효율이 90% 이상이 되도록 하기 위한 송전용량을 제한
(4) 기술적으로 안정하고 경제적일 것
송전용량 증대 방안
가공 송전선
(1) 복도체의 사용
- 정태 안정도식에서 리액턴스(X)가 작아지므로 송전용량이 증가
- 인덕턴스 20~30% 감소, 정전용량의 20~30%증가로 인해서 결국 X의 감소
(2) 전압의 승압 : 송전손실의 감소로 인한 송전용량의 증대(Pl∝1/V²)
(3) 신도체의 채용
- STACIR: ACSR에 비해서 전류 용량을 약 2배이고 허용온도가 210℃ 정도
- TACSR: ACSR에 비해 전류 용량이 1.5~1.6배이고 허용온도가 150℃ 정도
- 초전도 케이블(지중): 저항이 없는 특성을 이용하여 대용량 송전이 가능
지중 송전선
(1) CV 케이블의 냉각: 관로 수냉법, 관로 직접 수냉식, 질소가스 냉각 등
(2) 초전도 케이블의 적용
(3) Sheath 유기전압의 저감
(4) tanδ가 작은 절연물의 채용→유전체손이 작은 절연물
(5) 케이블에 굵은 도체의 사용 및 가닥수의 증가
(6) GIL(가스 지중전선로)의 채용
→지중전선로 대용량화, 알루미늄 합금도체 사용, 공급신뢰도 높음(해외 고장사례 없음), 절연매질로 SF6와 N2 혼합가스 사용.
HVDC 송전방식의 채용
3상 교류송전 방식에 비해서 동일 %손실률, 절연 조건에서 1회선당 전송전력이 증가한다. 3상 3선식에 비해서 133% 송전가능
FACTS 설비의 채용
송전선로의 합리적인 조류분담을 통해서 전송전력을 증가시킬 수 있다.
STACIR
(초내열 인바심 알루미늄 합금연선)
개요
신설 송전선로의 건설시 민원의 발생, 용지확보의 어려움 등으로 계통보강이 지연될 경우 이로 인하여 기설 송전선로에 과부하의 발생이 예상되거나 조류증가로 인한 선로용량이 부족할 경우 기존 송전선로의 용량증대 방안으로 STACIR이 개발되었으며, 전선의 특징은 다음과 같다.
- 알루미늄에 소량의 지르코늄 첨가하여 내열성 증가
- 연속허용온도: 210℃, 순시 허용온도: 240℃
- 허용전류 ACSR(강심 알루미늄 연선)에 비해 2배
- 도전률은 ACSR의 60% 수준
- STACIR/AW: 내부식성 특성 향상으로 수명연장(해안지역)
효과
1) 송전용량 증대
알루미늄의 내열성 향상으로 동일규격 ACSR(강심 알루미늄 연선)의 약 2배의 송전용량을 증대시킬 수 있다. TACSR(강심내열 알루미늄 합금연선)은 1.5~1.6배 수준
2) 건설비 저감
기존선로의 송전용량 증대가 필요한 경우에 동일규격으로 용량을 2배 증가시킬 수 있으므로 새로운 철탑의 가설하지 않고 기존의 철탑을 그대로 사용할 수가 있다. 신설의 경우에도 건설비가 저감된다.
3) 이도제약이 있는 구간에서 건설이 용이
전선의 온도가 상승하여 전선의 물성이 바뀌는 천이점 온도 이상이 되면 선팽창계수가 ACSR의 1/5~1/6정도로 감소되고 탄성계수는 반대로 약 2배정도 증가되어 높은 온도에서 이도의 증가가 매우 적다.
따라서 표준경간에서 ACSR보다 약 7~8%정도 이도가 증가하므로 기존 지지물의 높이를 변경하지 않고 전선만을 교체하여 송전용량을 증대시킬 수 있다. 그러나 장경간 개소에서는 이도가 ACSR보다 많이 증가하므로 전선교체계획 수립시 지상고를 검토하여 철탑삽입 등을 고려하여야 한다.
경제적 장·단점
양호한 이도특성으로 지상고 확보가 가능하고 기존 철탑 설계조건을 만족하므로 기존철탑 변경 없이 전선교체만으로 송전용량을 2배정도 증가시킬 수 있어 송전선로 건설보다 훨씬 경제적이고 획기적으로 공기를 단축할 수 있으나 동일규격의 ACSR보다 전기저항이 약간 크기 때문에 전력손실이 약 1.8%정도 증가하며 전선가격이 ACSR에 비해 3~7배 정도로 고가이다.
강심내열 알루미늄 합금연선(TACSR)
일반적으로 송전선로에 사용되는 ACSR은 비교적 도전율이 높은 경알루미늄선을 인장강도가 큰 강선 또는 강연선 주위에 꼬와 합친 것으로 전선의 연속허용온도는 90℃로 되어 있으며, 단시간허용온도는 100℃이다. 따라서 대전력 수송을 위해서는 상당히 굵은 전선이 필요하며, 공사가 어려워진다.
이 점을 보충하기 위해 연속허용온도가 150℃까지 사용할 수 있는 내열 알루미늄 합금선을 경알루미늄선 대신 사용한 전선이 TACSR이며 ACSR에 비해 전류용량이 1.5~1.6배 크다.
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