[논문]V련 현수애자장치의 클램프 횡진 특성

손홍관; 이형권; 민병욱

문제 정의

따라서 본 논문에서는 765kV 1회선 송전선로에 사용될 V 련 현수애자장치의 기본특성에 의한 설치조건과 주요 설계내용은 기술하고, 개발제품에 대한 횡진특성과 중심점 이동거리 시험을 실시하여 그 성능을 확인하였다.
따라서 본 논문에서는 765kV 1회선 송전선로용 V련 현수 애자장치로 400kN><2련, 300k3<4련, 400kNx4련의 3가지 종류를 개발하였다.

가설 설정

이상에서 검토한 바와 같이 V련 현수애자장치를 적용하기 위해서는 선로수평 각에 의한 상시횡진각, 바람에 의한 횡진각 및 최소수직하중의 조건을 모두 만족한 경우에 설치가 가능하다. V련애자장치의 적용기준으로 상시횡진각은 20°이하, 최 대풍압하중의 50% 하중에서의 클램프횡진각은 II지역 기준을 적용하여 10'C, 26m/s에서의 클램프횡진각을 45°이하로 적용하고, 최소수직하중은 1,500 kgf로 가정하였다.

제안 방법

바람에 의한 횡진시 원칙적으로 상정 최대풍속에서 H/V < tan(45°)=l을 확보해야 하지만 최대 풍속을 적용하면 수직 하중에 비해 수평하중이 크게 되어 HHV < 1의 조건을 만족시킬 수 없으며, 일반적으로 최대 풍속의 발생빈도가 낮기 때문에 최대 풍압치의 50%에 해당하는 풍속에서 풍하측 애자련에 작용하는 하중이 무장력상태로 되지 않도록 설계하고 있다. 한전 송전설계기준-U11(철탑설계기준)상의 II지역을 기준으로 할 경우 기준속도압 100㎏/㎡ 돌풍율 1.37에 의종H 최대 풍압의 50%에 해당하는 순간풍속은 35.4 m/sec이고, 10 분 평균풍속은 약 26 m/sec가 되므로 장력 및 풍압하중을 풍속 26 m/sec시의 값을 기준으로 적용하였다.[2]
우측 애자련은 평상시에도 불평형상태로 설치되게 되고, 전선의 배치는 정육각형 배치를 유지할 수 없게 된다. 이를 보완하기 위해서는 상시횡진 하중만큼 무게중심을 이동시킬 필요가 있으며, 본 연구에서는 상시횡진각에 따라 6도체 지지요크를 여러 개로 설계하였다. 그림 5의 (a)는 수평각이 0인 선로에서 V련 현수애자장치의 하중중심인 점 A와 도체의 하중중심인 점 B가 수직선상에 위치하여 일치한 상태를 나타낸다.
따라서 본 논문에서는 6도체 지지요크를 4개 종류로 구분 하여 설계하고, 상시횡진각에 따라 적합한 요크를 선정하여 사용할 수 있도록 하였다. 6도체 지지요크의 종류별 상시횡 진각의 적용범위는 표 3과 같다.
V련현수애자장치의 종류 중에서 편측 애자련이 2련인 300kNx4련 및 400kNx4련 애자장치의 경우 강풍에 의해 풍하측의 애자련에 작용하는 장력이 현저히 저하되어 애자련간의 접촉이 발생할 우려가 있다. 이때 접촉에 의한 애자파손 을 방지하기 위해 애자련의 간격을 조정하였다. 국내 345kV 및 765kV 송전선로의 현수애자련에서 300kN 및 400kN 애자 련에 대해 모두 500mm 간격으로 설치하고 있으나 일본 구주 전력의 V련현수애자련에서 애자련간의 접촉에 의한 애자파 손사고가 보고된 바 있고, 애자련간의 간격을 550mm로 조정하여 접촉사고에 대한 대책을 수립한 것으로 조사되었다.
765kV용 V련 애자장치는 애자련 길이가 길어서 아킹혼이 길어지기 때문에 애자련간에서 섬락을 유도시키기 위한 애자련 혼의 설치가 어렵다. 따라서 애자련간 섬락보다는 철탑암 측과 전선측 아킹링과의 사이에 섬락경로를 만들어주는 것으로 설계하였으며, 애자련에는 오손섬락으로부터 애자를 보호하기 위한 보조혼을 설치하도록 설계하였다. 또한 유지보수시 접지를 시행하기 위한 접지혼을 별도로 설치하였다.
따라서 애자련간 섬락보다는 철탑암 측과 전선측 아킹링과의 사이에 섬락경로를 만들어주는 것으로 설계하였으며, 애자련에는 오손섬락으로부터 애자를 보호하기 위한 보조혼을 설치하도록 설계하였다. 또한 유지보수시 접지를 시행하기 위한 접지혼을 별도로 설치하였다.
국내에서 아직 적용한 예가 없는 V련 현수애자장치에 대한 설치조건과 설계내용을 정리하고, 각종 성능확인을 위한 특성시험 결과를 정리하였다.
(1) 765kV 1회선 송전선로에 적용될 V련 현수애자련의 하중 계열을 검토하였으며, 40톤 계열 19기, 60톤 계열 26기, 80톤 계열 7기로 조사되었다.
(2) V련 현수애자장치를 설치하기 위한 선로조건을 검토하고, 선로조건에 따른 설치범위를 제시하였다.
(3) 애자련간의 접촉에 의한 파손을 방지하기 위하여 4000x4련의 경우 애자련 간격을 550mm로 설계하였으며, 과전압의 섬락경로는 절탑측 아킹혼과 전선측 아킹링으로 유도되도록 설계하였다.

대상 데이터

765kV 1회선 송전선로에 사용될 400kNx2련, 3000"련, 400kN×4련에 대해 최소수직하중인 1,500 kgf를 추를 이용하여 인가하고, 로드셀이 연결된 수평와이어에 호이스트를 이용하여 수평하중을 인가하도록 그림 8 및 그림 9와 같이 실험설비를 구성하였다. 수평인가하중을 변화시키면서 클램프의 횡진각과 중심점이 동거리를 측정하였고, 실험결과 클램프횡진 각 및 중심점이동거리는 각각 그림 10 및 그림 11과 같이 나타났다.

성능/효과

765kV 1회선 송전선로인 신안성-신가평 선로의 철탑형을 조사한 결과 표 1과 같이 전체 128기 중 현수형 철탑은 52기가 설치될 예정이다. 현수형 철탑 52기에 적용될 V련 현수애 자장치의 강도계열은 표 2와 같이 40톤 계열인 400kN×2련이 19기, 60톤 계열인 300kN×4련이 26기, 80톤 계열인 400kNx4련이 7기로 조사되었고, 일부 300kN×2련의 적용이 가능한 개소도 있으나 400kN×2련으로 상향 적용되었다.
본 연구에서는 수평하중에 의한 애자련간의 접촉현상에 대한 실험을 실시한 결과 300kNx4련은 500mm로 적용해도 애자련간의 접촉현상은 발생지 않았으나 400kNx4련의 경우에는 접촉현상이 발생하였으므로 애자련간격을 550mm로 적용 하였다.
이상과 같이 현수클램프의 횡진특성은 그림 1과 같이 횡진각이 36º~37°정도로서 허용횡진각 45º이하로 나타났으며, 금구 및 애자상호간 유해한 접촉현상도 발생하지 않았다. 또한 수평하중 인가시 중심점의 이동거리는 300mm 이하로서 규정치인 600mm를 초과하지 않음을 확인하였다.
이상과 같이 현수클램프의 횡진특성은 그림 1과 같이 횡진각이 36º~37°정도로서 허용횡진각 45º이하로 나타났으며, 금구 및 애자상호간 유해한 접촉현상도 발생하지 않았다. 또한 수평하중 인가시 중심점의 이동거리는 300mm 이하로서 규정치인 600mm를 초과하지 않음을 확인하였다.
(3) 상시횡진각에 따른 6도체 지지요크를 4개 종류로 구분하여 개발하였으며, 수평각이 있는 현수철탑에 대해서는 기별 설계에 의해 적합한 지지요크를 선정하여 적용해야 한다.
(4) 개발된 제품에 대해 클램프 횡진각에 대한 실험결과 45°이하의 성능을 확인하였고, 중심점이동거리에 대한 실험결과 300mm 이하로서 규정치인 600mm를 초과하지 않음을 확 인하였다.

후속연구

이상에서 검토한 바와 같이 V련 현수애자장치를 적용하기 위해서는 선로수평 각에 의한 상시횡진각, 바람에 의한 횡진각 및 최소수직하중의 조건을 모두 만족한 경우에 설치가 가능하다. V련애자장치의 적용기준으로 상시횡진각은 20°이하, 최 대풍압하중의 50% 하중에서의 클램프횡진각은 II지역 기준을 적용하여 10'C, 26m/s에서의 클램프횡진각을 45°이하로 적용하고, 최소수직하중은 1,500 kgf로 가정하였다.
(5) 따라서 V련 현수애자장치의 실선로 적용시 상시횡진각 의 허용범위는 20.이하, 바람에 의한 횡진각의 허용범위는 45 '이하, 최소수직하중은 l, 500kgf로 적용할 것을 제안한다.

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