[논문]연소화염 존재 시 수직형 모델 전력선의 섬락 특성

김인식

doi:10.5207/jieie.2009.23.5.058

[국내논문] 연소화염 존재 시 수직형 모델 전력선의 섬락 특성
Flashover Characteristics of Vertical-type Model Power Line in the Presence of Combustion Flame 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.23 no.5, 2009년, pp.58 - 65

김인식 (경일대학교 제어전기공학부)

초록
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전력선이 통과하는 지역에서 발생된 산불은 계통 섬락사고의 원인이 되고 있다. 본 연구에서는 연소화염에 의한 전력선의 절연내력 저하특성을 알아보기 위해 직류 및 교류 전압 인가 시, 연소화염과 고전압 도체의 수평거리(s)를 변화시켰을 때, 수직형 모델 전력선에 대한 섬락특성을 조사하였다. 실험 결과, 수평거리(s)가 작은 범위에서는 화염이 모델선로의 섬락전압을 크게 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다. 이러한 섬락전압의 저하요인을 해석하기 위해 화염주변의 상대공기밀도가 고려되었으며, 화염이 존재하는 경우에는 그 영향이 매우 크게 나타남을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

A forest fire in the area of power line installations may be caused by flashover disturbances in power systems. In this study, experiments were conducted so as to investigate the reduction in dielectric strength caused by combustion flame, and flashover characteristics in the simulated condition of vertical-type model power lines were examined by making shorter and longer the horizontal distance(s) between combustion flame and high-voltage conductors under the application of 60[Hz] a.c. and d.c. high-voltages. As the results of the experimental investigation it is demonstrated that flame can reduce flashover voltages of the model air-gap in shorter range of the horizontal distance(s). Relative air density is considered in order to analyze the reduction causes of the flashover voltages, and it can be seen that the relative air density has a great influence on the flashover characteristics under the presence of combustion flame.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 전력선 인근에 연소화염이 존재할 때, 이들 화염이 전력선의 절연특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위해 수직형 모델전력선을 채택하였다. 안정된 소규모 화염 상부에 전력선 모델도체를 배치하고, 도체와 화염의 수평거리를 변화시켰을 때 모델전력선에 대한 직류 및 교류 섬락전압을 조사하였다’
본 연구의 결과는 다양한 형태의 화재에 취약한지역에서 선간 이격거리, 지상 높이 등 전선로의 절연설계 시에 기초 자료로서.활용될 수 있을 것이다.

제안 방법

직류 및 교류 고전압 인가 시, 연소화염과 고전압도체의 수평거리를 변화시켰을 때, 수직형 모델 전력선의 섬락특성을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
채택하였다. 안정된 소규모 화염 상부에 전력선 모델도체를 배치하고, 도체와 화염의 수평거리를 변화시켰을 때 모델전력선에 대한 직류 및 교류 섬락전압을 조사하였다’
여기서 갭 길이 (d)는 두 도체 사이의 수직거리이며, 화염 높이 (h)는 두 도체의 중심과 화염의 중심사이 거리이다. 화염의 접근에 의한 섬락전압의 영향을 조사하기 위해 본 실험에서는 화염과 도체의 수평거리 s를 변화시켰다.
본 연구에서 섬락전압의 측정값은 동일한 조건에서 5회 측정하여 그 평균을 취하였다.
화염 주위의 온도측정 시 loorci이하의 낮은온도는 서미스터(thermister)온도계로 측정하였으며, 고온부는 약 l, 600[℃]까지 측정 가능한 백금- 백금 로지움 열전대 온도계(thermometer)를 이용하였다.

대상 데이터

연소화염의 연료는 파라핀오일을 사용하였다. 이는 석유계 연료이며, 주성분은 탄화수소이다.

성능/효과

표 3 및 표 4에서 알 수 있는바와 같이, B형 모델 선로가 A형 모델선로에 비해 일반적으로 섬락전압이 낮은 것으로 나타났다. s=L[cm]인 경우를 제외하고 B형 선로는 A형 선로에 비해 섬락전압이 s=0[cm]에서 12.
(1) 수평거리 s=0[cm]에서 s=2[前까지는 s가 증가함에 따라 교류 섬락전압은 비교적 크게 상승하였으나, s=3[cm]이상에서는 s가 증가하여도 교류 섬락전압은 거의 일정한 것으로 나타났다. 실험결과, 화염의 영향이 나타나는 s=0[cm], 1 [cm] 및 에 대한 A형 및 B형 모델 선로의 교류 섬락전압 평균값은 각각 54.
나타났다. 실험결과, 화염의 영향이 나타나는 s=0[cm], 1 [cm] 및 에 대한 A형 및 B형 모델 선로의 교류 섬락전압 평균값은 각각 54.8[%], 70.21%] 및 89.0[%]인 것으로 나타났다.
(2) B형 모델선로의 교류 섬락전압은 A형 모델선로에 비해 높은 것으로 나타났다. 실험결과, B 형 선로의 섬락전압은 수평거리 s=0[cm], l[cm] 및 2[cm]에서 각각 12.
비해 높은 것으로 나타났다. 실험결과, B 형 선로의 섬락전압은 수평거리 s=0[cm], l[cm] 및 2[cm]에서 각각 12.5[绚, 14.4[%] 및 9.6[%] 높은 것으로 나타났다. 이는 고전압 도체에서발생된 코로나풍에 의해 화염형상의 왜곡과주변공기의 냉각작용에 의한 상대공기밀도의변화에 기인하는 것으로 생각된다.
(3) 수평거리 s=0[cm]에서 s=2[前까지는 s가 증가함에 따라 부극성 직류 섬락전압은 비교적 크게 상승하였으나, s=3[cni]이상에서는 s가 증가하여도 직류섬락전압은 거의 일정한 것으로 나타났다. 실험결괴; 화염의 영향이 나타나는 s=0[cm], l[cm] 및 2[cm] 에 대한 A형 및 B형 모델 선로의 부극성 직류섬락전압 평균값은 각각 48.
실험결괴; 화염의 영향이 나타나는 s=0[cm], l[cm] 및 2[cm] 에 대한 A형 및 B형 모델 선로의 부극성 직류섬락전압 평균값은 각각 48.5[%1, 62.9[%] 및 86.7(%]인 것으로 나타났다
(4) 선로의 전압인가 형태에 따라 직류 섬락전압에는 극성효과가 나타났다. 실험결과, B형 모델선로에서 부극성에 대한 섬락전압이 정극성인 경우보다 훨씬 낮은 것으로 나타났다.
극성효과가 나타났다. 실험결과, B형 모델선로에서 부극성에 대한 섬락전압이 정극성인 경우보다 훨씬 낮은 것으로 나타났다. 이는고전압 도체의 전압극성과 양이온으로 대전된연소화염과의 사이에 정전인력이 작용하기 때문이라고 생각된다.
(5) 화염이 존재하지 않는 정상적인 기상 상태에서의 상대공기밀도 등에 의한 섬락전압의 보정계수는 대개 10[%]이내지만, 화염이 존재하는 경우에는 그 영향이 매우 크게 나타남을 알 수 있었다.

후속연구

있다. 이러한 가공전선로 부근에서는 산불을 비롯하여, 쓰레기소각, 논밭두렁 태우기, 과수원의 나뭇가지 태우기 등에 의한 다양한 종류의 화염이 발생될 수 있기 때문에, 전력선의 섬락특성에 미치는 화염의 영향에 대한 연구의 필요성을 느낀다.
시에 기초 자료로서.활용될 수 있을 것이다.

참고문헌 (6)

Web Site of Forest Ministry in Korea, Data of Forest Fire Information System , " http://sanfire. forest go. kr
H. J. West, D. W. Mcmullan, "Fire Induced Flashovers of EHV Transmission Lines," IEEE-PES Winter Meeting, New York, Paper A73047-2, February 1978
J. R. Fonseca. and A. L. Tan, "Effects of Agricultural Fires on the Performance of Overhead Transmission Lines," IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 5, No. 4, pp. 687-693, 1990

상세보기
In-Sik Kim, "Flashover Characteristics of the Horizontal Air Gaps Caused by Combustion Flames," Journal of KIIEE, Vol. 16, No. 1, pp.27-34, January 2002

원문보기 상세보기
L. Paris, R. Cortina, "Switching and Lighting Impulse Discharge Characteristics of Large Air Gaps and Long Insulator String", IEEE Trans. Power Apparatus and Systems, vol. PAS 87, No. 4, pp. 947-957, 1968

상세보기
L. Aicher, "Variations in the Dielectric Strength of Air", Allis-Chalmers Electrical Review, Third Quarter, 1949

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