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[국내논문] 노후 가공송전선의 수명과 열용량의 평가
Evaluation for Lifetime and Thermal Ratings for Aged Overhead Transmission Lines 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.16 no.1, 2012년, pp.1 - 6  

김성덕 (한밭대학교 전기전자제어공학부)

초록
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적절한 송전용량으로 전력공급을 안정하게 유지하기 위하여 노후 가공송전선의 열용량이나 수명 평가가 더욱 중요한 관심사가 되었다. 부하정격과 이도/이격거리 모두는 송전용량을 결정하는 중요한 요소들이다. 국내의 2회선 송전선로에 대한 열용량 및 도체수명을 평가하기 위하여, 전기설비기술기준은 물론 이도 및 지상고에 대한 설계기준들이 검토된다. 상정사고를 가정하여 도체온도와 이도를 계산하고 부하용량을 증대시키기 위한 방안이 모색되었다. 본 논문에서는 노후 도체에 대한 열용량과 한계이도를 적절히 평가함으로써, 기존 전력계통의 신뢰성을 보장하기 위한 개선 방안이 제시되었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Thermal rating or lifetime evaluation for aged overhead transmission line becomes more important concerns with respect to keeping power delivery stable having proper capability. Both load rating and dip/clearance are essential factors to determine transmission capacity. In order to evaluate thermal ...

주제어

#ACSR conductor   #dip and ground clearance   #dynamic line rating   #overhead transmission lines   #thermal line rating  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 도체의 열용량과 이도의 설계기준이 결정되면, 재료 및 기계적 특성으로 도체의 최대허용온도나 전류가 계산된다. 본 연구는 가공송전선 도체의 열화나 열용량과 도체수명 특성에 대해 기술한다. 도체수명은 선로의 허용송전용량과 직접적인 관계가 있으므로 가설기간 동안의 열적거동, 즉, 누적부하에 영향을 받는다[5].

가설 설정

  • 국내 송전선으로는 시기적으로 다른 3가지 지상고 설계기준이 적용되었다[10]. 92년 6월 이전에 가설된 ACSR 도체 가공송전선으로는 지상고 설계 시 도체온도는 40[℃]로 가정하였다. 92년 7월부터는 도체온도기준을 75[℃]로 변경하였다.
  • 부하는 모두 실측된 값이나 25-48시에는 TL#1이, 97-144시 사이에 TL#2가 고장이라가정하였다. 고장기간 동안에 고장회선의 부하는 자동적으로 건전회선에 부담된 부하로 상정하였다. 이선로는 병렬 2회선 선로이므로 한 회선이 고장에 의해 차단되면 고장회선의 부하가 자동적으로 건전회선에 부담되도록 운용된다.
  • 그림 2는 분석선로의 8월 중 1주일간 TL#1 및 #2의 부하특성이다. 부하는 모두 실측된 값이나 25-48시에는 TL#1이, 97-144시 사이에 TL#2가 고장이라가정하였다. 고장기간 동안에 고장회선의 부하는 자동적으로 건전회선에 부담된 부하로 상정하였다.
  • ACSR 410[㎟]도체는 연속허용온도 및 전류는 각각 90[℃] 및 848[A]이다. 이도 설계기준에 규정된 154[㎸]의 최대 경간을 가정하여 이도, 이도여유와 이 이도에 해당하는 한계이도온도(limit dip conductor temperature)를 계산하였다[7]. 3가지 설계기준에 대하여 이도여유는 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
송전용량을 제한하는 2가지 중요한 요소는 무엇인가? 최대허용온도(maximum allowable temperature)는 도체의 어닐링에 의한 인장 손실이나 설계수명(design conductor lifetime)을 결정한다[2]. 송전용량을 제한하는 2가지 중요한 요소들중 하나는 도체의 열용량을 나타내는 SLR(Static Line Rating)이며, 다른 하나는 도체의 기계적 신장 특성인 이도(dip)이다[3,4]. 도체나 설비들 사이의 이격거리나 도체와 대지 사이의 지상고 (ground clearance)는 SLR이나 도체온도를 토대로 규정된다.
ACSR은 어떤 요소들의 상호작용에 의해 경년열화되는가? 가공송전선 도체로 사용되는 ACSR (Aluminum Stranded Conductors Steel Reinforced)은 재질, 제조 방법 및 가설상태와 노출환경 등 매우 다양한 요소들의 상호작용에 의하여 경년열화 된다. 초기 가선할 경우에는 도체의 영구신장을 고려한 클립(creep) 보정을 적용하여 이도를 설계한다.
송전용량을 증대시키기 위한 방안에서 SLR을 조절하는 방안 중 대표적인 방법은? 송전선으로의 송전용량을 증대시키기 위한 방안은 SLR 및 DLR(Dynamic Line Rating) 검토로부터 출발한다. SLR을 조절하는 방안 중, 대표적인 방법은 장력을 조절하여 재가선(re-tensioning)하는 방법과 새로운 다른 도체로 교체(re-conductoring)하는 방법이 있다[8]. 장력을 조절하는 방법은 보통 노후선로에 적용하며, 도체의 이도가 열용량 증가에 대한 한계치로 작용했거나 또는 예측 못한 과부하가 걸렸던 선로를 대상으로 한다.
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참고문헌 (12)

  1. A.K. David and F. Wen, "Transmission planning and investment under competitive electricity market environment", 2001 Power Engineering Society Summer Meeting, Vol. 3, pp. 1725-1730, 2001. 

  2. IEEE Standard 738, IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature of Bare Overhead Conductors, 2006. 

  3. K.M. Klein, P.L. Springer, and W.Z. Black, "Real-time ampacity and ground clearance software for integration into smart grid technology", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 25, Issue 3, pp. 1768-1777, 2010. 

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  4. CIGRE'' WG26_B2, ""Sag-tension calculation for overhead lines"" TB 324 june 2007. 

  5. 가공송전선의 전류용량, 일본 전기학회 기술보고 제660호, 1997. 

  6. J.M. Ferguson, and R.R. Gibbon, "Overhead transmission lines-refurbishment and developments", Power Engineering Journal, Vol. 8, No. 3, pp. 109-118, 1994. 

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  7. 가공선 이도 설계기준 - 1211, 한국전력공사, 2003. 

  8. K. Kopsidas, and S.M. Rowland, "Evaluating opportunities for increasing power capacity of existing overhead line systems", Generation, Transmission & Distribution, IET, Volume: 5, Issue: 1, pp.1-10, 2011. 

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  9. S. Edward, "Risk analysis in dynamic thermal overhead line rating", 2006 International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, pp. 1-5, 2006. 

  10. 송전선으로 지상고 기준 - 1020, 한국전력공사, 2003. 

  11. D.G. Harvard, et. al, "Aged ACSR conductors. II. Prediction of remaining life", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 7, No. 2, pp. 588-595, 1992. 

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  12. 가공송전선용 도체 선정기준 - 1210, 한국전력공사, 2003. 

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