[용어]코로나현상(전기)

2015.03.10 23:06 전기/전기 기초 이론

코로나 현상

출처 : 네이버 지식IN


1. 코로나 현상 : 전선로나 애자 부근에 임계전압 이상의 전압이 가해지면 공기의 절연이 부분적으로

    파괴되어 낮은 소리나 엷은 빛을 내면서 방전되는 현상(소리가 비리리리~ 하면서 납니다.)

    단선과 연선이 연결될 때 단선에서 절연이 부분적으로 파괴되는 현상이 발생하는 겁니다.

   

  

2. 코로나 현상에 대한 영향

  - 코로나 손실발생 및 송전효율 저하

  - 코로나 잡음

  - 통신선 유도장해

  - 소호리액터 소호능력 저하

  - 전선부식

 

3. 방지대책

  - 굵은전선 사용

  - 전선의 바깥지름을 크게(복도체 사용)

  - 가선금구 개량

 

코로나(재정리)

 

대기중에서 발생하는 코로나는 기체 절연체인 공기의 절연이 파괴되어 발생하는

기체 방전의 초기에 속하는 방전 현상입니다.

대기 중에 전력선과 같이 전압이 가압되어 전류를 전송하고 있는 도체가 있을때 도체의 첨두부에선

전계가 집중되는데요, 쉽게 말해서 전류가 지나가는 길목이 좁아져서 병목현상이 일어난다고

보시면 됩니다. (송전전압이 높을 수록 여러개의 전력선으로 복도체를 구성하는 것은 코로나를 방지하기

위한 대책입니다.)

이때 그 부위엔 많은 수의 전자들이 밀집되어 전하량이 상승하기 때문에 공기층과의 경계면에서는

다른 위치에 비해 전계집중현상이 극도로 심해지게 되고, 결과적으로 공기에 공기가 가지는 절연파괴강도

이상의 전계가 걸리게 되면 결국에 공기층에서의 절연이 파괴되는 국부방전으로 진행되게 되죠.

특히 코로나 방전 같은 경우는 일회성에 그치는 불꽃방전에 비해 방전현상이 지속적으로 일어나는

연속방전의 형태인데다가 방전 시에 자외선 방출, 오존 생성, 통신 장해 등을 일으킵니다.

아무튼,  코로나 방전시엔 말씀하신 대로 절연이 파괴된 부위로 전류가 흘러(전자가 기체 중으로 방출),

부하측으로 흘러야할 전류 중 일부 손실되므로 전력손실이라고 하는 것이죠.

다만 공기의 저항이 순간적으로 0에 가깝게 되는 것은 방전의 최종형태인 불꽃방전(낙뢰 등)으로

대전류가 흐르는 경우에 해당하는 말이구요, 코로나 방전의 경우엔 그보다 정도가 약하다고 보시면 되겠죠





출처 : 네이버 지식iN

출처 www.sk-motive.com : 기술사 모범답안중에서 발취


1. 發生原因 

가공송전선로는 전선에는 나선, 지지물에는 철탑과 애자를 사용하고 있으며, 전선의 절연은 애자와 그 주위의 공기에 의존하고 있다. 공기는 절연물로 볼 수 있는데 그 절연내력에는 한도가 있어서 기온,기압의 표준상태(20℃, 760㎜Hg)에서는 직류로는 약30kv/㎝, 정현파교류 실효치로는 약 21kv/㎝ 이상의 전위경도를 부여하면 그 절연은 파괴된다. 송전전압이 높아져 전선표면의 電位頃度가 위와 같이 破裂極限電位傾度를 超過하면 공기의 絶緣性이 部分的으로 破壞되어 音 및 光을 수반한 corona放電이 일어난다. 

이 코로나臨界電壓은 송전선로의 기하학적 배치(도체반경,선간거리 등)으로 부터 이론적으로 구해지는 값에 전선의 표면상태, 날씨,상대공기밀도등의 요인을 계수로 보정되는 식으로 표시할 수 있다. 

송전선로의 설계에는 당연히 코로나臨界電壓이 通常運轉電壓보다 높도록 선정된다. 그러나 전력계통의 확대와 함께 초고압의 도입, 굵은 Al선의 사용에 의해 전선표면에 부착되는 먼지등의 오염물이나 전선표면의 손상 또는 미소돌기부분으로 인하여 이부분의 전계가 국부적으로 커져, 코로나임계전압이하에서도 코로나가 발생하는 일이 있다. 



2. 各種障害

2-1. 電力系統에 미치는 影響

① 코로나에 의한 電力損失의 發生

코로나 발생에 의하여 생긴 선로전압과 같은 극성의 공간전하는 대지 혹은 다른선으로 이동한다. 이때 전계중을 이동하는데 필요한 에너지는 전원에서 코로나損으로 공급된다. 이 때문에 부하전류에 의한 전선의 오옴損과 함께 전력손실이 되므로 송전효율을 저하시킨다. 일반적으로 코로나손은 전압의 2승에 비례한다.

② 코로나雜音에 의한 電力線搬送裝置의 機能低下

송전선로상에서 코로나방전시 발생하는 코로나 pulse는 선로를 따라 좌우로 전파되어 광범위한 주파수spectrum을 가진 코로나잡음이 된다. 이것이 전력선반송을 이용한 보호relay나 반송통신설비에 잡음장해를 일으켜 信賴度를 低下시킨다.

③ 送電線의 腐植 促進

코로나로 인한 화학작용에 의해 전선의 지지점,전선접속부,바인드선등에 부식을 촉진시킨다.

④ 電線의 코로나 振動

우천시의 코로나로 인하여 전선의 진동현상(코로나진동)이 발생하는 경우가 있는데 약간이지만 전선이 疲勞劣化된다.

⑤ 進行波 波型의 變形 

뇌서어지등의 진행파가 코로나방전을 수반하여 송전선상을 진행하면, 코로나방전개시 전압보다 높은 부분의 파형이 일거러져 감소된다. 

⑥ 高調波 電壓電流의 發生

코로나방전은 교류파형중의 전압최대치 부근에 나타나며, 코로나전류가 흐르면 고조파 전압전류가 발생한다. 이것은 유도장해의 원인이 되며 파형을 왜곡시킨다.

⑦ 消弧리액터接地系統의 消弧能力低下

1선지락시에서의 건전상의 대지전압상승으로 인한 코로나발생은 고장점의 잔류전류 유효분을 증가시켜서 소호능력을 저하시키기 때문에 소호리액터 접지방식의 송전선로에서 문제가 되는 경우가 있다. 또, 건전시라도 코로나의 발생으로 인하여 전선단면적이 등가적으로 커져 대지정전용량이 증가하므로 부족보상이 된다. 


2-2 周圍環境에 미치는 影響

① 코로나 雜音으로 인한 電波障害

코로나방전시 과도적으로 발생하는 코로나펄스가 선로를 따라서 전파되기 때문에 송전선로 주변에서 라디오나 텔레비젼의 수신장애를 초래하는 경우가 있다. 코로나 잡음레벨은 수백KHz까지는 거의 주파수에 관계없이 일정하며 그 이상에서는 주파수에 역비 례해서 저하되므로 중파라디오에의 영향이 일반적으로 크다.

또 송전선로와 근접 혹은 교차하는 배전선이 있으면 코로나펄스는 근접점 혹은 교차점 부근에서 배전선으로 유도 이행하여 송전선로에서 떨어진 지역에서도 라디오나 텔레비젼의 수신장해를 미치는 경우가 있다.

② 可聽코로나 雜音

전선의 표면이나 애자장치등에서 발생하는 코로나방전에서 공간으로 직접 방사되는 부분방전음은 가청주파수 성분을 많이 포함하므로 부근의 주민들로부터 불평을 듣는 경우가 있다.

③ 通信線 誘導障害

코로나로 인한 고조파전류중 제3조파 성분은 중성점전류로서 나타나기 때문에 중성점 직접접지방식의 송전선로에서는 부근의 통신선에 유도장해를 끼칠 우려가 있다. 


3. 코로나 抑制對策

① 굵은 電線을 使用한다 

코로나 개시전압이 정상적인 운전전압보다 높아지도록 굵은 전선을 사용한다.

② 多導體를 使用한다.

154kV 혹은 345kV 이상 송전선로에서는 등가적으로 굵은 도선을 사용한 것과 똑같은 효과를 나타내는 복도체 또는 4도체 방식을 채용하고 있다. 최근 시공하는 765kV송전선로에서는 6도체 방식을 채용하고 있다.

③ 架線金具를 改良한다.

국부적으로 강한 전계가 생기지 않도록 애자장치(애자, 접속금구류 등) 및 전선부속품(클램프,스페이서 등)의 형상을 연구 개량한다.

④ 電線表面을 매끄럽게 한다.

가선시에 전선의 표면이나 金具부분에 상처가 생기지 않도록 시공한다.



출처 www.sk-motive.com : 기술사 모범답안중에서 발취





출처 : 전력기술인정보나눔터의 기술정보


☞ 송전선로에서는 송전전압을 높이면 전선을 굵게 하지 않더라도 그 만큼 전력을 송전할 수  있게 된다.

      그러나 송전전압이 높아지면 다음과 같은 문제점이 발생한다.

      1) 전선 주위의 전위경도가 커지기 때문에 코로나손, 코로나 잡음을 발생하기 쉽다.

      2) 변압기, 차단기, 단로기 등의 절연레벨이 커지기 때문에 기기가 비싸진다.

      3) 철탑, 애자 등의 절연 레벨도 커지기 때문에 선로의 건설비가 많이 든다.

      4) 태풍, 뇌해 및 염해 등의 대책이 요구된다.

 

[1] 코로나

      공기는 보통 절연물로 취급하고 있지만 그 절연내력에는 한도가 있다.

      즉, 표준상태에서 직류에서는 약 30[kV/cm], 교류(실효값)에서는 약 21[kV/cm]의 전위경도를

      가하면 절연이 파괴되는데 이것을 파열극한전위경도라고 한다.

 

      


 

       파열극한전위경도가 한도를 넘으면 그 부분의 공기의 절연이 파괴되어 낮은 소리나 엷은 빛을 내면서

       방전하게되는 현상을 코로나 혹은 코로나 방전이라고 한다.

       코로나가 발생하면  코로나 손실로 인한 전력손실, 코로나 잡음, 통신선에의 유도장애, 소호리액터의

       소호능력저하, 전선의 부식 촉진 등과같은  코로나 장애가 발생한다.


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