송전선로 안전에 영향을 미치는 요인에 대한 간략한 분석

송전선로 안전에 영향을 미치는 요인은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 하나는 일일 사용 시간 누적에 따른 마모 및 노화이고, 다른 하나는 외부 요인으로 인한 갑작스러운 고장입니다. 이 두 가지 요인은 모두 고장 차단을 일으켜 전력 공급을 중단시키고, 심각한 경우에는 전력망 마비를 초래할 수 있습니다. 그중 시간 누적 요인은 인위적으로 제어할 수 있어 고장 발생 확률이 매우 낮지만, 외부 환경 요인(낙뢰, 태풍, 산불, 결빙, 대기 오염, 온도 및 습도, 기압, 조류 충돌 등)은 제어가 어려워 고장 발생 확률이 높고 막대한 피해를 초래할 수 있습니다.

1. 번개

우기에는 뇌우가 빈번하게 발생하며, 그 양상이 매우 불규칙적입니다. 현장에 설치된 송전선로는 대부분 송전탑 간 거리가 멀고 높이 차이가 커서, 선로의 낙뢰 저항력이 상대적으로 낮아 낙뢰를 받기 쉽습니다. 특히 험준한 지형에는 단선 송전선이 많고, 병렬 송전선에 의한 차폐 및 션트 보호가 제대로 이루어지지 않아 낙뢰 사고 발생률이 높아집니다. 송전선로 고장은 전체 고장 중 가장 큰 비중을 차지하며, 전압이 낮을수록 낙뢰로 인한 고장 발생 확률이 높아집니다.

낙뢰가 방전될 때, 적란운층의 전하가 축적되어 강력한 정전기 고전압장을 형성하고, 이 전하가 지면에 있는 다수의 음전하와 충돌하여 중화되면서 수백만 볼트에 달하는 고에너지와 수천 암페어에 이르는 전류를 방출합니다. 이로 인해 높은 과전압파의 기울기와 진폭이 발생하여 선로 절연에 섬락 트립이 일어납니다. 섬락 트립은 일시적인 고장으로, 재폐로 동작의 성공률은 높고 전도 경로를 복구할 수 있지만, 심각한 경우에는 선로 단선, 절연체 파손, 또는 선로를 따라 변전소 내부로 전하가 침투하여 고온으로 전선이 녹아 전력 설비의 절연 강도를 손상시킬 수 있습니다.

송전선로에서의 낙뢰 사고 발생 확률을 줄이기 위해서는 방어선에서 섬락, 아크 발생, 직격 및 전력 공급 중단을 방지해야 합니다. 다음과 같은 보호 조치를 취하십시오. ① 설치피뢰기② 커플링 접지선 추가 ③ 타워의 충격 접지 저항 감소 ④ 중성점은 직접 접지되지 않는 시스템 ⑤ 선로의 절연 수준 강화 ⑥ 자동 재폐로 장치 설치 7. 관형 설치체포자; ⑧ 불균형 절연, 이중 루프 네트워크 전원 공급 등의 방법을 사용합니다.

2. 태풍

태풍은 강풍과 폭우를 동반하는 기상 현상으로, 송전선로에서 전선 흔들림, 풍향 편향, 선로 단선, 철탑 붕괴 등의 사고가 발생할 수 있습니다. 송전선로의 전력 시스템 설계 풍속이 증가함에 따라 선로 단선 및 철탑 붕괴 사고 발생 확률은 감소하지만, 전선의 심한 흔들림, 풍향 편향 방전, 부유물 손상으로 인한 사고 발생 확률은 높아집니다.

풍속이 크고 송전선로의 진동 진폭이 커서 전선과 철탑 사이의 공극이 줄어들고, 전선 상과 상 사이의 공극 분포가 고르지 못하게 되어 공극 내 전압 강도가 각기 다른 정도로 감소하여 운전 시 필요한 전압값을 견디지 못하고 절연 파괴 및 방전이 발생할 수 있습니다.

폭풍우가 동시에 발생하면 빗물로 인해 공기 저항이 감소하여 전선 단락이 발생하기 쉬워지고, 방전 확률이 증가합니다. 이러한 현상은 빈번하게 반복되고 장시간 지속되며, 무작위적이고 진폭이 커서 섬락, 절연 파괴, 트립 등의 고장을 일으킬 수 있습니다. 특히 트립 후 발생률은 낮고, 인적 대응 능력은 미약하며, 전력 공급 복구 시간도 길어집니다. 또한, 절연체, 부속품, 가로대 등의 지지대와 보조 자재 및 장비의 기계적 고장을 유발하여 막대한 경제적 손실을 초래할 수 있습니다.

풍속이 낮은 경우 진동이 발생하는 송전선로는 대부분 방진장치를 설치하여 제어할 수 있습니다. 강풍이 불 때는 다음과 같은 조치를 취할 수 있습니다. (1) 방진해머를 추가하고 중형 해머 장치를 설치하여 송전선로의 수직 하중 지지력을 높이고 선로의 진동 진폭을 줄입니다. (2) 감쇠선, 전선 보호 장치를 설치하고, 분기선 수를 늘리고, 전선을 강화하고, 전선과 철탑 사이의 안전거리를 확보합니다. (3) V형 애자 현수 방식을 채택하여 풍하중으로 인한 애자의 횡방향 변위 현상을 방지하고 애자 현의 풍향 편차 진동각을 줄입니다. (4) 철탑 설계 및 송전선로 설치 시 전선 간 거리를 충분히 확보하고, 현수점을 낮추거나, 가로대를 연장 및 확장하는 것을 고려합니다.

3. 산불

고온, 인위적 요인 및 기타 요인으로 인한 산불은 대기를 장시간 고온 저습 상태로 유지시키고, 산악 지형, 산림 식생, 지면 또는 상간 송전선로에 위치한 경우, 공기 중 입자의 열 이온화, 대전량 증가, 입자 운동 가속 및 전도성 채널 형성으로 인해 선로 섬락 트립이 발생합니다. 화재 트립의 주요 원인은 90% 이상 고온에 의한 선로 절연 소손, 전선 방전으로 인한 송전탑 손상 등입니다.

산악 지역의 송전선로는 지형 및 경제적 요인을 고려하여 일반적으로 두 개 이상의 선로를 하나의 철탑에 설치합니다. 산불 발생 시 동일한 송전 회랑에 있는 여러 선로가 동시에 고장 나거나 차단될 수 있으며, 산불은 확산 속도가 빠르고 지속 시간이 길어 고온의 연기와 안개가 많이 발생합니다. 이로 인해 선로 재통과율이 낮아지고, 화재가 진압되고 연기가 흩어지며 공기 환경과 전선의 온도가 낮아질 때까지 인위적인 복구가 어려워져 해당 선로의 전력 공급이 장시간 중단됩니다. 또한, 영향을 받는 선로가 하나 이상 발생하여 전력망 운영의 안전을 위협하게 됩니다.

산불 발생 현상을 고려하여 산불 발생률을 줄이기 위한 화재 예방 조치부터 시작해야 합니다. ① 산불 발생 지점 근처의 나무 높이, 수, 종류를 관리해야 합니다. ③ 비상 대응 계획을 수립하고 안전 통로의 충분한 길이와 너비를 확보해야 합니다. ④ 신뢰할 수 있고 민감한 보호 시스템을 구축해야 합니다. ④ 실시간 모니터링 시스템을 구축하고 모니터링 효과를 향상시켜야 합니다. ⑤ 계절, 시간대, 기상 조건에 따라 보호 시스템 점검을 강화하여 잠재적 위험 요소를 제거해야 합니다.

4. 얼음 재해

결빙 재해에는 우박, 서리, 결빙 및 적설이 포함됩니다. 비정상적인 자연 환경 기후, 즉 기온 변화로 인해 송전선로와 애자 가닥에 얼음이 얼면 선로와 철탑의 하중이 증가하고, 전선의 풍압면적이 넓어져 처짐이 심해져 전선이 불안정하게 지속적으로 진동하거나 흔들리고, 심각한 파손, 철탑 붕괴 등의 사고가 발생할 수 있습니다. 애자 가닥에 눈이 얼면 녹는 얼음물이 애자를 단락시켜 결빙으로 인한 트립을 일으킬 수 있습니다.

통계에 따르면 결빙 오염이 복합적으로 작용할 때 결빙 섬락 발생 가능성이 높아집니다. 따라서 결빙 섬락을 방지하기 위해서는 선로 및 애자열의 오염 제거를 강화하여 청결도를 개선해야 합니다. 또한 애자와 절연체 사이의 거리가 짧아 눈이 어는 것을 방지하기 위해 연면거리를 늘려야 합니다. V형 애자열 및 역V형 애자열 배치를 채택하고, 이중 애자열의 직렬 간격을 늘려 섬락 전압을 개선해야 합니다. 결빙 현상이 발생하는 경우에는 결빙 제거 기술을 적용하여 결빙층의 녹는 속도를 높이거나, 보강된 상간 간격 유지 장치를 사용하여 전선의 상간 거리를 늘려 전선의 큰 진동과 진폭으로 인해 전선 간극이 좁아 발생하는 절연 파괴 및 방전 현상을 줄여야 합니다.

5. 기타

1) 오염 정도. 송전선로는 길이가 길고 대기 오염 물질, 염분, 연기, 먼지 등의 영향을 받아 전선 표면에 오염 물질이 축적됩니다. 고전압 송전선로 주변의 강한 전기장으로 인해 코로나 현상이 발생하기 쉽고, 이로 인해 다량의 대전 입자가 생성되어 오염 물질에 부착되면 대전 입자의 전도성이 증가하여 방전이 용이해집니다. 따라서 송전선로는 적시에 청소해야 합니다.

2) 온도. 고온은 전선의 표면 온도를 상승시켜 기존 고전압 송전선로의 열 방출을 어렵게 하고, 열 방출 효율을 저하시켜 선로의 지속적인 고온 상태를 초래합니다. 이는 전선 아크 발생 빈도를 증가시키고, 전선과 접지 및 교차 물체 사이의 안전 거리를 감소시켜 방전을 유발하고, 결국 선로 차단으로 이어질 수 있습니다. 따라서 전선과 접지 사이의 거리 및 전선 상 사이의 거리를 적절히 늘려야 합니다.

3) 습도. 전선 표면에 부착되는 수분 분자가 증가함에 따라 전선 주변의 전하가 전자를 흡수하여 음이온을 형성하고, 이온화 ​​능력을 약화시켜 절연 파괴 전압을 증가시키고, 국부적인 전기장을 강화하여 코로나 방전을 쉽게 발생시켜 전력 손실 및 전압 강하를 초래합니다. 따라서 전선 절연 재료를 선택할 때는 재료의 소수성 및 소수성 이동성을 고려해야 합니다.

4) 기압. 고도가 높아질수록 공기는 점차 희박해지고 밀도가 낮아지며 기압이 감소합니다. 따라서 송전선과 접지 사이, 도체 상과 상 사이의 절연 파괴 전압이 낮아져 절연 파괴가 발생하기 쉽습니다. 그러므로 고도가 높은 지역에서는 케이블의 높이를 낮춰야 합니다.

5) 조류 피해. 새들은 마른 나뭇가지를 입에 물고 송전탑에 둥지를 짓는 것을 좋아합니다. 나뭇가지가 전선 가까이에 있거나 전선에 떨어지면 합선이 발생하기 쉽습니다. 큰 새들이 날아다니거나 서로 놀 때 여러 전선을 건드려 합선이나 누전 차단 사고를 일으킬 수 있습니다. 따라서 송전선이나 송전탑에 특정 표지판을 설치하여 새들이 접근하지 못하도록 해야 합니다.

극한의 환경 기후 및 기타 요인들이 송전선로에 미치는 파괴력은 송전 설비의 고장이나 손상을 초래하여 정전, 송전선로 손실, 선로 운영 조건 및 송전 용량 저하, 전력 공급 중단, 심각한 경우 계통 연계 차단으로 이어져 막대한 경제적 손실을 야기합니다. 본 논문은 안전 측면에서 낙뢰, 태풍, 산불, 결빙 재해, 대기 오염도, 온도, 습도, 기압, 조류 피해 등 다양한 요인으로 인한 송전선로 안전 위험 및 원인을 분석하고, 각 조건 및 요인별 예방 및 관리 방안을 제시합니다. 이를 통해 관련 전력 시스템 부서 및 기술자들이 메커니즘 연구, 합리적인 설계, 과학적이고 효과적인 예방 및 관리를 강화하여 송전선로의 안전하고 신뢰할 수 있는 안정적인 운영을 보장할 수 있도록 해야 합니다.

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