전력망 안전은 가공 전선 장력 관리에 달려 있습니다.

겨울이 다가오면서, 차가운 바람과 눈이 우뚝 솟은 송전탑을 끊임없이 강타합니다. 극한의 날씨 동안 이러한 구조물을 연결하는 도체에 엄청난 압력이 가해진다고 상상해 보십시오. 사소해 보이는 매개변수인 도체 장력은 실제로 전체 송전 시스템의 안전성과 안정성의 열쇠를 쥐고 있습니다. 도체 장력의 정확한 계산과 효과적인 제어는 전력 엔지니어에게 중요한 과제입니다.

가공전선의 안전한 작동은 정밀한 장력 제어에 달려 있습니다. 과도한 장력은 도체 파손 및 정전의 위험이 있으며, 장력이 부족하면 과도한 처짐이 발생하여 안전 공간이 손상될 수 있습니다. 따라서 전력 시스템 설계에는 모든 조건에서 안전한 작동을 보장하기 위해 세심한 장력 계산이 포함되어야 합니다.

계산 과정은 기본 작동 조건과 안전 계수를 설정하는 것부터 시작됩니다. 전력 산업은 일반적으로 지역 기후, 지리 및 라인 중요성을 기반으로 운영 표준을 설정합니다. 영국 전송선의 일반적인 표준은 다음과 같습니다.

• 최대 작동 장력(MWT):최고 장력 도체는 극한의 조건에서도 견딜 수 있습니다. 예를 들어, 횡풍압이 383N/m²이고 얼음 두께가 12.7mm인 -6°C에서 장력은 파괴 하중의 50%(안전 계수 2)를 초과해서는 안 됩니다.
• 일상 스트레스(EDS):정상 작동 시 장력. 16°C에서 장력은 일반적으로 파단 하중의 20% 미만으로 유지됩니다.

20% 비율이 예시로 제공됩니다. 실제 설계에서는 난류, 도체 노후화 및 기타 요인에 대한 지형 영향을 고려해야 합니다. 연구에 따르면 지형은 바람의 난기류 패턴에 큰 영향을 미치므로 위치별 온도를 고려해야 합니다.

도체 장력(T)과 처짐(S) 사이의 관계는 다음 공식을 따릅니다.

어디:

• W = 단위 길이당 도체 중량(kg/m)
• L = 스팬 길이(m)
• g = 중력 가속도(1kgf = 9.81N)
• S = 도체 새그(m)

-6°C에서 65.95kN MWT, 얼음 12.7mm, 풍압 383N/m²인 도체를 생각해 보세요. 400미터 이상 20°C에서의 처짐을 계산하려면:

도체 매개변수 사용:

• 직경 = 28.62mm
• 탄성률 = 69 × 10³ MN/m²
• 단면적 = 484.5mm²
• 열팽창 계수 = 19.3 × 10⁻⁶ /°C
• 최종 중량 = 1.621kg/m

디자이너는 예외적인 상황을 고려해야 합니다.

단락:위상 도체는 짧은 기계적 인력/척력을 경험합니다. 정확한 계산을 하기에는 지속 시간이 너무 짧지만 충분한 위상 간격은 도체 충돌을 방지합니다.

얼음 로딩:얼음은 도체 무게, 직경 및 풍하중을 증가시킵니다. 눈이 많이 내리는 지역에서는 적절한 빙하량 표준이 필요합니다. EN 50341-3-9는 영국 설계의 경우 5kN/m3 균일한 얼음 하중을 지정하고, 바람과 결합된 경우 9kN/m3를 지정합니다.

지진:지진 활동으로 인해 수평/수직 가속도가 발생합니다. 단순화된 분석에서는 이를 등가 수평 하중으로 처리합니다. 변압기의 경우 추가 모멘트는 중량, 높이 및 휠베이스를 기준으로 계산됩니다.

최악의 시나리오가 일치하는 경우는 거의 없으므로 엔지니어는 신중하게 부하를 결합합니다.

• 전체 얼음 하중 + 50% 기준 풍속
• 전체 지진 하중 + 50% 풍하중

400미터 미만의 경간에서 포물선 방정식은 장력을 잘 근사화합니다.

여기서 f = 처짐(m), p = 도체 중량(kN/m), L = 스팬(m), T₀ = 장력(kN)입니다.

도체 외에도 전송 시스템에는 다음이 포함됩니다.

• 베어 도체:우수한 전도성, 강도, 내식성을 요구하는 가공선입니다.
• 쉴드 와이어:번개로부터 위상 도체를 보호하는 타워 상단 설치.
• 하드웨어:진동 손상을 방지하면서 도체와 절연체를 지지, 고정 및 연결합니다.
• 타워:도체, 접지 및 물체 사이의 안전한 간격을 유지하는 구조물. 일반적인 유형에는 나무 기둥, 콘크리트 기둥 및 철탑이 포함됩니다.
• 가이 와이어:기울어지거나 붕괴되는 것을 방지하기 위해 타워를 고정함으로써 타워 강도를 강화하고 자재 요구 사항을 줄이며 건설 비용을 낮춥니다.
• 기초:지면에 장착된 지지대는 융기, 기울어짐 또는 침강을 방지합니다. 유형은 지질학에 따라 다양하며 조립식 기초, 현장 타설 말뚝 및 암석 기초가 포함됩니다.

도체 장력은 머리 위 전송 안전을 위해 여전히 가장 중요합니다. 날씨, 지리, 도체 특성 및 특수 부하를 고려한 정확한 계산 및 제어를 통해 엔지니어는 모든 작동 조건에서 안정적인 전력 공급을 보장합니다. 이러한 요소를 종합적으로 고려하면 송전 인프라를 보호하는 건전한 설계 결정이 가능해집니다.