보호 분야를 심층적으로 이해하고자 한다면, 우선적으로 전력설비와 고장의 종류에 대해 이해할 필요가 있습니다. 전력설비는 GIS, 변압기, 송전선로, 조상설비 등으로 구분되며, 이 챕터에서는 송전선로 보호를 위해 고장의 형태와 이해를 돕기 위해 몇 가지 사항을 다룰 것입니다. 앞으로 보호 계전기의 보호 기능과 재폐로를 이해함에 있어 반드시 알아야 될 사항으로 숙지해야 합니다.
1) 송전선로(Power Line) 종류
송전선로는 변전소와 변전소를 연결하는 전력선으로, 안전하고 신뢰할 수 있는 전력 공급을 보장하는 중요한 역할을 합니다. 송전선로는 대체로 가공선로와 지중선로 두 가지로 나뉘는데, 가공선로는 일반적으로 ACSR 종류의 케이블이 사용되며, 최근에는 STACIR 케이블이 더 많이 사용되고 있습니다. 반면에 지중선로는 주로 XLPE 케이블이 적용되고 있습니다. 이러한 송전선로의 구분은 안정적이고 효율적인 전력 전달 시스템을 구축하는 데 중요한 역할을 합니다.
2) 송전선로의 고장종류
고장의 형태는 보통 단락과 지락으로 분류됩니다. 단락은 송전선로 선과 선이 단락되는 현상을 의미하며, 지락고장은 송전선로가 대지에 닿아 있는 현상을 가리킵니다. 다시 말해서 단락은 AB, BC, CA, ABC를 의미하며, 지락은 AG, BG, CG를 의미합니다. 여기서 AB상이 단락되어 대지에 떨어진 경우에는 2선 단지락으로 칭하며, AB상이 독립적으로 동시에 대지에 떨어지면 이때는 2선 지락이라고 칭합니다. 아래 그림을 참조하면 더욱 명확히 이해하실 수 있을 것입니다.
3) 고저항 지락사고
고저항 지락사고는 대지로 떨어진 송전선로가 돌이나 나무에 닿는 사고를 의미합니다. 이러한 사고는 안전 문제로 매우 중요하며, 고저항(돌,나무등) 역할로 인해 고장 전류가 상대적으로 감소하게 됩니다. 이는 안전 문제에 대한 심각성을 강조합니다.
4) 순간 고장
송전선로 고장에서 순간 고장(momentary fault)은 통상적으로 아주 짧은 시간 동안 발생했다가 자동으로 제거되는 고장을 의미합니다. 이는 대개 몇 밀리초(ms)에서 수 초 정도의 짧은 시간 동안 지속되며, 대부분의 경우 자동 재폐로 장치(auto reclosing device)에 의해 차단기가 다시 닫히면서 전력 공급이 복구됩니다. 순간 고장은 주로 낙뢰, 나뭇가지 접촉 또는 다른 일시적인 원인에 의해 발생합니다. 이러한 고장은 시스템의 과도 상태로 인해 보호 계전기가 동작하더라도 시스템에 지속적인 손상을 주지 않기 때문에, 재폐로 과정이 정상적으로 완료되면 시스템은 자동으로 복구될 수 있습니다.
순간 고장에 대한 이해는 전력 시스템의 신뢰성과 안전성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 이러한 고장을 빠르고 정확하게 처리함으로써 전력 공급 중단을 최소화하고, 설비에 대한 손상을 방지할 수 있습니다.
5) 영구 고장
영구 고장(permanent fault)은 송전선로에서 발생하는 고장 중에서 지속적으로 존재하며, 자동 재폐로 장치에 의해 복구되지 않는 고장을 말합니다. 이러한 고장은 주로 설비의 심각한 손상으로 인해 발생하며, 전력 시스템이 정상적으로 동작할 수 없게 만듭니다. 예를 들어, 송전선로의 절단, 기계적 손상, 절연체 파괴 등이 영구 고장의 원인이 될 수 있습니다.
이러한 고장은 전력 시스템의 안정성과 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 신속하고 정확한 대응이 필요합니다. 영구 고장을 방지하기 위해서는 정기적인 설비 점검과 유지보수가 중요하며, 고장이 발생한 경우에는 빠른 복구를 위해 체계적인 대응 절차가 마련되어 있어야 합니다.
결론
송전선로에서 발생하는 고장은 다양한 형태와 종류로 구분될 수 있으며, 각각의 고장은 시스템 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 단락과 지락 같은 고장 종류를 이해하고 그에 맞는 적절한 보호 장치를 설정하는 것은 전력 시스템의 신뢰성을 높이는 데 필수적입니다.
오늘 소개한 내용이 여러분의 전력 시스템 이해에 도움이 되었기를 바라며, 앞으로도 전기공학에 대한 더 많은 지식과 정보를 함께 나누기를 기대합니다. 댓글과 의견을 통해 여러분의 생각을 공유해 주세요! 더 궁금한 점이나 다루고 싶은 주제가 있다면 언제든지 알려주시기 바랍니다. 안전하고 효율적인 전력 시스템을 위해, 모두 함께 공부해 봅시다!
감사합니다. 😊
조 이 기 술 
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