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전력공학
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송전선로 특성
코로나 현상
Corona Discharge
코로나, 왜 발생하는가
🔍 코로나의 본질
①고전압 도체 표면의 전계강도가 공기 절연내력(약 30kV/cm)을 초과
②도체 주변 공기가 부분 절연파괴 → 보라빛 발광 + 쉬쉬 소리
③전선이 가늘수록, 전압이 높을수록, 습도가 높을수록 잘 발생
④에너지 손실 + 통신선 유도장해 + 전선 부식의 원인
Peek의 임계전압 공식
코로나 임계전계
E
0
= 24.3 m
0
m
1
δ (1 +
0.301
√(δr)
) [kV/cm]
m₀: 도체표면계수(매끈=1, 연선≈0.8), m₁: 기상계수, δ: 상대공기밀도, r: 도체반지름[cm]
임계 선간전압
V
0
= √3 · E
0
· r · ln
D
r
[kV]
V > V₀ 이면 코로나 발생! D: 선간거리, r: 도체반지름
💡 각 계수의 의미
①m₀(도체표면): 매끈=1.0, 연선=0.8~0.85, 오손=0.6~0.7 → 연선은 임계전압↓
②m₁(기상): 맑음=1.0, 비=0.8, 눈=0.66 → 악천후에 코로나 증가
③δ(상대공기밀도): 고도↑, 온도↑ → δ↓ → 임계전압↓
④r(반지름)↑ → E₀↓이나 V₀↑ → 굵은 도체가 코로나에 유리!
코로나 발생 조건 탐색
운전전압 V
154 kV
도체 반지름 r
0.015 m
선간거리 D
5 m
표면계수 m₀
1
기상조건
0
0: 맑음(m₁=1.0) / 1: 비(m₁=0.8) / 2: 눈(m₁=0.66)
운전전압·도체반지름·선간거리·기상조건에 따른 코로나 발생 여부와 손실 시뮬레이션
🔑 핵심 관찰
①전압을 올리면 V₀ 초과 시점에서 코로나 글로우 발생 → 손실 시작
②r↑(굵은 도체): 표면 전계↓ → V₀↑ → 코로나 억제 효과
③D↑: V₀↑ → 코로나에 유리하지만 철탑 폭 ↑ 비용 증가
④비·눈일 때 m₁↓ → V₀ 급감 → 평소 안전해도 악천후에 코로나 발생 가능
코로나 손실과 방지 대책
Peek 코로나 손실
Pc =
241(f+25)
δ
· √
r
D
· (V−V
0
)² × 10⁻⁵ [kW/km/선]
V > V₀ 일 때만 발생, (V−V₀)² 에 비례 → 전압 초과분이 클수록 급증
💡 코로나에 의한 장해
①전력 손실: 열·빛·음향으로 에너지 소비 → 송전효율 저하
②통신 유도장해: 고조파 전류 발생 → 인접 통신선에 잡음 유발
③전선 부식: 오존(O₃)·질산(HNO₃) 생성 → 도체 표면 화학적 침식
④소음 공해: 비 오는 날 송전선 "지지직" 소리의 원인
⚠️ 코로나 방지 대책
①복도체 사용: 등가 반지름 ↑ → 표면 전계↓ → 가장 효과적 (345kV↑ 필수)
②도체 굵기 증대: r↑ → V₀↑ → 단독으로도 효과적
③가선금구 개량: 클램프 등 돌출부의 전계집중 완화
④선간거리 확대: D↑ → V₀↑ → 경제성과 타협 필요
시험 총정리
임계전계
E
0
= 24.3m
0
m
1
δ(1+
0.301
√δr
)
[kV/cm]
코로나 손실
Pc ∝ (V−V₀)²
Peek 공식
임계전압
V
0
= √3·E
0
·r·ln
D
r
V>V₀→코로나
방지대책
복도체 > 굵기↑ > 거리↑
효과 순서
🎯 시험 포인트
①Peek 공식 E₀ = 24.3 m₀ m₁ δ (1+0.301/√δr) — 계수 의미와 함께 암기
②m₀(표면): 매끈1.0/연선0.8, m₁(기상): 맑음1.0/비0.8/눈0.66
③코로나 장해 3가지: 전력손실, 통신장해, 전선부식 — 반드시 세트로 암기
④복도체의 이중 효과: 코로나 억제 + 인덕턴스↓(송전용량↑)
⑤실기: V₀ 계산 후 운전전압과 비교, 코로나 손실 계산, 복도체 등가반지름 구하기
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 코로나 임계전압에 영향을 주는 인자 4가지를 쓰시오. (답: 도체표면계수 m₀, 기상계수 m₁, 상대공기밀도 δ, 도체반지름 r)
②[기출유형] 코로나에 의한 장해 3가지를 쓰시오. (답: 전력손실, 통신유도장해, 전선부식)
③[기출유형] 코로나 방지 대책 중 가장 효과적인 방법은? (답: 복도체 사용 — 등가반지름↑ → 표면전계↓)
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