대칭 및 비대칭 결함

정상적인 작동 조건에서 전력 시스템은 균형 상태로 작동하며, 전압 및 전류와 같은 전기 매개변수는 모든 상에 고르게 분포합니다. 그러나 시스템 내의 어느 지점에서든 절연이 실패하거나 실선이 예상치 않게 접촉할 경우, 시스템의 균형이 깨져 단락 또는 선로 장애가 발생합니다. 전력 시스템의 장애는 다양한 요인에 의해 유발될 수 있습니다. 번개, 강력한 고속 바람, 지진과 같은 자연 현상은 전기 인프라를 물리적으로 손상시키고 절연을 파괴할 수 있습니다. 또한, 나무가 전력선에 떨어지거나 새가 도체를 연결하여 전기 단락을 일으키거나, 시간이 지남에 따라 절연 재료의 열화도 장애를 유발할 수 있습니다.

송전선에서 발생하는 장애는 일반적으로 두 가지 큰 유형으로 분류됩니다:

대칭 장애

대칭 장애는 다상 전기 시스템 내의 모든 상이 동시에 단락되며, 종종 대지와도 연결됩니다. 이러한 장애의 특징은 균형 잡힌 성질입니다. 장애가 발생한 후에도 시스템은 대칭성을 유지합니다. 예를 들어, 3상 구성에서는 각 상 간의 전기 관계가 일관되게 유지되며, 선들은 효과적으로 120°의 동일한 각도로 이동됩니다. 대칭 장애는 비교적 드물지만, 매우 큰 장애 전류를 생성하여 가장 심각한 종류의 전기 장애 중 하나입니다. 이러한 대규모 전류는 적절히 관리되지 않으면 장비에 심각한 손상을 입히고 전력 공급을 방해할 수 있습니다. 그 심각성과 도전 과제 때문에 엔지니어들은 이러한 큰 전류의 크기를 정확하게 결정하기 위해 균형 잡힌 단락 계산을 수행합니다. 이러한 정보는 회로 차단기와 같은 보호 장치를 설계하는데 필수적이며, 대칭 장애 중에 전류 흐름을 안전하게 중단하고 전력 시스템의 무결성을 보장할 수 있습니다.

비대칭 장애

비대칭 장애는 전력 시스템 내의 한 개 또는 두 개의 상만 포함되어 3상 선 사이에 불균형을 초래합니다. 이러한 장애는 일반적으로 선과 대지 사이(선-대지) 또는 두 선 사이(선-선)의 연결 형태로 나타납니다. 비대칭 직렬 장애는 상들 사이나 한 상과 대지 사이에 비정상적인 연결이 있을 때 발생하며, 비대칭 병렬 장애는 선 저항의 불균형으로 식별됩니다.

3상 전기 시스템에서 병렬 장애는 다음과 같이 더 세분화할 수 있습니다:

• 단일 선-대지 장애 (LG): 이 장애는 한 개의 도체가 대지 또는 중성 도체와 접촉할 때 발생합니다.

• 선-선 장애 (LL): 여기서 두 개의 도체가 단락되어 정상적인 전류 흐름이 방해받습니다.

• 중복 선-대지 장애 (LLG): 이 시나리오에서 두 개의 도체가 동시에 대지 또는 중성 도체와 접촉합니다.

• 3상 단락 장애 (LLL): 모든 3상이 서로 단락됩니다.

• 3상-대지 장애 (LLLG): 모든 3상이 대지와 단락됩니다.

LG, LL, LLG 장애는 비대칭 장애이며, LLL 및 LLLG 장애는 대칭 장애 범주에 속합니다. 대칭 장애 중에 생성되는 대규모 전류 때문에, 엔지니어들은 이러한 대규모 전류를 정확하게 결정하기 위해 균형 잡힌 단락 계산을 수행합니다. 이를 통해 효과적인 보호 조치를 설계하는 데 필수적입니다.

장애가 송전선에 미치는 영향

장애는 여러 가지 방법으로 전력 시스템에 해를 끼칠 수 있습니다. 장애가 발생하면, 시스템 내 특정 지점에서 전압 및 전류가 크게 증가하는 경향이 있습니다. 이러한 높은 전기 값은 장비의 절연을 손상시켜 수명을 줄이고 비용이 많이 드는 수리 또는 교체를 필요로 할 수 있습니다. 또한, 장애는 전력 시스템의 안정성을 약화시켜 3상 장비가 비효율적으로 작동하거나 심지어 고장 날 수 있습니다. 손상을 확산시키지 않고 전체 시스템의 중단 없는 작동을 보장하기 위해서는, 장애가 감지되면 즉시 문제 있는 부분을 격리하는 것이 중요합니다. 영향 받은 영역을 분리함으로써, 전력 시스템의 나머지 부분의 정상적인 작동을 유지하고, 전력 공급에 미치는 영향을 최소화하며, 추가적인 실패의 위험을 줄일 수 있습니다.