전력선로의 여행파: 개념 및 고장 위치

전력선상의 진행파

전력선상의 진행파는 전압이나 전류 파동이 선을 따라 전파되는 것을 의미하며, 이는 또한 도체를 따라 전파되는 전압이나 전류 신호로 정의됩니다.

• 정상 상태의 진행파: 시스템의 정상적인 작동 중에 발생하는 진행파로, 시스템의 전원 공급으로 인해 생성됩니다.

• 일시적 진행파: 시스템 작동 중 갑자기 발생하는 진행파로, 지구단락, 단락 고장, 선로 단선, 스위치 동작, 낙뢰 등에 의해 발생합니다.

일시적 진행파 과정

파동 과정은 분산 매개변수 회로의 일시적 과정 중에 발생하는 전압 및 전류 파동과 해당 전자기파 전파 과정을 의미하며, 이는 또한 선을 따라 전파되는 전압 또는 전류 신호의 급증으로도 설명될 수 있습니다.

• 전압 진행파: 도착한 전류가 선의 분산된 용량의 전기장을 형성하는 충전 전류입니다.

• 전류 진행파: 선의 분산된 용량의 충전 전류입니다.

선상의 특정 지점에서 측정된 진행파는 여러 진행파 급증의 중첩입니다.

파동 임피던스

이는 선상에서 한 쌍의 전진 또는 후진 전압 및 전류 파동의 진폭 비율을 의미하며, 어떤 지점에서도 전압과 전류의 순간적인 진폭 비율은 아닙니다.

이는 선 자체의 구조, 매질 및 도체 재료와 관련이 있지만, 선의 길이와는 관련이 없습니다. 상공선의 파동 임피던스는 약 300~500 Ω이며, 코로나의 영향을 고려할 때 파동 임피던스는 감소합니다. 전력 케이블의 파동 임피던스는 약 10~40 Ω입니다. 이는 케이블 선로가 단위 길이당 더 작은 자속 (L₀)과 더 큰 용량 (C₀)을 가지기 때문입니다.

파동 속도

파동 속도는 와이어 주변의 매질의 특성에만 의존합니다.

손실을 고려할 때, (파동 임피던스 등의 특성)은 도체 면적이나 재료와 관련이 없습니다. 상공선의 경우, 자기 투자율은 1이고, 유전 상수는 일반적으로 1입니다. 케이블 선로의 경우, 자기 투자율은 1이고, 유전 상수는 일반적으로 3~5입니다. 상공선에서는 (진행파의 전파 속도) 291~294 km/ms 범위에 있으며, 일반적으로 292 km/ms로 선택됩니다. 교차연결 폴리에틸렌 케이블의 경우, 약 170 m/μs입니다.

반사와 전송

진행파는 임피던스 불연속성에서 반사와 전송을 생성합니다.

• 오픈 및 숏 서킷의 반사 계수: 전압 및 전류의 반사 계수는 반대입니다.

• 오픈 서킷: 전압 반사 계수는 1이고, 전류 반사 계수는 -1입니다.

• 숏 서킷: 전압 반사 계수는 -1이고, 전류 반사 계수는 1입니다.

• 전송 계수: 전압 및 전류의 전송 계수는 같습니다.

선로 손실의 영향

도체의 과전압이 코로나 발현 전압을 초과하면 에너지를 소모하는 코로나 현상이 발생하여 파동 진폭이 감소하고 파형이 왜곡됩니다.

선로 저항은 진행파의 진폭을 감소시키고 전송 중에 상승 속도를 느리게 합니다.

다른 주파수의 진행파 성분은 다른 감쇠 계수와 전파 속도를 가집니다:

• 저주파 성분은 속도가 느리고 감쇠가 적습니다;

• 고주파 성분은 속도가 빠르고 감쇠가 큽니다.

주파수가 증가함에 따라 속도는 증가하고, 주파수가 1kHz를 초과하면 안정화됩니다. 전력선상에서의 진행파의 전파 속도는 신호 주파수가 1kHz 이상일 때 기본적으로 안정화됩니다.

진행파 고장 위치

진행파 고장 위치에 사용되는 주요 원칙은: 단말측 거리 측정 (A형) 및 양단측 거리 측정 (D형)입니다.