송전선의 처짐: 무엇인가? (그리고 어떻게 계산하는가)
송전선에서의 처짐이란?
송전선에서 처짐은 지지점(주로 송전탑)과 도체의 가장 낮은 점 사이의 수직 차이를 정의합니다. 처짐과 장력의 계산은 공중 도체의 간격에 따라 달라집니다.
지지점(즉, 송전탑)의 높이가 같은 경우 이를 수평 간격이라고 합니다. 반면, 지지점의 높이가 다른 경우 이를 불평형 간격이라고 합니다.
같은 수준의 지지점 A와 B 사이에 자유롭게 현수된 송전선 도체 AOB를 고려해보겠습니다. 도체의 형태는 포물선이며, 도체의 가장 낮은 점은 O입니다.
위의 공중 도체 AOB에서 S는 수직으로 측정한 처짐입니다.
왜 송전선 도체에 처짐이 필수적인가?
처짐은 송전선 도체 현수에 필수적입니다. 도체는 완벽한 처짐 값으로 두 지지점 사이에 연결됩니다.
이는 도체가 과도한 장력을 받지 않도록 보호하기 때문입니다. 도체에 안전한 수준의 장력을 허용하기 위해, 도체는 완전히 늘어나지 않고 처짐을 가질 수 있도록 허용됩니다.
설치 시 도체를 완전히 늘렸다면, 바람이 도체에 압력을 가하여 도체가 부러지거나 끝 지지점에서 분리될 수 있습니다. 따라서 도체 현수 시 처짐을 허용해야 합니다.
주의할 몇 가지 중요한 사항:
두 지지점이 같은 높이에서 도체를 지지하면, 도체에 구부러진 형태가 생깁니다. 처짐은 도체의 간격에 비해 매우 작습니다.
처짐 간격 곡선은 포물선입니다.
도체의 각 지점에서의 장력은 항상 접선 방향으로 작용합니다.
또한 도체의 길이 전체에서 장력의 수평 성분은 일정합니다.
지지점에서의 장력은 도체의 어느 지점에서도 거의 같습니다.
송전선의 처짐을 어떻게 계산하나?
송전선의 처짐을 계산할 때 두 가지 다른 조건을 고려해야 합니다:
지지점이 같은 높이일 때
지지점이 같은 높이가 아닐 때
처짐을 계산하는 공식은 지지점(즉, 공중 도체를 지지하는 송전탑)의 높이가 같은지 여부에 따라 달라집니다.
지지점이 같은 높이일 때의 처짐 계산
AOB는 도체입니다. A와 B는 지지점입니다. 점 O는 가장 낮은 점이자 중간점입니다.
L = AB 간격의 길이
w는 도체의 단위 길이당 무게
T는 도체의 장력입니다.
도체의 임의의 점 P를 선택하였습니다.
점 P에서 가장 낮은 점 O까지의 거리는 x입니다.
y는 점 O에서 점 P까지의 높이입니다.
위 그림에 따르면 점 O를 중심으로 두 힘의 모멘트를 균형시켜 다음과 같이 얻습니다:
지지점이 같은 높이가 아닐 때의 처짐 계산
AOB는 가장 낮은 점 O를 가진 도체입니다.
L은 도체의 간격입니다.
h는 두 지지점 사이의 높이 차이입니다.
x1은 더 낮은 지지점 A에서 O까지의 거리입니다.
x2는 더 높은 지지점 B에서 O까지의 거리입니다.
T는 도체의 장력입니다.
w는 도체의 단위 길이당 무게입니다.
그렇다면,
따라서 x1과 x2 값을 계산하면 쉽게 S1과 S2의 처짐 값을 찾을 수 있습니다.
위 공식은 도체가 정상 온도의 정지된 공기 중에 있을 때 사용됩니다. 따라서 도체의 무게는 그 자체 무게입니다.
얼음과 바람이 처짐에 미치는 영향은?
얼음과 바람이 처짐에 미치는 영향은 다음과 같습니다:
바람이 도체에 특정 강도로 불고, 얼음이 도체 주변에 축적되면 도체의 단위 길이당 무게가 변경됩니다.
바람의 힘이 도체에 작용하여 도체의 자기 무게를 수평 방향으로 바람의 흐름 방향으로 변경합니다.
얼음 부하가 도체에 작용하여 도체의 자기 무게를 수직으로 아래로 변경합니다.
바람의 힘과 얼음 부하를 동시에 고려할 때, 도체는 결과적으로 단위 길이당 무게를 가집니다.
