우천 및 눈 속에서 송전탑과 절연자 줄의 안전 문제와 대책
01 고압 송전 탑의 안전 메커니즘
**▍ 감전 위험과 절연 조치**
고압 송전 탑은 바람과 비를 견디며 전력 송전의 중요한 역할을 수행하며, "고압 - 위험"이라는 경고 문구가 새겨져 있습니다. 이는 자연스럽게 다음과 같은 질문을 불러일으킵니다: 이러한 탑에 접촉하면 실제로 감전될까요? 특히 비나 눈과 같은 악천후 조건에서는 어떻게 될까요?
실제로, "고압 송전 탑" 현상을 통해 그 뒤에 숨겨진 안전 메커니즘을 살펴볼 수 있습니다. 고압 선로는 노출된 도체를 사용하며, 지지 구조물(탑/폴)과 절연자 줄이 결합하여 감전 위험을 격리하여 안전성을 보장합니다. 이전에 논의한 바와 같이, 고압 선로는 일반적으로 노출된 도체를 사용하여 전력을 송전합니다. 활성 도체로서, 실제로 감전 위험을 내포하고 있습니다. 안전을 위해 지지 구조물과 절연자 줄을 병행하는 방법이 사용됩니다. 탑은 도체를 지상에서 높이 들어 올리고, 절연자 줄은 도체와 금속 탑 사이에 효과적인 전기적 절연을 제공하여 이 잠재적인 감전 위험을 격리합니다.
**▍ 비와 눈의 영향**
그러나 비나 눈과 마주하게 되면 상황이 달라집니다. 이 시점에서 우리는 강수로 인해 절연자 줄의 절연 성능이 저하되고, 전도 경로가 형성되어 위험이 증가할 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 장기간의 실외 운영 동안 절연자 줄에는 다양한 오염물질이 축적됩니다. 비의 습윤 효과로 인해 이러한 오염물질은 점차 전도 경로를 형성할 수 있습니다. 한 번 절연 경로가 파괴되면 (플래시오버), 탑은 전기가 흐르게 되어 안전 위협이 발생합니다. 이를 완화하기 위해 설계자는 탑에 설치된 절연자 줄을 세심하게 구성하여 이러한 강수-오염물질 경로의 형성을 최소화합니다.
02 절연자 설계 및 도전 과제
**▍ 절연 설계와 위험**
정교한 절연자 줄 설계에도 불구하고, 위 그림의 빨간 선으로 표시된 것처럼, 연속적인 전도 경로를 형성하는 것은 쉽지 않습니다 – 복잡한 기하학적 구조와 정확한 위치가 필요합니다. 그러나 이 역시 충분하지 않습니다. 심각한 날씨 조건 하에서는, 얼음이나 눈이 절연자를 단락시켜 절연 성능을 크게 저하시킬 수 있습니다. 특히 해동 기간이나 빗방울이 얼음으로 변하는 경우입니다. 연속적인 전도 경로를 형성하는 과정에서 어떤 부분이든 누락되거나 중단되면 전체 경로가 실패할 수 있습니다. 얼음과 눈으로 두껍게 덮힌 선로 절연자 줄을 상상해보십시오. 얼음/눈 자체가 전기를 전도할 수 있는지 걱정할까요? 이러한 가능성은 존재합니다. 심각한 얼음 축적(중얼음) 시, 절연자 줄 표면을 가로지르는 얼음 다리가 단락을 일으키고, 전기 강도를 크게 감소시킵니다. 특히 해동 중이나 빗방울이 얼음으로 변하는 경우, 절연자 표면에 물 막이 형성되어 플래시오버를 유발하고, 전도 경로의 무결성(및 실패)을 더욱 위협합니다.
**▍ 예방 전략**
얼음으로 인한 플래시오버를 방지하기 위해, 일반적으로 다음 두 가지 주요 절연자 줄 설계 전략이 사용됩니다. 이는 연속적인 얼음 형성을 방지하기 위한 것입니다:
- "V"형 배치: 절연자 줄을 "V" 모양으로 배열하면 수직 경사가 크게 감소합니다. 이 기울어진 설계는 얼음 층이 연속적으로 형성되는 것을 어렵게 만들어 얼음 다리를 효과적으로 방지하고, 또한 줄의 자정 능력을 향상시킵니다. 바람과 중력은 가벼운 오염물질이나 작은 축적물을 제거하기 더 용이합니다.
"V"형 배치와 디스크 크기 교대로(교대 전략)를 활용하여 얼음 저항성을 향상시키지만 극단적인 경우 실패할 수 있음
- 디스크 크기 교대로(교대 전략): 특정 간격으로 큰 직경의 절연자 디스크 또는 큰 직경의 쉘을 포함시킵니다. 이러한 큰 표면은 해동 중에 녹은 물을 효과적으로 배출하여 얼음 프로파일에 단절을 만들고, 전체 줄을 따라 연속적인 얼음 다리 또는 전도성 물 막 경로 형성을 방지합니다. 이 전략은 절연자 줄의 얼음 저항성을 크게 향상시키고, 플래시오버가 발생하기 전에 미리 예방합니다.
그러나 절연자 줄이 완전히 둘러싸인 극단적인 얼음 축적 사건에서는, 디스크 교대 전략만으로는 문제를 완전히 해결하기 충분하지 않을 수 있습니다. 추가적인 제설 조치가 필요할 수 있습니다.
