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ⓒ픽사베이

 

발전소에서 생산한 전력을 멀리 있는 공장이나 일반 가정까지 보내기 위한 과정 중 하나인 송전! 송전은 송전선로의 위치에 따라 가공송전과 지중송전으로 나눌 수 있습니다. 가공송전은 전선이 공중에 떠 있는 형태로, 송전탑이나 전주 등을 이용해서 송전할 수 있습니다. 반면 지중송전은 전선이 땅속에 파묻혀 있는 형태입니다.

 

가공송전은 설치가 비교적 간단하여 지중송전보다 경제적이지만, 고장 발생 확률이 높다는 단점이 있습니다. 송전선로가 평지, 산악지 등에 설치됨으로써 자연환경에 크게 영향을 받기 때문이죠. 특히 송전선로 고장 중 낙뢰에 의한 고장이 60~80%를 차지합니다. 한전은 낙뢰에 의한 고장을 최소화하기 위해 노력하고 있는데요. 그렇다면 어떻게 낙뢰에 의한 고장을 막을 수 있을까요?

 

낙뢰 대책 ①가공지선

가공지선을 이용한 낙뢰로부터의 송전선로 보호 ⓒ김현서 제작

 

가공지선은 낙뢰로부터 송전선로를 보호하기 위해 전력선 위에 설치하는 선입니다. 가공지선은 전력선에 낙뢰가 직격 되는 것을 방지해주는 차폐 효과와 낙뢰에 의해 흐르는 뇌격전류가 가공지선으로 잘 흐르도록 하여 철탑으로 흐르는 뇌격전류를 분산시켜주는 분류 효과가 있습니다. 이때, 가공지선과 송전선이 이루는 각인 차폐각이 작을수록 보호율이 우수해지는데요. 차폐각이 30° 이하인 경우에는 100%의 보호율을 가지고, 45° 이하인 경우에는 97%의 보호율을 가집니다. 일반적으로 차폐각은 30°~45°로 사용합니다. 이러한 가공지선 설치는 건설비를 상승시키고 전력손실이 발생한다는 단점이 있으나, 효과가 우수해서 송전선로 낙뢰 대책으로 가장 오래 사용됐습니다.

 

낙뢰 대책 ②아킹혼

아킹혼 원리 ⓒ김현서 제작

 

송전선로에는 전선과 철탑을 절연시켜주는 애자련이 설치되어 있는데요. 애자련은 목적지까지 가야 할 전류가 새어나가는 것을 막아주고, 이를 통해 철탑 주위에 있는 사람의 감전 위험을 없애줍니다. 그런데 송전선에 낙뢰가 가해져서 애자련에 섬락*이 생기면 아크 방전*이 발생하여 애자가 손상될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 아킹혼을 설치하는데요. 아킹혼은 낙뢰로 인해 섬락이 발생하는 경우, 애자련보다 아킹혼 간에 먼저 섬락이 발생되도록 하여 애자련을 보호하는 역할을 합니다.

 

*섬락: 절연물을 끼워 놓은 두 도체간의 전압이 어떤 전압 이상이 되었을 때 절연물 표면에 있는 공기를 통해 아크 방전이 일어나 이것이 지속되는 현상

*아크 방전: 전극에 전위차가 발생하여 전극 사이의 기체에 지속적으로 발생하는 절연 파괴의 일종

 

낙뢰 대책 ③송전선로용 피뢰기

송전선로용 피뢰기 ⓒ대한전기학회 학술대회 논문집

 

피뢰기는 낙뢰로 인해 발생하는 과전압을 대지로 방전시켜 선로를 보호하는 장치입니다. 송전선로용 피뢰기는 산화아연(ZnO) 소자의 특성을 이용하는데요. 정격전압에 대해서는 부도체(전기나 열을 전달하기 어려운 성질을 가지는 물질)로 동작하다가, 낙뢰로 인해 전압이 비정상적으로 높아지면 도체로 특성이 매우 빠르게 변화되어 송전선로에 가해지는 과전압을 해소해줍니다. 이렇게 하면 고장 전류의 흐름을 빠르게 차단할 수 있어 송전선로를 다시 정상 운전 상태로 되돌릴 수 있습니다. 피뢰기는 다른 낙뢰대책에 비해 상대적으로 고가의 비용이 요구되나, 현재까지의 낙뢰 대책 중 기술적으로 가장 우수한 방법입니다.

 

지금까지 낙뢰 대책에 대해 살펴보았는데요. 이러한 대책들을 시행함으로 인해 낙뢰 발생 횟수에는 큰 변화가 없음에도 불구하고, 낙뢰고장 발생률은 지속해서 감소했습니다. 특히 송전선로용 피뢰기를 대량 설치한 154kV 송전선로의 경우, 2010년 낙뢰고장 발생률이 49%였으나 2019년에는 8%까지 큰 폭으로 감소했답니다.

 

한전은 경제성과 신뢰성을 고려해서 송전선로를 설계하고 있습니다. 345kV 송전선로는 연간 100km당 1건 이하의 낙뢰고장을, 154kV 송전선로의 경우에는 2건 이하의 고장을 목표로 하고 있죠. 또 송전선로용 피뢰기의 가격이 낮아짐에 따라 초고압 송전선로에 피뢰기 설치를 확대하고 있습니다. 낙뢰로 인해 전력품질이 저하되는 것을 막기 위해 최선을 다하는 한국전력, 많은 관심과 응원 부탁드립니다.

 

 

 


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  • 김영수 2021.04.28 08:49
    잘보앗습니다.
    송전선로의 낙뢰대채에 대하여 일목요연하게 잘정리하였다고 봅니다.
    아쉬운것은 표지사진이 국내설비가 아니라는 점과, 가공지선의 차페각이 30~45도로 설명하였는데
    우리는 과거 가공지선 1조의 경우 40도, 2조 20도에서 1조 30도, 2조 5도를 사용하다가 현재는 2조 0도를 채택하여
    고장예방에 더욱 정진하고 있다는 내용을 담앗으면 좋앗겟다는 생각이 듭니다..

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