송전선로에서는 3상 교류를 사용합니다. 그러나 선로가 길어지면 전선의 배치, 지표면과의 거리 차이, 지형의 차이 등으로 상마다 선로정수가 달라지게 됩니다. 상간 불평형을 줄이기 위해 3상의 위치를 바꿔주는 것을 연가(Transposition)라고 합니다.
1. 연가(Transposition)
1-1. 연가의 목적
3상 송전선의 전선배치는 대부분 비대칭적인 특성을 가지고 있으며, 선로 길이에 따라 지형이 고르지 않은 경우가 많습니다. 이로 인해 각 상의 선로 정수에 불평형이 발생하게 되어, 중성점이 영전위가 되지 않고 교번전위 즉, 잔류전압이 발생하게 됩니다.
특히 소호리 액터 접지계통에서는 이러한 잔류전압이 직렬공진의 원인이 되어 상시 중성점에 전류가 흘러 전력손실이 발생하고, 근접 통신선에 유도장애를 일으키게 됩니다.
※ 같이 보면 좋은 글 : [전기공학] 소호리액터 접지에서 과보상 해야하는 이유
저항 접지계에서는 각 선의 인덕턴스(Inductance)가 불평형이 되기 때문에 각상의 전압강하가 다르고 3상 불평형이 되어 수전단측 역률을 저하시키게 됩니다.
연가는 위와 같은 현상을 방지하기 위하여 전체 선로길이를 동일한 거리로 3등분하여 각 상에 속해 있는 전선이 전 구간에서 각 위치를 일정하게 유지하도록 하는 것을 말합니다.
일반적으로 길이가 30~50km인 구간마다 완전연가를 한 번씩 실행합니다. 연가를 하는 방법에는 점퍼(Jumper)식과 회전식 두 가지가 있습니다.
1-2. 연가 종류
점퍼식은 위 그림처럼 특수 지지물을 설계하여 점퍼선을 이용해 연가를 시키는 방식입니다. 연가를 하기 위한 철탑이니 연가철탑이라고 부릅니다.
국내의 송전선로에서 연가를 적용하는 경우에는 점퍼식 연가를 적용합니다.
위 그림이 회전식 연가 방식입니다. 지지물과 지지물 사이에 별도의 표준 지지물을 삽입하여 전선 상호 간에 적당한 간격을 유지하면서 전선의 위치를 바꾸는 방식입니다.
위 그림은 3경간 내에 연가를 하는 방식이고, 2경간 내에 연가를 하는 것도 가능합니다.
그러나 국내에서 일반적으로 사용하는 2회선 송전철탑에는 회전식 연가를 적용하기 어렵습니다. 보통 배전선로나 해외의 1회선 장거리 송전선로에 많이 사용됩니다.
1-3. 연가를 하지 않는 경우
연가를 하면 송전선로의 상간 불평형을 줄일 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 그만큼 선로정수의 불평형이 커야만 연가를 할 유인이 있습니다.
그래서 장거리 송전선로가 아니라면 연가를 적용하지 않습니다. 송전선로의 길이가 짧다면 연가를 적용할 경제성이나 효과가 충분하지 않기 때문입니다.
처음에는 장거리 송전선로로 건설하여 연가를 했더라도 선로 중간에 변전소를 건설하는 등 계통이 변경되면 연가를 해제할 수도 있습니다.
특히 우리나라 송전계통은 좁은 국토면적과 높은 개발수준으로 기존 송전선로 중간에서 2π분기를 하는 경우가 많아서 연가선로를 찾기 어렵습니다.
2. 연가 적용사례
2-1. 송전선로 예시
산지에 설치된 연가철탑 사례입니다. 접지선을 크로스본딩 하는 것처럼 전력선의 상을 순차적으로 바꿔주고 있습니다. 점퍼선을 이용한 점퍼식 연가입니다.
2-2. 배전선로 예시
배전선로에서 연가 예시입니다. 상단에 완철을 하나 더 추가하여 회전식으로 상을 이동시키고 있습니다.
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