전력 공급망은 모던 사회의 핵심입니다. 전력선로는 에너지를 안정적으로 전달하기 위해 필수적이며, 이러한 전선들은 다양한 환경에서 사용됩니다. 이에 따라 내열성, 내부 전기 저항, 구조적 강도 등 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 종류의 전선이 개발되었습니다. 이번 포스팅에서는 주요한 내열 전선의 종류와 특징에 대해 알아보겠습니다.
내열 강심 알루미늄 합금 연선 (TACSR)
내열 강심 알루미늄 합금 연선 (TACSR : Thermal-resistant Aluminum stranded Conductors Steel Reinforced) 일반적으로 사용되는 ACSR(Aluminum Conductor Steel Reinforced) 전선은 경알루미늄선을 인장강도가 높은 강선 주위에 꼬아 제작됩니다. 하지만 ACSR은 연속 허용 온도가 90°C로 제한되어 있습니다. 이로 인해 대용량 전력 전달에는 제한이 있을 수 있습니다. 이를 보완하기 위해 개발된 것이 TACSR입니다. TACSR은 연속 허용 온도가 150°C까지 사용할 수 있어 ACSR에 비해 전류 용량이 1.5~1.6배 크며, 대전력 수송에 적합합니다.
초내열 인바심 알루미늄 합금 연선 (STACIR)
초내열 인바심 알루미늄 합금 연선 (STACIR : Super Thermal-resistant Aluminum-Alloy Conductors Invar Reinforced) STACIR은 전선의 내열성을 향상시키기 위해 지르코늄을 첨가하여 제작됩니다. 연속 허용 온도는 210°C로, ACSR보다 약 2배 더 높습니다. 이로 인해 송전용량이 증가하고, 이도특성이 우수합니다. 특히 전선의 온도가 상승하여 이도가 증가하는 현상이 ACSR보다 적으며, 기존 지지물을 변경하지 않고 송전용량을 증가시킬 수 있습니다.
STACIR은 송전용량 증대와 내열성 향상을 목적으로 개발된 내열 전선으로, 여러 가지 특징을 가지고 있습니다.
- 송전용량 증대: TACIR은 알루미늄의 내열성을 향상시키기 위해 지르코늄을 첨가하여 제조됩니다. 이로써 전선의 연속허용온도는 210 ℃, 순시허용온도는 240 ℃까지 사용할 수 있어, ACSR에 비해 약 2배 더 높은 송전용량을 가집니다.
- 이도억제 특성: 고온에서 전선의 물성이 바뀌는 현상을 억제하는 특성이 있습니다. 전선의 온도가 상승하여 이도가 증가하더라도 선팽창계수가 ACSR의 1/5 ~ 1/6 정도로 감소하고, 탄성계수는 약 2배 정도 증가하여 이도의 증가가 매우 적습니다. 따라서 표준경간에서는 ACSR보다 약 78% 정도 이도가 증가하며, 이를 통해 전선만을 교체하여 송전용량을 증대할 수 있습니다.
경제적 장단점: STACIR은 이도 특성으로 인해 기존 철탑 설계조건을 만족하며, 기존 철탑 변경 없이 전선만을 교체하여 송전용량을 약 2배 정도 증가시킬 수 있습니다. 이는 송전선로 건설보다 훨씬 경제적이고 획기적으로 공사를 단축할 수 있는 장점입니다. 하지만 동일 규격의 ACSR에 비해 전기저항이 약간 크기 때문에 전력 손실이 약 1.8% 정도 증가하며, 전선 가격이 ACSR에 비해 3~7배 정도로 더 비쌉니다.
초내열 알루미늄 피복 인바심 알루미늄 합금 연선 (STACIR/AW)
초내열 알루미늄 피복 인바심 알루미늄 합금 연선 (STACIR/AW : Super Thermal-resistant Aluminium-Alloy Conductors, Aluminium-Clad Invar Reinforced) STACIR/AW는 STACIR의 전력 손실과 전선 중량을 줄이기 위해 개발된 것입니다.
도체의 온도를 낮추기 위해 알루미늄 피복 인바선을 사용합니다. 연속 허용 온도는 210°C로, 이종금속 접촉에 의한 전해부식을 방지합니다.
탄소섬유 강화 복합재료 전선 (ACCC)
탄소섬유 강화 복합재료 전선 (ACCC : Aluminum Conductor Composite Core) ACCC는 탄소섬유와 유리섬유 복합재료로 만들어진 전선으로, 높은 내열성과 강도를 제공합니다. 도체의 구조는 압축형으로 설계되어 있으며, 전력 손실과 중량이 감소합니다.
Gap 전선
Gap 전선은 강심과 알루미늄 도체 사이에 간격을 확보하여 전체의 장력이 강심에 부담되도록 설계됩니다. 최근에는 GZTACSR 전선이 개발되어 전력 손실을 줄이고 송전용량을 높일 수 있습니다.
알루미늄지지 복합재료 전선(ACCR)
알루미늄지지 복합재료 전선(ACCR : Aluminum Conductor Composite Reinforced) ACCR은 알루미나 세라믹 섬유와 금속 알루미늄 도체가 복합화된 전선입니다. 이중 구조로 제작되어 내구성과 저항성이 우수합니다.
맺음말
내열 전선은 안정적인 전력 공급을 위해 필수적입니다.
다양한 종류의 내열 전선은 다양한 환경에서 사용되며, 각각의 특징과 용도에 따라 선택됩니다. 이러한 전선들은 현대 사회의 발전과 안전한 전력 공급을 위해 계속해서 연구되고 개발되고 있습니다.
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