송전선 자계 저감기법에 관한 연구 = A Study On Magnetic Field Reduction Technologies For Power Transmission Line

국문 초록 (Abstract)

송전선의 고전압, 대전류화에 의하여 여러 가지 환경영향이 문제가 되었다. 이러한 문제 중에서도 특히 자계가 인체에 미치는 영향은 아직도 명확한 과학적 증명이 되지 못하고 있는 실정이다.
본 논문에서는 이와 관련하여 이도를 고려하지 않은 2차원 자계 계산법과, 이도를 고려한 3차원 자계 계산법을 개발하여 기존 154[kV], 345[kV] 및 765[kV] 선로의 자계분포를 선로진행방향과 선로진행과 수직한 방향으로 나누어 검토하였다.
다음으로 송전선로의 자계를 줄이기 위해 우리나라의 수직 2회선 역상배열에 적용할 수 있는 일반 컴팩션, In-span 컴팩션과 상분리 기법으로 수직형, 십자형, 3way splits와 4way splits 방법을 선정하여 검토하였다. 검토 결과, 4way splits 방법이 345kV와 765kV에서 8~9의 자계저감율을 보여 가장 높은 저감효율을 보였고 다음으로 일반 컴팩션이 4~7, 1 spacer In-span 컴팩션이 4~5의 높은 저감율을 보였다. 이에 반해, 수직형과 3way splits은 1.5, Cruciform형은 1.1 정도의 낮은 저감율을 보여 우리나라에 적용하기는 어려울 것으로 생각되었다. 이상의 결과를 토대로, 적용효과와 경제성 및 적용의 편의성을 고려할 때, 1 spacer In-span 컴팩션이 우리나라에 적합한 것으로 생각된다.
또한 경제적이며 기존선로와 새로운 선로에 모두 광범위하게 일반적으로 적용될 수 있는 수동루프법은 가장 우리나라에 적용할 가능성이 높아 종류별로 나누어 검토하였다. 검토 대상 수동루프는 2선 1루프, 3선 2루프, 4선 2루프로 하였으며 우리나라 154[kV], 345[kV] 및 765[kV]등에 적용시켜 저감효과를 살펴보았고, 더불어 자계저감율을 최대로 할 수 있는 수동루프의 보상 커패시터 값을 검토하였다. 검토결과, 수동루프의 자계저감율은 3 ~ 4의 범위에 있었으며, 수동루프는 가능한 한 섬락이 일어나지 않는 범위에서 상선로에 가깝게 설치하는 것이 유리함을 알았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Various electrical environment effects due to high voltage and current of transmission line have become a problem. Especially magnetic fields effect on human body is not still proved scientifically.
In this thesis, 2 and 3 dimensional magnetic fields calculation method are developed to study sag effect on magnetic fields distribution of 154[kV], 345[kV] and 765[kV] transmission line.
To reduce magnetic fields, this thesis studied general compaction, in-span compaction, and split phase such as vertical, cruciform, 3way splits, and 4way splits which can apply to Korean vertical double circuit transmission line. As study results, 4way splits gave the highest magnetic reduction factor of 8 ~9 and general compaction was 4 ~7 and 1 spacer in-span compaction was 4 ~ 5. Meanwhile vertical, 3way splits and cruciform showed low reduction factor of 1.5 ~1.1 and these method is expected to be hard to apply in Korea.
Based on study results, 1 spacer in-span compaction shows to be suitable to Korea when we consider economy, convenience and effect.
Magnetic reduction effects of passive loop such as 2 wire 1 loop, 3 wire 2 loop, and 4 wire 2 loop were also studied which can apply widely to existing and new transmission lines. Magnetic field reduction factors of these passive loops were 3 ~ 4.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약 = 1
• 제 1 장 서론 = 3
• 제 2 장 자계 계산 방법 = 4
• 2.1 Biot-savarts law 법에 의한 3차원 자계 해석 = 4
• 2.2 3차원 교류 자계의 일반식 = 10
• 2.2.1 자계벡터의 실효치 = 11
• 2.2.2 자계벡터 크기의 최대 최소 = 14
• 2.2.3 최대 최소 축의 방향 = 17
• 2.3 154kV, 345kV, 765kV 수직 2회선 기존선로의 자계 분포 = 18
• 제 3 장 자계저감 기법 = 23
• 3.1 컴팩션 = 24
• 3.1.1 일반 컴팩션 = 25
• 3.1.2 In-span 컴팩션 = 29
• 3.2 상분리(Splits phase) = 34
• 3.2.1 십자형(Cruciform Cruciform형) = 34
• 3.2.2 수직형(vertical 형) = 39
• 3.2.3 3way splits = 43
• 3.2.4 4way splits = 47
• 제 4 장 수동루프 = 51
• 4.1 수동루프의 원리 및 기초 회로 방정식 = 51
• 4.1.1 수동루프의 원리 = 51
• 4.1.2 수동루프의 회로 방정식의 유도 = 54
• (가) n개의 도선으로 이루어진 계 = 54
• (나) 임의의 도선 i에 쇄교하는 자속 = 55
• (다) 도선 i에 유도되는 전압 = 55
• (라) 송전선 기본 방정식 = 55
• (마) 수동루프에 유도되는 전류 계산식 = 57
• 4.2 수동루프 종류 및 이에 따른 등가회로 = 59
• 4.2.1 2선 1루프식 저감회로(2wire-set 1cancellation loop) = 59
• (가) 3상 1회선 2선 1루프식 저감회로 = 59
• (나) 3상 2회선 2선 1루프식 저감회로 = 61
• 4.2.2 3선 2루프식 저감회로저감회로(3wire-set (2cancellation loop) = 62
• (가) 3상 1회선 3선 2루프식 저감회로 = 62
• 4.2.3 4선 2루프식 저감회로(4wire-set 2cancellation loop) = 66
• (가) 3상 2회선 4선 2루프식 저감회로 = 66
• 4.2.4 최적의 리액턴스 값 = 68
• 4.2.5 저감도체의 선정과 최소 이격거리 = 69
• 4.3 수동루프 모델에 따른 저감방법 및 계산결과 = 71
• 4.3.1 2선 1루프식 저감회로(2wire-set 1cancellation loop) = 71
• (가) 154kV 송전선로 제원 = 71
• (나) 345kV 송전선로 제원 = 75
• (다) 765kV 송전선로 제원 = 78
• 4.3.2 3선 2루프식 저감회로(3wire-set 2cancellation loop) = 81
• (가) 154kV 송전선로 제원 = 81
• (나) 345kV 송전선로 제원 = 84
• (다) 765kV 송전선로 제원 = 87
• 4.3.3 4선 2루프식 저감회로(4wire-set 2cancellation loop) = 90
• (가) 154kV 송전선로 제원 = 90
• (나) 345kV 송전선로 제원 = 93
• (다) 765kV 송전선로 제원 = 95
• 제 5 장 결론 = 98
• 참고 문헌 = 100
• ABSTRACT = 103
• 감사의 글 = 105