가선조건 및 설계

1. 기본조건

(1) 기온
① 최고온도 : 40℃
② 평균온도 : 10℃
③ 최저온도 : -20℃
(2) 전선적용온도
① 지상고 검토시 적용온도
가. 일반전선(ACSR, 연속허용온도 90℃기준) : 75℃
나. 내열전선(TACSR, 연속허용온도 150℃기준) : 110℃
다. 초내열전선(STACIR, 연속허용온도 210℃기준) : 150℃
② EDS 검토시 : 10℃
③ 고온계 유풍시 : 10℃
④ 저온계 유풍시 적용온도 : -5℃(다설지역의 경우 0℃)
⑤ 저온계 무풍시 : -20℃
(3) 전선장력
① 전선 최대사용장력
전선의 최대사용장력은 아래의 안전율을 확보하여야 하며 전선별 제원은 표를 참조한다.
가. 알루미늄계 전선 : 2.5 이상
나. 동계 전선 : 2.2 이상
여기서, 알루미늄계 전선은 알루미늄, 알루미늄합금, 내열알루미늄합금선 등을 말하며, 동계 전선은 동, 동합금선 등을 말한다.

 

전선제원

선 종 구 분	ACSR 240㎟	ACSR 330㎟	ACSR 410㎟	ACSR 480㎟
				Rail	Cardinal
무 게 [㎏/m]	1.110	1.320	1.673	1.599	1.829
외 경 [㎜]	22.40	25.30	28.50	29.61	30.42
인 장 하 중 [N]	100,058	107,114	136,122	115,640	149,940
최대사용장력[N]	35,770	38,710	49,000	41,650	53,900
탄성계수[103 N/m]	88.994	81.791	81.918	71.079	78.273
선팽창계수 [10-6 /℃]	17.97	18.97	18.95	20.84	19.53
연 선 구 성 [AL/ST]	30/3.2 7/3.2	26/4.0 7/3.1	36/4.5 7/3.5	45/3.7 7/3.1	54/3.38 7/3.5
형 상 계 수	1/7	1/6.3	1/6.3	1/8	1/9

② 가공지선 장력
가공지선 장력은 저온계 무풍시 전력선 이도의 80% 해당하는 장력을 표준으로 한다.

 

 

2. 설계조건

1) 하중조건
○ 고온계 하중조건(Summer Loading Condition)
하계(4～11월)에서 전선에 작용하는 최대하중으로 태풍을 고려한 강풍시 조건으로 한다.
(1) 풍압 : 지역별 기준 속도압 및 최대풍속, 가섭선의 표준 풍압치를 참조
(2) 기온 : 10℃
(3) 피빙 : 고려하지 않음

 

○ EDS 하중조건(Every Day Stress Condition)
전선수명에 관련되는 하중조건으로 상시 진동으로 인한 전선피로 현상을 억제하기 위하여 아래 조건으로 사용한다.
(1) 풍압 : 무풍
(2) 기온 : 10℃
(3) 피빙 : 고려하지 않음

(4) 사용범위
- 알루미늄계 전선 : 인장하중의 25％이하
- 동계 전선 : 인장하중의 30％이하

 

○ 저온계 하중조건(Winter Loading Condition)
동계(12월～3월)에서 전선에 작용하는 최대하중으로 아래와 같이 2개의 조건으로 한다.
(1) 유풍시 조건
- 풍압 : 지역별 기준 속도압 및 최대풍속, 가섭선의 표준 풍압치를 참조
- 기온 : -5
- 피빙 : 착빙설 참조
(2) 무풍시 조건
- 풍압 : 무풍
- 기온 : -20℃
- 피빙 : 고려하지 않음

 

2) 장력 조건
○ 초기조건(제1상태)
이도․장력 계산에 필요한 기준조건 설정을 위하여 임의 상정하는 하중조건으로 나항의 하중조건 중 1개 조건을 선택할 수 있다.
○ 변환조건(제2상태)
초기조건(제1상태)을 기준으로 제반조건에 있어서 전선의 사용 장력, 이도 등을 검토하는 조건으로 아래와 같이 열거할 수 있다.
(1) 최고온도시의 지상고 검토
(2) EDS 하중조건
(3) 고온계 하중조건
(4) 저온계 하중조건
(5) 기타 필요하다고 인정되는 조건
○ 이도자(Sag-Template) 제작 사용
이도자는 지역별, 등가경간별, 전선종류별로 표의 파라미터(Parameter)를 적용하여 제작 사용한다.

 

 

3. 가선조건
(1) 애자련의 하중 및 횡진
① 애자련에 작용하는 제반 하중계산
② 현수애자련의 횡진에 따른 현수, 내장형 검토
(2) 커티너리각(Catenary Angle)
① 현수장치인 경우 현수클램프의 허용곡률각도 검토
② 내장장치인 경우 잠파와 암(Arm)과의 이격거리 검토 등

 

4. 경간의 분류 및 정의
(1) 경간 및 경간장(Span)
인접한 두 지지물 중심선 사이의 수평거리를 말한다.
(2) 경간 분류
① 표준 경간(Basic or Normal Span)
사용전선의 종류 및 규격에 따른 최대허용장력과 지지물의 강도, 기상 및 지형조건 외 제반규정상 적합성이 검토된 가장 안전하고 경제적으로 선정된 경간을 표준 경간이라 한다.

154㎸ 송전선로	345㎸ 송전선로
400m	450m

② 장 경간 및 단 경간
가. 장경간
표준 경간 + 250m 이상을 장 경간이라 정의하며, 600m 이상의 개소는 특수처리 설계함이 바람직하다.
나. 단경간
특별한 경우 외에는 200m 미만의 경간을 말한다.

 

 

5. 전선의 진동(Creep)보정
전선(ACSR)의 Creep특성에 대한 보정은 긴선 후 시간이 경과됨에 따라 전선의 늘어짐 정도를 보정하기 위해 등가보정온도를 적용한다.
◦ 가선시 적용온도 = 가선시 대기온도 - 등가보정온도

선 종	등가보정온도	가 긴선 조건
ACSR 330㎟, 410㎟	10℃	◦장력 : 긴선 이도의 100％
ACSR 480	15℃	◦시간 : 최소 1시간

(주) 1. 기타 전선은 상기 전선에 준하여 등가보정온도를 적용한다.
       2. 가 긴선 시간이 길어진 경우에는 등가보정온도를 하향 적용할 수 있다.

 

 

6. 가공지선 설계
1) 설치기준
66㎸이상의 모든 특별고압 가공 수전선로에는 가공지선을 설치한다.
발․변전소에 접속되어 있는 송전선은 필요한 경우 그 발․변전소로부터 약 1㎞의 구간 전압 66㎸이상 지중선 분기점의 양측 약 1㎞이상의 구간
(1) 가공지선은 뇌격으로부터 변전소를 완전차폐할 수 있도록 설치한다.
(2) 가공지선은 기계적 강도, 부식환경 및 내식성, 경제성 등을 고려하여 선정한다.
(3) 가공지선을 설치하기 곤란한 경우 또는 가공지선 설치로 피보호 대상을 보호범위내로 배치할 수 없는 경우는 피뢰침을 설치할 수 있다.
(4) 가공지선은 철탑중심으로 부터 최외측의 전력선 도체위치와 같게 설치한다.

2) 설계기준

가공지선의 조수 및 차폐각도

구 분	전 압 별	조 수	차 폐 각
철탑선로의 경우	154㎸	1조의 경우	30°이내
		2조의 경우	5°이내
	66㎸	1조	30°이내
	50°이내

(주) 1. 수직배열의 경우 차폐각도는 최상단 암에 설치하는 전력선의 기하학적 중심점을 기준으로 함

 

3) 가선조건
최저온도, 무풍, 무설시에 가공지선의 이도는 동일 조건하에서 본선 이도의 80％를 표준으로 하며, 최악조건의 안전율을 2.8이상으로 한다.

4) 사용선종
가공지선은 표의 강심알루미늄연선 사용을 표준으로 한다.

가공지선용 강심알루미늄연선(ACSR)

공칭단면적 [㎟]	소선수/소선경		외 경 [㎟]	인장하중 [N]	중 량 [N/㎞]	전기저항 [@/㎞]
	Al	St
97	12/3.2	7/3.2	16.0	103,880	6,947	0.301

(주) 유도 및 염해대책 등 특수한 경우는 이외의 전선을 적용할 수 있다.

 

5) 가공지선과 전력선과의 이격거리

전압	33kV 이하	66kV	154kV	345kV
소요이격	1.2m이상	2.2m이상	3.2m이상	5.8m이상

 

출처-국가철도공단 KRE-02020