12. 전선의 허용전류,켈빈의 법칙

2. 가공 송전 선로

2.3 전선의 허용 전류

 

전선의 허용 전류

전선에 전류가 흐르면 저항에 의한 발열 (전력 손실 = I² R ) 때문에 전선의 온도가 올라간다. 온도가 어느 한도 이상으로 되면 전선의 기계적인 강도, 기타 여러 가지 성능이 저하되기 때문에 온도 상승 한도를 넘지 않게끔 전류량을 어느 수준 이하로 억제하지 않으면 안 된다.

 이 온도에 대한 한도를 보통 최고 허용 온도라 하고 이에 대응하는 전류를 전선의 허용 전류 또는 안전 전류라고 말한다. 물론 허용 전류는 전선의 재질, 구조, 표면 상태, 주위온도, 일사량, 풍속, 비나 눈, 표고 등에 따라서 크게 좌우되지만 중요한 것은 전선의 최고 허용 온도를 넘어서는 안 된다는 것이다.

 전선의 최고 허용 온도는 여러 가지 시험을 실시한 결과 단시간의 과부하에 대해서는 100 [℃]로 하고 있으나 장시간 연속으로 사용할 경우에는 전선 접속 장소의 열화 등을 고려해서 허용 온도를 90 [℃]로 억제한다는 것을 표준으로 삼고 있다. 따라서, 가공 송전 선로의 주위 온도가 한여름에는 40 [℃]로 되었다면 전선의 온도 상승은 50 [℃]를 넘지 않는 범위에서 송전해야 한다.

 

켈빈의 법칙

 이렇게 해서 허용전류가 정해지면 단거리 송전 선로에서는 이 허용 전류로 송전 용량이 억제되어 버린다. 그러나, 일반적인 경우에는 직렬 리액턴스가 커서 이것이 송전 용량을 좌우하게 되므로, 이 송전용량으로 정해지는 전류라든지 켈빈의 법칙에 의한 경제적 전류 용량은 그 전선의 허용 전류보다 훨씬 적은 값으로 된다는 것이 보통이다.

 여기서 켈빈의 법칙이란 "건설 후에 전선의 단위 길이를 기준으로 해서 여기서 1년간 손실 전력량의 금액과 건설 시 구입한 단위 길이의 전선비에 대한 이자와 상각비를 가산한 연경비가 같게 되게끔 하는 굵기가 가장 경제적인 전선의 굵기로 된다."라고 하는 것이다.

 

C : 경제적인 전류밀도 [A/㎟]
W : 전선의 중량 [㎏/㎟-m]
M : 전선의 가격 [원/㎏]
P : 전선비에 대한 연경비의 비율(소수)
ρ : 전선의 저항율 [Ω·㎟/m]
N : 전력량의 가격 [원/㎾ 년]

즉, 전선의 가격 M이 비쌀수록, 이자라든가 상각비 P가 클수록, 그리고 전력 요금 N이 쌀수록 전류 밀도 σ는 커지고 전선의 굵기 A는 그만큼 가늘어질 것이다.