송전선의 진동과 도약

전선의 진동과 도약은 송전선로에서 발생하는 현상으로, 각각의 다른 원인과 영향을 가지고 있습니다.
전선의 진동은 바람 등에 의해 발생하며, 전선의 고유 진동수와 일치할 때 공명 현상으로 인해 진동이 커질 수 있습니다.
반면, 전선의 도약은 주로 동절기에 전선에 부착된 빙설이 탈락되면서 발생하며, 전선이 갑자기 장력을 잃고 상하로 움직여 다른 전선과 접촉할 위험이 있습니다.

1.전선의 진동 (Vibration)
 

가공송전선로에 5m/s 정도의 미풍이 전선과 직각에 가까운 방향으로 불 때에는 그 전선주위에 공기의 소용돌이
가 생기고 이 때문에 전선의 연직방향에 교번력이 작용해서 전선은 상하로 진동하게 된다.
이 진동수가 전선의 경간 및 단위길이당 무게 등에 의해서 정해지는 고유진동수와 같게 되면 공진을 일으켜서
진동을 유지하게 된다. 이와 같은 현상을 가공송전선로에서 전선의 진동 (conductor vibration)이라고 하는데 이 진동이
계속되면 전선은 지지점에서 반복되는 응력을 받아서 피로현상을 나타내고 드디어는 단선사고나, 철탑같은 지지
물에 취부되어 있는 볼트조임을 이완시켜 본래의 강도를 저하시키게 된다.
실측에 의하면 진동주파수는 ACSR 전선의 경우 6~25 싸이클에서 진동의 빈도가 가장 많이 발생하며, 또 loop의 길이
(진동의 절점간의 거리)는 3~10m 정도이고 상, 하로 진동되는 진폭은 전선지름의 0.5~2배 정도라고 한다.
이러한 자료를 참고해서 여러가지 방진장치가 이용되고 있는데 현재 가장 많이 쓰고 있는 방진장치로는 그림의 (a)와 같은 스톡브리지댐퍼 (stockbridgedamper)를 (b)와 같이 1개소, 2개소 또는 3개소에 일정거리를 유지토록 취부하여 진동에너지를 흡수케 한다.

복도체의 경우에는 소도체 간격을 지지하는 스페이서(spacer)가 방진도 같이 할 수 있도록 개발된 스페이서댐퍼
(spacer damper)가 있는데 우리나라 345kV 4 도체방식과 765kV 6 도체방식에서는 이를 사용하고 있다. 
아래는 전선의 진동에 대한 요약이다,

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◇ 주요원인
바람, 특히 미풍(5m/s 이하)이 전선의 측면에 불 때, 전선 뒤쪽에 와류가 발생하고 이로 인해 수직 방향으로 진동이 유발됩니다
◇ 공명
전선의 진동 주파수와 외부에서 가해지는 진동 주파수가 일치하면 공명 현상이 발생하여 진동 이 증폭될 수 있습니다.
◇ 영향
전선의 피로 파괴, 애자 파손, 심한 경우 전선 절단으로 이어질 수 있습니다.
◇ 대책
댐퍼(damper), 애자롯드설치, 전선의 굵기 조절, 진동 방지 장치 설치 등을 통해 진동을 줄일 수 있습니다.
 
 

2.전선의 도약 (Sleet jump, Galloping)
 

전선에 부착한 빙설이 어떤 원인으로 탈락하면 그 전선은 위쪽으로 뛰어오르게 된다. 이 현상을 전선도약(sleet
jump)라고 한다. 강설이 많은 지방에서는 이 때문에 송전선 사고를 일으킬 수 있다. 송전선의 설해사고의 경우 이
전선도약에 의한 것이 가장 많고 구체적으로는 도약할 때 지상의 전선, 가공지선에 접근하여 단락 또는 지락되어 이
로 인한 용단, 소선의 절단이 생기는 경우가 있다.
또 내장 경간의 경우에는 전선 도약시 장력이 크게 변하게 되어 완금이나 지지물에 휨 등을 유발시키는 경우도 있다.
전선에 붙은 빙설은 전선의 온도, 바람 등 일정 조건이 되면 거의 일제히 탈락한다.

아래는 전선의 도약에 대한 요약이다.

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◇ 원인
동절기에 전선에 부착된 빙설이 떨어지면서 전선이 갑자기 장력을 잃고 상하로 크게 흔들리는 현상을 말합니다.
◇ 영향
전선이 다른 전선과 접촉하거나 지지물에 부딪혀 사고를 유발할 수 있습니다.
◇ 대책
빙설 방지 장치 설치, 전선의 도약 방지 장치 설치, 전선의 이격 거리 확보 등을 통해 도약을 예방할 수 있습니다.