송전선로의 갤러핑
이번 포스팅은 송전선로에서의 갤러핑(Galloping)현상에 대하여 알아보겠습니다.
갤러핑(Galloping) 이라는 영어의 의미는 전속력으로 달리다, 질주하다 라는 뜻를 가지는 것으로
송전선로의 갤러핑 현상은 전선이 주로 착빙설에 의한 공기역학적 불안전성과 강풍에 의한 자여진동이라고 말하고 있으나 일반적인 미풍에 의한 전선진동과는 다르고 비교적 주파수가 낮고 진폭이 큰 진동 때문에 자주 송전선의 선간단락사고의 원인이 되고있다.
갤러핑은 착빙설이 다양한 모양으로 형성되어 전선단면의 비대칭성에 의해 피빙이 날개와 같이 작용함으로써 수평풍에 의한 인양력과 전선자중의 상호작용으로 전선이 계속 저주파로 진동하는 현상이다.
가공전선에 착빙이나 착설이 있어 그 형상이나 표면의 상태가 공기의 흐름에 대해서 상하 비대칭인 경우 저주파(0.1~5 s) 의 큰 진폭(수십 cm~수십 m) 의 진동이 발생한다.
실제 전력선에서 갤러핑발생의 직접원인이 되는 공기역학적 비대칭성이 발생하는 경우는
착설의 착빙화
고드름의 부착
진눈깨비, 습설 (濕雪)의 착빙
상승기류에 의한 착빙
전선의 사풍(斜風)
기타 비대칭 부착물 등이며 가선조건에
의해서도 고려할 요소들이 상당히 많다.
이러한 현상은 주로 산의 능선이나 해안에서 산으로 연결되는 지점이 특히 심한 것으로 알려져 있습니다.
앞에 언급한 내용은 좀더 구체적으로 기술하면 송전선로 갤러핑은 유체유발진동의 한 종류로, 통상적으로 그리 강하지 않은 풍속의 변화가 없는 안정된 바람이 비대칭의 착빙된 송전선에 작용하는 경우에 발생하는 것으로 알려져 있으며,
송전전선의 갤러핑의 발생 풍속은 통상 7~18 m/s이며, 자려진동수 대역이 0.1~3 Hz로 매우 낮고, 진동 변위(peak to peak)가 송전선 직경의 5~300 배에 이르는 매우 큰 진폭을 갖는 특징이 있습니다.
송전선로 갤러핑은 또한 착설이나 착빙에 의해 단면이 비대칭적으로 변한 송전선에서만 나타나는 현상이다. 원형 송전선의 풍상 측에 착빙이 되고, 송전선이 회전하면서 바람 방향을 기준으로 단면 비대칭 형상이 되면서 송전선이 받는 양력의 변동이 생기는데, 이것이 수직방향으로의 송전선의 진동을 야기합니다.
송전선로 갤러핑 현상은 송전선로의 설계시 고려해야 할 주요 인자중 하나로써, 송전선 상간 이격거리(clearances)산정과 송전탑 하중 계산시 반영하여야 한다. 갤러핑에 의한 일반적 사고인 송전선 간 순간접촉(flash over)을 방지할 수 있을 정도로 충분한 거리를 두어야 하며, 갤러핑에 의해 반복적인 높은 변동 하중은 철탑과 체결 부품 등에 큰 동력을 발생시키는 것을 고려하여, 송전선을 비롯한 선로 체결 부품이 마모와 피로손상에 견딜수 있는 충분한 내구성을 갖도록 조치하여야 합니다.
송전선로의 갤러핑을 방지하기 위한 수단으로 상간 스페이서가 단도체와 다도체에 광범위하게 사용되고 있다. 한편 상간 스페이서는 송전선의 상대운동을 제한하여 상간의 접촉을 억제하는 원리로 상간 접촉을 효과적으로 막을 수 있지만, 갤러핑 현상 자체를 근본적으로 제거하지 못하기 때문에 동하중에 의한 송전선과 부속 자재의 피로도 증가 및 손상은 지속적으로 누적된다 할 수 있을 것입니다.
빙설해에 의한 송전선로의 고장은 급격한 전압 강하로 인한 전기 품질에 큰 영향을 끼치는 주요 원인이 되고 있으며, 이로 인한 고장의 파급효과가 국지적으로 발생하지 않고 광범위하게 발생하는 특징을 가지고 있습니다.
안정적인 전력 공급과 유지, 보수 비용을 절감하기 위해서 갤러핑에 대한 선제적인 예방 조치가 필요하며,
이를 위해서 갤러핑 현상으로
송전에 지장이 발생하지 않도록 체계적인 접근이 더 필요할 것으로 판단됩니다.
이상 송전선로에서의 갤러핑 현상에 대해
알아보았습니다