SOLARTODO 35m 110kV 송전 탕전 타워: 지역 전력망의 중추

1. 서론: 그리드 안정성을 위한 엔지니어링

SOLARTODO 35m 110kV 송전 탕전 타워는 고신뢰성 전력 송전 네트워크를 위해 설계된 중요한 인프라 구성 요소입니다. 송전선에서 가장 일반적인 구조물로, 모든 타워의 70-80%를 차지하는 탕전(또는 서스펜션) 타워는 직선 구간에서 도체를 지지하는 주요 역할을 합니다. 지역 전력의 중추라는 엄격한 요구를 충족하도록 설계된 이 이중 회로 강철 격자 타워는 110킬로볼트(kV) 전압 등급에 최적화되어 있으며, 일반적으로 350미터의 스팬을 지원합니다. 이 설계는 구조적 무결성, 전기적 성능 및 경제적 효율성을 세심하게 균형을 맞추어, 지역 사회와 산업에 전력을 공급하는 에너지의 원활한 흐름을 보장합니다. IEC 60826과 같은 국제 기준을 준수하여 하중 및 설계에 대한 요구를 충족하며, 이 타워는 견고한 엔지니어링과 장기 운영 신뢰성의 증거입니다. [1]

2. 구조 설계 및 재료 무결성

35미터 타워의 구조 프레임워크는 자립형 강철 격자로, 탁월한 강도 대 중량 비율과 비용 효율성으로 선택된 설계입니다. Q420 및 Q460과 같은 고강도 구조 강철 등급으로 주로 구성된 타워 구성 요소는 복잡한 정적 및 동적 하중을 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 강철 구조물의 총 중량은 약 5.5톤입니다. 50년의 설계 수명을 보장하기 위해 모든 강철 구성 요소는 핫딥 아연 도금 공정을 거쳐 최소 85마이크로미터(μm)의 두께로 보호 아연 코팅이 적용됩니다. 이 코팅은 대기 요소에 대한 우수한 부식 저항성을 제공하여 타워의 수명 동안 유지 보수 요구 사항을 크게 줄입니다. 네 개의 다리로 이루어진 기초는 안정적인 기초를 제공하며, 위로 가늘어져 지선이 지지되는 정점으로 이어져, ASCE 10-15에서 규정한 바와 같이 악천후 조건에서도 구조적 안정성을 보장합니다. [2]

3. 전기 시스템 및 도체 구성

이중 회로 구성을 위해 설계된 이 타워는 두 개의 독립적인 삼상 전기 회로를 수용할 수 있어 전송 용량과 전력 회로의 중복성을 향상시킵니다. 각 상은 ACSR 240(알루미늄 도체 강철 보강) 도체에 의해 지지되며, 이는 IEEE 738에 의해 평가된 바와 같이 110kV 송전선에서 전도성과 인장 강도의 최적 균형을 제공하는 표준 선택입니다. [3] 도체는 교차 팔에서 I-스트링 절연체 조립체에 의해 매달려 있어, 바람에 따라 도체가 흔들릴 수 있도록 하여 타워 구조에 대한 기계적 스트레스를 최소화합니다. 고객은 약 $80의 비용으로 입증된 신뢰성을 제공하는 전통적인 도자기 절연체 또는 약 $150의 비용으로 경량(절연체 구성 요소의 타워 하중을 최대 90%까지 줄임), 높은 반달 저항성 및 오염된 환경에서의 우수한 성능과 같은 이점을 제공하는 고급 복합 폴리머 절연체 중에서 선택할 수 있습니다. 타워의 정점에는 광섬유 지선(OPGW)이 설치되어 있어 도체를 번개로부터 보호하고, 전력망 모니터링 및 데이터 전송을 위한 고속 광섬유 통신 채널을 제공합니다. 이는 현대 스마트 그리드에 필수적인 기능입니다.

4. 환경 하중에 대한 성능

탕전 타워는 주로 도체의 중량으로 인한 수직 하중과 바람 압력으로 인한 횡 하중을 처리하도록 설계되었습니다. SOLARTODO 35m 110kV 타워는 IEC 60826에 따라 클래스 B 바람 속도(약 140 km/h 또는 39 m/s)와 최대 15mm의 방사형 얼음 축적을 견딜 수 있도록 엔지니어링되었습니다. [1] 탕전 타워는 직선 구간에서 송전선을 지지하지만, 전체 송전선의 상당한 종 방향 장력을 견디도록 설계되지 않았습니다. 이는 전략적 간격에 배치된 앵커 또는 텐션 타워의 역할입니다. 그러나 설계는 끊어진 도체 조건을 고려하여, 단일 도체의 실패가 전체 송전선의 연쇄 붕괴로 이어지지 않도록 보장합니다. 서스펜션 I-스트링 절연체는 기계적 성능에서 중요한 역할을 하여 도체가 흔들리고 바람 에너지를 흡수할 수 있도록 하여, 타워의 교차 팔과 본체에 과도한 스트레스가 전달되지 않도록 합니다.

5. 기초 및 접지 시스템

안전한 기초와 효과적인 접지는 모든 송전 타워의 안전성과 안정성을 위해 매우 중요합니다. 표준 설계는 보강된 콘크리트 스프레드 풋팅 기초를 요구하며, 일반적으로 콘크리트의 부피는 토양 분석에 따라 약 15-20 세제곱미터입니다. 토양 지지력이 낮은 지역에서는 안정성을 보장하기 위해 깊이 파일 기초가 사용됩니다. 접지 시스템은 번개와 전기 결함을 안전하게 지면으로 방출하도록 설계된 중요한 안전 기능입니다. 이는 타워 다리에 연결된 매립된 도체의 네트워크로 구성됩니다. 타워 기초 저항의 설계 목표는 표준 토양 조건에서 10옴 미만이며, 번개 활동이 높은 지역에서는 4옴 미만으로 더욱 엄격해져 타워와 전력 시스템의 무결성을 보장합니다.

자주 묻는 질문 (FAQ)

1. 탕전 타워의 주요 기능은 다른 타워 유형과 무엇이 다른가요?

탕전 타워, 또는 서스펜션 타워는 송전선의 직선 구간에서 도체를 지지하는 데 사용됩니다. 주로 수직 하중과 횡 바람 하중을 처리합니다. 각도 타워나 데드 엔드 타워와 달리 도체의 전체 종 방향 장력을 견디도록 설계되지 않았습니다. 탕전 타워는 일반적인 송전선의 구조물 중 70-80%를 차지하여 가장 일반적이고 비용 효율적인 유형입니다.

2. 왜 이 110kV 타워에 ACSR 240이 지정되었나요?

ACSR(알루미늄 도체 강철 보강) 240은 110kV 송전선의 산업 표준 도체입니다. "240"은 제곱 밀리미터 단위의 명목 알루미늄 단면적을 나타냅니다. 이 도체는 여러 알루미늄 가닥에서 전기 전도성을 최적화하고 강철 코어에서 높은 인장 강도를 제공합니다. 이 조합은 350미터의 설계 스팬에서 효율적인 전력 전송을 가능하게 하며, 바람 및 얼음 하중과 같은 기계적 스트레스를 견딜 수 있습니다.

3. 전통적인 도자기 절연체에 비해 복합 절연체의 장점은 무엇인가요?

복합 절연체는 여러 가지 주요 장점을 제공합니다. 이들은 도자기 절연체보다 최대 90% 더 가벼워 타워의 전체 구조 하중을 줄입니다. 그들의 폴리머 외장은 총기 손상과 같은 반달에 매우 저항력이 있습니다. 또한, 그들의 소수성 표면은 오염된 지역이나 해안 지역에서 우수한 성능을 제공하여 전도성 물 필름의 형성을 방지하고, 플래시오버의 가능성을 줄이며, 그리드 신뢰성을 향상시킵니다.

4. OPGW(광섬유 지선)는 그리드 기능을 어떻게 향상시키나요?

OPGW는 두 가지 중요한 역할을 수행합니다. 첫째, 타워의 가장 높은 지점에 위치한 접지선으로서 번개를 차단하여 아래의 전류를 운반하는 도체를 보호합니다. 둘째, 케이블 내에 광섬유를 포함하고 있어, 유틸리티가 전력망을 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있는 고대역폭, 간섭 없는 통신 경로를 제공합니다. 이는 현대 스마트 그리드 응용 프로그램 및 SCADA 시스템의 기초 기술입니다.

5. 일반적인 설계 수명과 필요한 유지 보수는 무엇인가요?

SOLARTODO 35m 110kV 타워는 50년의 서비스 수명을 위해 설계되었습니다. 이 긴 수명은 고강도 강철과 부식 방지를 위한 견고한 핫딥 아연 도금 공정을 통해 달성됩니다. 정기적인 유지 보수는 일반적으로 구조물, 연결부 및 하드웨어의 시각적 점검을 포함합니다. 또한 절연체의 무결성을 확인하고 접지 시스템의 저항이 10옴 이하로 유지되는지 확인하는 작업도 포함됩니다.

참고 문헌

[1] IEC 60826:2017. Design criteria of overhead transmission lines. International Electrotechnical Commission.
[2] ASCE 10-15. Design of Latticed Steel Transmission Structures. American Society of Civil Engineers.
[3] IEEE 738-2012. IEEE Standard for Calculating the Current-Temperature Relationship of Bare Overhead Conductors. Institute of Electrical and Electronics Engineers.