코로나 현상

# 송전선로에 일정 이상의 계통전압이 가해졌을 때, 전선 주변의 공기 절연이 부분적으로 파괴되어 빛과 소리를 내며 방전하는 현상

 

# 섬락의 하위개념으로 생각하면 쉬울 것 같다. 도체 주위의 유체의 이온화로 인해 발생하는 전기적인 방전을 말하는데, 전위 경도(전기장의 세기, 전압의 변화율)가 특정값을 초과하지만 완전한 절연 파괴나 아크를 발생시키기에는 불충분한 조건일 때 발생한다.  

# 코로나는 공기와 같은 중성 유체 속의 높은 전위의 전극으로부터 발생하는데 주로, 지속적인 전류에 의한 반응이다. 유체가 전극 주위에 플라즈마를 형성하도록 이온화하는 반응인데, 생성된 이온은 결국 낮은 전위인 주변 지역에 전하를 넘기거나, 재결합하여 중성 기체 분자를 형성한다.

 

# 전기장이 유체의 임계점보다 충분히 크다면, 그 점에서 유체는 이온화하며 전도성을 띄게 된다. 만약 대전된 물체에 뾰족한 부분이 있다면 그 점 주위의 공기는 다른 곳보다 높은 전위경도를 가지게 되고 플라스마가 형성된다. 그 점 주위의 공기가 전도성을 띄지만 더 먼 부분의 구역(평평한 부분)은 이온화가 확대되지 않는다. 이온화 구역이 계속해서 커질 수 있는 기하학적 조건과 전위경도 조건이 만족된다면, 완전한 전도성 경로가 형성되어 순간적인 스파크 혹은 지속적인 아크가 발생할 수 있게 된다. 

 

 

# 파열 극한 전위 경도 E [kV/cm] : 전선 표면에서 1cm 간격에서 공기의 절연이 파괴되기 시작하는 전압

 

# 코로나 임계전압 

코로나 방전이 시작되는 코로나 임계 전압의 산출식이다. 

 

# 코로나 방전으로 인한 문제점

(1) 전력 손실(3상 3선식)

(2) 코로나 잡음

코로나 방전에 의해 코로나 펄스가 발생하게 되는데 이를 코로나 잡음이라하고 전파 장해를 발생한다.

 

(3) 고조파 전압, 전류의 발생으로 유도장해 발생

전압 파형이 코로나 방전에 의해 잘려지게 되어 푸리에 급수로 전개 했을 때 고조파를 포함하게 된다. 이 중 제 3고조파는 유도장해의 원인이 되고, 비접지 계통에서는 파형을 일그러지게 만든다.

 

(4) 소호 리액터 접지의 소호 능력 저하

코로나가 발생하면 전선의 겉보기 굵기가 증가하게 되어 대지 정전용량이 증대하고, 계통은 부족 보상이 된다. 또한 코로나 손실의 유효분 전류나 제 3고조파 전류는 잔류 전류가 되어 소호 작용을 방해하게 된다.

 

(5) 전력선 반송 장치에 영향

보안이나 업무용 전화, 보호 계전 방식, 원격 측정 제어 등에서 전력선 반송파를 사용하는데, 코로나에 의한 고조파가 이에 영향을 미치게 된다.

 

(6) 전선의 부식으로 전선 수명 단축

오존 및 산화 질소가 발생하여 수분이 합해져 초산(HNO3)이 되면 전선을 부식하게 된다.

 

(7) 진행파의 파고값 감쇠

진행파(surge)는 전압이 높기 때문에 항상 코로나를 발생시키면서 진행한다. 이런 서지의 감쇠 효과는 대부분 코로나 방전에 의해 발생한다.

 

# 코로나의 방지

코로나의 방지는 코로나 임계전압을 크게하여 방지할 수 있다. 따라서 위의 식에서 각각의 계수를 이용해 코로나 임계전압을 높임으로서 코로나를 방지하게 된다. 여러가지 방법이 있으나 기사 수준에서 대표적인 방지대책은 다음과 같다.

 

1. 전선의 지름을 크게 한다.

2. 복도체 및 다도체를 사용한다.

3. 가선 금구를 개량한다. 여기서 금구류는 전기공사에서 사용되는 금속제 자재를 말한다. 따라서 가선 금구는 전선이나 케이블을 가선할때 사용하는 금구류를 말한다.

4. 전선의 표면을 매끄럽게 유지한다. 

 

[전력공학] 3-2. 선로 정수 및 코로나