전기기사 전력공학 이론: 04-03 코로나(Corona) 현상 완벽 가이드 ⚡

📋 목차

1. 코로나 현상의 기본 개념
2. 발생 메커니즘
3. 코로나 손실
4. 영향 요인
5. 방지 대책
6. 실전 문제 풀이

1. 코로나 현상의 기본 개념

1.1 정의

코로나는 송전선로 주위의 공기가 이온화되어 발생하는 부분방전 현상입니다.

1.2 발생 조건

• 전계강도가 공기의 절연파괴 강도 초과
• 일반적으로 30kV/cm 이상
• 고전압 송전선로에서 주로 발생

1.3 특징

1. 가시적 현상

   • 보라색 빛 방출
   • 지지글거리는 소리
   • 오존 발생

2. 전기적 특성

   • 전력 손실 발생
   • 통신장해 유발
   • 절연성능 저하

2. 발생 메커니즘

2.1 임계전계강도

Ec = 30m δ (1 + 0.301/√(δr))
여기서,
Ec: 임계전계강도 [kV/cm]
m: 도체 표면상태 계수
δ: 공기밀도 계수
r: 도체 반경 [cm]

2.2 임계전압

Vc = Ec × r × ln(D/r)
여기서,
Vc: 임계전압 [kV]
D: 도체간 거리 [cm]

3. 코로나 손실

3.1 피크 계산식

Pc = 242(f/25)(V-Vc)²/log(D/r) [kW/km/상]
여기서,
f: 주파수 [Hz]
V: 운전전압 [kV]

3.2 손실 특성

1. 전압 의존성

   • 임계전압 이하: 거의 없음
   • 임계전압 이상: 급격히 증가

2. 기상조건 영향

   • 맑은 날: 최소
   • 강우 시: 25~40배 증가
   • 강설 시: 10~20배 증가

4. 영향 요인

4.1 도체 특성

1. 도체 반경
2. 표면 상태
3. 배치 형태
4. 도체 간격

4.2 환경 조건

1. 기상 상태

   • 온도
   • 습도
   • 기압
   • 강수량

2. 대기 오염

   • 먼지
   • 해염입자
   • 공업지대 오염물

5. 방지 대책

5.1 설계 단계

1. 도체 선정

   • 적정 도체 직경 선택
   • 다도체 방식 채택
   • 표면 처리

2. 배치 최적화

   • 적정 상간 거리 유지
   • 지상고 확보
   • 차폐선 설치

5.2 운영 단계

1. 전압 관리

   • 적정 운전전압 유지
   • 과전압 억제

2. 환경 관리

   • 도체 표면 청소
   • 오염 방지
   • 절연 강화

6. 실전 문제 풀이

문제 1

송전선로의 코로나 손실이 기상조건에 따라 가장 크게 증가하는 경우는?

1) 맑은 날
2) 안개 낀 날
3) 강설 시
4) 강우 시

정답: 4)

해설: 코로나 손실은 강우 시에 맑은 날 대비 25~40배까지 증가하며, 이는 다른 기상조건에 비해 가장 큰 증가율입니다.

문제 2

다음 중 코로나 방지를 위한 대책으로 적절하지 않은 것은?

1) 도체 직경 증가
2) 다도체 방식 채택
3) 선간거리 감소
4) 표면 처리

정답: 3)

해설: 선간거리를 감소시키면 전계강도가 증가하여 코로나 발생이 더욱 심해질 수 있습니다.

문제 3

코로나 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1) 전압이 높을수록 발생하기 쉽다
2) 도체 직경이 작을수록 발생하기 쉽다
3) 해발고도가 높을수록 발생하기 어렵다
4) 도체 표면이 거칠수록 발생하기 쉽다

정답: 3)

해설: 해발고도가 높아지면 공기밀도가 낮아져 절연파괴 강도가 감소하므로 코로나가 더 쉽게 발생합니다.

📝 시험 준비 전략

1. 핵심 개념 이해

• 발생 메커니즘
• 영향 요인
• 손실 특성
• 방지 대책

2. 계산 문제 준비

• 임계전계강도 계산
• 코로나 손실 계산
• 단위 환산 연습

3. 실무 적용

• 설계 기준 숙지
• 운영 관리 방안
• 문제 해결 능력