전기공사기사 저항, 인덕턴스, 정전용량, 누설컨덕턴스 등 — 선로정수와 표피효과

송배전 선로의 선로정수에는 저항 R, 인덕턴스 L, 정전용량 C, 누설 컨덕턴스 g가 있다. 이 가운데 인덕턴스는 도체 사이의 간격이 커지면 증가한다. 간격이 멀어지면 전류가 만드는 자기장이 더 넓은 공간을 차지하기 때문이다. 선간 거리를 도체 반지름으로 나눈 값 D/r이 커질수록 인덕턴스는 커지고 정전용량은 작아진다. 3상 선로에서 한 선의 실제 작용 인덕턴스 L은 대지를 귀로로 하는 자기 인덕턴스 Le에서 상호 인덕턴스 Lm을 뺀 값, 곧 L = Le − Lm으로 나타낸다.

3상 선로의 선간거리가 서로 다를 때는 기하평균 선간거리를 쓴다. 세 거리를 곱한 값의 세제곱근이 대표 거리가 된다. 예를 들어 세 선간거리가 50 cm, 60 cm, 70 cm이면 이 세 값을 곱한 뒤 세제곱근을 취한다. 인덕턴스를 계산할 때는 이 대표 거리와 도체의 유효반지름을 로그 식에 넣는다. 지름 5 mm 경동선을 1 m 간격으로 정삼각형 배치한 경우 1선 1 km당 작용 인덕턴스는 약 1.2 mH/km가 된다.

충전전류는 선로의 총 정전용량에 전압과 주파수를 곱해 구한다. 한 상의 정전용량을 구하고 길이를 곱해 전체 정전용량을 구한 뒤, 선간전압을 상전압으로 바꾸어 I = ωCV에 대입한다. 누설 컨덕턴스는 절연저항의 역수로 구한다. 현수애자를 여러 개 직렬로 연결하면 전체 저항은 각 애자의 절연저항을 더한 값이 되고, 그 역수가 컨덕턴스가 된다. 여기에 표준 경간 200 m를 기준으로 1 km에 해당하는 구간 수를 곱하면 1 km당 누설 컨덕턴스가 나온다.

표피효과는 교류가 흐를 때 전류가 도체 중심보다 표면 쪽에 몰리는 현상이다. 주파수가 높을수록, 도체가 굵을수록 이 경향이 심해진다. 또 재료의 전도성이 좋고 자성이 큰 경우에도 표피효과가 더 강하게 나타난다. 그래서 굵은 도체일수록 내부가 전류에 충분히 쓰이지 않는다는 점을 기억해야 한다.