물의 흐름과 비슷한 전기의 흐름

전기의 흐름은 물의 흐름과 매우 비슷하다. 그래서 흔히 물의 흐름에 비유해서 설명하는 경우가 많다.

예를 들어 두 개의 물탱크 A와 B를 연결해서 A에 들어 있는 물을 파이프를 통해 B로 흘려 넣는다고 가정했을 때, 파이프의 콕을 열면 수위가 높은 탱크 A로부터 수위가 낮은 탱크 B로 물이 흐르지만, 양쪽 탱크의 수위가 같아지면 더 이상 흐르지 않게 된다. 

이처럼 물을 흐르게 하려는 힘은 A의 수위와 B의 수위차 즉 ‘수압’ 때문이다. 수압이 높을수록 흐르는 물은 힘이 세고 양도 많아진다. 

전기의 경우도 이와 마찬가지라고 할 수 있다. (+)전기를 가진 금속구 A와 (-)전기를 가진 금속구 B를 도선으로 연결하면 B의 전자가 A로 이동한다. 그러나 양쪽의 전자의 양이 같아지면 전자의 이동은 중지된다. 

전기의 양을 전하(電荷)라고 부르는데, 단위는 쿨롱(기호로 C)으로 표시한다. 1쿨롱은 624억의 1억 배 개의 전자의 전기량에 상당한다.

전위의 단위로는 볼트(기호는 V)가 사용된다. 전위의 기준은 대지의 전위를 0볼트라고 정하고 있다. 수위 간의 차이를 수위차라 하듯이, 전위 간의 차이를 전위차, 또는 전압이라고 한다. 따라서 전위차 및 저압의 단위도 볼트이다.

물이 흐르는 양은 매초 몇 m3로 표시하지만 전류의 크기는 매초 몇 쿨롱의 전하가 이동했는가로 표시한다. 매초 1쿨롱의 전하가 이동할 때 이것을 1암페어(기호는 A)의 전류라고 한다.

물탱크에 있어서는 파이프의 조건도 수량(水量)에 관계된다. 파이프가 가늘면 물이 흐르기 어렵고 당연히 수량도 적어진다. 또 파이프가 길거나 파이프 안쪽이 평탄하지 않고 굴곡이 심할 경우 물의 흐름은 저항을 받아 쉽게 흐를 수 없을 것이다. 

전기의 경우도 이와 비슷해서 도선의 굵기, 길이, 재질에 따라서 흐르는 전기의 양이 변한다. 이렇게 전기가 흐르기 어렵게 되는 정도를 전기저항, 또는 단순히 저항(단위는 오옴, 기호는 Ω)이라고 한다.

2월 전력 용어

■ 전자파(電磁波) (Electromagnetic Wave)

電磁波란 電氣 및 磁氣의 흐름에서 발생하는 일종의 電磁氣 에너지이며, 電界와 磁界가 서로 공존하며 공간 속에 진동하며 전파하는 波動으로 0 Hz주파수인 직류부터 1,022Hz인 감마선에 이르기까지 광범위한 주파수 영역을 가지며 빛의 속도와 같이 초당 30만Km의 속도로 진행한다.  

■ 전하

물질이 가지고 있는 전기의 양을 말한다.

■ 절연 저항(絶緣 抵抗, Insulation Resistance)

절연체에 전압을 인가했을 때 절연체가 나타내는 전기 저항을 말한다. 보통 절연된 송전선, 전기 기계의 권선 등에 대해 이것과 지표와의 사이에 존재하는 전기 저항을 말한다.

■ 절연 저항계(Megger)

절연체의 절연저항은 인가되는 전압과 Capacit-ance 충전전류, 흡수전류, 전도전류의 합성전류로 결정된다. 절연저항계는 전기기기, 전선로 및 각종 전기설비의 절연저항을 측정하기 위한 계기이며 과거에는 인가전압을 수동으로 발전하여 사용하는 수동식이 사용되었다. 최근에는 Battery를 내장한 트랜지스터 발진기로 일정한 교번 전압을 발생시켜 이것을 승압, 정류하여 인가 전원으로 사용하는 자동식인 트랜지스터식 Megger 또는 Battery Operated Insulation Tester가 사용되고 있다. 절연저항 측정 후에는 절연체 내에 축적된 에너지를 방전시켜야 안전한 측정이 된다.

■ 절연계급(Insulation Level)

절연계급이란 전력용기기 및 공작물의 절연강도의 계급을 말하며, 각 절연계급에 대응해서 절연강도를 지정할 때 기준이 되는 기준충격절연강도(BIL) [kV]가 정해져 있다. BIL은 계통에서의 뇌전압 진행파의 파고치, 각종 보호장치의 보호능력, 경험 선례 등을 참고해서 정한 것이고, 충격내전압시험은 이에 따른다. 이와 같은 기준을 정하는 목적은 기기나 공작물의 절연설계를 표준화하고, 계통절연의 구성에 통일성을 주기 위함이다. 전력계통 각 부위의 절연강도는 회로전압의 계급에 따라 보호장치의 유무, 보호능력, 계통의 중요성, 적정사고율과 그 지방의 뇌 빈도를 고려하여 선택하는데, 보통 회로공칭 전압에 맞는 계급을 고른다.

■ 절연파괴

절연물에 가해지는 전압을 차츰 증가시켜 가면, 어느 값 이상의 고전압에서 급격히 방전 현상을 일으키는 것을 말한다.

■ 절연협조(Insulation Coordination)

절연협조란 발·변전소의 기기나 송배전선 등 전력계통 전체의 절연설계를 보호장치와 관련시켜서 합리화를 도모하고 안전성과 경제성을 유지하는 것이다. 따라서 먼저 고려해야 할 것은 뇌전압 이외의 이상전압에서는 결코 섬락이나 절연파괴가 일어나지 않도록 하는 것이다.

또한 직격뇌에 대한 피해를 최소한으로 유지하기 위해 계통의 접지방식, 피뢰기의 보호효과, 보호계전기의 동작, 회로조건 및 경제성 등을 감안하여 계통전체에 걸친 절연을 합리적으로 조정하여야 한다. 최근에는 초고압 345kV에서 초초고압 765kV로 계통전압이 점차 상승함과 동시에 계통절연 레벨이 유효접지방식의 채용을 조건으로 감소되고 있으며 피뢰기의 기술혁신에 의한 신뢰성이 높아지고 있으므로 절연설계의 중심은 점차 개폐 써어지나 상용주파과전압 등의 방향으로 옮겨가고 있다.

■ 절탄기(節炭器, Economizer)

보일러에 공급하는 보일러수를 굴뚝으로 배출되는 연도(煙道)가스의 여열을 이용하여 온도를 높이는 장치를 말한다.

■ 접속점(接續点, Connection Point)

전기사업자간 또는 전기사업자와 소비자간에 송전망 또는 배전망과 전기설비가 연결되는 상업적 경계지점으로 정산의 기준이 되는 지점을 말한다. 접속점은 전력거래자 전력설비의 망접속 형태에 따라 다음과 같이 접속점을 갖는다.

1. 발전기로부터 송전망 또는 배전망에 전력을 전송할 경우는 발전기 주변압기의 고압측. 단, 발전소의 소내용 변압기가 발전기와 별도로 송전망에 접속되어 있는 경우에는 소내용 변압기의 고압측

2. 송전망으로부터 배전망에 전력을 전송하는 경우는 접속협약에서 정하는 지점

3. 두 개 이상의 배전망 상호간에 전력을 전송하는 경우는 각 배전망의 상업적 경계지점

4. 송전망 또는 배전망으로부터 직접구매자의 부하에 전력을 전송하는 경우는 관련 전력망과 직접구매자 사이의 상업적 경계지점