송전탑: 전력망의 중추

당신은 도로 여행 중에 언덕을 가로질러 행진하고 빈 들판에서 보초를 서고 있는 그들을 수천 번 보았습니다. 우리가 종종 송전탑이라고 부르는 이 조용한 강철 거인은 우리 주변에서 가장 눈에 띄지만 가장 간과되는 구조물 중 하나입니다. 그러나 그들의 임무는 단순히 전선을 정리하는 것보다 훨씬 더 크고 더 흥미롭습니다.

송전탑을 우리 전기의 고속도로로 상상해 보세요. 이들의 주요 임무는 하나입니다. 대규모 발전소에서 전기가 생산되는 곳부터 집이나 사무실로 가져오는 소규모 네트워크까지 아주 먼 거리에 걸쳐 엄청난 양의 전력을 이동하는 것입니다. 그러한 대용량 백본이 없다면 우리의 현대 세계는 작동하지 않을 것입니다.

그것은 그것이 의도적으로 설계되었다는 것을 의미하고 이전에 생각했던 것에 대해 궁금해하게 만들기 때문에 중요합니다. 엔지니어들은 큰 문제에 직면해 있습니다. 도중에 대부분의 에너지를 잃지 않고 어떻게 모든 에너지를 이동시킬 수 있을까요? 그리고 이 답변은 왜 타워가 그렇게 높은지, 왜 전선이 그렇게 멀리 떨어져 있는지, 그리고 타워 측면에 매달려 있는 유리가 무엇을 하는지 설명할 것입니다. 그 뒤에 숨어 있는 논리를 살펴보면 전기가 매일 이동하는 보이지 않는 여정을 이해하게 될 것입니다. 우리는 익숙한 실루엣 속에 왜 그런 특별한 형태가 있는지, 왜 새들이 그 위에 안전하게 앉을 수 있는지에 대한 비밀을 발견하게 될 것입니다. 타워만 보는 것이 아니라 전기 세계의 척추도 볼 수 있습니다.

당신은 그들이 들판과 고속도로를 가로질러 행진하는 것을 보았지만 송전탑의 용도를 알고 있습니까? 아주 기본적입니다. 크고 초강력{0}}전선을 특별한 종류의 옷걸이로 지탱하기만 하면 됩니다. 타워 자체는 전기 부품이 아닙니다. 무거운 고전압 전선을 땅에 있는 사람, 나무, 건물의 손이 닿지 않는 곳에 지탱할 수 있을 만큼 강하고 키가 크면 됩니다. 이 시스템의 보이지 않는 실제 영웅은 공기입니다. 전력선을 너무 높이 올려 타워는 전선과 지면 사이에 거대한 보호 에어 쿠션을 만듭니다. 공기는 훌륭한 천연 절연체입니다. 즉, 전기가 속하지 않는 곳으로 점프하는 것을 방지합니다. 타워의 임무는 단지 안전한 공기 공간을 유지하는 것입니다. 거리를 세심하게 관리하지 않으면 그 선의 엄청난 힘이 지구로 향하는 위험한 지름길을 찾는 데 어려움을 겪지 않을 것입니다.

전기가 벽면 콘센트로 공급된다면 발전소에서 안전하고 낮은 전압으로 직접 그곳으로 보내면 어떨까요? 물을 먼 거리로 이동시키려는 것으로 생각하십시오. 압력이 거의 없는 일반 정원 호스는 도중에 너무 많은 물이 손실되므로 제대로 작동하지 않습니다. 많은 양의 물을 효율적으로 이동하려면 압력이 큰 장치, 어쩌면 파이프를 사용하는 것이 좋습니다. 전기도 비슷합니다. 힘을 잃지 않고 멀리 나아가려면 일종의 "압력"이 필요합니다.

그리고 그 전기적 압력을전압. 전기를 매우 높은 전압으로 올리면 전력 회사는 많은 에너지 손실 없이 수백 마일에 걸쳐 엄청난 양의 에너지를 보낼 수 있습니다. 이것이 바로 전기 전달의 비밀입니다. 집에서 사용하는 저전압을 사용하여 보내려고 한다면 거의 모든 에너지가 열로 손실되어 전력선이 세계에서 가장 길고 가장 쓸모없는 토스터가 될 것입니다. 그렇기 때문에 송전탑은 그토록 크고 인상적이어야 합니다. 전선에 흐르는 전기는 매우 높은 전압을 갖고 있기 때문에 사람이나 건물 주변에 있는 것은 너무 위험합니다. 타워의 높이는 필요한 안전 쿠션을 제공하여 엄청난 힘을 공중에서 안전하게 유지합니다. 그리고 물론 그 강력한 전기는 사용 가능한 수준으로 "낮춰져야" 하며, 이는 우리를 퍼즐의 다음 부분으로 안내합니다.

수도꼭지처럼 전기의 "압력"을 켜거나 끌 수는 없습니다. 그 중요한 작업은 변환기라고 불리는 것에 의해 수행됩니다. 변압기를 전력망의 기어박스로 생각하십시오. 자동차는 기어를 바꾸어 출력과 속도를 제어하고, 변압기는 전기를 고전압에서 저전압으로 전환하여 장거리 여행과 단거리 여행 모두에 사용할 수 있도록 동일한 역할을 합니다.

전기가 생산된 직후 발전소의 '승압' 변압기로 들어갑니다. 이렇게 하면 전압이 훨씬 올라가서 타워 사이의 전력선을 타고 전국을 횡단할 준비가 됩니다. 이는 연료를 너무 많이 사용하지 않고 멀리 이동할 수 있도록 장거리 여행을 떠나기 전에 자동차에 최고 기어를 넣는 것과 같습니다. 이러한 전력 변압기가 없으면 고{4}}전압 전송과 같은 것은 없습니다. 그리고 전력선이 우리 마을에 가까워지면 전기는 인근 변전소로 전달됩니다. 이 경우 "강압-" 변환기는 반대 작업을 수행합니다. 극도로 높은 전압을 회사와 주택을 위한 훨씬 더 낮고 안전한 전압으로 줄입니다. 변전소는 전력을 일상 생활에 유용하게 만드는 마지막 '다운{9}}교대'입니다. 이제 전압이 제어되었습니다. 라인을 운반하는 구조물로 이동해 보겠습니다.

얽힌 금속 덩어리처럼 보일 수도 있지만 송전탑은 실제로 매우 우아합니다. 본체는격자탑, 가능한 가장 적은 양의 재료를 사용하여 십자형 빔 패턴을 사용하여 놀라운 강도와 바람 저항을 제공합니다. 그것은 뼈대입니다. 그것이 하는 일은 무거운 부품을 지탱하고 날씨를 견딜 수 있을 만큼 키가 크고 강하다는 것뿐입니다. 이는 견고하면서도 다소 가볍도록 제작된 효율성의 엔지니어링 위업입니다.

그 뼈대가 튀어나온 것은 탑이라고 불리는 긴 팔이다.십자군. 이들의 임무는 쉽지만 중요합니다. 강한 전선을 서로 멀리하고 타워에서도 멀리 두는 것입니다. 전압이 너무 높아 전기가 공기 중에서 놀라울 정도로 먼 거리를 "점프"할 수 있습니다. 크로스암은 스페이서 역할을 하여 전선 사이에 안전한 공기 공간을 확보하여 전기가 한 전선에서 다른 전선으로 아크(점프)되어 크고 위험한 단락을 일으킬 수 없도록 합니다.

마지막으로 전선 자체입니다. 업계에서는 단순히 전선이라고 부르지 않고지휘자. 그들은 일반적으로 전기 전도성이 좋고 매우 가벼운 알루미늄으로 만들어지며, 선에 강도를 제공하는 강철 코어를 감싸고 있습니다. 이 콤보는 너무 많이 처지지 않고 장거리 이동에 적합합니다. 그러나 그러면 우리는 큰 질문에 직면하게 됩니다. 모든 전도체가 전기를 전달하고 탑이 금속으로 만들어졌다면 왜 전기가 땅에 바로 떨어지지 않는 걸까요? 그리고 바로 그때 당신이 자주 잊어버리는 가장 중요한 것이 등장합니다.

타워의 팔에 매달려 있는 것을 볼 수 있는 것은 유리나 세라믹 디스크의 줄입니다. 그것들은 절연체이며 전체 전력망에서 가장 중요한 안전 작업 중 하나를 수행합니다. 집 전원 코드의 고무 코팅이라고 생각하면 됩니다. 전기가 끊기는 것을 막기 위해 만들어졌습니다. 고전압 도체는 절연체 스트링의 하단에 연결되고 상단은 타워에 연결됩니다. 그리고 일종의 비전기 장벽을 만들어 라인의 모든 전력이 결코 금속 타워에 도달하여 땅으로 내려갈 수 없도록 합니다.

이 중요한 역할은 유리나 도자기 같은 재료가 전기를 잘 전도하지 못하기 때문에 가능합니다. 도체를 통해 흐르는 전기의 경우 절연체는 단순히 막 다른 골목입니다. 이 장애물 앞에서 전기는 계획된 경로를 따라 전선을 따라 계속 나아가는 것 외에 다른 방법이 없습니다. 이러한 간단하면서도 효과적인 절연체가 없으면 모든 송전탑은 대규모 전기 위험으로 변해 전체 시스템이 단락될 수 있습니다. 다음번 자동차 여행에서 찾아볼 수 있는 멋진 사실이 있습니다. 절연체 스트링의 길이는 라인의 전력량을 알려줍니다. 전압이 높을수록 간격을 "점프"할 수 있는 능력이 더 커지므로 안전하게 격리하려면 더 많은 분리가 필요합니다. 765,000볼트 라인에는 30개 이상의 디스크로 구성된 긴 스트링이 필요한 반면, 138,000볼트 라인에는 8개 또는 10개만 필요합니다. 따라서 절연체 줄이 길수록 더 강한 전기를 억제합니다.

송전탑을 보면 형태가 다양하다는 것을 알 수 있습니다. 일부는 강철로 된 거대한 웹이고, 일부는 깔끔하고 단순한 기둥입니다. 이러한 종류의 차이는 단지 외관상의 차이가 아니라 두 가지 기본 유형 중에서 실용적인 선택에 관한 것입니다. 고전적인 십자형은격자탑. 고속도로 옆에서 자주 발견되는 더 얇은 친척은 이름이 붙습니다.단극 철탑. 왜 그렇게 다르게 보일까요? 일반적으로 누군가는 더 많은 돈을 쓸 것인지 아니면 땅에서 더 많은 공간을 사용할 것인지 선택을 해야 했기 때문입니다.

래티스 타워는 수많은 작은 각진 강철 조각으로 제작되어 놀라운 강도와 경제성으로 인해 업계의 주력 제품입니다. 튼튼하고 내구성이 뛰어난 거미줄과 같은-구조를 갖고 있지만 한 가지 중요한 단점이 있습니다. 바로 엄청난 양의 토지를 차지한다는 것입니다. 네 개의 다리가 넓게 뻗어 있고, 땅 위에 많은 공간이 필요하기 때문에 보통 통행권-}이라고 불리는-길고 빈 길을 가지고 있습니다. 이로 인해 토지가 많은 개방형 국가에 적합합니다. 대조적으로, 모노폴 파일론은 좁은 지점에 대한 해답입니다. 구성하고 설치하는 데 비용이 더 많이 들지만 설치 공간이 작습니다. 하나의 기둥은 래티스 타워보다 훨씬 적은 공간을 차지하므로 혼잡한 교외 지역이나 대형 래티스 타워를 위한 공간이 충분하지 않은 고속도로 옆에 적합합니다. 래티스 타워를 선택할지, 모노폴 철탑을 선택할지는 환경에 달려 있으며, 우리가 사용하는 타워의 종류는 단지 사용 가능한 공간에 대한 실용적인 대응일 뿐입니다.

풍경을 가로질러 행진하는 철탑은 거대하게 연결된 -전기 시스템의 가장 확실한 부분입니다. 이를 전국적인 전기 고속도로망의 고속도로로 생각하십시오. 그러나 지역 도로를 이용하지 않고는 공장에서 차를 타고 진입로까지 곧장 갈 수 없는 것처럼 전기도 집에 도달하기 위해 비슷한 다단계 여정을 거쳐야 합니다.{3}}

그것은 전기를 생산하는 발전소에서 시작됩니다. 장거리 여행을 가려면 변압기라고 불리는 대형 기계를 사용하여 전력을 매우 높은 전압으로 더 강하게 만듭니다(또는 "승압"). 이는 에너지 손실을 줄이면서 파이프를 통해 많은 양의 물이 흐를 수 있도록 수압을 높이는 것과 유사합니다. 송전탑은 수백 마일에 걸쳐 고압선을 운반하며 전력망의 주요 부분을 구성합니다.

그리고 결국 고속도로를 벗어나야 합니다. 이것이 바로 송전 변전소가 하는 일입니다. 마을 근처에서 볼 수 있는 모든 변압기와 장비가 있는 곳에 큰 울타리가 있는-변전소입니다. 여기에서는 고-전압 전기가 훨씬 더 낮고 안전한 전압으로 "강압"됩니다. 이는 장거리-전력망과 지역사회 전력망 사이의 중요한 연결입니다. 변전소에서 저-전압 전기는 일반적으로 도시 거리를 따라 나무 기둥에 걸려 있는 더 작고 친숙한 전력선을 통과합니다. 이 선은 집 근처의 마지막 변압기에 전력을 공급하여 집에 들어가 벽 콘센트에 도달하여 사용을 기다리기 전에 전압을 한 번 더 낮춥니다. 이 엄청난 양의 에너지가 이동하는 동안 항상 완전히 조용하지는 않기 때문에 때때로 이상한 소리가 들리는 경우가 있습니다.

이전에 큰 송전탑에 가까이 가본 적이 있다면 윙윙거리거나 딱딱거리는 소리를 들어본 적이 있을 것입니다. 이 소리는 어떠한 위험도 나타내지 않으며 단순히 코로나 방전이라고 알려진 정상적인 현상입니다. 그것은 바로 주변의 모든 공기 분자와 상호 작용하는 라인의 모든 강력한 전기의 소리입니다. 결함처럼 보일 수도 있지만 실제로는 매우 높은 전압에서 발생하는 작고 예상되는 에너지 누출입니다.

해당 라인의 엄청난 전기적 "압력"을 상상해 보십시오. 그것은 매우 강력해서 전선 바로 옆에 있는 공기 입자를 전기적으로 대전시키거나 이온화시킬 수 있습니다. 이것은 일종의 작고 지속적인 불꽃과 같으며, 모든 작은 충격이 함께 윙윙거리는 소리를 냅니다. 이는 대규모로 지속적으로 발생한다는 점을 제외하면 문 손잡이에서 발생하는 정전기의 딱딱거리는 소리와 다소 유사합니다. 습하거나 안개가 많거나 비가 오는 날씨에는 소리가 더 커진다는 것을 알 수 있습니다. 습한 공기에는 더 많은 물방울이 있고 물은 전기가 도체 근처의 공기에 에너지를 공급하는 약간 더 쉬운 경로를 제공하기 때문입니다. 이렇게 하면 코로나 효과가 더 강해지기 때문에 윙윙거리는 소리와 딱딱거리는 소리가 더 눈에 띄게 됩니다. 따라서 이 강한 전기장은 공기가 통과할 때 공기에 영향을 미칩니다. 하지만 다른 것이 전선에 닿으면 어떻게 될까요?

고전적이고 당혹스러운 장면입니다. 작은 새가 거대한 고전압 전력선 위에 앉아 있어도 깃털 하나도 헝클어지지 않을 수 있습니다. 대답은 실제로 매우 간단합니다. 이 모든 것은 전기의 하나의 기본 원리로 귀결됩니다. 전기가 발생하려면 전기가 어딘가로 가야 하며, 이는 전기 회로를 따라갈 수 있는 전체 경로가 있다는 것을 의미합니다. 에너지가 많은 곳에서 에너지가 적은 곳으로 이동해야 합니다.

하나의 전선에 착륙하는 새는 몸과 전선이 동일한 높은 전위를 갖게 됩니다. 새는 접지나 다른 전압을 전달하는 다른 전선과 접촉하지 않기 때문에 새를 통해 전기가 흐를 수 있는 경로가 없습니다. 전류는 새를 막다른 골목으로 보고 훨씬 쉬운 길, 즉 전도성이 높은 금속 와이어를 따라갑니다. 새는 회로의 일부가 아니기 때문에 안전합니다. 하지만 지상에 있는 사람은 위험한 상황을 만듭니다. 같은 전선을 만지면 몸이 잃어버린 조각이 될 것입니다. 전기는 즉시 고압선에서 사용자를 거쳐 땅으로 이어지는 새로운 경로를 찾아냅니다. 당신의 몸은 회로를 완성하고 엄청난 양의 치명적인 에너지가 회로를 통과하도록 허용합니다. 그렇기 때문에 떨어진 전력선을 멀리하는 것이 매우 중요합니다. 당신은 전기 경로의 일부가되고 싶지 않습니다.

송전탑에 관해 사람들이 가장 자주 묻는 질문 중 하나는 송전탑 근처에 살 때 건강에 위험이 있는지 여부입니다. 그들을 걱정하는 것은 전자기장(EMF)입니다. 이는 전력선을 포함한 모든 전기 장치에서 생성되는 보이지 않는 에너지 힘입니다.

위험을 알려면 모든 방사선이 동일하게 생성되는 것은 아니라는 점을 알아야 합니다. 공을 던지는 것을 생각해 보십시오. 테니스 공을 가볍게 던지는 것은 무해하지만, 시속 100마일로 던지는 야구공은 위험할 수 있습니다. 마찬가지로, 방사선에는 두 가지 주요 종류가 있습니다. X-선과 같은 고-에너지 이온화 방사선은 세포에 해를 끼칠 만큼 충분한 에너지를 가지고 있습니다. 그러나 전력선에서 나오는 에너지는 매우 낮은 주파수이므로 비이온화 범주에 속하며, 이는 또한 가정 배선 및 가전제품의 EMF에도 속합니다.

수년간 많은 과학 연구를 수행한 후에도 전 세계의 대규모 의료 단체에서는 전력선 EMF 근처에 있으면 사람들이 암과 같은 질병에 걸릴 수 있다는 사실을 발견하지 못했습니다. 일부 초기 연구에서는 작은 연관성이 나타났지만 우리가 알고 있는 대부분의 연구는 누구에게도 해를 끼치지 않는다는 사실을 보여줍니다. 또한 전자기장의 세기는 전자기장에서 멀어질수록 훨씬 작아집니다. 필드는 라인 바로 아래보다 50피트 떨어진 곳에서 훨씬 약하고, 집 내부에서는 훨씬 더 약합니다. 안전한 거리를 유지한다는 이 원칙은 송전탑 주변에 넓고 탁 트인 땅이 보이는 이유 중 하나입니다.

송전탑과 함께 뻗어 있는 이 넓고 깨끗한 땅은 단순한 빈 공간이 아니라 특별한 이름과 용도를 가지고 있습니다. 이 영역을 Right{1}}Of-Way(ROW)라고 합니다. 이를 유틸리티 회사가 유지하는 법적으로 보호되는 안전 및 접근 경로라고 생각하십시오. 전력망이 원활하게 작동하고 사람들을 안전하게 유지하고 주택과 기타 건물이 위험으로부터 충분히 멀리 떨어져 있는지 확인하는 것이 중요합니다.

주로 전선 근처의 나무를 치우는 것이 위험한 상황을 예방하는 것입니다. 큰 나무가 너무 가까이 자라면 전기가 튀어 정전이 발생하거나 산불이 발생할 수 있습니다. 폭풍우가 치는 동안 나뭇가지가 떨어져 전선이 절단되어 수천 명에게 전력 공급이 중단될 수 있습니다. 이 복도에 키가 큰-식물이 자라지 않도록 함으로써 유틸리티는 예측 가능하고 위험한 사고가 발생하는 것을 막습니다. 자연을 피하는 것만이 아닙니다. 이는 근로자들이 돌아다닐 수 있는 중요한 방법입니다. 타워나 라인에 검사나 수리가 필요한 경우 작업자는 대형 트럭과 중장비를 사용하여 해당 위치에 도달할 수 있는 명확한 경로가 있어야 합니다. 오른쪽-방향-은 통과할 수 있는지 확인합니다. 이 모든 것은 논리적인 질문을 제기합니다. 표면에 너무 많은 공간이 필요하다면 모든 전력선을 지하에 배치하는 것이 어떨까요?

가장 간단한 대답은 비용입니다. 지역 및 인근 배전선을 매립하는 것은 흔한 일이지만, 대규모 고전압 송전선을 매설하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다.- 특수 케이블, 많은 굴착 트렌치, 복잡한 냉각 시스템이 필요하므로 해당 라인을 지하에 설치하는 비용은 수백 마일에 달하는 프로젝트를 위해 공중에 대형 타워를 건설하는 것보다 5-10배 더 비쌉니다. 즉, 그 차이는 수십억 달러에 달하며 그 추가 비용은 결국 전기를 사용하는 사람들이 지불하게 됩니다.

첫 번째 비용 외에도 지하철 노선은 신뢰할 수 있는 것과 수리하기 쉬운 것 사이에서 어려운 선택을 해야 합니다. 장점은 분명합니다. 바람, 얼음, 쓰러지는 나무로부터 안전하고 멋진 전망을 유지합니다. 하지만 뭔가 잘못되었을 때 이를 찾아 고치는 것은 엄청난 고통입니다. 가공선의 결함은 일반적으로 몇 시간 내에 헬리콥터로 확인할 수 있습니다. 매설된 케이블의 유사한 결함을 찾아 고치는 데 몇 주가 아니라도 며칠이 걸리고 파고 테스트하는 데 시간이 걸리므로 정전 시간이 훨씬 길어집니다. 하지만 기술이 그 계산을 바꾸고 있습니다. 고전압 직류(HVDC) 전송으로 알려진 새로운 방법은 장거리 지하 및 해저 프로젝트를 더욱 가능하게 만들고 있습니다. 그리드의 대부분 부분에서 사용되는 일반 교류(AC)와 달리 HVDC 라인은 매우 먼 거리에서 더 잘 작동하며 지하나 물 속에 더 쉽게 설치할 수 있습니다. 그리고 이것이 바로 대규모 해상 풍력 발전소가 해저에 있는 케이블을 통해 본토에 연결되는 방식입니다. 이는 언젠가 더 많은 전력망이 시야에서 사라질 수 있음을 의미할 수 있습니다.

당신이 평생 보아온 조용한 강철 거인들은 더 이상 미스터리가 아닙니다. 견고한 격자 프레임, 선을 분리하는 연장된 크로스암, 전기 흐름을 보호하는 중요한 유리 절연체 등 작업 중인 아름다운 디자인을 볼 수 있게 되면서 당신을 혼란스럽게 만들었던 금속과 전선의 뒤엉킨 혼란이 이제 명확해졌습니다.

다음에 드라이브하러 갈 때 다양한 타워 형태를 인식하고 라인의 전압 레벨을 보여주는 절연체 스트링의 길이를 확인할 수 있습니다. 각 타워는 눈에 보이지 않는 시스템의 눈에 보이는 연결고리이며, 전국적으로 에너지를 수송하는 대규모 과제의 물리적 부분입니다. 이것은 단순한 강철이 아니라 현대 세계의 일꾼입니다. 전등 스위치를 켤 때마다 멀리 떨어진 발전소에서 높은 전선을 거쳐 바로 여러분의 손까지 전기가 전달되는 놀라운 여정에 대해 새로운 존경심을 가지게 될 것입니다.