애자의 종류와 섬락 보호

현수애자는 접시(원판) 모양 애자를 캡과 핀으로 여러 개 이어 전선을 철탑에 매다는 애자이다. 연결 방법에 따라 클레비스형과 볼소켓형이 있고, 연결 개수를 가감해 임의의 송전전압에 쓸 수 있으며, 큰 하중에는 2연 또는 3연으로 쓸 수 있다. 갓 모양 자기편을 시멘트로 접착하고 그 자기를 주철제 베이스로 지지한다는 설명은 현수애자가 아니라 핀애자의 구조이다. 핀애자는 지지물 위에 핀으로 고정해 쓰므로, 매달아 쓰면 현수애자, 지지물 위에 얹으면 핀애자로 구별한다.

애자를 이어 달면 전체 전압이 애자마다 똑같이 나뉘지 않는다. 각 애자의 금구와 철탑 사이에도 정전용량이 있어 전류가 조금씩 새기 때문에, 전선에 가장 가까운 애자가 가장 큰 전압을 부담한다. 중앙의 애자, 철탑에 가장 가까운 애자, 철탑에서 1/3 지점의 애자는 모두 전선 쪽 애자보다 전압을 적게 부담한다. 그래서 전선 쪽 첫 애자가 가장 먼저 상하기 쉽고, 이 불균일을 줄이려고 전선 쪽 애자에 아킹링 같은 부속품을 쓰기도 한다. 전압이 고르게 나뉠수록 애자련의 연효율이 좋아지며, 연효율은 애자련 전체의 섬락전압을 애자 한 개의 섬락전압과 개수의 곱으로 나눈 값이다.

초호각(아킹혼)은 애자련 끝에 달아 둔 금속 뿔로, 섬락이 일어날 때 불꽃이 애자 표면이 아닌 금속 사이로 뛰도록 유도한다. 그래서 아크의 열로 애자가 깨지거나 상하는 것을 막는다. 섬락 자체를 없애는 장치가 아니라 섬락이 났을 때의 피해를 줄이는 장치이므로, 풍압 조절이나 송전 효율과는 관계가 없고 섬락전압을 높이는 장치도 아니다. 아킹혼은 선로의 전압을 낮추는 장치가 아니라 애자를 지키는 장치이며, 이상전압은 피뢰기, 전선의 진동은 댐퍼, 섬락 때 애자 보호는 아킹혼으로 짝지어 둔다.

연면 섬락은 애자 표면을 타고 불꽃이 이어져 절연이 깨지는 현상이다. 현수애자련의 개수가 적으면 절연 여유가 줄어 섬락이 쉬워지고, 애자가 소손되면 절연 능력 자체가 떨어진다. 철탑 접지저항이 크면 벼락이 칠 때 철탑 전위가 크게 올라 애자를 타고 넘는 섬락이 일어나기 쉽다. 반면 댐퍼는 바람에 의한 전선의 진동을 줄여 전선이 피로로 끊어지는 것을 막는 장치라서 연면 섬락과 관계가 멀다.

애자 특성이 나빠지는 원인은 애자 자체나 시멘트 접합부의 물리적·전기적 열화이다. 애자는 도자기·금속 캡·시멘트가 붙은 구조라 각 부분의 열팽창이 서로 다르면 균열이 생기고, 표면에 누설전류가 흘러 한쪽만 가열되는 편열이 생기거나 시멘트가 화학적으로 팽창하거나 얼어서 부풀어도 애자가 깨진다. 반면 전선 상호간의 유도장해는 전력선의 전기·자기 영향이 가까운 통신선 등에 잡음을 일으키는 현상이어서 애자를 상하게 하는 원인이 아니다.