개념 한 쪽
장거리 송전선로는 저항과 인덕턴스, 정전용량과 누설이 선로 전체에 퍼진 분포정수 회로로 해석한다. 이때 선로가 지니는 고유한 임피던스를 특성임피던스라고 부르고, 전파정수는 분포정수 회로를 풀 때 함께 쓰는 파라미터로 구분한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「특성임피던스와 전파정수」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 표준 철탑 명칭 연결 | 1 | 경간 차가 큰 곳의 불평형 장력을 지지하는 E 철탑을 찾는다 |
| 이도와 지지물 높이 관계 | 1 | 전선 처짐의 대소가 장력과 지지물 높이에 미치는 영향을 판단한다 |
송전선로를 회로로 표현하는 방식은 집중정수회로와 분포정수회로로 나눈다. 짧은 선로는 저항과 인덕턴스, 정전용량을 한 장소에 모아 계산하는 집중정수회로로 다루어도 오차가 작다. 그러나 장거리 송전선로는 저항과 인덕턴스뿐 아니라 도선 사이의 정전용량과 누설까지 선로 전체에 연속으로 퍼져 있으므로 분포정수회로로 해석해야 정확하다.
분포정수회로에서는 선로를 아주 작은 구간으로 나누어 미소 소자로 처리한다. 이 해석에서 특성임피던스와 전파정수가 파라미터로 등장한다. 특성임피던스는 선로가 지니는 고유한 임피던스에 해당하고, 전파정수는 분포정수 회로의 파라미터로 특성임피던스와 한 세트로 기억한다.
고주파 전송선로는 아주 작은 인덕턴스와 커패시턴스가 길이 방향을 따라 촘촘히 분포한 것으로 본다. 저항 손실을 무시한 무손실 고주파 선로에서 특성임피던스는 단위길이당 인덕턴스와 커패시턴스의 비에 제곱근을 씌운 형태로 나타낸다. 즉 특성임피던스는 루트 안에서 인덕턴스를 커패시턴스로 나눈 비에 대응한다.
이때 인덕턴스와 커패시턴스의 곱은 전파 속도에 대응하고, 인덕턴스와 커패시턴스의 비는 임피던스에 대응한다. 그래서 특성임피던스 공식에서는 제곱근의 유무와 인덕턴스의 위치를 함께 확인한다. 커패시턴스를 인덕턴스로 나눈 형태나 제곱근이 빠진 형태는 특성임피던스로 보지 않는다.
특성임피던스 문항은 무손실 고주파 전송선로에서 단위길이당 인덕턴스와 커패시턴스의 비를 제곱근에 넣는 형태를 묻는다. 인덕턴스와 커패시턴스의 비율을 뒤집거나 제곱근을 빼면 오답이 된다. 장거리 송전선로의 해석 회로를 묻는 문항에서는 선로 전체에 소자가 분포하므로 분포정수회로를 고른다. 집중정수회로는 짧은 선로에 쓰는 근사이고, 특성임피던스는 회로 이름이 아니라 분포정수회로에서 나오는 파라미터에 해당한다.
세트에는 경간 차가 큰 장소의 불평형 장력을 지지하는 내장형 철탑을 E 철탑이라고 부르는 문항과, 이도의 대소가 지지물 높이를 좌우한다는 문항이 함께 묶여 있다. 이도가 크면 전선 장력은 줄지만 지면과의 안전거리를 확보하려고 지지물을 높여야 한다. 이도가 작으면 전선 장력이 커지는 관계도 함께 구분한다.
가공 송전선로를 가선 할 때에는 하중 조건과 온도조건 등을 고려하여 적당한 이도를 주도록 하여야 한다. 다음 중 이도에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ④ · 가공 송전선의 이도(Sag)는 전선의 처짐 정도를 의미합니다. 이도의 크기는 전선의 하중, 장력, 온도 등에 따라 결정되며, 이도가 클수록 지지물(전주)의 높이를 높여야 안전거리를 확보할 수 있으므로 지지물의 높이를 좌우하는 결정적인 요인이 됩니다.
이도는 전선의 처짐으로, 이도가 크면 전주를 높여야 하므로 이도의 대소는 지지물 높이를 좌우한다.
송전선로는 장시간 연속 사용할 경우에 전선 접속 장소의 열화 등을 고려해서 허용 온도를 억제하고 있다. 다음 중 전선의 연속 사용 최고 온도로 가장 적절한 것은?
정답 ① · 송전선로를 포함한 전력 케이블의 허용 최고 온도는 전선의 절연 피복 재질과 열화 특성에 의해 결정됩니다. 일반적으로 송전용 가공 전선이나 특수 케이블을 제외한 일반적인 전력용 전선의 연속 사용 최고 온도는 약 60~90℃ 수준으로 규정되어 있습니다.
전선의 연속 사용 최고 온도는 절연재와 접속부의 열화를 고려해 90℃로 제한된다.
장거리 경간을 갖는 송전선로에서 전선의 단선을 방지하기 위하여 사용하는 전선은?
정답 ④ · 문제는 장거리 경간 송전선로에서 전선 단선을 방지하기 위해 어떤 전선을 사용하는가를 묻는 것이다. 장거리 경간에서는 인장강도가 중요한데 ACSR은 알루미늄 도체에 강심(강선)을 넣어 인장강도를 크게 확보하므로 단선 방지에 적합하다.
장거리 경간 송전선로는 인장강도가 필요하므로 강심을 넣은 ACSR을 사용해 단선을 방지한다.
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