개념 한 쪽
코로나는 전선 주변 공기가 부분적으로 절연 파괴되어 빛과 소리를 내는 방전 현상으로 나타난다. 코로나가 생기면 전력 손실과 통신 장해, 소음 같은 문제가 따른다. 코로나 방지의 핵심은 전선 표면의 전계를 약하게 만드는 것으로 정리한다.
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출제기준 단원 「코로나 방지 대책」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 복도체의 주된 목적 판별 | 1 | 복도체 사용이 코로나 방지와 연결되는 이유를 가린다 |
가장 자주 묻는 것은 복도체의 주된 목적 판별입니다.
코로나가 생기면 전선 주변의 공기가 부분적으로 절연 파괴되고 빛과 소리가 나타난다. 이때 전력 손실과 통신 장해, 소음 같은 문제가 함께 따른다. 따라서 코로나 방지 대책은 전선 표면의 전계를 약하게 만드는 원리로 모은다.
대표적인 방법으로 복도체를 사용한다. 복도체는 가는 도체 2~4개를 한 상으로 묶어 등가 반경을 키운다. 등가 반경이 커지면 전선 표면의 전계가 약해지므로 코로나를 방지한다. 전력 손실 경감 등은 부수적 효과일 뿐이고 주된 목적은 코로나 방지에 둔다.
코로나 방지에는 전선 바깥지름을 크게 하는 방법도 쓴다. 전선 바깥지름을 크게 하면 전하가 넓은 표면에 분산되어 전계가 약해지므로 방지 효과를 낸다. 가선금구를 개량하면 볼트 등 돌출부의 전계 집중을 줄인다. 선간거리는 넓혀야 전계가 약해지고, 선간거리를 감소시키면 전계가 강해져 코로나가 오히려 심해진다.
복도체는 등가 반경을 키우므로 인덕턴스는 감소하고 정전용량은 증가한다. 같은 단면적 조건에서도 복도체방식은 단도체방식과 인덕턴스와 정전용량의 변화 방향이 다르다. 복도체 문제는 등가 반경 증가, 전계 감소, 코로나 방지의 인과로 통일한다.
장거리 송전선로는 저항과 인덕턴스, 정전용량이 선로 전체에 분포하므로 분포정수회로로 해석해야 정확하다. 집중정수회로는 짧은 선로에 쓰는 근사이고, 특성임피던스는 분포정수회로에서 나오는 파라미터로 구분한다.
코로나 방지 문제는 전선 표면의 전계를 약하게 하는 수단인지 판별하는 방식으로 출제한다. 복도체 사용, 전선 바깥지름 증가, 가선금구 개량은 모두 전계를 낮추는 대책으로 본다. 반면 선간거리 감소는 전계를 강하게 하므로 방지 대책이 아니라 악화 요인으로 처리한다. 복도체의 주된 목적을 물을 때는 등가 반경 증가에 따른 코로나 방지를 고른다.
계산 문제는 허용 인장하중을 먼저 구한 뒤 이도 공식에 대입하는 순서로 푼다. 최대 인장하중 4000kgf를 안전율 2.2로 나누면 허용 인장하중은 약 1818kgf가 된다. 경간 200m, 전선 1m당 하중 2kgf를 이도 공식 D = wℓ²/(8T)에 넣으면 D = (2 × 200²) ÷ (8 × 1818) ≈ 5.5m가 된다.
송전계통에 복도체가 사용되는 주된 목적은?
정답 ④ · 문제는 송전선로에서 복도체를 사용하는 주된 목적을 묻는 것이다. 복도체는 여러 가닥의 도체를 묶어 등가 반경을 키움으로써 선 표면의 전계강도를 낮추어 코로나 발생을 억제하는 것이 핵심 목적이다.
복도체는 도체를 여러 개 묶어 등가 반경을 키워 표면 전계를 줄여 코로나를 방지한다.
66kVA, 3상 1회선 송전선로의 1선의 리액턴스가 20, 전류가 350A일 때 %리액턴스는 약 얼마인가?
정답 ① · 3상 회로에서의 1선당 %리액턴스(%X)를 계산하기 위해서는 전압을 선간 전압으로 환산하고, 1선당 전력을 사용해야 합니다. 선간 전압은 66kV이고, 1선당 전력은 66/3 = 22kVA입니다.
3상 %X=(√3·I·X/V선간)×100=1.732×350×20/66000×100≈18.4%.
코로나의 방지대책으로 적당하지 않은 것은?
정답 ④ · 문제는 코로나 방지대책으로 적절하지 않은 것을 묻고 있다. 코로나는 전선 표면 전계를 약화시키는 것이 방지의 핵심이므로 복도체 사용, 가선금구 개량, 전선의 외경 증가 등은 모두 유효한 대책이다.
코로나 방지는 표면 전계를 약하게 하는 것. 복도체·굵은 전선·금구 개량은 대책이고, 선간거리 '감소'는 전계를 강화해 역효과다.
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