개념 한 쪽
전력계통의 경제운용은 수용가의 최대수용전력과 설비용량, 부등률, 수용률을 바탕으로 합성 최대전력을 산정하고 발전기 출력 배분과 배전 손실을 경제적으로 관리하는 운용이다. 부등률과 수용률의 정의를 구분하고, 자동경제급전과 배전 손실 경감책의 원리를 함께 익힌다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「전력계통의 경제운용」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 부등률 계산 판단 | 1 | 개별 최대수용전력의 합과 합성 최대수용전력으로 부등률을 계산한다 |
| 중성선 다중접지 특성 판단 | 1 | 접지저항과 고장전류, 통신선 유도장해의 관계를 판단한다 |
| 배전선로 손실 경감책 판별 | 1 | 손실 경감책과 보호기기를 구분해 아닌 항목을 찾는다 |
부등률은 각 수용가의 연간 최대수용전력 합을 합성 연간 최대수용전력으로 나눈 값이고 1 이상이다. 모든 수용가가 동시에 최대전력을 쓰면 1이 되고, 그런 일은 드물기 때문에 개별 최대수용전력의 합은 합성 최대수용전력보다 커진다. 수용률은 최대수요전력을 설비용량으로 나눈 뒤 100을 곱한 비율이고 100% 이하가 된다.
합성 최대전력은 설비용량에 수용률을 곱한 뒤 부등률로 나누어 구한다. 부등률이 1보다 크므로 합성 최대전력은 개별 최대전력의 합보다 작아진다. 수용률은 곱하고 부등률은 나눈다는 구분이 계산의 핵심이다.
자동경제급전은 발전기별 연료비 특성을 근거로 출력 배분을 최적화해 총 발전 연료비를 최소화하는 운전 방식이다. 주파수 유지는 자동 주파수 제어가 맡는 기능이므로 자동경제급전과 구분한다. 발전기별 출력 배분을 어떻게 정하느냐가 연료비 절약을 좌우한다.
부하밀도가 큰 도심에서는 변전소 수를 늘리고 배전거리를 줄여 전압강하와 전력손실을 억제한다. 배전거리가 길어지면 선로 저항 때문에 전압강하와 전력손실이 커지므로 수요가 집중된 곳일수록 가까운 거리에서 배전하는 방식이 유리하다.
3상 4선식 고압선로의 중성선 다중접지는 접지점이 병렬로 묶여 합성 접지저항이 낮아지고 지락 고장전류가 커져 보호계전기가 확실하게 동작한다. 중성선 전위가 땅 전위에 가깝게 유지되어 건전상의 전위 상승도 작아진다. 다만 부하 불평형에 따른 영상전류가 중성선에 상시 흐르므로 통신선 유도장해 우려가 있다.
배전선로의 손실은 전류의 제곱과 저항의 곱으로 구한다. 전류밀도 감소, 전력용 콘덴서에 의한 역률 개선, 승압은 전류나 저항을 줄여 손실을 경감하는 방법이다. 누전차단기는 감전과 누전을 막는 보호기기이므로 선로 손실 자체를 줄이는 경감책이 아니다. 같은 부하전력에서 역률이 cosθ이면 전류는 역률 1일 때의 1/cosθ배가 되고 저항손실은 1/cos²θ배가 된다.
부등률 문제에서는 개별 최대수용전력의 합을 분자에 두고 합성 최대수용전력을 분모에 둔다. 분모와 분자를 바꾸어 1보다 작은 값을 고르면 틀린다. 수용률은 최대수요전력을 설비용량으로 나누어 100을 곱하고, 최대수요전력이 설비용량을 넘을 수 없으므로 100%를 넘는 값을 고르면 틀린다.
합성 최대전력 문제에서는 수용률을 곱한 뒤 부등률로 나눈다. 부등률을 곱해 버리면 합성 최대전력이 개별 최대전력의 합보다 커지는 모순이 생긴다. 자동경제급전의 목적을 주파수 유지로 바꾸어 놓은 선지도 틀린다.
중성선 다중접지 문제에서는 합성 접지저항이 높다고 하거나 고장전류가 작다고 하는 설명이 반대 방향의 함정이다. 배전선로 손실 경감책 문제에서는 누전차단기를 손실 경감책으로 섞어 놓은 선지를 걸러낸다. 배전 손실은 전류의 제곱과 저항의 곱으로 구한다는 원리에서 출발한다.
연간 최대수용전력이 70kW, 75kW, 85kW, 100kW인 4개의 수용가를 합성한 연간 최대수용전력이 250kW이다.이 수용가의 부등률은 얼마인가?
정답 ② · 문제는 개별 최대수용전력 합과 합성 최대수용전력으로 부등률을 계산하는 문제이다. 부등률은 개별 최대수용전력 합을 합성 최대수용전력으로 나눈 값이므로 (70+75+85+100)÷250 = 330÷250 = 1.32가 된다.
부등률=개별 최대수용전력의 합÷합성 최대수용전력=330÷250=1.32다.
지락 고장 시의 이상전압이 최저인 접지 방식은?
정답 ④ · 문제는 지락 고장 시 이상전압이 가장 낮은 접지 방식을 묻는다. 중성점을 직접 접지하면 지락 시 건전상 전압 상승이 가장 작아 이상전압이 최저가 되므로 직접접지식이 정답이다.
지락 시 이상전압은 비접지식이 최대이고, 중성점 직접접지식에서 최저가 된다.
배전선에서 균등하게 분포된 부하일 경우 배전선 말단의 전압 강하는 모든 부하가 배전선의 어느 지점에 집중되어 있을 때의 전압 강하와 같은가?
정답 ③ · 문제는 균등분포 부하의 경우 말단 전압강하가 부하를 한 점에 집중시킨 경우와 같은가를 묻는 것이다. 균등분포 부하는 선로 전체에 걸쳐 동일하게 부하가 분포하므로 총 유효 전압강하는 전체 부하를 선로 중점에 집중시킨 것과 동일하며, 그 위치는 선로 길이의 1/2이다.
균등분포 부하의 전압 강하는 전 부하를 선로 1/2(중점) 지점에 집중시킨 것과 같다.
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