개념 한 쪽
장거리 송전선로는 저항과 인덕턴스, 정전용량이 선로 전체에 퍼져 있다. 이 성질을 회로로 어떻게 다루는지, 그리고 선로 상수를 백분율로 환산하는 계산이 시험에 나온다. 가공지선과 복도체, 코로나처럼 선로 주변에서 함께 묻는 개념도 있다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「일반회로정수 및 4단자정수」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 장거리 선로 해석 회로 고르기 | 1 | 장거리 송전선로에 알맞은 회로 해석 방식을 가리기 |
가장 자주 묻는 것은 장거리 선로 해석 회로 고르기입니다.
송전선로를 회로로 표현하는 방법은 두 가지다. 짧은 선로는 저항(R), 인덕턴스(L), 정전용량(C)을 한 장소에 모아 놓은 집중정수회로로 계산해도 오차가 작다. 그러나 장거리 선로에서는 이 소자들이 선로 전체에 연속으로 퍼져 있으므로 선로를 미소 구간으로 잘게 나누어 다루는 분포정수회로로 해석해야 정확하다. 장거리 송전선로의 특성을 정확히 다루려면 분포정수회로를 쓴다.
선로 상수를 백분율로 나타내는 계산도 자주 나온다. %리액턴스는 리액턴스에 의한 전압강하가 기준전압의 몇 %인지 나타낸 값이다. 3상에서는 한 선의 강하 I×X를 상전압과 비교하므로 √3을 곱해 선간전압 기준으로 환산한다. %임피던스는 실제 임피던스를 기준임피던스에 대한 백분율로 나타낸 것으로, 기준용량과 선간전압으로 환산한다.
선로 주변 설비의 원리도 함께 묻는다. 가공지선은 철탑 꼭대기에 설치하는 접지된 도선으로 직격뢰를 차폐하고, 전선과 지선 사이에 정전용량을 더해 대지용량을 증가시켜 유도뢰 전압을 감소시킨다. 복도체는 한 상의 전선을 여러 가닥으로 묶는 방식으로 등가 반경이 커져 인덕턴스는 감소하고 정전용량은 증가한다.
코로나는 전선 표면의 전계가 공기를 이온화시켜 빛과 소리를 내는 현상이다. 방지의 핵심은 표면 전계를 약하게 만드는 것이며, 복도체 사용과 전선 바깥지름 증가, 가선금구 개량이 대책이 된다. 선간거리는 크게 해야 전계가 약해지므로 감소는 대책이 아니라 악화 요인이다.
전선이 처지는 이도도 계산에 나온다. 지지점에 고저차가 없을 때 전선 길이는 경간에 이도 보정량을 더해 구한다. 처질수록 실제로 필요한 전선 길이는 경간보다 조금 길어진다.
장거리 선로를 집중정수회로로 다룬다고 하거나, 가공지선이 대지용량을 감소시킨다고 방향을 뒤집으면 틀린다. 코로나 방지대책으로 선간거리를 감소시킨다고 하면 전계가 강해지므로 오답이다. 복도체가 인덕턴스를 증가시킨다고 하거나 정전용량을 감소시킨다고 하는 선지도 변화 방향이 반대라 함정이다.
%리액턴스 계산에서는 √3을 빠뜨리면 선지에 없는 값이 나온다. 66kV를 66000V로 환산하지 않으면 값이 어긋난다. %임피던스 환산에서는 kVA와 kV 단위를 그대로 쓰는 공식을 외워 두면 산수 수준으로 풀린다.
장거리 송전선로의 특성을 정화하게 다루기 위한 회로로 알맞은 것은?
정답 ① · 문제는 장거리 송전선로 특성을 정확히 다루기 위한 전기회로 모델을 묻고 있다. 장거리 선로는 저항·유도·정전용량 등이 선로 전체에 분포하여 연속적으로 존재하므로 분포정수회로로 해석해야 정확한 주파수 및 전압분포 해석이 가능하다.
장거리 송전선로는 R·L·C가 선로 전체에 분포하므로 분포정수회로로 해석해야 정확하다.
장거리 송전선로의 특성을 어떤 회로로 다루는것이 가장 알맞은가?
정답 ③ · 문제는 장거리 송전선로를 해석할 때 어떤 회로 모델을 사용하는지가 무엇인지 묻고 있다. 장거리는 선로의 R·L·C 성분이 전선 전체에 연속적으로 분포하므로 미소 구간으로 분해해 해석하는 분포정수 회로(model)를 사용해야 한다.
장거리 송전선로는 R·L·C가 선로 전체에 연속 분포하므로 분포정수 회로로 해석한다.
송전전압 154[kV], 주파수 60[Hz], 선로의 작용 정전용량 0.01[㎌/㎞], 길이 100[㎞]인 1회선을 충전시킬 때 자기 여자를 일으키지 않는 발전기의 최소 용량은 몇 [kVA]인가? (단, 발전기의 단락비는 1.1, 포화율은 0.1이다.)
정답 ② · 문항은 송전선로의 정전용량으로 발생하는 충전용량을 계산하고, 발전기의 최소 용량을 구하는 문제이다. 충전용량 Qc는 Qc = ω C l V² = 2πf · C · l · V²로 계산하면 2π×60×(0.01×10⁻6 F/km ×100 km)×(154×10³ V)² ≈ 8.94×10³ kVA이다.
충전용량 Qc=ωCV²l≈8940kVA, 최소 용량=Qc(1+포화율)/단락비=8940kVA이다.
전기공사산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.