개념 한 쪽
절연협조는 계통 내 각 기기와 기구 및 애자의 절연강도를 상호 적정하게 배분하는 기술이다. 이 배분으로 과전압 사고를 줄이고 계통 설계를 합리적이고 경제적으로 만든다. 송전선로에서는 개폐 이상전압, 역섬락, 유도장해와 같은 현상이 절연 설계와 방호 설비의 관계를 드러낸다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「절연협조 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 개폐 이상전압 조건 판단 | 1 | 개방·무부하·충전전류 차단에서 이상전압이 커지는 조건을 가린다 |
| 유도장해 원인과 대책 구분 | 1 | 정전유도와 전자유도의 원인 및 접근 구간 길이를 가린다 |
| 역섬락 방지 대책 선택 | 1 | 탑각 접지저항과 다른 방호 설비의 역할을 구분한다 |
절연협조는 계통 내 각 기기와 기구 및 애자의 절연강도를 상호 적정하게 정하는 일이다. 과전압이 침입해도 사고를 최소화하고 연쇄 피해를 줄이며 계통 설계를 합리적이고 경제적으로 만든다. 기준충격절연강도는 이 배분에 쓰는 기준 수치이고, 보호계전방식은 사고 발생 후 차단하는 방식이라 절연협조와 구분한다.
송전선로의 개폐조작 때 생기는 이상전압은 개방이 폐로보다 크고, 전부하보다 무부하에서 크며, 무부하 송전선의 충전전류를 차단할 때 최대가 된다. 그 크기는 상규 대지전압의 2∼4배 수준이고 지속시간은 매우 짧다.
역섬락은 낙뢰 전류가 탑각 접지저항을 흐르며 탑의 전위를 높여 애자에 역방향 섬락을 일으키는 현상이다. 역섬락을 막는 근본 대책은 탑각 접지저항을 낮추는 일이다. 가공지선은 직격뢰를 차폐하고, 피뢰기는 이상전압으로부터 기기를 보호하며, 초호환은 섬락 시 아크를 혼에서 처리해 애자를 보호한다.
유도장해는 전력선과 가까운 통신선에 생기는 전기적 간섭이다. 정전유도는 영상전압이 정전용량 결합으로 통신선에 나타나는 현상이고, 전자유도는 영상전류가 만드는 자속이 통신선에 유도전압을 만드는 현상이다. 유도전압은 통신선 전체 길이가 아니라 전력선과 통신선이 가까이 지나는 접근 구간의 길이에 비례한다. 연가는 유도장해를 줄이는 대책이다.
파동 임피던스가 다른 접속점에서는 입사파의 일부가 반사파로 되돌아온다. 반사계수는 (Z2-Z1)/(Z2+Z1)로 구하고 반사파는 입사파에 반사계수를 곱해 구한다. 피뢰기 정격전압은 방전 후 속류를 확실히 차단할 수 있는 최고의 교류 실효 전압이다. 직격뢰 차폐에는 전선 상부에 설치한 가공지선이 가장 효과적이다.
역섬락 계산에서는 낙뢰 전류 I와 탑각 접지저항 Rg의 곱이 애자 섬락전압보다 작아야 한다. 154kV 송전선로에 90kA의 직격전류가 흐르고 애자 섬락전압이 860kV이면 Rg < 860/90 ≈ 9.6Ω이다. 따라서 접지저항 9Ω은 조건을 만족하고 14Ω, 17Ω, 21Ω은 조건을 넘는다.
반사파 계산에서는 반사계수 r=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)를 먼저 구한다. Z1=600Ω, Z2=1300Ω이면 r=700/1900≈0.368이고, 입사파 900kV에 곱해 반사파를 약 330kV로 구한다. 접속점의 전압 문제에서 투과파와 반사파를 바꾸면 다른 값이 나온다.
송전선로의 개폐조작시 발생하는 이상전압에 관한 상황으로 옳은 것은?
정답 ③ · 문항은 송전선로 개폐 시 발생하는 이상전압이 어떤 경우에 가장 높은지를 묻는다. 개폐 서지 중 가장 큰 이상전압은 무부하 상태의 송전선에서 충전전류를 차단할 때 발생하는 경우로, 재이행 등으로 큰 과전압이 발생할 수 있다.
개폐 이상전압은 무부하 송전선의 충전전류 차단 시 최대이며, 크기는 상규 대지전압의 2∼4배이다.
송전선로에서 근접한 통신선에서 발생하는 유도장해에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 송전선로의 유도장해 중 정전유도는 전력선의 대지 전압(영상전압)에 의해, 전자유도는 대지로 귀환하는 전류(영상전류)에 의해 발생합니다. 유도장해를 줄이기 위해 송전선에 연가를 실시하며, 통신선에 유도되는 유도 전압은 통신선과 접근하는 구간의 길이에 비례하여 증가하는 것이 일반적입니다.
정전유도는 영상전압, 전자유도는 영상전류가 원인이고 유도전압은 접근(병행)구간 길이에 비례 — 통신선 전체 길이라 한 ④가 틀렸다.
송전선로에서 역섬락을 방지하려면 어떻게 하는 것이 가장 좋은가?
정답 ③ · 문제는 송전선로에서 역섬락(탑각 전위 상승에 의한 역방향 플래시오버)을 방지하는 최선의 방법을 묻는다. 역섬락은 낙뢰 전류가 탑각 접지저항을 통해 흐를 때 탑의 전위가 상승해 애자와 대지 사이에 역방향 절연파괴가 일어나는 현상이므로 탑각 접지저항을 작게 하여 탑 전위 상승을 억제하는 것이 근본 대책이다.
역섬락은 탑각 전위 상승이 원인 → 탑각 접지저항 감소가 근본 대책이다.
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