개념 한 쪽
전력계통의 구성에서는 수용가의 최대전력과 설비용량을 바탕으로 부등률과 수용률을 계산하고, 합성 최대전력을 구해 설비 규모를 판단한다. 송전과 배전에서는 전압·역률·부하밀도에 따라 전선 중량, 변전소 수, 배전거리, 접지방식과 유도장해를 함께 살핀다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「전력계통의 구성」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 부등률 계산 | 1 | 개별 최대수용전력 합과 합성 최대전력으로 부등률을 계산하기 |
| 접지방식 특성 구분 | 1 | 지락 시 전압상승과 통신장해의 극단 조건에 맞는 접지방식을 가리기 |
부등률은 각 수용가의 연간 최대수용전력 합을 합성 연간 최대수용전력으로 나눈 값으로 정의한다. 모든 수용가가 동시에 최대전력을 사용하지 않으므로 부등률은 1보다 크게 나타난다. 합성 최대전력은 설비용량에 수용률을 곱한 뒤 부등률로 나누어 구한다.
수용률은 설비용량 중 실제 최대수요전력이 차지하는 비율로 정의한다. 수용률은 최대수요전력이 설비용량을 넘을 수 없으므로 100% 이하로 나타난다. 부하율은 일정 기간의 평균전력을 최대전력으로 나눈 비율로 구한다. 1일 사용전력량을 24시간으로 나눈 평균전력과 최대전력을 비교해 부하율을 계산한다.
3상 교류의 부하전력은 √3과 선간전압, 선전류, 역률을 곱해 구한다. 부하전류는 부하전력을 √3과 선간전압과 역률의 곱으로 나누어 계산한다. 이때 kW를 W로 바꾸는 단위 환산을 빠뜨리면 계산이 어긋난다. 역률은 3상 전력 공식에서 전압과 전류를 대입해 구한다.
자동경제급전은 발전기별 연료비 특성을 근거로 출력 배분을 최적화해 총 발전 연료비를 최소화하는 운전 방식으로 정리한다. 주파수 유지는 자동 주파수 제어가 맡는 기능으로 구분한다. 경제급전은 발전 연료비 절약을 목적으로 한다.
부하밀도가 큰 도심에서는 배전거리를 줄여 전압강하와 전력손실을 억제한다. 이를 위해 변전소 수를 늘리고 배전거리를 짧게 설정한다. 부하밀도는 변전소 수와 배전거리의 설정에 영향을 준다고 정리한다.
송전 손실률을 일정하게 유지하면 전선 중량은 전압과 역률의 곱의 자승에 반비례한다. 전압과 역률을 높이면 전류가 줄어 전선 단면적과 중량을 줄일 수 있다. 중성점접지방식 가운데 소호리액터접지는 지락전류를 거의 없게 해 통신장해를 최소로 하고 건전상 전압상승을 최대로 만든다. 유도전압은 통신선 전체 길이가 아니라 전력선과 통신선이 평행하게 접근한 구간의 길이에 비례한다.
부등률 계산에서는 개별 최대수용전력의 합을 분자로 두고 합성 최대수용전력을 분모로 놓는다. 네 수용가의 최대수용전력 70kW·75kW·85kW·100kW를 합한 330kW를 합성 최대수용전력 250kW로 나누면 부등률 1.32를 구한다. 수용률은 최대수요전력 1.8kW를 설비용량 3kW로 나눈 뒤 100을 곱해 60%를 구한다. 합성 최대전력은 설비용량 600kW에 수용률 0.6을 곱하고 부등률 1.2로 나누어 300kW를 구한다. 부등률을 곱하거나 분모와 분자를 바꾸면 1보다 작은 값이나 432kW 같은 잘못된 값이 나온다고 확인한다.
중성점접지방식 중 단선고장일 때 선로의 전압상승이 최대이고, 통신장해가 최소인 것은?
정답 ④ · 소호리액터 접지방식(Petersen Coil)은 계통의 대지 정전용량과 공진을 일으켜 지락 고장 전류를 거의 0으로 만들어 아크를 소호하는 방식입니다. 따라서 1선 지락 고장 시 건전 상 선로의 전압 상승이 가장 크게 발생하지만, 고장 전류가 매우 작기 때문에 통신 장해는 최소화되는 특징을 가집니다.
소호리액터접지는 공진으로 지락전류≈0 → 건전상 전압상승 최대, 통신장해 최소.
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.
설비 용량의 합계가 3kW인 주택에서 최대 수요 전력이 1.8kW일 때의 수용률은 몇 %인가?
정답 ③ · 문제는 설비 용량 합계와 최대 수요전력이 주어졌을 때 수용률을 계산하는 문제이다. 수용률은 최대수요전력 ÷ 설비용량 × 100%로 정의되므로 1.8kW ÷ 3kW × 100 = 60%가 된다.
수용률(%) = 최대수요전력 ÷ 설비용량 × 100이므로 1.8 ÷ 3 × 100 = 60%이다.
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