전력계통의 안정도의 종류에 속하지 않는 것은?
- 상태 안정도
- 정태 안정도
- 과도 안정도
- 동태 안정도
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 전력계통 안정도의 분류에 속하지 않는 용어를 찾는 것이다. 전력계통 안정도는 일반적으로 정태 안정도, 과도 안정도, 동태 안정도의 세 가지로 분류되며 '상태 안정도'라는 용어는 통상적인 분류에 포함되지 않는다.
전력계통의 안정도는 정태·과도·동태 안정도로 분류되며 '상태 안정도'는 존재하지 않는 용어이다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 안정도의 개요 — 정태·과도·동태 안정도와 향상대책
전력계통의 안정도는 발전기들이 계통에 연결된 상태를 계속 유지하며 동기가 깨지지 않는 능력이다. 안정도는 정태·과도·동태의 세 가지로 분류되고, 리액턴스를 줄이고 고장을 빨리 제거하는 방향으로 향상시킨다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「안정도의 개요」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 안정도 분류 용어 판별 | 1 | 안정도 종류에 속하지 않는 가짜 용어를 가리기 |
| 개폐 이상전압 조건 판단 | 1 | 개폐 시 이상전압이 커지는 조건과 크기 배수를 고르기 |
| 후비보호계전기 설명 검증 | 1 | 주보호와의 정정값 관계에서 틀린 설명을 찾기 |
뜻
전력계통 안정도란 발전기들이 계통에 연결된 상태를 계속 유지하며 동기(발전기들의 흐름 일치)가 깨지지 않는 능력을 말한다. 이 안정도는 세 가지로 나눈다. 정태 안정도는 부하가 아주 느리게 조금씩 변할 때 동기를 유지하는 능력이고, 과도 안정도는 단락사고 같은 급격한 충격을 딛고 동기를 유지하는 능력이며, 동태 안정도는 그 중간 정도로 비교적 느린 부하 변동과 제어장치 동작까지 고려해 평가하는 능력이다. 「상태 안정도」 같은 용어는 분류에 존재하지 않는다.
송전 계통에서 보낼 수 있는 전력은 P = (E·V/X)·sinδ로 나타낸다. X는 계통의 직렬 리액턴스인데, X가 작을수록 최대 전송 전력(EV/X)이 커지고 같은 전력을 보낼 때 위상차 δ도 작아져 동기 탈조 위험이 줄어든다. 즉 안정도 대책은 「X를 줄이는 방향」이다.
안정도 향상 대책으로는 직렬콘덴서(선로의 리액턴스를 줄여 전압강하와 위상각을 감소), 중간 개폐소(긴 송전선을 분할해 계통을 튼튼하게 연결), 고속차단·재폐로(고장 제거 시간을 짧게 해 요란을 억제), 속응여자 방식(고장 시 내부 기전력을 빨리 높여 복원력을 확보), 회선수 증가(병행 다회선·복도체 방식으로 X를 감소)가 대표적이다. 반면 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하고 전압을 조정하는 설비이지, 안정도를 높이는 수단으로 분류되지 않는다.
정리하면 안정도는 「리액턴스 작게, 전압 높게, 차단 빠르게」의 방향으로 증진된다. 방향을 뒤집은 선지, 예컨대 직렬 리액턴스를 크게 한다거나 회선수를 감소시킨다는 보기가 곧 「아닌 것」 문제의 답이 된다.
예제
대표 계산을 풀어 본다. 송전단 전압 161kV, 수전단 전압 155kV, 상차각 40°, 리액턴스 50Ω이고 선로 손실을 무시하면 P = Vs·Vr·sinδ/X이다. sin 40° 값이 직접 주어지지 않아도 sin 40° = cos 50° = 0.643으로 바꿔 쓴다. 대입하면 P = (161,000 × 155,000 × 0.643) ÷ 50 ≈ 320.9 × 10⁶ W, 즉 약 321MW다. kV×kV÷Ω=MW로 단위가 맞아떨어진다. cos 40° = 0.766을 잘못 쓰면 408, 위상각 항을 빼면 580이 나오는 함정이 있다.
개념 문제는 없는 용어와 방향 뒤집기를 노린다. 안정도 종류에서 「상태 안정도」 같은 미끼 용어를 고르게 하고, 대책 문제에서는 역률 개선용인 병렬콘덴서를 안정도 대책으로 둔갑시킨다. 「X↓·E↑·빠른 차단 = 안정도↑」 기준으로 반대 방향 선지를 골라내면 된다.
대표 기출 3문항
송전선로의 개폐조작시 발생하는 이상전압에 관한 상황으로 옳은 것은?
- 개폐 이상전압은 회로를 개방할 때 보다 폐로할 때 더 크다.
- 개폐 이상전압은 무부하시보다 전부하일 때 더 크다.
- 가장 높은 이상전압은 무부하 송전선의 충전전류를 차단할 때이다.
- 개폐 이상전압은 상규 대지전압의 6배, 시간은 2∼3초이다.
정답과 해설 보기
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.
후비보호계전기방식의 설명으로 틀린 것은?
- 주보호계전기가 보호할 수 없을 경우 동작하며, 주보호계전기와 정정값은 동일하다.
- 주보호계전기가 그 어떤 이유로 정지해 있는 구간의 사고를 보호한다.
- 주보호계전기에 결함이 있어 정상 동작할 수 없는 상태에 있는 구간 사고를 보호한다.
- 송전선로에서 거리계전기의 후비보호계전기로 고장선택계전기를 많이 사용한다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 후비(백업) 보호계전기의 설명 중 틀린 것을 묻고 있다. 후비보호는 주보호가 동작하지 못할 경우를 대비한 백업으로 동작시간이나 정정값을 주보호와 다르게 설정해 협조하도록 하는 것이 원칙이다.
후비보호계전기는 주보호 부동작 시 동작하는 백업 보호로, 주보호와 정정값을 다르게 설정한다.
자주 묻는 물음
- 전력계통 안정도의 종류는 어떻게 나뉘나요?
- 정태(느린 부하변동), 과도(사고 직후의 급변동), 동태(그 중간, 제어 동작 포함) 안정도의 세 가지로 분류한다. 「상태 안정도」는 존재하지 않는 용어다.
- 직렬콘덴서와 병렬콘덴서의 역할은 어떻게 다른가요?
- 직렬콘덴서는 선로 리액턴스를 줄여 전압강하와 위상각을 감소시키는 안정도 향상 대책이다. 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하고 전압을 조정하는 설비로, 안정도 대책에서는 제외된다.
- 안정도를 높이려면 리액턴스와 회선수를 어떻게 해야 하나요?
- 전송전력 P = EV sinδ/X이므로 리액턴스 X는 작을수록, 회선수는 증가할수록(병렬 X 감소) 안정도가 향상된다. X를 크게 하거나 회선수를 줄이는 것은 오히려 안정도를 낮춘다.
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