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 동기기의 관성정수 — 전력계통 안정도와 보호 대책
동기기의 관성정수 문항은 전력계통 안정도의 분류와 향상 대책, 보호 설비의 역할을 함께 묻는다. 안정도는 정태·과도·동태로 나뉘고, 대책은 리액턴스를 줄이고 고장 제거를 빠르게 하는 방향에 있다. 보호 설비는 차단과 전환의 기능을 구분해야 한다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「동기기의 관성정수」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 안정도 종류 판별 | 1 | 정태·과도·동태 분류에 없는 용어를 가리기 |
| 역섬락 대책 판별 | 1 | 탑각 접지저항을 줄여 역섬락을 막는 대책을 가리기 |
뜻
전력계통 안정도는 발전기가 계통에 연결된 상태를 유지하며 동기를 잃지 않는 능력을 뜻한다. 안정도는 부하가 아주 느리게 변할 때의 정태 안정도, 단락사고 같은 급격한 충격을 견디는 과도 안정도, 비교적 느린 부하 변동과 제어장치 동작까지 고려하는 동태 안정도로 나뉜다. 상태 안정도라는 용어는 이 분류에 존재하지 않는다.
안정도를 높이는 대책은 전송 능력을 키우고 고장 영향을 줄이는 방향에 있다. 직렬콘덴서는 선로의 리액턴스를 줄여 전압강하와 위상각을 감소시키고, 중간 개폐소는 긴 송전선을 분할해 계통을 튼튼하게 연결한다. 고속차단과 재폐로는 고장 제거 시간을 짧게 해 요란을 억제한다. 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하는 설비이므로 안정도 향상 대책으로 분류하지 않는다.
송전전력은 P = EV sinδ / X로 나타내며, 직렬 리액턴스 X가 작을수록 최대 전송 전력이 커지고 안정도가 좋아진다. 병행 다회선과 복도체 방식은 X를 줄이고, 속응여자 방식은 고장 시 내부 기전력을 빨리 높이며, 고속도 차단기는 고장을 빨리 제거해 탈조를 막는다. 회선수를 줄이면 병렬 경로가 사라져 리액턴스가 커지므로 안정도에 불리하다.
고압 배전선로의 보호방식은 고장전류를 차단하거나 사고 구간을 분리하는 기능을 중심으로 본다. 퓨즈는 과전류가 흐르면 녹아 끊어지고, 리클로저는 고장전류를 자동 차단한 뒤 재투입을 반복하며, 섹셔널라이저는 리클로저와 짝을 이뤄 고장 구간만 분리한다. ALTS는 정전 시 예비 선로로 부하를 자동 전환하는 설비이므로 고장전류 차단방식으로 보지 않는다.
낙뢰 보호에서는 역섬락과 초호환을 구분해야 한다. 역섬락은 낙뢰 전류가 탑각 접지저항을 흐르면서 탑의 전위가 상승해 애자에 거꾸로 섬락이 일어나는 현상이므로, 탑각 접지저항을 작게 하는 것이 근본 대책이 된다. 초호환은 섬락 시 애자 표면 대신 혼 사이에서 아크를 먼저 발생시켜 애자를 보호하는 부속이다. 가공지선은 직격뢰를 막는 대책이고, 피뢰기는 이상 전압으로부터 기기를 보호하는 대책이다.
예제
안정도 종류 문제에서는 정태·과도·동태 세 가지를 기준으로 없는 용어를 가려낸다. 안정도 향상 대책 문제에서는 직렬 리액턴스를 줄이는 방향인지, 고장 제거가 빠른 방향인지, 회선수가 늘어나는 방향인지 확인한다. 병렬콘덴서를 안정도 대책으로 보거나 직렬 리액턴스를 크게 하는 선지를 고르면 틀린다.
송전전력 계산은 P = VsVr sinδ / X에 값을 대입해 구한다. 송전단 전압 161kV, 수전단 전압 155kV, 상차각 40°, 리액턴스 50Ω, sin40°=cos50°=0.643이면 P = 161×155×0.643÷50×10⁶ ≈ 321MW가 된다. cos40°=0.766을 잘못 쓰면 408MW가 나오고, sinδ 항을 빠뜨리면 580MW가 나오므로 주의한다.
보호설비 문제에서는 차단 기능과 전환 기능을 구분한다. 퓨즈·리클로저·섹셔널라이저는 고장전류 차단 계열로 보고, ALTS는 부하전환 설비로 본다. 역섬락 문제에서는 탑각 접지저항을 줄이는 대책을 고르고, 초호환 문제에서는 애자 보호를 위한 아크 처리 부속이라는 역할을 확인한다.
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 종류를 어떻게 구분하는가
- 정태 안정도는 느린 부하변동, 과도 안정도는 사고 직후의 급변동, 동태 안정도는 그 중간과 제어 동작을 고려한 능력으로 구분한다. 상태 안정도라는 용어는 분류에 넣지 않는다.
- 안정도 향상 대책과 아닌 설비를 어떻게 가리는가
- 직렬콘덴서, 중간 개폐소, 고속차단·재폐로, 속응여자, 병행 다회선·복도체, 회선수 증가는 안정도를 높이는 방향으로 본다. 병렬콘덴서는 역률 개선용이므로 안정도 향상 대책으로 보지 않는다.
- 역섬락과 초호환의 핵심 차이는 무엇인가
- 역섬락은 탑각 접지저항에 의한 전위 상승이 원인이므로 접지저항을 줄이는 대책을 찾는다. 초호환은 섬락 시 애자 대신 혼에서 아크를 발생시켜 애자를 보호하는 부속으로 구분한다.
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