개념 한 쪽
송배전선로는 야외를 길게 지나므로 사고와 과전압에 늘 노출된다. 사고 중 가장 잦은 것이 무엇인지, 이상전압에서 설비를 지키는 절연협조와 피뢰기의 원리를 묻는다. 또한 주보호가 실패했을 때 대신 동작하는 후비보호계전기방식도 함께 다룬다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「송배전선로의 보수 및 시험」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 후비보호 성격 판별 | 1 | 주보호와 정정값 관계에서 틀린 설명 가리기 |
| 선로 사고 빈도 | 1 | 송전선로에서 가장 많은 사고 종류 고르기 |
| 절연협조 기준 | 1 | 절연협조의 기본이 되는 설비 식별 |
송전선로에서 가장 많이 발생하는 사고는 지락사고다. 야외를 지나는 긴 전선이 번개, 비, 애자 표면의 오염, 이물 접촉 등으로 대지와 이어지면서 발생하며 그 비율이 압도적이다. 단락사고는 대부분 지락이 먼저 생겨 그것이 원인이 되어 일어나는 2차 사고에 가깝고, 단선이나 지지물 전도는 빈도가 훨씬 낮다.
이상전압으로부터 설비를 지키는 기본 개념이 절연협조다. 계통을 이루는 기기와 기구, 애자 등 서로 어울어지는 절연강도를 갖춰 전체 설계를 합리적·경제적으로 만드는 것이며, 그 기본이 되는 것은 피뢰기의 제한전압이다. 피뢰기 제한전압을 기준으로 삼아 애자·변압기 등 다른 설비의 절연내력을 그보다 여유 있게 정해 모든 설비를 보호한다. 제한전압은 피뢰기가 방전(동작)하는 동안 단자 사이에 나타나는 전압의 파고치로, 낮을수록 보호 성능이 좋다. 이는 방전이 시작되는 순간의 전압인 방전개시전압과 구별해야 한다.
피뢰기의 직렬 갭은 평소 절연을 유지해 계통과 대지를 분리하다가 이상전압이 내습하면 절연파괴되어 뇌전류를 대지로 방전하고, 방전 후 상용주파수 전압에 의해 계속 흐르려는 속류를 아크 차단으로 끊는다. 즉 방전과 속류 차단이 직렬 갭의 두 가지 작용이다.
보호계전은 주보호와 후비보호의 이중 구조로 이루어진다. 주보호가 고장을 잡아내며, 주보호가 정지하거나 결함이 있어 동작하지 못할 때 대신 동작하는 것이 후비보호계전기다. 후비보호는 주보호가 먼저 동작할 시간을 준 뒤에 움직여야 하므로 동작시간을 지연시키는 등 주보호와 정정값을 다르게 설정한다. 거리계전기의 후비로 고장선택계전기를 사용하는 방식이 송전선로의 대표적인 실제 방식이다.
절연협조 관련 계산으로 역섬락 조건을 확인할 수 있다. 뇌가 철탑을 직격하면 탑각 접지저항에 의해 탑의 전위가 올라가고, 이 전압이 애자의 섬락전압을 넘으면 역섬락이 일어난다. 조건은 I × Rg < 애자 섬락전압이다.
예를 들어 154 kV 송전선로 철탑에 90 kA의 직격전류가 흐를 때, 애자의 섬락전압이 860 kV이면 Rg < 860 kV / 90 kA ≈ 9.6 Ω 이다. 따라서 9 Ω는 90 × 9 = 810 kV < 860 kV로 역섬락을 일으키지 않고, 14 Ω 이상은 1260 kV 등으로 섬락전압을 넘으므로 부적합하다.
선로 임피던스가 다른 접속점에서는 반사파를 계산한다. 반사계수 r = (Z₂ − Z₁)/(Z₂ + Z₁)이고 반사파 = 입사파 × r 이다. Z₁ = 600 Ω 선로 종단에 Z₂ = 1300 Ω의 변압기가 접속된 경우 r = (1300 − 600)/(1300 + 600) = 700/1900 ≈ 0.368이므로, 파고 e₁ = 900 kV의 진입 전압에 대한 반사파는 900 × 0.368 ≈ 330 kV가 된다. 단위는 전압 kV와 임피던스 Ω의 비가 무차원이 되므로 반사파도 kV로 나타난다.
후비보호계전기방식의 설명으로 틀린 것은?
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.
송전선로에서 가장 많이 발생되는 사고는?
정답 ③ · 문제는 송전선로에서 가장 많이 발생하는 사고 유형을 묻고 있다. 송전선로 사고의 최다 빈도는 전선이 대지와 접촉하는 지락사고로, 번개나 애자 오염, 이물 접촉 등이 주원인이다.
송전선로 사고의 최다 빈도는 지락사고로, 번개·애자 오염 등 대지 접촉이 주원인이다.
송전 개통에서 절연협조의 기본이 되는 것은?
정답 ③ · 문제는 송전 개통 시 절연협조의 기본이 되는 요소를 묻고 있다. 절연협조는 계통에 작용하는 돌발 과전압을 제한하기 위해 피뢰기의 제한 전압을 기준으로 각 기기의 절연강도를 설계하고 조정하는 개념이므로 피뢰기의 제한 전압이 기준이 된다.
송전 계통의 절연협조는 피뢰기의 제한 전압을 기준으로 각 설비의 절연내력을 결정하는 것이다.
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