개념 한 쪽
전력계통에서는 전압과 무효전력을 감시하고 보상하는 장치들이 동작한다. 정해진 전압 값 아래로 내려가면 작동하는 계전기, 콘덴서에 직렬로 넣는 리액터가 대표적이다. 각 장치의 이름과 동작 조건, 목적을 묶어 외우는 것이 핵심이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「전압 - 무효전력제어 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 인터록 개념 판별 | 1 | 인터록에 대한 설명으로 적합한 것을 가리기 |
| 계전기 동작 조건 | 1 | 전압 저하 시 동작하고 단락 검출을 겸하는 계전기를 가림 |
| 직렬리액터 목적 | 1 | 콘덴서에 5% 리액턴스를 직렬 삽입하는 주된 목적을 가리기 |
계전기는 대부분 이름에 감시 대상이 들어 있다. 공급 전압이 정해진 값보다 낮아지는 순간 작동하는 것은 부족 전압 계전기다. 단락 사고가 나면 계통 전압이 크게 떨어지므로, 부족 전압 계전기는 이 전압 급강하를 감지해 단락 고장 검출용으로도 쓰인다. 이름만 읽어도 동작 조건이 드러나므로 '부족전압 = 전압 저하 동작 + 단락 검출 겸용'으로 묶어 기억한다.
전력용 콘덴서는 교류에서 주파수가 높을수록 리액턴스가 작아지는 성질이 있다. 그래서 제5고조파처럼 주파수가 높은 전류가 오면 콘덴서 쪽으로 몰려들어 과열·파손의 원인이 된다. 이를 막으려고 콘덴서와 직렬로, 콘덴서 용량의 약 5퍼센트에 해당하는 유도성 리액턴스를 넣는다.
이 직렬리액터로 만든 LC 직렬회로는 공진주파수가 기본파의 약 4.5배에서 생기도록 설계된다. 5배인 제5고조파 영역에서는 회로 전체가 유도성이 되어 5차 고조파 전류가 흐르지 못한다. 즉 직렬리액터의 주된 목적은 제5고조파의 차단·제거다. 제3고조파는 주 대상이 아니고, 이상전압 방지나 용량조절은 부수적 효과일 뿐이다.
계통 보호 장치는 동작 조건과 목적을 혼동하기 쉽다. 부족 전류 계전기는 전류가 기준치 이하로 될 때 동작하는 별개의 장치이고, 재폐로나 역상 계전기도 감시하는 전기량이 다르다. '이름 = 동작 조건'의 대응 관계를 정리해 두면 선지 소거가 빨라진다.
계전기 문제는 동작 조건을 묻는다. '전압이 정해진 값 아래로 떨어지면 작동하고 단락 시 고장 검출용으로도 쓰인다'는 설명이 나오면 부족 전압 계전기를 가리킨다. 전류 저하 동작으로 바꿔 말하는 선지는 함정이다.
직렬리액터 문제는 삽입 비율과 목적을 연결한다. 전력용 콘덴서에 콘덴서 용량의 약 5퍼센트에 해당하는 유도성 리액턴스를 직렬로 넣는 주된 목적은 제5고조파 제거다. '5% → 5차 고조파' 숫자 맞추기로 답하면 되고, 제3고조파 제거·이상전압 방지·용량조절을 주된 목적이라고 하는 선지는 틀린 것이다.
다음 중 전력계통에서 인터록(interlock)의 설명으로 적합한 것은?
정답 ① · 문항은 전력계통에서 인터록의 올바른 설명을 요구한다. 인터록은 보호 및 안전을 위해 특정 기기가 특정 상태(예: 차단기가 열려 있음)일 때만 다른 기기를 조작하도록 강제하는 논리로, 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있게 하는 것이 전형적인 인터록 조건이다.
전압이 정정치 이하로 되었을 때 동작하는 것으로서 단락 시 고장 검출용으로도 사용되는 계전기는?
정답 ④ · 문제는 전압이 정정치 이하로 하강했을 때 동작하며 단락 고장 검출용으로도 사용되는 계전기를 묻고 있다. 전압 하강을 검출해 동작하는 계전기는 부족전압 계전기로, 단락 발생 시 전압이 급강하하는 현상을 이용해 고장 검출에도 사용된다.
전압이 정정치 이하로 떨어지면 동작해 단락 고장 검출까지 겸하는 것은 부족전압 계전기다.
전력용 콘덴서에서 직렬로 콘덴서 용량의 5% 정도의 유도 리액턴스를 삽입하는 주된 목적은?
정답 ② · 전력용 콘덴서는 고조파 전류에 대해 임피던스가 낮아지므로 고조파 전류가 유입되기 쉽습니다. 이를 방지하기 위해 직렬로 약 5~6%의 리액턴스를 가진 직렬 리액터를 설치합니다.
전력용 콘덴서에 5% 직렬리액터를 넣는 주된 목적은 제5고조파 유입을 차단·제거하기 위함이다.
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