개념 한 쪽
가공 송배전선로는 저항, 인덕턴스, 정전용량, 누설 컨덕턴스라는 네 개의 선로정수로 표현한다. 선로정수는 도체 사이 거리와 절연물 성질에 따라 달라지므로, 가공선과 지중선을 비교하는 문제가 자주 나온다. 연가와 집중정수·분포정수 구분도 함께 익힌다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「저항, 인덕턴스, 정전용량,누설컨덕턴스 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 선로정수 설명 판별 | 1 | 연가·집중·분포정수 등 4정수 설명 중 틀린 것 가리기 |
| 지중선·가공선 비교 | 1 | 두 계통의 인덕턴스·정전용량 크기 조합 구하기 |
| 지중선 정수 특성 | 1 | 케이블의 L·C 방향을 가공선 대비 판단 |
가공 송배전선로는 네 개의 선로정수로 나타낸다. 저항(R), 인덕턴스(L), 정전용량(C), 누설 컨덕턴스(G)가 그것이다. 도체 사이와 도체와 대지 사이에는 물리적으로 정전용량이 존재한다.
연가(환상)는 전선의 배치를 일정 구간마다 바꿔주는 작업이다. 3상 각 상의 인덕턴스와 정전용량을 같게 만들기 위해 시행하는 조치이므로, 「선로정수 평형을 위해 연가를 한다」가 옳은 설명이고 「하지 않는다」는 틀린 설명이다.
선로를 다루는 방식은 거리에 따라 다르다. 짧은 배전선은 집중정수로 취급하지만, 장거리 송전선로는 분포정수회로로 다루는 것이 타당하다.
가공선과 지중선의 차이는 도체 사이 간격과 절연물에서 나온다. 인덕턴스는 도체 간 거리가 멀수록 커지고, 정전용량은 도체가 가까울수록 그리고 사이 절연물의 유전율이 클수록 커진다. 가공선은 전선을 공중에 띄워 선간 이격거리가 크므로 L은 크고 C는 작다.
지중선은 케이블 구조상 도체들이 절연물을 사이에 두고 아주 가깝게 붙어 있다. 그래서 인덕턴스는 가공선보다 작고 정전용량은 크다. 이 큰 정전용량 때문에 충전전류가 커지고, 무부하 시 수전단 전압이 올라가는 페란티 현상이나 유전체손 같은 가공선과 다른 문제가 생긴다.
선로정수 문제는 방향을 뒤바꾸는 함정을 쓴다. 지중선과 가공선을 비교할 때 정답은 「인덕턴스는 작고 정전용량은 크다」다. 둘 다 작다고 하거나 둘 다 크다고 하거나, 정전용량만 반대로 쓴 선지는 틀린 설명이다. 반대로 가공선을 묻는다면 「인덕턴스는 크고 정전용량은 작다」가 된다. 「연가를 하지 않는다」는 부정문 선지도 틀린 설명으로 출제되므로, 「연가 = 평형 목적」을 떠올려 가려낸다.
가공전선로의 선로정수에 대한 설명 중 틀린 것은?
정답 ② · 가공전선로의 선로정수는 저항 , 인덕턴스 , 정전용량 , 누설 컨덕턴스 4가지로 구성되며, 전선의 배치나 굵기 등에 따라 결정되고 전압·전류·역률과는 무관합니다. 연가(다도체 전선의 배치를 구간마다 바꾸는 것)는 선로정수(특히 인덕턴스와 정전용량)를 3상 각 상에 대해 평형시키기 위해 반드시 시행하는 조치입니다.
연가(換相)는 선로정수 평형을 위해 '시행하는' 것 — '하지 않는다'는 틀린 설명.
지중선 계통을 가공선 계통에 비교하였을 때 옳은 것은?
정답 ③ · 지중전선로는 가공전선로에 비해 전선(케이블) 간 간격이 매우 좁고 절연물(유전율이 큰 절연체)로 둘러싸여 있어, 인덕턴스는 가공선보다 작고 정전용량은 가공선보다 훨씬 큽니다. 이 때문에 지중선은 충전전류·충전용량이 커서 페란티 현상이 발생하기 쉽고, 장거리 지중송전 시 이 점을 고려해야 합니다.
지중선은 선간 거리가 좁고 절연물 유전율이 커서 인덕턴스는 작고 정전용량은 크다.
지중선 계통은 가공선 계통에 비하여 어떠한가?
정답 ③ · 지중선(케이블)은 가공선에 비해 도체 간격이 매우 좁아 정전용량이 훨씬 크고, 반대로 자속 쇄교 경로가 짧고 도체 배치가 조밀하여 인덕턴스는 오히려 작다. 즉 지중선 계통은 가공선 계통에 비해 인덕턴스는 작고 정전용량은 크다는 특성을 가지며, 이 때문에 충전전류가 크고 페란티효과, 유전체손 등 가공선과 다른 계통 문제가 발생한다.
지중선(케이블)은 도체 간격이 좁아 인덕턴스는 작아지고 정전용량은 커진다(L↓, C↑).
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