15년 1회차

T-Bar에 전차선이 잘 밀착되도록 연속적으로 고정시키는 연결금구는 롱이어이다.

직류 강체 전차선로는 터널처럼 가선 높이를 확보하기 어렵거나 이선(離線)을 피해야 하는 구간에서 T형 강체(T-Bar)에 전차선을 직접 물려 가선하는 방식이다. 이때 전차선을 길이 방향으로 길게 감싸 T-Bar에 빈틈없이 연속으로 잡아주는 금구가 롱이어이며, 전차선과 강체 사이의 전기적·기계적 접속을 동시에 담당한다.

볼트는 부재를 죄는 일반 체결부품이고, 매립전 계열 금구는 터널 구체 등에 매립해 강체나 지지물을 고정·지지하는 데 쓰이는 것이어서, 전차선을 강체에 연속적으로 밀착시키는 역할과는 구분된다.

전차선의 편위는 팬터그래프 집전판이 한 곳만 닳지 않고 고르게 마모되도록 지그재그 형태로 두는 것이 맞다.

• 편위는 궤도 중심면에서의 수평거리를 말하며, 수직거리가 아니다.
• 표준 편위는 궤도 중심에서 좌우 200mm이므로 좌우 100mm라는 설명은 맞지 않는다.
• 강풍구간·터널 등 특수구간에서도 편위는 표준값보다 조금 크게 잡을 뿐이며, 400mm까지 허용하지는 않는다.

양측 변전소의 변압기를 병렬운전하려면 두 전원의 위상이 같아야(위상차가 없어야) 하므로, 위상차가 6° 이상일 때 병렬운전한다는 설명은 조건과 거리가 멀다.

• 1·2차 정격전압과 극성이 같아야 한다는 조건은 옳다.
• 두 변압기의 권선비가 같아야 한다는 조건도 옳다.
• 두 변압기의 백분율 임피던스가 같아야 한다는 조건도 옳다.

순환전류는 주회로 이외의 여러 경로에서 발생할 수 있으며, 귀선로에서만 발생하는 것은 아니므로 이 설명이 옳지 않다.

• 주회로(전차선) 이외의 전선·가선금구 등에 흐르는 전류라는 설명은 옳다.
• 균압방식을 사용해 순환전류에 의한 사고를 방지한다는 설명도 옳다.
• 가압빔·진동방지장치 등 전선과 직접 연결되는 가선금구를 완전접속 또는 절연 처리한다는 설명도 옳다.

보호선(P.W)은 사고전류의 귀로를 만들어 주므로 인접 통신선에 대한 전자유도장해를 오히려 줄이는 역할을 한다. 따라서 전자유도현상을 증가시키는 단점이 있다는 설명은 옳지 않다.

• 지지물 등의 접지 전위 상승을 억제한다는 설명은 옳다.
• 사고 시 전차선로 보호를 목적으로 한다는 설명도 옳다.
• 지지물에 설치된 애자의 섬락을 보호하기 위한 전선이라는 설명도 옳다.

강체(R-bar) 구간과 일반 가선 구간이 만나는 이행구간에는 팬터그래프가 두 구간 사이를 충격 없이 옮겨가도록 전차선을 유도해 주는 직접 유도 장치를 설치한다.

• 확장 장치는 온도 변화에 따른 강체전차선의 신축을 흡수하는 곳에 쓰인다.
• 구분 장치는 급전 계통을 전기적으로 나누는 곳에 쓰인다.
• 고정점 장치는 강체전차선이 길이 방향으로 밀리지 않도록 중앙부를 잡아 고정하는 데 쓰인다.

스코트결선에서 T좌(teaser) 변압기의 권선은 M좌 변압기 권선의 $\dfrac{\sqrt{3}}{2}$(약 86.6%)에 해당하는 점에서 분기된다.

따라서 M좌 부하 100A에 대응하는 T좌 부하는 $100 \times \dfrac{\sqrt{3}}{2} \approx 86.6\ \mathrm{A}$, 즉 약 87A로 본다.

3상 수전전력을 단상 전기철도 급전전력으로 변환하면서 3상 전원의 불평형을 경감시키는 변압기는 스코트결선 변압기이다.

주좌(M좌)와 T좌 두 개의 단상 변압기를 조합해 3상을 2상으로 변환하는 방식으로, 3권선·단권·2권선 변압기는 이러한 상 변환 기능을 갖지 않는다.

교류전차선로의 지락고장 검출·보호 계통은 보호선·가공지선·매설지선으로 구성된다.

피뢰선은 낙뢰로부터 설비를 보호하기 위한 것으로 지락고장 검출과는 목적이 다르므로 이 계통의 보호방식에 해당하지 않는다.

전차선의 허용장력은 파괴강도에 잔존 단면적을 곱한 값을 안전율로 나누어 구한다.

$T_a = \dfrac{35 \times 67.6}{2.2} = \dfrac{2366}{2.2} \approx 1075\ \mathrm{kgf}$

금속체가 레일에 대해 높은 전위에 있을 때만 전류를 배류시켜 전식을 방지하는 방식은 선택 배류 방식이다.

정류작용으로 한 방향으로만 전류가 흐르게 하여, 레일 쪽 전위가 더 높아질 때의 역류를 막는 것이 특징이다. 외부 전원을 사용해 전위 조건과 무관하게 강제로 배류시키는 강제 배류 방식과 구분된다.

가선의 파동전파속도는 $v=\sqrt{\dfrac{T}{w}}$로 구하며, 여기서 w는 단위길이당 질량이므로 장력 T를 뉴턴 단위로 환산해 계산한다.

$T = 1500 \times 9.8 = 14700\ \mathrm{N}$, $v=\sqrt{\dfrac{14700}{1.511}} \approx 98.6\ \mathrm{m/s}$

$98.6 \times 3.6 \approx 355\ \mathrm{km/h}$이므로 약 355km/h이다.

조가선과 전차선을 경간 중앙에서 교차시키고 각 지지점에서 서로 다른 편위를 갖도록 비스듬히 조가하는 방식이 연 사조식이다.

강체 조가식은 조가선 없이 강체(R-bar·T-bar)로 전차선을 지지하는 방식이어서 조가선과 전차선의 교차 자체가 생기지 않는다.

에어조인트의 평행부에서는 두 전차선이 같은 높이로 나란히 놓여 팬터그래프가 한쪽에서 다른 쪽으로 옮겨가므로, 상호간격을 규정값으로 관리해야 이행이 원활하다.

속도등급 200킬로급 이하 구간에서는 평행부 전차선 상호간격을 150mm를 표준으로 한다.

단권변압기(AT) 급전방식의 보호선(P.W)은 지락사고 시 레일의 전위 상승을 억제하기 위한 것이지, 전위를 상승시키는 것이 목적이 아니다.

• 급전선·전차선용 애자의 섬락사고 시 금속회로를 구성한다는 목적은 옳다.
• 변전소 차단기를 차단시켜 애자류 파손사고를 방지한다는 목적도 옳다.
• 지락사고로 인한 지지물 등의 접지전위 상승을 억제한다는 목적도 옳다.

가동브래킷 끝에서 R-bar를 직접 물어 지지하면서, 취부 위치를 좌우로 옮겨 편위를 조정할 수 있도록 만든 부품이 머리금구이다.

꼬리금구는 브래킷을 전주 쪽에 연결하는 부분이고, 접지봉연결금구는 접지를 위한 부품이므로 편위 조정과는 관계가 없다.

고속철도 전차선 설계 기준에서 곡선 편위값은 경간길이의 제곱을 곡선반경의 8배로 나눈 값으로 정의된다. 이는 전차선이 곡선 구간을 지날 때 지지점에서 편위가 없는 조건 하에서의 경간 중심 곡선 편위값이다.

지지점 양단이 곡선 위의 같은 높이에 있을 때, 경간 중심에서의 편위는 포물선의 기하학적 관계를 이용하여 유도된다. 원반경 R인 곡선에서 현의 길이 L일 때, 경간 중심에서 곡선까지의 수직거리(편위값 F)는
$F = \frac{L^2}{8R}$
의 형태로 표현되며, 이는 포물선 근사에서 현과 호 사이의 거리 공식이다.

인장응력은 작용 인장력을 단면적으로 나눈 값이다.

단면적 $A = \dfrac{\pi}{4} \times 40^2 \approx 1256.6\ \mathrm{mm^2}$, 하중 18t=18000kgf이므로 $\sigma = \dfrac{18000}{1256.6} \approx 14.32\ \mathrm{kgf/mm^2}$

$1\ \mathrm{kgf/mm^2}=100\ \mathrm{kgf/cm^2}$이므로 $14.32 \times 100 \approx 1433\ \mathrm{kgf/cm^2}$이다. 늘어난 길이 6mm는 응력 계산에 쓰이지 않는 조건이다.

철근콘크리트 전주는 기존(견고)지반에서 파괴하중에 대한 안전율 2 이상을 확보하도록 시설한다.

지반 조건이 나쁜 경우에는 이보다 큰 안전율을 적용한다.

볼트의 최대 허용전단력은 허용전단응력에 볼트 단면적을 곱한 값이다.

$A = \dfrac{\pi}{4} \times 16^2 \approx 201.1\ \mathrm{mm^2}$, $F = 120 \times 201.1 \approx 24127\ \mathrm{N} \approx 24.1\ \mathrm{kN}$

기상학적으로 평균풍속은 관측시각 전 10분간의 바람의 정도를 그 시간(600초)으로 나눈 값으로 정의한다.

3분(180초)·5분(300초)·7분(420초)으로 제시한 나머지는 평균풍속의 정의와 다르다.

볼트 연결부의 지압응력은 인장하중을 볼트 지름과 부재판 두께의 곱으로 나눈 값이다.

$\sigma_p = \dfrac{32000}{16 \times 10} = \dfrac{32000}{160} = 200\ \mathrm{MPa}$

기초의 최소면적은 수직하중을 허용지내력으로 나눈 값이다.

$A = \dfrac{200\ \mathrm{N}}{200\ \mathrm{N/cm^2}} = 1\ \mathrm{cm^2}$

온도변화에 의한 구조물의 신축량은 길이×열팽창계수×온도차로 구한다.

$\Delta L = 10000\ \mathrm{mm} \times 1.0\times10^{-5} \times (50-10) = 4\ \mathrm{mm}$

물체에 작용하는 중력은 질량×중력가속도로 구한다.

$W = 2000\ \mathrm{kg} \times 9.8\ \mathrm{m/s^2} = 19600\ \mathrm{N} = 19.6\ \mathrm{kN}$

전차선 평행개소 등에서 1본의 전주에 2개의 가동 브래킷을 지지하기 위해 사용하는 구조물은 평행틀이다.

지선은 전주를 당겨 지지하는 선재, 하수강은 터널·구름다리 등에서 위쪽 구조물로부터 아래로 내려 조가설비를 지지하는 부재, 애자는 절연용 부품으로 각각 목적이 다르다.

직사각형 단면의 단면계수는 $Z=\dfrac{bh^2}{6}$로 구한다.

$1000=\dfrac{15 \times h^2}{6}$이므로 $h^2=400$, $h=20\ \mathrm{cm}$이다.

힘의 3요소는 크기, 방향, 작용점이다.

모멘트는 힘과 거리의 곱으로 나타내는 회전 효과이므로 힘의 3요소에 포함되지 않는다.

가동 브래킷 호칭에서 L 뒤의 숫자는 가고, 즉 조가선과 전차선 사이의 수직 높이를 mm 단위로 나타낸 값이다.

심플 커티너리의 표준 가고가 960mm이므로 L960은 가고 960mm를 뜻하며, 앞의 G3.0은 건식게이지 3.0m를 나타낸다.

훅의 법칙에 따라 응력은 $\sigma = E\varepsilon$이므로 $E = \dfrac{\sigma}{\varepsilon}$이다.

따라서 같은 응력을 받을 때 탄성계수 E는 변형률 ε에 반비례하며, 변형률이 클수록 탄성계수는 작아진다.

전기쌍극자의 전위는 $V=\dfrac{Q\ell\cos\theta}{4\pi\varepsilon_0 r^2}$이며, 여기서 $Q\ell=200\pi\varepsilon_0\times10^3$이다.

$\theta=\dfrac{\pi}{3}$이므로 $\cos\theta=0.5$, $r=1\ \mathrm{m}$를 대입하면

$V=\dfrac{200\pi\varepsilon_0\times10^3\times0.5}{4\pi\varepsilon_0\times1^2}=25\times10^3\ \mathrm{V}$

진공 중 반지름 a인 고립 도체구의 정전용량은 $C=4\pi\varepsilon_0 a$이다.

구 표면의 전위가 $V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0 a}$이므로 $C=\dfrac{Q}{V}=4\pi\varepsilon_0 a$로 유도된다.

단위시간(1초)당 통과하는 전자의 개수는 전류를 전자 1개의 전하량으로 나눈 값이다.

$n=\dfrac{I}{e}=\dfrac{10}{1.602\times10^{-19}} \approx 6.24\times10^{19}$개이며, 도선의 반지름 5mm는 개수 계산에 쓰이지 않는 조건이다.

유도기전력의 최대값은 $E_m = N B A \omega$이므로 권수는 $N=\dfrac{E_m}{B A \omega}$이다.

$N=\dfrac{220}{0.15\times2\times10^{-2}\times377} \approx \dfrac{220}{1.131} \approx 195$회이다.

무한장 직선도체 주위 자계의 세기 $H=\dfrac{I}{2\pi r}$는 도체로부터의 거리에 반비례한다.

$H_2 = H_1 \times \dfrac{r_1}{r_2} = 180 \times \dfrac{0.1}{0.3} = 60\ \mathrm{AT/m}$

전속밀도는 유전체의 종류와 무관하게 자유전하량에 의해서만 정해지므로, 매질이 달라져도 그 크기가 일정하게 유지된다.

가우스 법칙에 따르면 폐곡면을 통과하는 전속(전속밀도의 면적분)은 오직 내부의 자유전하에만 의존하고 매질의 유전율에는 영향을 받지 않기 때문이다.

• 전속과 전속밀도는 크기와 방향을 함께 갖는 벡터량이지 스칼라량이 아니다.
• 전속밀도는 전계의 세기와 같은 방향을 가지며 반대 방향이 아니다.
• 전속밀도는 분극의 세기와 크기가 다르며 $D=\varepsilon_0E+P$ 관계로 연결될 뿐 서로 같지 않다.

그림에서 C₁과 C₂는 서로 병렬이고, 그 병렬 조합이 C₀와 직렬로 a-b 사이에 연결되어 있다.
a-b에서 본 합성 정전용량은 $C=\frac{C_0(C_1+C_2)}{C_0+C_1+C_2}$이므로 전 회로에 실리는 전하는 $Q=CV$이고, 직렬이므로 이 전하가 병렬부에도 그대로 실린다.
따라서 병렬부에 걸리는 전압은 $V_1=\frac{Q}{C_1+C_2}=\frac{C_0}{C_0+C_1+C_2}V$이다.
C₁에 저장되는 에너지는 $W=\frac{1}{2}C_1V_1^2=\frac{C_1V^2}{2}\left(\frac{C_0}{C_0+C_1+C_2}\right)^2$이다.

서로 직교하는 두 성분을 합성한 전계의 진폭은

$E_m=\sqrt{E_y^2+E_z^2}=\sqrt{(3\times10^{-2})^2+(4\times10^{-2})^2}=5\times10^{-2}\,\mathrm{V/m}$

평면파의 포인팅 벡터 순시값 크기는 $S=\dfrac{E^2}{\eta_0}$이고, 자유공간의 고유임피던스는 $\eta_0=120\pi\approx377\,\Omega$이다.

전계가 $E=5\times10^{-2}\sin\omega(x-vt)$이므로

$S=\dfrac{(5\times10^{-2})^2}{120\pi}\sin^2\omega(x-vt)\approx6.63\times10^{-6}\sin^2\omega(x-vt)\,[\mathrm{W/m^2}]$

전계를 제곱하므로 시간 함수는 사인 제곱 형태가 되고, 크기 계수는 $6.63\times10^{-6}$이다.

와전류에 의한 손실(와류손)은 교번자속의 주파수의 제곱과 최대자속밀도의 제곱에 비례하므로, 주파수와 최대자속밀도에 그대로(1차로) 비례한다는 설명은 틀렸다.

단위체적당 와류손은 $P_e=k_ef^2B_m^2t^2\,[\mathrm{W/m^3}]$로 나타나며($t$는 강판의 두께), 주파수나 최대자속밀도가 커지면 손실은 그 제곱에 비례해 급격히 증가한다.

• 단위체적당 와류손의 단위가 W/m³라는 설명은 맞다.
• 와전류손이 히스테리시스손과 함께 철손을 이룬다는 설명도 맞다.
• 와전류손을 줄이기 위해 철심을 얇게 성층해 사용한다는 설명도 맞다. 위 식에서 손실이 두께의 제곱에 비례하기 때문이다.

두 점전하 사이의 힘은 쿨롱의 법칙 $F=9\times10^{9}\times\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}$로 구하며, 두 전하의 부호가 서로 다르므로 작용력은 흡인력이다.

$F=9\times10^{9}\times\dfrac{(20\times10^{-6})(3.2\times10^{-6})}{1.2^2}=\dfrac{0.576}{1.44}=0.4\,\mathrm{N}$

따라서 작용하는 힘의 크기는 0.4N이고 방향은 서로 끌어당기는 흡인력이다.

전류밀도는 앙페르 법칙의 미분형 $\nabla\times H=J$로 구한다. 주어진 자계는 $H_x=0,\;H_y=xy,\;H_z=-xz$이다.

각 성분을 계산하면

$(\nabla\times H)_x=\dfrac{\partial H_z}{\partial y}-\dfrac{\partial H_y}{\partial z}=0$

$(\nabla\times H)_y=\dfrac{\partial H_x}{\partial z}-\dfrac{\partial H_z}{\partial x}=0-(-z)=z$

$(\nabla\times H)_z=\dfrac{\partial H_y}{\partial x}-\dfrac{\partial H_x}{\partial y}=y-0=y$

따라서 $J=z\,a_y+y\,a_z$이고, 점 (2, 3, 5)를 대입하면 $J=5a_y+3a_z\,[\mathrm{A/m^2}]$로 y성분 5, z성분 3의 전류밀도가 된다.

평행판 콘덴서의 극판 사이 흡인력은 F = \frac{1}{2}\varepsilon_0 \varepsilon_r A V^2}{d^2}로 표현되며, 극간 전압 V가 일정할 때 전기장 에너지에 의한 흡인력은 용량에 비례한다. 공기만 있을 때 용량을 $C_1 = \frac{\varepsilon_0 A}{d}$라 하면 흡인력은 $F_1 = \frac{1}{2}C_1 V^2 = \frac{\varepsilon_0 A V^2}{2d}$이다.
유리판(상대유전율 $\varepsilon_r = 10$)을 극간 2/3 두께로 삽입하면, 극판 사이는 유리판(두께 2d/3, $\varepsilon_r = 10$)과 공기층(두께 d/3, $\varepsilon_r = 1$)의 직렬 구조가 된다. 직렬 커패시터 용량은 $C_2 = \frac{\varepsilon_0 A}{\frac{2d}{3 \cdot 10} + \frac{d}{3}} = \frac{\varepsilon_0 A}{\frac{2d}{30} + \frac{10d}{30}} = \frac{\varepsilon_0 A}{\frac{12d}{30}} = \frac{30\varepsilon_0 A}{12d} = \frac{5\varepsilon_0 A}{2d}$이다.
흡인력의 비는 $\frac{F_2}{F_1} = \frac{C_2}{C_1} = \frac{\frac{5\varepsilon_0 A}{2d}}{\frac{\varepsilon_0 A}{d}} = \frac{5}{2} = 2.5$이다.

$\Omega\cdot\mathrm{s}$는 인덕턴스의 단위인 헨리(H)와 같은 단위다.

저항의 단위는 $\Omega=\mathrm{V/A}$이므로 $\Omega\cdot\mathrm{s}=\dfrac{\mathrm{V}\cdot\mathrm{s}}{\mathrm{A}}=\dfrac{\mathrm{Wb}}{\mathrm{A}}$가 되어, 자속쇄교수를 전류로 나눈 인덕턴스의 정의식 $L=\dfrac{N\phi}{I}$와 같은 차원을 갖는다.

정전용량 F는 $\mathrm{C/V}$, 단위길이당 값인 H/m·F/m은 여기에 길이의 역수가 더 붙으므로 $\Omega\cdot\mathrm{s}$와 차원이 다르다.

전하에 작용하는 힘은 로렌츠 힘 $F=q(E+v\times B)$로 구한다.

$v\times B=(2a_x+3a_y)\times(2a_y+5a_z)=15a_x-10a_y+4a_z$

여기에 전계를 더하면 $E+v\times B=(0+15)a_x+(5-10)a_y+(1+4)a_z=15a_x-5a_y+5a_z$가 된다.

전하량 $q=0.2\,\mathrm{C}$을 곱하면 $F=3a_x-a_y+a_z\,[\mathrm{N}]$으로, x성분 3, y성분 -1, z성분 1의 힘이 구해진다.

폐쇄형 배전반은 충전부를 함(函) 속에 넣어 사람이 충전부에 직접 접촉하지 못하도록 하는 것이 가장 주된 목적이다.

보수의 편리나 기기 보호, 사고파급 방지도 부수적인 효과이지만, 폐쇄형 구조를 채택하는 근본적인 이유는 인체 감전 방지, 즉 사람에 대한 안전 확보에 있다.

고압측과 저압측 중성선을 전기적으로 연결하는 목적은 고저압 혼촉 사고가 발생했을 때 저압측 수용가 설비에 침입하는 상승전압을 억제하기 위함이다.

혼촉이 일어나면 고압이 저압측으로 그대로 넘어올 수 있는데, 양측 중성선을 공통으로 연결해 두면 혼촉 전류가 다중접지된 중성선을 따라 대지로 분산되어 저압측 대지전위 상승이 억제되고, 수용가 설비와 인체를 보호할 수 있다.

피뢰기의 직렬 갭은 이상전압이 내습했을 때 뇌전류를 대지로 방전시키고, 방전이 끝난 뒤에는 상용주파수의 속류를 차단하는 역할을 한다.

갭이 없다면 방전 후에도 상용주파수 전원에 의한 속류가 계속 흘러 절연이 파괴되거나 피뢰기 자체가 손상될 수 있으므로, 직렬 갭은 평상시에는 선로와 대지 사이를 절연해 두었다가 이상전압에서만 도통하고 속류를 자동으로 끊어주는 기능을 겸한다.

송전계통의 안정도를 높이려면 계통의 직렬리액턴스를 줄여야 하므로, 직렬리액턴스를 증가시키는 것은 안정도 향상 방법이 아니라 오히려 안정도를 떨어뜨리는 조치다.

정태 안정 극한전력 $P=\dfrac{V_sV_r}{X}\sin\delta$에서 보듯 리액턴스 $X$가 커지면 송전할 수 있는 전력이 줄어 안정도가 나빠진다.

• 전압변동을 적게 하는 것은 안정도 향상에 도움이 되는 방법이다.
• 중간 조상방식을 채용해 중간 지점 전압을 지지하는 것도 안정도 향상 방법이다.
• 고장전류를 줄이고 고장구간을 신속히 차단하는 것 역시 안정도를 높이는 방법이다.

전력계통에서 전압을 조정하는 가장 보편적인 방법은 계통의 무효전력을 조정하는 것이다.

전압강하는 주로 선로의 리액턴스와 무효전력의 곱에 좌우되므로, 발전기의 여자전류나 조상설비(전력용 콘덴서·분로리액터·동기조상기)를 통해 무효전력의 수수량을 조절하는 방식이 전압 조정에 가장 널리 쓰인다. 유효전력이나 주파수 조정은 전압보다는 계통의 유효전력 균형과 주파수 유지에 관계된 방법이다.

%임피던스는 변압기나 회전기뿐 아니라 선로 임피던스를 포함한 계통 전체를 같은 기준용량으로 환산해 다루는 데 널리 쓰이는 개념이므로, 특정 기기의 내부 임피던스에만 사용할 수 있다는 설명은 틀렸다.

• %임피던스는 임피던스 전압강하를 정격전압에 대한 비로 나타낸 것이라 단위를 갖지 않는다는 설명은 옳다.
• 절대량이 아닌 기준량(정격)에 대한 비율이라는 설명도 옳다.
• 기기 용량이 달라도 %임피던스는 비교적 일정한 범위의 값을 갖는다는 설명 역시 옳다.

단락고장 시 고장전류는 정격전류의 $\dfrac{100}{\%Z}$배가 되므로,

$I_s=\dfrac{100}{20}I_n=5I_n$

따라서 고장전류는 정격전류의 5배이다.

%임피던스는 정격전류가 흐를 때의 임피던스 전압강하를 정격전압에 대한 비로 나타낸 값이므로, 고장전류는 %임피던스에 반비례한다. 자기용량 기준으로 임피던스를 이미 %값으로 환산해 두었기 때문에 66kV, 40MVA라는 전압·용량 수치는 배수를 구하는 데 따로 쓰이지 않는다.

섹셔널라이저는 자체적으로 고장전류를 차단할 능력이 없으므로, 반드시 리클로저처럼 차단 기능을 가진 후비보호 장치와 직렬로 조합하여 설치해야 한다.

섹셔널라이저는 후비보호 장치가 고장전류를 차단해 만들어진 무전류 상태에서 동작하여 고장구간을 분리하는 개폐기이며, 배선용차단기나 유입개폐기, 컷아웃스위치처럼 그 자체로 전류를 끊거나 용단되는 기기와는 역할이 다르다.

필요한 콘덴서 용량은 개선 전후의 무효전력 차 $Q_C=P(\tan\theta_1-\tan\theta_2)$로 구한다.

개선 전 $\tan\theta_1=\dfrac{\sqrt{1-0.75^2}}{0.75}=0.882$, 개선 후 $\tan\theta_2=\dfrac{\sqrt{1-0.93^2}}{0.93}=0.395$이다.

$Q_C=3000\times(0.882-0.395)\approx1460\,\mathrm{kVA}$

따라서 필요한 전력용 콘덴서의 용량은 약 1460kVA이다.

같은 진상 무효전력을 얻는 데 필요한 정전용량은 △결선방식이 Y결선방식의 1/3이 된다.

△결선은 콘덴서에 선간전압 $V$가 그대로 걸려 $Q_\triangle=3\omega CV^2$이지만, Y결선은 상전압 $V/\sqrt3$만 걸려 $Q_Y=\omega CV^2$이다.

따라서 같은 무효전력을 내려면 Y결선 콘덴서의 정전용량이 △결선의 3배여야 하고, 뒤집어 보면 △결선 쪽 정전용량이 Y결선의 1/3이면 충분하다.

전자유도장해는 주로 지락사고 시 영상전류가 커지는 것 때문에 발생한다.

전력선과 통신선 사이에는 상호인덕턴스가 존재하는데, 평상시 평형 3상에서는 세 상의 전류 합이 0이어서 유도가 거의 없다. 그러나 1선 지락 같은 비대칭 고장이 일어나면 영상전류가 급격히 커지고, 이 영상전류가 상호인덕턴스를 통해 통신선에 큰 유도전압을 유기시켜 장해를 일으킨다.

원자로 냉각재는 노심의 열을 잘 흡수해 밖으로 운반해야 하므로 열용량(비열)이 커야 하며, 열용량이 적을 것이라는 조건은 옳지 않다.

• 중성자의 흡수가 적어야 한다는 조건은 핵분열 연쇄반응을 방해하지 않기 위해 필요한 옳은 조건이다.
• 열전도율과 열전달계수가 커야 한다는 것도 열을 효율적으로 빼내기 위한 옳은 조건이다.
• 방사능을 띠기 어려워야 한다는 것도 취급 안전을 위한 옳은 조건이다.

조압수조(surge tank)는 부하 급변 시 수압관 내에 생기는 수격작용의 압력 변동을 흡수하여 수압관을 보호하기 위해 설치한다.

부하가 급격히 줄거나 늘어 수차의 유량이 급변하면 관 내 압력이 급상승·급강하하는데, 조압수조가 이 압력파를 흡수·완충함으로써 수압관이 파손되지 않도록 보호한다.

망상(네트워크) 배전방식은 여러 회선에서 저압선으로 동시에 전력을 공급하므로 한 회선을 끊어도 저압선이 계속 가압된 상태로 남는다. 그만큼 인축의 접촉·감전 사고 위험은 오히려 커지므로, 접지사고가 적어진다는 것은 이 방식의 장점이 아니다.

• 여러 회선이 병렬로 공급하므로 전압변동이 적다는 것은 실제 장점이다.
• 부하 증가에 대한 융통성이 크다는 것도 장점이다.
• 한 회선이 고장나도 나머지 회선이 공급을 이어가 무정전 공급이 가능하다는 것 역시 장점이다.

배전계통에 전력용 콘덴서를 설치하는 가장 주된 목적은 역률을 개선하여 배전선의 전력손실을 줄이는 것이다.

역률이 개선되면 같은 유효전력을 공급하는 데 필요한 전류가 줄어들어 저항손이 전류의 제곱에 비례해 감소한다. 이때 전압강하도 함께 줄어들고 변압기의 여유율은 오히려 늘어나므로, 전압강하가 커진다거나 여유율이 준다는 설명은 목적이 될 수 없다.

3상 송전선로의 충전전류는 $I_c=\omega CE=2\pi fCE$로 구하며, 여기서 $C$는 선로 전체의 대지 정전용량, $E$는 상전압이다.

전체 정전용량은 $C=0.01\times173.2=1.732\,\mu\mathrm{F}$이고, 상전압은 $E=\dfrac{60}{\sqrt3}=34.64\,\mathrm{kV}$이다.

$I_c=2\pi\times60\times1.732\times10^{-6}\times34640\approx22.6\,\mathrm{A}$

따라서 충전전류는 약 22.6A이다.

그림은 상전압 $E,\ aE,\ a^2E$인 세 상이 각각 대지정전용량 $C_a,\ C_b,\ C_c$를 통해 대지로 연결된 Y 회로이므로, 중성점 대지간 전압은 밀만의 정리로 $V_n=\frac{C_aE+C_b aE+C_c a^2E}{C_a+C_b+C_c}$가 된다.
$a=1\angle 120^\circ$를 대입하면 분자를 $E$로 나눈 값의 실수부는 $C_a-\frac{C_b+C_c}{2}$, 허수부는 $\frac{\sqrt{3}}{2}(C_b-C_c)$이고, 이 둘의 제곱합은 $C_a^2+C_b^2+C_c^2-C_aC_b-C_bC_c-C_cC_a$로 정리된다.
따라서 $V_n=\frac{\sqrt{C_a(C_a-C_b)+C_b(C_b-C_c)+C_c(C_c-C_a)}}{C_a+C_b+C_c}E$이며, 세 정전용량이 같으면 이 값이 0이 되어 중성점 전위가 나타나지 않는다.

접지봉만으로 탑각 접지저항을 목표치까지 낮출 수 없을 때는 매설지선을 시설하여 접지저항을 추가로 낮춘다.

매설지선은 철탑 기초 주변 지중에 나동선 등을 방사형으로 묻어 접지 전극의 유효 면적을 넓힘으로써 탑각 접지저항을 줄이고, 뇌격 시 역섬락을 방지하는 역할을 한다.

전압변동률은 $\delta=\dfrac{V_{r0}-V_{r}}{V_{r}}\times100$으로 구하며, $V_r$는 전부하 시 수전단전압, $V_{r0}$는 부하를 끊은 무부하 시 수전단전압이다.

전부하 시 $V_r=60\,\mathrm{kV}$, 무부하 시 $V_{r0}=63\,\mathrm{kV}$이므로

$\delta=\dfrac{63-60}{60}\times100=5.0\,\%$

송전단 전압 66kV는 전압강하율이 아니라 전압변동률을 묻고 있으므로 계산에 쓰이지 않는다.