11년 2회차

커티너리(가공) 가선구간과 강체 가선구간이 서로 맞물려 전환되는 구간을 이행구간이라 하며, 이 구간에는 팬터그래프가 두 가선방식 사이를 매끄럽게 이동하도록 하는 이행장치가 설치된다.

곡선반경 3000m, 캔트 6mm, 궤간 1435mm 조건에서 열차가 낼 수 있는 최대속도는 약 40km/h이다.

캔트와 속도의 관계식 $C=\dfrac{G V^2}{127R}$에서 $V=\sqrt{\dfrac{C\times127\times R}{G}}=\sqrt{\dfrac{6\times127\times3000}{1435}}\approx\sqrt{1593}\approx40\,\mathrm{km/h}$로 계산된다.

에어조인트는 전차선 장력구간의 경계에서 앞뒤 구간의 전차선을 서로 평행하게 겹쳐 놓아 팬터그래프가 한쪽 전차선에서 다른 쪽 전차선으로 끊김 없이 이행하도록 한 접속개소이다.

고속철도 전차선의 에어조인트에서 이 평행개소의 두 전차선 상호간 간격은 200mm로 유지한다.

에어조인트는 전차선 장력구간의 경계에서 두 구간의 전차선을 평행하게 겹쳐 팬터그래프가 끊김 없이 이행하도록 하는 접속개소이다.

주행속도가 높을수록 이행이 완만하게 이루어져야 하므로 평행구간을 충분히 길게 잡아야 하며, 고속철도 전차선의 에어조인트는 4경간으로 구성하는 것을 원칙으로 한다.

전차선의 열적 신장길이 $\Delta L$은 선팽창계수 $\alpha$와 온도변화 $\Delta t$, 기준길이 L에 대해 $\Delta L=\alpha\cdot L\cdot\Delta t$로 나타난다.

이를 L에 대해 정리하면 활차식 자동장력조정장치의 조정거리는 $L=\dfrac{\Delta L}{\alpha\cdot\Delta t}$가 된다.

변압기의 1차측에 대칭(평형) 3상전류가 흐르면 각 상전류는 크기가 같고 위상이 120°씩 어긋나 있어, 세 벡터를 합하면 서로 상쇄되어 0이 된다.

이는 스코트결선뿐 아니라 평형 3상 회로 일반에 성립하는 기본 성질이다.

경간 50m 구간의 구배가 3/1000이므로, 이 구간에서 생기는 전차선 높이의 변화량은 $50\times\dfrac{3}{1000}=0.15\,\mathrm{m}$이다.

따라서 다음 전주의 전차선 높이는 $5.2-0.15=5.05\,\mathrm{m}$로 계산된다.

장력장치의 변동에 따른 영향은 전차선의 편위 결정 시 고려하는 대상이 아니며, 장력장치는 온도변화에 따른 전차선의 장력(처짐) 조정을 담당할 뿐 편위와는 무관하다.

• 차량 동요에 의한 팬터그래프의 편위는 실제 편위 설계에서 핵심적으로 고려된다.
• 가동브래키트가 회전하며 생기는 전차선 편위도 설계에 반영된다.
• 풍압에 의해 전차선이 옆으로 밀리는 편위 역시 고려 대상이다.

주행용 레일 옆에 별도로 설치한 급전용 레일에서 전기차가 집전하고, 귀선은 주행 레일을 이용하는 급전 방식은 제3궤조식이다.

지하철 등 터널 단면을 축소해야 하는 구간에서 가공전차선 대신 채용되는 대표적인 저건축한계 급전방식이다.

고속철도에서 열차속도가 250km/h를 초과하는 구간은 팬터그래프의 안정적인 집전을 위해 전차선에 구배를 두지 않는다(0).

속도가 높아질수록 전차선 구배 허용치는 단계적으로 작아지며, 최고속도 구간에서는 수평(무구배)으로 시공하는 것이 원칙이다.

건널선은 두 궤도를 잇는 분기 개소에 가설되어 전기차가 선로를 옮겨갈 때에도 집전이 끊기지 않도록 하는 전차선 설비이다.

직류 T-Bar(강체가선) 방식 전차선로에서 사용하는 건널선은 교차건널선·편건널선·Y 건널선으로 구분되며, X 건널선은 이 방식에서 쓰이는 건널선 종류에 해당하지 않는다.

정류포스트는 직류 급전계통에서 변전소와 변전소 사이에 두는 소규모 정류설비로, 급전거리를 짧게 만들어 전압강하를 줄이는 동시에 레일 전위 상승에 따른 대지 누설전류(전식)를 경감하는 역할을 한다.

• 흡상포스트는 교류 BT 급전방식에서 흡상변압기를 설치하는 개소이다.
• 타이포스트는 상·하선 전차선을 병렬로 접속해 전압강하를 줄이기 위한 개소이다.
• 변압포스트는 누설전류 경감을 목적으로 설치하는 설비가 아니다.

교류 전차선로의 전압강하 계산에 쓰이는 자기임피던스는 도체 자체의 내부 임피던스와 도체 주위 자계에 의한 외부 임피던스를 합한 값이다.

이와 별도로 다른 도체와의 자기적 결합에 의한 영향은 상호 임피던스로 구분해 다룬다.

교류 강체가선방식의 브래킷은 지지물에 고정되는 머리금구, 가선 끝을 잡아주는 꼬리금구, 브래킷이 온도변화에 따라 회전하도록 하는 회전금구로 구성된다.

교차금구는 건널선 등 선로가 교차하는 지점에 쓰이는 부품으로, 단일 경간을 지지하는 브래킷 구성품에는 해당하지 않는다.

교류 전기철도에서 단상 부하로 인한 3상전원의 불평형을 해소하기 위해 두 대의 단상변압기를 조합한 스코트결선을 채용한다.

스코트결선은 3상을 위상이 90도 다른 두 개의 단상 계통(M좌·T좌)으로 변환해 부하를 분산시킴으로써 전원측 불평형을 줄인다.

더블이어는 가공전차선을 조가선에 매다는 데 쓰이는 행거용 금구로, 가공 커티너리 방식의 부품이며 제3궤조식에는 쓰이지 않는다.

제3궤조방식은 급전레일 접합장치, 집전화의 마모를 줄이는 습동 완화장치, 온도신축을 흡수하는 신축이음장치 등으로 구성된다.

밑변 b, 높이 h인 삼각형 단면에서 밑변을 지나는 수평축에 대한 단면 2차모멘트는 $I=\dfrac{bh^3}{12}$이다.

참고로 도심(밑변에서 h/3 높이)을 지나는 축에 대한 단면 2차모멘트는 $\dfrac{bh^3}{36}$이며, 평행축 정리로 밑변 기준 값으로 환산하면 위 식이 된다.

탄성체 강봉의 신장량은 후크의 법칙에 따라 $\Delta L=\dfrac{FL}{EA}$이므로, 필요한 힘은 $F=\dfrac{EA\Delta L}{L}$로 구한다.

단면적은 $A=\dfrac{\pi d^2}{4}=\dfrac{\pi\times5^2}{4}\approx19.63\,\mathrm{cm^2}$, 신장량은 $\Delta L=15\,\mathrm{mm}=1.5\,\mathrm{cm}$, 길이는 $L=200\,\mathrm{cm}$이다.

따라서 $F=\dfrac{2.1\times10^6\times19.63\times1.5}{200}\approx3.09\times10^5\,\mathrm{kgf}$이므로 약 309tf가 필요하다.

곡선 구간에서 전선의 장력 T가 곡률에 의해 지지물을 안쪽으로 당기는 수평분력은 경간 S와 곡선반경 R을 이용해 $F=\dfrac{S\cdot T}{R}$로 계산한다.

경간이 길거나 장력이 클수록, 또 곡선반경이 작을수록(곡선이 급할수록) 수평장력은 커진다.

지선용 재료의 항장력은 $10000$[kgf] 이상이어야 한다.

지선이 받는 장력은 전선의 수평장력을 취부각도의 사인값으로 나누어 구한다: $T=\dfrac{2000}{\sin 30^\circ}=\dfrac{2000}{0.5}=4000\ \mathrm{kgf}$

지선의 안전율은 통상 2.5를 적용하므로, 재료에 필요한 항장력은 $4000\times2.5=10000\ \mathrm{kgf}$이다.

지선이 받는 최대장력은 $2000$[kgf]이다.

지선의 장력은 전선의 최대장력을 취부각도의 사인값으로 나누어 구한다: $T=\dfrac{1000}{\sin 30^\circ}=\dfrac{1000}{0.5}=2000\ \mathrm{kgf}$

이동지점(롤러 지점)은 지지면에 수직한 방향의 반력 1개만 발생시키는 지점이다.

• 고정지점은 이동과 회전이 모두 구속되어 반력과 모멘트가 함께 발생하므로, 회전만 가능하다는 설명은 옳지 않다.
• 지점의 종류는 이동지점·회전(힌지)지점·고정지점으로 구분하며, '모멘트지점'이라는 명칭은 쓰지 않는다.
• 지점은 정지한 구조물을 받치는 점을 의미하며, 회전하는 부재를 받치는 점을 지점이라 하지 않는다.

전체 부정정차수 $N$이 0보다 작은 경우, 즉 반력·부재수가 평형조건을 만족시키기에 부족한 경우 그 구조물은 불안정 구조물이 된다.

구조물 판별에서는 N이 0보다 크면 부정정, 0이면 정정, 0보다 작으면 불안정으로 구분한다.

쉘(shell)은 곡면으로 이루어진 면 구조물로, 2차원 구조물에 해당한다.

• 아치는 선형 부재로 이루어진 1차원 구조물이다.
• 샤프트는 축 부재로 1차원 구조물에 해당한다.
• 인장보 역시 선형 부재이므로 1차원 구조물로 분류된다.

구조물은 부재의 형상에 따라 선구조(1차원)·면구조(2차원)·입체구조(3차원)로 분류되며, 쉘·판 등의 곡면·평면 부재가 면구조에 속한다.

힘을 표시하는 3요소는 크기·방향·작용점이므로, 작용점 대신 작용선을 3요소로 든 설명이 옳지 않다.

• 힘은 물체의 운동 방향이나 속도를 변화시키는 원인이라는 설명은 옳다.
• 어떤 점을 중심으로 회전시키려는 힘을 힘의 모멘트라 하는 것도 옳다.
• 우력은 두 힘의 합(합력)이 0이면서 모멘트만 존재하며, 그 크기를 우력 모멘트로 나타낸다는 설명도 옳다.

프리텐션 콘크리트주의 호칭은 '길이 - 말구 지름 - 설계굽힘모멘트' 순서로 표기하므로, 맨 뒤의 $7500$은 설계굽힘 모멘트를 나타낸다.

'11-35-N7500'에서 앞의 11이 콘크리트주의 길이, 35가 말구(가는 쪽 끝) 지름을 이미 나타내고 있으므로, 마지막 수치를 길이나 지름으로 볼 수 없고 하중점의 높이 역시 호칭에 포함되는 값이 아니다.

설계굽힘모멘트는 콘크리트주가 견딜 수 있는 휨모멘트의 설계값으로, 같은 길이·지름의 주라도 강도 등급을 구분하는 기준이 된다.

정지한 구조물을 받치는 고정지점의 반력수는 $3$개이다.

고정지점은 수평·수직 방향의 이동과 회전을 모두 구속하므로, 수평반력·수직반력·모멘트반력이 함께 발생한다.

지면과의 경계점에서 발생하는 전단력은 $125$[kgf]이다.

전단력은 그 단면 위쪽에 작용하는 모든 수평하중의 합으로 구해지므로, 전주 높이와 관계없이 급전선에 작용하는 수평집중하중 125kgf가 그대로 전단력이 된다.

선분을 축 중심으로 회전시켜 생기는 표면적(또는 부피)을 구하는 데 사용하는 정리는 파프스의 정리(파프스-굴디누스 정리)이다.

이 정리는 회전축까지의 도심 거리와 선분의 길이(또는 도형의 넓이), 회전각을 곱하여 회전체의 표면적(또는 부피)을 구하는 방법이다.

외력이 작용해도 구조물 전체의 위치가 변하지 않는 외적 안정조건은, 지점의 반력수가 3개 이상이면서 힘의 평형조건을 만족하는 경우이다.

평면 구조물은 수평·수직·모멘트의 3가지 평형조건식을 모두 만족해야 하므로, 이를 충족시키려면 최소 3개의 반력 성분이 필요하다.

구조물의 형태가 변하지 않는 조건은 부재의 배치와 관련된 내적 안정조건이며, 외적 안정조건과는 구분된다.

커티너리식 가공전차선로에서 지지점 간 거리는 약 $40$[m]이다.

곡선구간에서는 지지점마다 전차선을 좌우로 편위시켜 가설하므로, 최대 편위 $e$와 지지점 간 거리(경간) $L$, 레일 곡선반경 $R$ 사이에는 $e=\dfrac{L^2}{16R}$의 관계가 성립한다.

이를 $L$에 대해 정리하면 $L=\sqrt{16\times R\times e}=\sqrt{16\times500\times0.2}=\sqrt{1600}=40\ \mathrm{m}$이다.

힘이 평형을 이루고 있다고 할 수 있는 경우는 합력이 0이면서 모멘트도 0인 경우이다.

합력이 0이 아니면 물체는 그 방향으로 병진 운동을 하게 되고, 모멘트가 0이 아니면 회전 운동이 발생하므로 평형상태가 될 수 없다.

단면 2차 모멘트의 단위는 길이의 4제곱, 즉 $\mathrm{cm^4}$이다.

단면 2차 모멘트는 면적에 거리의 제곱을 곱하여 적분한 값이므로, 길이 단위의 4제곱 차원을 가진다.

이 봉의 포아송비는 $0.25$이다.

가로변형률은 $\dfrac{\Delta d}{d}=\dfrac{20-19.8}{20}=0.01$이고, 세로(축)변형률은 $\dfrac{\Delta L}{L}=\dfrac{2.08-2}{2}=0.04$이다.

포아송비는 가로변형률을 세로변형률로 나눈 값이므로 $\nu=\dfrac{0.01}{0.04}=0.25$가 된다.

지선은 전주에 작용하는 수평하중의 100%를 부담하도록 설계한다.

지선을 설치하는 목적 자체가 전주에 가해지는 수평력을 전주 대신 지선이 전량 지지하도록 하는 것이므로, 지선이 부담하는 비율은 수평하중의 전부에 해당한다.

도체구 A의 전위는 약 $54$[V]이다.

A와 B 사이(반지름 4cm~5cm 구간)에는 전계가 존재하여 전위차가 발생하지만, B 내부(도체)는 전위가 일정하고, B 바깥쪽(반지름 10cm 이상)에서는 전체 전하 Q에 의한 전위가 나타난다.

따라서 $V_A=kQ\left(\dfrac{1}{r_1}-\dfrac{1}{r_2}+\dfrac{1}{r_3}\right)=9\times10^{9}\times4\times10^{-10}\times\left(\dfrac{1}{0.04}-\dfrac{1}{0.05}+\dfrac{1}{0.1}\right)=54\ \mathrm{V}$이다.

유전체의 단위 체적에 축적되는 에너지 밀도는 $w=\dfrac{\varepsilon E^2}{2}$이다.

정전에너지 밀도는 유전율과 전계 세기의 제곱을 곱한 값의 절반으로 나타난다.

단위 길이당 작용하는 힘은 약 $1.2\times10^{-6}$[N]이며, 전류의 방향이 서로 반대이므로 반발력이 작용한다.

평행한 두 도체 사이의 힘은 $F=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi d}=2\times10^{-7}\times\dfrac{I_1 I_2}{d}$로 구해진다.

단상 선로는 왕복 도체에 크기가 같고 방향이 반대인 전류가 흐르므로 $F=2\times10^{-7}\times\dfrac{3\times3}{1.5}=1.2\times10^{-6}\ \mathrm{N/m}$이고, 전류 방향이 반대이면 두 도체는 서로 밀어내는 반발력을 받는다.

자성체의 자기 감자력은 자화의 세기(J)에 비례한다.

감자력은 $H'=\dfrac{N}{\mu_0}J$로 나타나므로, 자화의 세기 J와 감자율 N 모두에 비례하는 양이다.

• 감자율 N에 반비례한다는 설명은 비례 관계를 거꾸로 본 것이므로 옳지 않다.
• 자화의 세기는 자계가 커질수록 커지므로, 감자력이 자계에 반비례한다는 설명도 옳지 않다.
• 감자력은 자성체의 형상으로 정해지는 감자율과 자화의 세기로 결정되며, 투자율에 비례하는 양이 아니다.

평면파의 단위 시간당 전력밀도(포인팅벡터의 크기)는 $S=EH$로 나타난다.

전자계의 전력밀도는 전계와 자계 벡터의 외적으로 정의되며, 그 크기는 전계와 자계 세기의 곱과 같다.

같은 전위차에서 극판의 전하량은 5배로 증가한다.

콘덴서의 전하량은 $Q=CV$이고, 정전용량은 유전체를 넣으면 비유전율만큼 커지므로 $C=\varepsilon_s C_0=5C_0$가 된다.

전위차 V가 동일하다면 전하량도 정전용량에 비례하여 5배로 늘어난다.

코일에 유기되는 기전력은 $10$[V]이다.

유기기전력은 $e=L\dfrac{\Delta I}{\Delta t}=20\times10^{-3}\times\dfrac{100}{0.2}=10\ \mathrm{V}$로 계산된다.

권수를 절반으로 줄이면서 인덕턴스를 일정하게 유지하려면 코일의 길이를 1/4로 줄여야 한다.

원통 코일의 인덕턴스는 $L=\dfrac{\mu_0 N^2 S}{\ell}$에 비례하므로, 권수가 절반이 되면 $N^2$항이 4분의 1로 줄어든다.

인덕턴스를 그대로 유지하려면 나머지 항인 길이도 4분의 1로 줄여 $\dfrac{S}{\ell}$ 값을 4배로 키워야 한다.

전자파의 전파속도가 진공 중 빛의 속도와 같아지려면 비유전율과 비투자율이 모두 1이어야 한다.

매질 내 전자파의 속도는 $v=\dfrac{c}{\sqrt{\varepsilon_s \mu_s}}$이므로, 이 속도가 빛의 속도 c와 같아지려면 $\varepsilon_s \mu_s=1$이 되어야 하고, 두 값 모두 진공과 같은 1일 때 이 조건이 만족된다.

도체면에서 성립하는 관계식은 $E_y dz=E_z dy$이다.

도체 표면에서 전계는 항상 법선 방향을 향하므로, 법선 방향의 미소길이 벡터 dL과 전계 벡터 E는 서로 평행하다.

두 벡터가 평행하면 외적이 0이 되어야 하므로, 성분별로 정리하면 $E_y dz=E_z dy$와 같은 관계식이 성립한다.

환상솔레노이드 철심 내부의 자계 세기는 $H=\dfrac{NI}{2\pi R}$[AT/m]이다.

환상솔레노이드는 자속이 철심 내부를 원형으로 순환하므로, 평균 반지름 R인 원둘레를 따라 앙페르의 주회법칙을 적용하면 이 식이 얻어진다.

기자력에 대한 설명 중, 전류 밀도와 코일 권수의 곱이라고 한 설명이 옳지 않다.

기자력은 코일에 흐르는 전류(전류의 크기) I와 권수 N의 곱, 즉 $F=NI$로 정의되며, 전류밀도가 아니라 전류 자체가 사용된다.

• 기자력이 전기회로의 기전력에 대응한다는 설명은 옳다.
• 기자력이 자기저항과 자속의 곱과 같다는 설명(자기회로의 옴의 법칙)도 옳다.
• 기자력의 SI 단위가 암페어[A]라는 설명도 옳다.

무한 평면도체에 의한 점전하 Q의 영상전하는 -Q와 같다.

영상전하법에서는 접지된 무한 평면도체의 영향을 점전하와 크기가 같고 부호가 반대인 가상의 전하로 대체하여 전계를 구한다.

코일의 권수는 약 $300$회이다.

환상솔레노이드의 내부 자계는 $H=\dfrac{NI}{2\pi R}$이므로, 이를 N에 대해 정리하면 $N=\dfrac{H\times2\pi R}{I}=\dfrac{1600\times2\pi\times0.15}{5}\approx302$가 되어 약 300회이다.

점 A에서의 자위는 약 $3.96\times10^{3}$[A]이다.

막대자석(자기쌍극자)에 의한 자위는 $U=\dfrac{M\cos\theta}{4\pi\mu_0 r^2}$로 구해지며, 자기모멘트 $M=m\ell=0.2\times0.1=0.02\ \mathrm{Wb\cdot m}$이다.

이를 대입하면 $U=\dfrac{0.02\times\cos60^\circ}{4\pi\times(4\pi\times10^{-7})\times0.4^2}\approx3.96\times10^{3}\ \mathrm{A}$가 된다.

Δ결선의 콘덴서를 같은 용량으로 Y결선으로 바꾸면 진상용량은 1/3배로 줄어든다.

콘덴서의 무효전력은 $Q=\omega C V^2$으로 전압의 제곱에 비례하는데, Δ결선에서는 선간전압이 그대로 각 콘덴서에 걸리지만 Y결선에서는 상전압, 즉 선간전압의 $\dfrac{1}{\sqrt{3}}$배만 걸린다.

따라서 용량비는 $\left(\dfrac{1}{\sqrt3}\right)^2=\dfrac{1}{3}$이 되어 Y결선의 진상용량은 Δ결선의 3분의 1로 줄어든다.

한류리액터는 계통에 설치되어 단락전류를 제한하기 위해 사용한다.

사고 발생 시 리액터의 임피던스가 단락전류의 크기를 억제함으로써 차단기 등 기기의 차단 용량을 낮게 설계할 수 있게 해준다.

이도를 9m에서 11m로 늘릴 때 경간에 더 늘려야 할 전선의 길이는 약 $35$[cm]이다.

전선의 실제 길이는 경간 S와 이도 D를 이용해 $L=S+\dfrac{8D^2}{3S}$로 근사된다.

이도가 9m에서 11m로 바뀔 때 늘어나는 길이는 $\Delta L=\dfrac{8(11^2-9^2)}{3\times300}=\dfrac{8\times40}{900}\approx0.356\ \mathrm{m}=35.6\ \mathrm{cm}$로, 약 35cm이다.

고장점의 위치에 관계없이 선로 양단을 동시에 고속으로 차단할 수 있는 계전방식은 표시선(pilot wire) 계전방식이다.

표시선 계전방식은 선로 양쪽 끝의 계전기를 표시선(통신선)으로 연결하여 양단의 전류·위상 정보를 비교함으로써, 보호구간 내 어느 위치에서 사고가 나더라도 양쪽 차단기를 동시에 동작시킬 수 있다.

15m 이하의 저낙차이면서 조력 발전용으로 적합한 수차는 튜블러 수차이다.

튜블러 수차는 물이 흐르는 방향과 축이 거의 일직선을 이루는 통(관류) 모양 구조여서 낙차가 매우 작고 유량이 큰 조건에서도 물의 흐름을 거의 꺾지 않고 받아낼 수 있다. 조력발전소처럼 낙차가 작고 유량 변동이 큰 곳에 주로 쓰이는 이유다.

• 카플란 수차도 저낙차용 반동수차이지만 물의 흐름을 축 방향으로 꺾어 받는 수직축 구조가 일반적이어서, 15m 이하의 극저낙차·대유량 조건에는 관류형인 튜블러 쪽이 더 적합하다.
• 펠튼 수차는 고낙차(약 300m 이상)에 쓰이는 충동수차이다.
• 프란시스 수차는 중낙차 영역에서 주로 쓰이는 반동수차이다.

선간거리와 도체반지름의 비인 $D/r$이 커질수록 인덕턴스는 커지고 정전용량은 작아진다.

가공송전선의 인덕턴스는 $L=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac{D}{r}$ 형태로 $D/r$이 커질수록 함께 커지지만, 정전용량은 $C=\dfrac{0.02413}{\log_{10}(D/r)}$ 형태로 $D/r$이 분모에 들어가 오히려 작아진다.

즉 두 선로정수는 서로 반대 방향으로 변화한다.

수변전설비 1차측 차단기의 정격 차단용량은 공급측(전원측)의 단락 용량을 기준으로 정한다.

차단기는 평상시 부하전류가 아니라 고장 시 흐르는 최대 단락전류를 안전하게 차단해야 하므로, 그 차단용량은 수전점에서 바라본 전원측 계통의 단락용량 이상이어야 한다.

변압기 용량, 수전계약 용량, 부하설비 용량은 평상시 운전조건을 나타낼 뿐 고장전류의 크기를 결정하지 않는다.

직접접지방식에서 변압기 단절연이 가능한 이유는 중성점 전위가 낮게 유지되기 때문이다.

중성점을 대지에 직접 연결하면 지락사고가 나도 건전상의 전위 상승이 억제되어 중성점 부근의 대지전위가 낮게 유지되므로, 중성점에 가까운 권선의 절연 레벨을 낮추는 저감절연(단절연) 설계가 가능하다.

고장전류가 크다는 점이나 보호계전기 동작이 확실하다는 점은 직접접지방식의 특징이기는 하지만, 절연 레벨을 낮출 수 있는 근거는 되지 못한다.

불평형 부하의 역률은 유효전력을 각 상 피상전력의 벡터합으로 나눈 값이다.

각 상의 피상전력을 복소전력으로 보고 벡터적으로 더하면 $\sum S=\sum P+j\sum Q$가 되고, 그 크기는 $\sqrt{\left(\sum P\right)^{2}+\left(\sum Q\right)^{2}}$이다. 역률은 전체 유효전력을 이 합성 피상전력으로 나눈 값이므로 분모에는 각 상 크기를 단순히 더한 산술합이 아니라 위상까지 반영한 벡터합을 써야 한다.

분자에 무효전력을 놓은 표현은 역률이 아니라 무효율을 나타내므로 옳지 않다.

접지봉만으로 원하는 접지저항까지 낮출 수 없을 때는 매설지선을 사용한다.

매설지선은 지표면 아래에 긴 나선을 포설해 접지전극이 대지와 접하는 유효 면적을 넓히는 방식으로, 토양 저항률이 높아 접지봉 시공만으로는 목표 저항값 확보가 어려운 탑각 접지를 보강하는 데 쓰인다.

• 가공지선은 낙뢰를 차폐하는 선로이지 접지저항 보강 수단이 아니다.
• 크로스본드선은 케이블 시스의 유도전압을 상쇄하기 위한 결선이다.
• 차폐선은 통신선 유도장해 경감용으로 접지저항과는 무관하다.

스틸의 식으로 구한 송전전압은 약 100kV이다.

스틸의 식은 $V=5.5\sqrt{0.6L+\dfrac{P}{100}}\ [\mathrm{kV}]$이며, 여기서 L은 송전거리[km], P는 송전전력[kW]이다.

$V=5.5\sqrt{0.6\times50+\dfrac{30000}{100}}=5.5\sqrt{330}\approx99.9\ [\mathrm{kV}]$
따라서 약 100kV가 필요하다.

코로나 임계전압이 높아지는 경우는 전선의 지름이 큰 경우이다.

임계전압은 전선이 굵을수록, 그리고 상대공기밀도가 클수록 높아진다. 전선을 굵게 하면 같은 전압에서도 전선 표면의 전위경도가 낮아져 주변 공기의 절연이 잘 파괴되지 않으므로 코로나가 발생하기 어려워진다.

• 기압이 낮아지면 상대공기밀도가 작아져 임계전압은 오히려 낮아진다.
• 온도가 높아지는 경우도 상대공기밀도를 낮춰 임계전압을 낮춘다.
• 상대공기밀도가 작은 경우 자체가 임계전압을 낮추는 조건이다.

영상전류를 검출하는 영상변류기(ZCT)는 지락 과전류 계전기와 함께 사용된다.

지락사고가 발생하면 3상 전류의 벡터합인 영상분 전류가 흐르는데, ZCT는 이 영상전류를 검출해 지락 과전류 계전기를 동작시켜 사고구간을 차단한다.

과전류·저전압·과전압 계전기는 상전류나 상전압 자체를 검출 대상으로 하므로 일반 변류기(CT)나 계기용변압기(PT)와 함께 쓰인다.

이 송전선의 특성임피던스는 약 400Ω이다.

수전단을 단락했을 때의 임피던스 $Z_s$와 개방했을 때의 어드미턴스 $Y_0$ 사이에는 $Z_0=\sqrt{\dfrac{Z_s}{Y_0}}$ 관계가 성립한다.

$Z_0=\sqrt{\dfrac{300}{1.875\times10^{-3}}}=\sqrt{160000}=400\ [\Omega]$

애자의 구비조건으로 옳은 것은 지지물에 전선을 지지할 수 있는 충분한 기계적 강도를 가져야 한다는 것이다.

애자는 전선을 전기적으로 절연하면서 동시에 전선의 하중과 장력을 견뎌 지지물에 붙잡아 두어야 하므로, 절연내력과 함께 기계적 강도가 기본 요건이 된다.

• 온도 급변에는 잘 견뎌야 하지만 습기는 잘 흡수하지 않아야 절연성능이 유지된다.
• 비·눈·안개 속에서도 절연내력을 지키려면 표면 누설전류가 적어야 하므로, 누설전류가 많아야 한다는 설명은 옳지 않다.
• 선로전압뿐 아니라 이상전압에 대해서도 충분한 절연내력을 가져야 하므로, 이상전압에서 절연내력이 매우 작아야 한다는 설명은 옳지 않다.

고압 배전선로는 배전변전소 → 급전선 → 간선 → 분기선 순서로 구성된다.

배전변전소에서 나온 전력은 도중에 부하를 접속하지 않고 간선까지 전력을 보내는 급전선을 거쳐 간선(주선로)에 이르고, 간선에서 각 수용가 방향으로 갈라지는 분기선을 통해 최종 수요지에 공급된다.

즉 굵은 선로에서 가는 선로로, 부하가 없는 구간에서 부하가 많은 구간으로 내려가는 순서로 기억하면 된다.

경제적인 전선의 굵기를 선정할 때 적용되는 것이 켈빈의 법칙이다.

전선을 굵게 할수록 전력손실비는 줄지만 전선 건설비(이자와 감가상각비)는 늘어난다. 이 두 비용의 합이 최소가 되는 경제적 전류밀도를 구해 전선 굵기를 정하는 것이 켈빈의 법칙이다.

전력손실 축소나 전압강하 감소, 부하 배분의 균형은 배전설계에서 별도로 다루는 목표일 뿐 켈빈의 법칙이 적용되는 대상은 아니다.

기계기구류의 절연 불량으로 인한 감전사고 방지 대책과 거리가 먼 것은 퓨즈 설치이다.

퓨즈는 과전류·단락사고로부터 회로와 기기를 보호하는 장치일 뿐, 인체를 통해 흐르는 정도의 작은 누설전류로는 용단되지 않아 감전 자체를 막지 못한다.

• 외함 접지는 누전 시 외함 전위를 대지전위 가까이 유지해 접촉 시 인체에 걸리는 전압을 낮춘다.
• 저전압 사용은 접촉 시 인체에 가해지는 전압 자체를 낮춘다.
• 누전차단기 설치는 누설전류를 검출해 즉시 전원을 차단한다.

송전전압을 높이면 같은 전력을 보낼 때 전류가 줄어들어 전선 단면적을 줄일 수 있으므로 전선비는 감소한다. 반대로 절연 이격거리와 절연 강도를 키워야 하므로 애자·지지물비는 증가한다.

따라서 가로축을 전압, 세로축을 건설비로 놓으면 전선비는 오른쪽으로 갈수록 내려가는 곡선, 애자·지지물비는 올라가는 곡선이 되어 두 곡선이 서로 교차하는 그림이 옳다. 전선비가 전압과 무관하게 수평인 그림, 두 비용이 함께 감소하는 그림, 전선비가 올라가고 애자·지지물비가 내려가는 뒤바뀐 그림은 모두 이 관계와 어긋난다.

이 상반된 두 곡선의 합이 최소가 되는 지점이 곧 경제적 송전전압이며, 이를 경험식으로 정리한 것이 스틸(Still)의 식 $V=5.5\sqrt{0.6\ell+\dfrac{P}{100}}\ [\mathrm{kV}]$ (ℓ: 송전거리 km, P: 송전전력 kW)이다.