05년 1회차

가공 전차선로의 인류장치는 온도 변화에 따른 전차선의 신축을 흡수하고 장력을 일정하게 유지하기 위한 설비로, 조가선과 전차선을 함께 인류하는 구조가 일반적이다. 따라서 둘을 반드시 각각 따로 인류해야 한다는 설명은 옳지 않다.

• 온도변화에 따른 신축작용을 흡수한다는 것은 인류·장력조정장치의 기본 기능이다.
• 장력조정장치에는 활차식 등 자동식과 수동식이 있다.
• 인류구간 장력조정장치의 조정거리를 800m 내외로 두는 것도 통상적인 기준이다.

직류 전차선로에서는 귀선로인 레일의 전기저항이 커서 귀선전류가 흐르면 전압강하와 레일 전위 상승이 발생하기 쉽다.

이를 억제하기 위해 레일과 병렬로 연결해 귀선 전류의 통로를 넓혀주는 보조귀선을 설치한다.

직접조가식은 전차선(트롤리선)을 조가선 없이 지지점(스펜션·빔 등)에 직접 고정하는 방식으로, 장력과 높이를 일정하게 유지하기 어렵다는 것이 오히려 단점이다.

• 조가선에서 행거로 전차선을 매다는 방식을 커티너리 조가식이라 하는 설명은 옳다.
• 강체 조가식은 전차선이 강체에 고정 지지되어 곡선당김장치가 필요 없다는 설명도 옳다.
• 트롤리선과 조가선이 이루는 면의 수직 여부로 수직 조가식과 사조식을 구분하는 설명도 옳다.

표준전압 교류 25,000V로 공급하는 전차선에서 허용할 수 있는 최고 전압의 한도는 30,000V이다.

전차선로의 전압은 열차 위치와 부하 변동, 회생제동 등에 따라 공칭전압보다 높아질 수 있으므로, 공칭전압과는 별도로 허용 최고전압을 정해 둔다. 애자와 기기의 절연 설계, 보호계전기 정정은 공칭전압이 아니라 이 허용 최고전압을 기준으로 이루어진다.

팬터그래프를 한 개만 사용하는 전기차가 운행되는 구간에서, 교류 25kV 이상구분용 절연구분장치(Dead section)의 최소 길이는 8m가 적정하다.

절연구분장치는 팬터그래프가 앞뒤 두 급전구간에 동시에 닿아 단락시키는 일이 없도록, 팬터그래프가 무가압 구간 안으로 완전히 들어간 뒤에야 다음 구간에 접촉할 만큼의 길이를 확보해야 한다. 팬터그래프가 하나뿐인 차량이 통과하는 구간에서는 그 최소 길이를 8m로 본다.

이 전차선의 허용장력은 약 $1382\ \mathrm{kgf}$이다.

마모로 단면이 줄어든 전차선은 파괴강도도 계산 단면적에 대한 잔존 단면적의 비율만큼 떨어지므로, 그 값을 다시 안전율로 나누어 허용장력을 구한다.

$T_a=\dfrac{5900\times\dfrac{87.6}{170}}{2.2}$

잔존 단면적의 비는 $87.6/170\approx0.515$ 이므로 잔존 강도는 $5900\times0.515\approx3040\ \mathrm{kgf}$이고, 이를 안전율 2.2로 나누면 약 $1382\ \mathrm{kgf}$가 된다.

전차선 또는 팬터그래프 습판의 미세한 진동으로 이선시간이 수십분의 일초 정도에 그치는 이선을 소이선이라 한다.

이선은 접촉이 떨어져 있는 시간의 길이에 따라 구분하며, 소이선은 그 가운데 가장 짧고 미세한 진동성 이선이다. 이선시간이 길어질수록 중이선, 대이선으로 나뉘고 그만큼 아크에 의한 전차선과 습판의 손상도 커진다.

이 전차에 필요한 견인력은 $400\ \mathrm{kg}$이다.

열차저항을 무시하면 필요한 견인력은 구배저항과 같고, 구배저항은 차량 중량에 구배(천분율)를 곱해 구한다.

$F=W\times i=20{,}000\ \mathrm{kg}\times\dfrac{20}{1000}=400\ \mathrm{kg}$

단위 중량당으로 보면 20/1000 구배에서는 1톤마다 20kg의 저항이 생기므로, 20톤이면 400kg으로 같은 값이 된다.

곡선구간에서 전차선의 위치를 소정의 범위 안으로 끌어당기는 장치를 곡선당김장치라 한다.

전차선은 곡선에서 장력 때문에 궤도 중심선 바깥으로 벗어나려는 경향이 있으므로, 곡선당김장치가 지지점에서 전차선을 안쪽으로 당겨 편위를 규정 범위로 유지시킨다. 이로써 전차선이 팬터그래프의 집전 범위를 벗어나지 않고 정상적인 접촉을 유지할 수 있다.

이 전기차의 출력은 약 $648\ \mathrm{kW}$이다.

주전동기 1대의 입력은 단자전압과 전류의 곱이고, 출력은 여기에 효율 0.9를 곱한 값이다. 전동기가 3대이므로 그 3대분을 합산한다.

$P=3\times V\times I\times\eta=3\times1200\ \mathrm{V}\times200\ \mathrm{A}\times0.9=648{,}000\ \mathrm{W}=648\ \mathrm{kW}$

팬터그래프가 이동하는 동안 전차선과의 접촉이 순간적으로 이탈하는 현상을 이선현상이라 한다.

이선이 발생하면 떨어지는 순간 아크가 생겨 전차선과 팬터그래프 습판이 손상되고 집전 성능도 떨어진다. 그래서 가선 설계에서는 이도와 장력, 지지점 간격을 적절히 관리해 이선율을 낮추는 것이 중요하다.

직류 T-bar(강체) 방식 전차선로의 지상부 이행장치에서 지상부 전차선은 더블 심플 커터너리 가선방식으로 가선하는 것이 가장 적당하다.

강체가선은 탄성이 거의 없어 커터너리 구간과 만나는 이행부에서 경점(硬點)이 생기고 이선이 잦아진다. 전차선을 2조로 나란히 가선하는 더블 심플 커터너리는 일반 심플 커터너리보다 전차선의 질량과 집전 안정성이 커서 강체구간과의 특성 차이를 완화해 주므로, 이행구간의 지상부 가선방식으로 적합하다.

흡상변압기(BT)는 1차측을 전차선에, 2차측을 부급전선에 직렬로 접속하는 것이 옳은 방법이다.

레일로 누설되는 귀선전류를 부급전선 쪽으로 흡상시켜 통신유도장해를 줄이려면, 전차선측 권선에 흐르는 전류와 같은 크기의 전류가 부급전선측 권선에도 흐르도록 두 권선을 각각 전차선과 부급전선에 직렬로 삽입해야 한다. 권선을 병렬로 접속하면 부하전류가 그대로 권선을 우회해 흡상 작용이 성립하지 않는다.

단상 교류식 전기철도에서 전원 계통의 전압 불평형을 경감하기 위해 스코트 결선을 사용한다.

스코트 결선은 3상 전원을 위상이 90° 다른 두 개의 단상(M좌·T좌)으로 변환해 각 좌에 부하를 나누어 분담시킨다. 그 결과 단상 부하인 전기철도가 3상 계통에 일으키는 전압 불평형을 크게 줄일 수 있다.

직류 1500V 방식에서 가공 전차선의 가압부분과 대지 사이의 절연 표준 이격거리는 250mm이다.

가압부와 터널·교량·구조물처럼 접지된 부분 사이에는 섬락이나 절연 파괴가 생기지 않도록 일정한 공간을 두어야 하며, 급전전압이 높을수록 이 값을 크게 잡는다. 직류 1500V 구간에서는 250mm를 표준 이격거리로 삼아 구조물의 위치와 건축한계를 검토한다.

교류구간에서 인접 변전소 사이에 병렬급전을 하기 어려운 이유는 각 변전소 급전용 변압기의 위상각이 서로 다르기 때문이다.

스코트 결선 등으로 3상 전원을 두 개의 단상으로 나누어 급전하면 인접 변전소 사이에 위상차가 생긴다. 위상이 다른 전원을 그대로 병렬로 연결하면 큰 순환전류가 흐르게 되므로, 각 변전소가 자기 구간만 독자적으로 담당하는 단독급전방식을 채택한다.

급전계통을 전기적으로 구분하는 것은 전기차량의 속도를 높여 원활한 운행을 하기 위한 목적이 아니다.

구분장치를 두는 실제 목적은 다음과 같다.

• 변전소에서 발생하는 이상전력이 인접 구간으로 번지지 않도록 구분한다.
• 사고가 발생했을 때 정전 등 파급 범위를 최소 구간으로 축소한다.
• 보수작업과 같은 정전작업이 필요할 때 정전구간을 확보한다.

열차의 운행속도는 차량 성능과 선로 조건에 따르는 것이지 급전계통을 나눈다고 높아지지 않으며, 오히려 구분장치 통과 시에는 타행 운전 등의 제약이 따른다.

교류방식 전철구간에서 위상이 다른 급전구간을 나누는 이상(異相)구분과, 교류와 직류가 바뀌는 구간의 구분에는 데드섹션이 주로 사용된다.

데드섹션은 두 급전구간 사이에 무가압 구간을 두어 전기적으로 완전히 떼어 놓는 절연구분장치이므로, 팬터그래프가 통과할 때 위상이 다른 전원끼리 또는 교류와 직류가 서로 이어지는 것을 막을 수 있다.

• 에어섹션은 같은 계통 안에서 전차선을 공기 절연으로 나누는 장치이고, 에어조인트는 장력구간의 이음매로 전기적으로는 이어진 상태여서 위상이나 급전방식이 다른 구간을 나누는 데는 쓸 수 없다.
• 애자형섹션은 전차선 중간에 절연물을 직접 넣어 구분하는 방식으로, 주로 직류 구간이나 측선 등 속도가 낮은 곳에 적용하며 전압차가 큰 교직 절환 구간에는 적합하지 않다.

인류용 지선의 설계하중은 인류된 전선의 장력 최댓값과 인류기둥에 받는 풍압하중을 합한 값으로 정한다.

지선은 전선 장력과 풍압이라는 두 하중을 동시에 지지해야 하므로, 두 값을 더해 가장 불리한 조건을 설계에 반영한다. 두 값을 나누거나 곱하거나 빼는 방식은 실제로 지선에 걸리는 하중을 나타내지 못해 안전을 확보할 수 없다.

구조물을 지지하는 지점(Support)의 기본 종류는 이동지점, 회전지점, 고정지점 세 가지이며, 평행지점이라는 지점 형식은 없다.

이동지점은 지지면에 수직한 반력만 가지고, 회전지점은 수평·수직 반력을 가지며, 고정지점은 수평·수직 반력에 모멘트까지 구속한다. 지점의 종류는 이렇게 구속하는 변위의 수로 구분된다.

전차선로용 강구조물의 주기둥재 세장비는 200 이하로 제한된다. 세장비(슬렌더니스 비, L/r)는 부재의 길이를 회전반경으로 나눈 값으로, 구조물의 안정성과 내구성을 확보하기 위해 철도 설계기준에서 주기둥재에 대해 이 수치를 상한선으로 규정하고 있다.

전차선을 지지하는 지지물과 인접 지지물 사이의 간격을 경간이라 한다.

• 가고는 조가선과 전차선 사이의 수직 거리를 말한다.
• 편위는 팬터그래프 습판이 고르게 마모되도록 전차선을 궤도 중심에서 좌우로 지그재그로 배치한 거리를 말한다.

가동브래키트용 애자의 안전율은 최대 만곡하중에 대하여 2.5 이상으로 하여야 한다.

가동브래키트의 애자는 브래키트가 회전하면서 전차선의 장력과 자중을 받기 때문에 축방향 인장보다 휨(만곡) 작용을 크게 받는다. 그래서 단순 파괴하중이 아니라 애자가 견딜 수 있는 최대 만곡하중을 기준으로 삼고, 여기에 2.5 이상의 안전율을 확보하도록 정하고 있다.

구조용 강재로 가장 많이 사용되는 것은 연강이다.

연강은 탄소 함유량이 낮아 강도와 연성의 균형이 좋고 절단·용접 등 가공이 쉬우며 값도 싸다. 그래서 특별히 높은 강도나 내식성이 요구되는 경우가 아니면 일반 구조용 강재로 연강이 표준적으로 채택된다.

이 문형 빔의 수직 등분포하중은 $62.5\ \mathrm{kgf/m}$이다.

빔의 모양과 재질이 일정하므로 전체 수직하중을 빔의 길이로 나누면 단위 길이당 하중이 된다.

$w=\dfrac{P}{L}=\dfrac{1500\ \mathrm{kgf}}{24\ \mathrm{m}}=62.5\ \mathrm{kgf/m}$

고정지점의 반력수는 3개, 이동지점의 반력수는 1개이다.

고정지점은 수평력·수직력·모멘트를 모두 구속하므로 반력 성분이 3개이고, 이동지점은 지지면에 수직한 방향의 반력 하나만 가진다. 회전지점(힌지)은 수평·수직 두 방향의 반력을 가져 이 둘의 중간에 해당한다.

철도와 도로 등을 횡단하는 수평지선의 높이는 궤도면상 6.5m 이상, 도로면상 6m 이상으로 한다.

수평지선이 열차나 차량의 통행을 방해하지 않도록 건축한계와 통행 높이 위로 충분히 띄워 설치해야 하며, 차량보다 높은 열차가 지나는 궤도 쪽을 도로 쪽보다 더 높게 잡는다.

어떤 점에 대한 여러 힘의 모멘트의 대수합이 그 힘들의 합력이 만드는 모멘트와 같다는 것은 바리뇽(바리니온)의 정리이다.

라미의 정리는 한 점에서 세 힘이 평형을 이룰 때 각 힘의 크기가 마주보는 각의 사인에 비례한다는 내용이고, 베르누이의 정리는 유체의 에너지 보존을, 훅크의 법칙은 탄성한도 안에서 응력과 변형률이 비례한다는 것을 다루므로 모멘트의 합에 관한 이 설명과는 다르다.

전기철도 구조물의 형태별 분류에서 라멘은 보와 기둥 같은 선형 부재로 이루어진 골조 구조이므로 2차원 구조물에 해당하지 않는다.

패널, 플레이트, 쉘은 모두 면(面)으로 하중을 전달하는 2차원 구조물이지만, 라멘은 각 부재의 축을 따라 하중을 전달하는 뼈대 구조라는 점에서 이들과 구분된다.

열차의 운행속도가 고속인 직선 선로라는 조건만으로는 전철주를 철주로 해야 할 개소가 되지 않는다.

• 교량의 난간 등에 건식하는 경우는 설치 여건상 강도와 시공성이 뛰어난 철주가 필요하다.
• 건축한계에 지장을 주어 20m 이상의 긴 빔을 설치해야 하는 개소는 빔의 하중을 견딜 강도가 필요해 철주를 쓴다.
• 전선의 수평장력이나 빔의 중량, 풍압에 대해 강도가 약한 개소도 철주로 보강해야 한다.

즉 철주를 쓰는 기준은 지지물에 걸리는 하중과 설치 조건이며, 운행속도나 선형(직선 여부)은 지지물의 재질을 결정하는 직접적인 사유가 아니다.

철주 주체를 상부와 기초부로 분할하여, 기초부를 먼저 완료한 뒤 기초부 주체와 상부 주체를 볼트로 체결해 시공하는 방식을 근계매입 방식이라 한다.

근계(根繼)는 지중에 묻히는 뿌리 부분을 따로 시공해 상부와 잇는다는 뜻으로, 기초가 굳은 뒤 상부를 조립하므로 시공이 쉽고 나중에 상부만 교체·보수하기에도 유리하다. 반면 직매입 방식은 주체를 나누지 않고 그대로 지중에 묻어 고정하는 방식이다.

경사재의 설치 방법을 결정하는 사항에 인장력의 크기는 해당하지 않는다.

경사재는 주재를 이어 트러스를 구성하는 부재로, 압축을 받을 때의 좌굴이 설계를 지배한다. 그래서 좌굴을 막기 위한 세장비의 제한, 부재에 생기는 발생 응력의 크기, 주재와의 접합부에 작용하는 하중의 크기를 보고 부재의 배치와 접합 방법을 정한다.

인장은 부재 단면이 비교적 쉽게 견디는 작용이므로, 인장력의 크기 자체가 경사재의 설치 방법을 좌우하는 요소가 되지는 않는다.

전기철도의 고정식 빔은 가공선로를 지지·고정하는 구조물로, 주요 종류는 고정브래키트(단주에 직접 고정), 크로스 빔(주주 간 횡단 연결), 문형 고정빔(門 모양의 구조) 등이다. 반면 스팬선식 빔은 가선이 스팬 중간에 중간 지지점을 갖는 방식으로, 고정식이 아닌 현수식(또는 탄성식) 가선의 지지 형태에 해당하므로 고정식 빔의 종류가 아니다.

이 곡선구간에서 지지점과 인접 지지점 사이의 거리(경간)는 약 $60\ \mathrm{m}$이다.

곡선구간에서는 전차선을 지지점에서 곡선 바깥쪽으로 편위만큼 당겨 두므로, 직선으로 가설된 전차선은 경간 중앙에서 반대로 안쪽으로 같은 크기만큼 치우친다. 따라서 지지점을 잇는 현에 대한 중앙종거가 편위의 2배가 되고, 중앙종거와 곡선반경·경간의 관계식에서 경간을 구한다.

$2e=\dfrac{S^{2}}{8R}\ \Rightarrow\ S=\sqrt{16Re}$

$S=\sqrt{16\times900\times0.25}=\sqrt{3600}=60\ \mathrm{m}$

허용응력도는 재료의 파괴강도를 안전율로 나눈 값으로 표시한다.

$\sigma_a=\dfrac{\sigma_u}{S}$

여기서 분자는 재료가 실제로 파괴에 이르는 한계강도이고 분모는 안전율이다. 한계강도에 여유를 두어 설계에서 실제로 사용할 수 있는 응력의 한계를 정한 것이 허용응력도이다.

전주나 고정빔 등에 취부하여 급전선, 부급전선, 보호선 등을 지지하거나 인류하기 위한 구조물을 완금이라 한다.

애자는 완금과 전선 사이의 절연을 담당하는 부품이고, 행거는 조가선에서 전차선을 매다는 부품이며, 댐퍼는 전선의 진동을 억제하는 부품이라는 점에서 완금과 역할이 다르다.

콘크리트 벽 속에서 이 평면파의 전파속도는 약 $1.34\times10^{8}\ \mathrm{m/s}$이다.

매질 속의 전파속도는 비유전율과 비투자율로 정해지며 주파수와는 무관하므로, 주어진 710kHz는 계산에 쓰이지 않는다.

$v=\dfrac{c}{\sqrt{\varepsilon_s\mu_s}}=\dfrac{3\times10^{8}}{\sqrt{5\times1}}\approx\dfrac{3\times10^{8}}{2.236}\approx1.34\times10^{8}\ \mathrm{m/s}$

변위전류는 유전체와 가장 관계가 깊다.

변위전류는 도체에서처럼 전하가 실제로 이동하는 전류가 아니라, 유전체(절연체) 안에서 전속밀도가 시간에 따라 변할 때 전류와 같은 작용을 하는 성분이다. 콘덴서의 두 극판 사이는 유전체로 막혀 있어도 이 변위전류 덕분에 회로 전체로는 전류가 끊기지 않고 연속된다.

강자성체에서 자화의 세기 J는 자속밀도 B보다 약간 작다.

$B=\mu_0 H+J$ 의 관계에서 강자성체는 자화가 매우 잘 되어 자속밀도의 대부분을 자화의 세기가 차지하지만, 진공의 투자율에 자계의 세기를 곱한 항인 $\mu_0 H$ 만큼은 언제나 더해진다. 따라서 J는 B보다 그 항만큼 작다.

와전류손실은 주파수의 제곱에 비례해 커지므로 주파수가 오를 때 가장 급격히 증가한다.

와전류손실은 $P_e \propto f^2 B_m^2$ 형태로 표현되어 주파수의 제곱에 비례한다.

• 히스테리시스손실은 주파수에 1제곱으로 비례해 증가율이 더 작다.
• 교번자속에 의한 기전력은 $e=4.44fN\phi_m$으로 주파수에 단순 비례한다.
• 표피효과 두께의 역수는 표피두께가 $\dfrac{1}{\sqrt{f}}$에 비례하므로 $\sqrt{f}$에 비례해, 증가 속도가 가장 느리다.

무한 평면 전하에 의한 전장의 세기는 거리와 무관하게 일정한 값을 가지므로, 거리 r에 반비례한다는 설명이 틀렸다.

무한 평면 전하의 전장은 $E=\dfrac{\rho_s}{2\varepsilon}$로 표현되며 거리 r이 포함되지 않는다.

• 전장이 판에 수직방향으로만 존재한다는 설명은 대칭성에 의해 옳다.
• 전장의 세기가 전하밀도에 비례한다는 설명도 위 식과 일치해 옳다.
• 매질(유전율)에 따라 전장 세기가 달라진다는 설명도 식에 유전율이 포함되어 있어 옳다.

큐리온도는 강자성체가 가열되어 자발자화를 잃고 상자성으로 바뀌는 온도이다.

온도가 큐리점에 도달하면 원자자기모멘트의 정렬을 유지하던 교환상호작용이 열운동에 의해 깨지면서 강자성이 사라진다.

병렬 콘덴서 설치는 역률 개선과 전압강하 보상이 목적으로, 계통 안정도를 직접 향상시키는 대책으로 보기 어렵다.

안정도 향상의 핵심은 계통의 직렬 리액턴스를 줄이는 것이다.

• 병렬 회선수를 늘리면 선로 리액턴스가 줄어 안정도가 향상된다.
• 직렬 콘덴서를 설치하면 선로의 유도성 리액턴스를 상쇄해 안정도가 향상된다.
• 발전기·변압기 등 기기의 리액턴스를 줄이면 동기화력이 커져 안정도가 향상된다.

비등수형 원자로(BWR)는 경수를 감속재이자 냉각재로 겸용하므로, 감속재로 헬륨 액체금속을 사용한다는 설명이 틀렸다.

노심에서 발생한 열로 경수를 직접 비등시켜 증기를 만들고 이를 곧바로 터빈에 보내는 것이 BWR의 특징이다.

• 연료로 농축우라늄을 사용한다는 설명은 옳다.
• 냉각재로 경수를 사용한다는 설명도 옳다.
• 물을 노내에서 직접 비등시킨다는 설명 역시 BWR의 정의와 일치해 옳다.

비접지 선로의 지락(접지)보호용 계전기에 영상전류를 공급하는 것은 영상변류기(ZCT)이다.

ZCT는 3상 전선을 함께 관통시켜 정상 상태에서는 합성 자속이 0이 되지만, 지락 발생 시 영상전류에 비례한 출력을 지락계전기에 공급한다.

고속중성자를 감속시키지 않고 냉각재로 액체 나트륨을 사용하는 원자로는 고속증식로(FBR)이다.

감속재를 두지 않아 중성자가 고속 상태를 유지하며, 열전도가 우수한 액체 나트륨으로 냉각해 핵분열성 물질을 증식시키는 방식이다.

소호리액터의 탭을 완전공진점에서 약간 벗어나게 하는 이유는 직렬공진에 의한 이상전압 발생을 방지하기 위함이다.

완전공진 상태에서는 소호리액터의 유도성 리액턴스와 선로의 대지 정전용량이 직렬공진을 일으켜 계통에 큰 이상전압이 유기될 수 있으므로, 이를 피하기 위해 일부러 공진점에서 약간 벗어난 탭(과보상)을 사용한다.

송전선로의 페란티 효과는 경부하 시 선로의 충전전류(진상전류)로 인해 수전단 전압이 송전단보다 높아지는 현상으로, 분로리액터를 설치해 방지한다.

분로리액터는 선로 정전용량이 만들어내는 진상 무효전력을 상쇄하도록 지상 무효전력을 소비하므로, 충전전류에 의한 전압 상승분이 억제된다.

현재 가스차단기(GCB)에 널리 사용되는 가스는 SF6(육불화황) 가스이다.

SF6는 공기보다 절연내력과 소호능력이 크게 뛰어나고, 무색·무취의 불활성 기체라 다른 재료와 잘 반응하지 않는 장점이 있다.

낙차가 30% 낮아지고 효율이 10% 낮아지면 출력은 원래의 약 53%가 된다.

수차 출력은 $P \propto Q H \eta$이고, 안내날개 열림이 일정하면 유량은 낙차의 제곱근에 비례해 $Q \propto \sqrt{H}$이므로 $P \propto H^{1.5}\eta$가 된다.

낙차비 $0.7$, 효율비 $0.9$를 대입하면 $0.7^{1.5}\times0.9 \approx 0.527$로, 원래 출력의 약 53%가 된다.

%임피던스는 변압기·동기기의 내부 임피던스뿐 아니라 선로나 케이블의 임피던스에도 동일하게 적용할 수 있으므로, 변압기나 동기기의 내부 임피던스만 사용할 수 있다는 설명이 틀렸다.

• %임피던스는 $\%Z=\dfrac{IZ}{V}\times100$으로 정의되어 단위를 가지지 않는다는 설명은 옳다.
• 정격전압·정격전류라는 기준량에 대한 비로 나타낸 것이라는 설명도 옳다.
• 기기 용량이 달라도 대체로 비슷한 범위의 값을 가진다는 설명 역시 실무적으로 옳다.

단권변압기는 %임피던스가 작아 오히려 단락전류가 커지는 특성이 있으므로, 단락전류가 적다는 설명은 초고압 송전계통에 단권변압기를 채택하는 이유가 될 수 없다.

• 권선의 일부를 공용하므로 중량이 가볍다는 것은 채택 이유가 맞다.
• 누설임피던스가 작아 전압변동률이 적다는 것도 채택 이유가 맞다.
• 동손이 줄어 효율이 높다는 것도 채택 이유가 맞다.

다만 임피던스가 작은 만큼 사고 시 단락전류는 오히려 커지는 단점이 있다.

같은 전선량으로 같은 전력을 보낼 때, 3상3선식의 전력손실은 3상4선식의 $\dfrac{9}{4}$배가 된다.

3상3선식은 전류 $I_3=\dfrac{P}{\sqrt3\,V\cos\theta}$가 흐르는 3가닥 전선(단면적 $A$)을 쓰고, 3상4선식은 상전압이 3선식의 선간전압과 같으므로 선간전압이 $\sqrt3$배 커져 전류는 $I_4=\dfrac{I_3}{\sqrt3}$로 줄어든다.

전선량이 같도록 4선식(중성선 포함 4가닥) 전선단면적을 $\dfrac34A$로 잡고, 평형부하여서 중성선 전류가 0임을 고려해 각 손실을 비교하면 $\dfrac{3I_3^2/A}{3I_4^2/(3A/4)}=\dfrac{9}{4}$가 나온다.

선간(2선) 단락 고장을 대칭좌표법으로 해석할 때는 정상임피던스도와 역상임피던스도만 필요하다.

선간단락은 영상분 전류가 흐르지 않는 고장이므로 영상임피던스도는 필요 없이, 정상분과 역상분 회로만 결합해 해석한다.

직류 송전은 유효전력만 전송할 수 있고 무효전력은 보낼 수 없으므로, 유효전력과 무효전력을 동시에 보낼 수 있다는 설명이 틀렸다.

• 역률이 항상 1이 되어 송전 효율이 좋아진다는 설명은 옳다.
• 리액턴스나 위상각을 고려할 필요가 없어 안정도 문제가 없다는 설명도 옳다.
• 직류 연계 시 단락용량이 늘지 않아 교류측 차단기 용량이 적어도 된다는 설명도 옳다.

공기차단기(ABB)는 압축공기로 아크를 불어 소호하는 방식으로, 사용하는 공기압력은 일반적으로 15~30kg/cm² 정도이다.

고압의 압축공기를 소호실에 분사해 아크를 강제로 차단하므로 별도의 조작용 공기압축설비가 필요하다.

선로의 직렬임피던스는 특성임피던스와 전파정수의 곱으로 표현된다.

단위길이당 직렬임피던스를 $z$, 병렬어드미턴스를 $y$라 하면 특성임피던스는 $\sqrt{\dfrac{z}{y}}$, 전파정수는 $\sqrt{zy}$로 정의된다.

따라서 두 값을 곱하면 $\sqrt{\dfrac{z}{y}}\times\sqrt{zy}=z$가 되어 직렬임피던스 자체가 얻어진다.

선로전압강하보상기(LDC)는 선로의 전압강하를 고려해 모선(변전소) 전압을 조정하는 장치이다.

부하가 커질수록 선로에서 발생하는 전압강하를 미리 계산해 모선측 전압을 그만큼 높게 유지시켜, 실제 수용가 말단의 전압을 일정하게 맞춰주는 역할을 한다.