전기기사실기(단답형) 전선로 해설 페이지

1) 코로나잡음 2) 소호 리액터의 소호능력 저하 3) 전선 부식 4) 통신선의 유도장해 5) 효율 저하 및 손실 발생

[해설]

코로나는 전선 표면의 전위경도가 공기의 절연내력을 넘어 전선 주위 공기가 부분 방전하는 현상이다.

• 코로나잡음 — 방전 펄스가 고주파 잡음을 내 라디오·TV 수신을 방해한다.
• 소호 리액터의 소호능력 저하 — 코로나로 생긴 고조파·유효분 전류가 지락점 잔류전류를 키워 아크가 잘 꺼지지 않는다.
• 전선 부식 — 방전으로 생긴 오존·산화질소가 수분과 만나 질산이 되어 전선을 부식시킨다.
• 통신선의 유도장해 — 코로나 전류에 포함된 제3고조파 등이 인근 통신선에 유도된다.
• 효율 저하 및 손실 발생 — 방전에 소비되는 전력이 코로나손으로 나타나 송전효율이 떨어진다.

대책은 전선 표면 전위경도를 낮추는 것으로, 복도체·굵은 전선 사용과 가선금구 개량이 대표적이다.

1) 복도체 사용 2) 지름이 큰 전선 사용 3) 가선금구 개량

[해설]

코로나는 전선 표면의 전위경도가 공기의 절연내력을 넘을 때 생긴다. 그래서 대책은 전선 표면의 전위경도를 낮추는 것이다.

• 복도체 사용 — 소도체를 여러 가닥 쓰면 등가반지름이 커져 표면 전위경도가 낮아진다.
• 지름이 큰 전선 사용 — 굵은 전선은 표면이 완만해 전계가 덜 집중된다.
• 가선금구 개량 — 클램프 같은 금구의 뾰족한 돌기를 없애 한곳에 전계가 몰리는 것을 막는다.

외우는 요령: 코로나 임계전압을 높이는 방향, 즉 굵게·여러 가닥·매끈하게로 기억한다.

1) 안정도 증대 2) 코로나 손실 감소 3) 송전용량 증대

[해설]

복도체는 한 상을 2가닥 이상의 소도체로 나누고 스페이서로 간격을 띄운 전선이다. 전선의 등가반지름이 커지는 효과를 낸다.

• 안정도 증대 — 인덕턴스가 줄고 정전용량이 늘어 송전 안정도가 높아진다.
• 코로나 손실 감소 — 전선 표면의 전위경도가 낮아져 코로나 임계전압이 올라간다.
• 송전용량 증대 — 선로 리액턴스가 작아져 같은 전압으로 더 많은 전력을 보낸다.

혼동 주의: 복도체는 정전용량이 커서 경부하 때 페란티 현상이 생기기 쉽다. 소도체끼리 끌어당기는 흡인력 때문에 스페이서가 필요하다는 점은 단점 쪽으로 묻는다.

1) 꼬임현상 및 소도체 사이에 충돌발생 2) 건설비 증가 3) 단락시 대전류가 흐르면 소도체 사이에 흡인력 발생

[해설]

복도체는 소도체 여러 가닥을 스페이서로 벌려 놓은 구조다. 그래서 소도체 사이의 기계적 문제와 비용 부담이 단점이 된다.

• 꼬임·충돌 — 바람이나 빙설로 소도체가 흔들려 서로 꼬이거나 부딪친다.
• 건설비 증가 — 전선 가닥 수와 스페이서 같은 부속 자재가 늘어난다.
• 단락 시 흡인력 — 같은 방향으로 대전류가 흐르는 평행 도체는 전자력으로 서로 끌어당겨 충돌한다.

그래서 소도체 사이에 스페이서를 끼워 간격을 유지하고 충돌을 막는다.

1) 전력손실 경감 2) 전압강하율 경감 3) 전압변동율 경감 4) 전력공급 증대

[해설]

같은 전력 $P = VI\cos\theta$를 보낼 때 전압을 높이면 전류가 줄어든다. 승압의 장점은 모두 이 원리에서 나온다.

• 전력손실 경감 — 전류가 줄어 저항손 $I^2R$이 줄어든다.
• 전압강하율 경감 — 선로 임피던스에 걸리는 전압강하가 작아진다.
• 전압변동률 경감 — 부하가 변할 때 수전단 전압이 덜 흔들린다.
• 전력공급 증대 — 같은 굵기의 전선으로 더 큰 전력을 보낼 수 있다.

외우는 요령: 전력손실·전압강하율은 전압의 제곱에 반비례하고, 공급전력은 전압의 제곱에 비례한다.

1) 변압기, 차단기 등의 절연레벨이 높아지므로 기기가 비싸진다< 기기관점> 2) 전선로, 애자 등의 절연레벨이 높아지므로 건설비가 비싸진다<선로관점>

[해설]

승압하면 전류가 줄어 손실과 전압강하는 개선된다. 하지만 높은 전압을 견디도록 절연레벨을 올려야 하는 것이 단점이다.

• 기기 관점 — 변압기·차단기의 절연을 강화해야 해서 기기 값이 비싸진다.
• 선로 관점 — 전선로·애자의 절연을 강화해야 해서 건설비가 늘어난다.

외우는 요령: 단점은 결국 "절연 강화 → 비용 증가" 하나이고, 이를 기기와 선로로 나눠 쓴 것이다.

1) 소호리액터 접지시 직렬공진에 의한 이상전압 상승 방지 2) 통신선의 유도장해 경감 3) 선로 정수 평형 4) 각 상의 전압강하를 동일하게 한다

[해설]

연가는 3상 송전선의 전선 위치를 일정 구간마다 바꿔 각 상이 선로 전체에서 모든 위치를 한 번씩 거치게 하는 방법이다.

• 소호리액터 접지 시 이상전압 방지 — 대지정전용량 불평형으로 생기는 중성점 잔류전압이 소호리액터와 직렬공진하는 것을 막는다.
• 통신선 유도장해 경감 — 상마다 다르게 유도되던 전압이 서로 상쇄된다.
• 선로정수 평형 — 각 상의 인덕턴스와 정전용량이 같아진다.
• 각 상의 전압강하 동일 — 선로정수가 같으니 상마다 전압강하도 같아진다.

혼동 주의: 소호리액터 접지 자체는 병렬공진으로 지락전류를 없애는 방식이고, 연가가 막는 것은 잔류전압에 의한 직렬공진이다.

1) 주상변압기 탭 조절 2) 병렬콘덴서 설치 3) 직렬 콘덴서 설치 4) 고정 승압기 설치 5) 자동전압 조정기 설치

[해설]

배전선 전압 조정 방법은 변압비 조정, 무효전력·리액턴스 보상, 승압기 설치로 나뉜다.

• 주상변압기 탭 조절 — 탭으로 변압비를 바꿔 2차 전압을 맞춘다.
• 병렬콘덴서 설치 — 진상 무효전력을 공급해 역률을 개선하고 전압강하를 줄인다.
• 직렬 콘덴서 설치 — 선로의 유도성 리액턴스를 상쇄해 전압강하를 줄인다.
• 고정 승압기 설치 — 일정 비율로 전압을 올려 긴 선로 끝부분의 전압을 보상한다.
• 자동전압 조정기 설치 — 부하가 변해도 전압을 자동으로 일정하게 유지한다.

혼동 주의: 직렬 콘덴서는 리액턴스를 보상하고, 병렬콘덴서는 무효전력을 보상하므로 원리가 다르다.

코로나가 발생하기 시작하는 최저 전압이다.
$E_0 = 24.3\,m_0\,m_1\,\delta\,d\log_{10}\dfrac{D}{r}\,[\mathrm{kV}]$
m₀: 전선 표면계수, m₁: 날씨계수, δ: 상대공기밀도, d: 전선 지름[cm], D: 선간거리[cm], r: 전선 반지름[cm]

[해설]

코로나 임계전압은 전선 표면의 전위경도가 공기의 절연내력(약 30 kV/cm, 파고값)을 넘어 코로나 방전이 시작되는 최저 전압이다.

$E_0 = 24.3\,m_0\,m_1\,\delta\,d\log_{10}\dfrac{D}{r}\,[\mathrm{kV}]$

m₀(표면이 거칠수록), m₁(비·눈이 올수록), δ(고지대·고온일수록)가 작아지면 임계전압이 낮아져 코로나가 잘 생긴다. 반대로 전선 지름 d가 클수록 임계전압이 높아지므로 굵은 전선과 복도체를 코로나 방지책으로 쓴다.

내부 Z( 임피던스)가 없고, 전압의 크기·위상이 부하의 증감에 관계없이 불변하는 용량 무한대의전원

[해설]

무한대 모선은 계통 해석에서 쓰는 이상적인 전원 모델로, 실제 대규모 계통을 단순하게 본 것이다.

내부 임피던스가 0이라서 부하전류가 변해도 전압강하가 생기지 않는다. 용량이 무한대이므로 전압의 크기와 위상이 부하 증감과 관계없이 일정하다.

발전기 안정도 해석에서 발전기와 연결된 상대 계통으로 흔히 쓰인다.

유도성 리액턴스를 보상하여 선로의 전압강하를 감소 시킴으로써 계통의 안정도를 증대시킨다

[해설]

직렬 콘덴서의 용량성 리액턴스 X_C가 선로의 유도성 리액턴스 X_L을 상쇄한다. 그래서 선로 리액턴스가 X_L−X_C로 줄어든다.

X가 작아지면 전압강하가 줄고, 송전전력의 한계가 커져 안정도가 증대된다.
$e \approx I(R\cos\theta + X\sin\theta)$
$P = \dfrac{V_sV_r}{X}\sin\delta$

혼동 주의: 병렬(전력용) 콘덴서는 부하의 역률 개선이 주목적이다. 직렬 콘덴서는 선로 리액턴스 보상이 목적이다.

- 전원측 1) 공급전압을 승압한다 2) 단락용량이 큰 계통에서 공급한다 3) 전용 계통으로 공급한다 - 수용가측 1) 부스터 설치 2) 직렬 콘덴서 설치 3) 직렬 리액터 설치

[해설]

플리커는 전기로·용접기처럼 전류가 급변하는 부하 때문에 선로 임피던스에서 전압이 흔들려 조명이 깜빡이는 현상이다. 대책은 전원측에서 계통 임피던스를 줄이는 것과 수용가측에서 전압변동을 보상하는 것으로 나뉜다.

• 공급전압 승압 — 같은 부하라도 전류가 줄어 전압변동률이 작아진다.
• 단락용량이 큰 계통에서 공급 — 계통 임피던스가 작아 같은 전류 변동에도 전압이 덜 흔들린다.
• 전용 계통으로 공급 — 변동 부하를 분리해 다른 수용가로 영향이 번지지 않게 한다.
• 부스터 설치 — 전압이 떨어진 만큼 보상해 전압을 유지한다.
• 직렬 콘덴서 설치 — 선로 리액턴스를 상쇄해 전압강하를 줄인다.
• 직렬 리액터 설치 — 부하 쪽 임피던스를 키워 급격한 전류 변동을 억제한다.

외우는 요령: 전원측은 "세게(승압·대용량·전용)", 수용가측은 "보상 기기(부스터·직렬 기기)"로 묶는다.

1) 직렬 콘덴서 방식 2) 3권선 보상변압기 방식

[해설]

플리커 경감을 위한 수용가측 대책 가운데 전원계통의 리액턴스분을 보상하는 방법이 이 두 가지다.

• 직렬 콘덴서 방식 — 전원측 선로에 콘덴서를 직렬로 넣어 공급계통의 유도성 리액턴스를 상쇄한다.
• 3권선 보상변압기 방식 — 보상용 3차 권선을 이용해 전원측 등가 리액턴스를 줄여 전압변동을 억제한다.

부스터·상호보상 리액터(전압강하 보상)나 동기조상기(무효전력 변동분 흡수)는 다른 분류의 대책이라 이 답과 구별한다.

모선 점검시에도 부하의 운전을 무정전 상태로 할 수 있어 전원공급의 신뢰도가 높다

[해설]

이중 모선은 모선을 두 개 두고 각 회선을 어느 모선에든 연결할 수 있게 한 방식이다.

한 모선을 점검·보수할 때 부하를 다른 모선으로 옮겨 운전하므로 무정전 점검이 가능하고, 그만큼 전원공급 신뢰도가 높다.

혼동 주의: 신뢰도가 높은 대신 차단기·단로기가 늘어나 설비비가 크고 조작이 복잡하다.

1) 무정전 전력공급이 가능하다 2) 공급 신뢰도가 높다 3) 전압 변동률이 낮다 4) 부하증가에 대한 적응성이 좋다

[해설]

스폿 네트워크는 22.9 kV 배전선 2~3회선에서 각각 네트워크 변압기로 받아, 네트워크 프로텍터를 거쳐 저압 모선에 병렬로 연결하는 수전방식이다.

• 무정전 전력공급 — 한 회선이 고장 나도 나머지 회선이 끊김 없이 부하에 전력을 공급한다.
• 공급 신뢰도가 높음 — 공급경로가 여럿이라 정전 확률이 낮다.
• 전압변동률이 낮음 — 변압기가 병렬운전되어 합성 임피던스가 작다.
• 부하증가 적응성이 좋음 — 병렬 회선이 여유용량을 갖고 있어 증설에 유리하다.

실무 의미: 핵심은 네트워크 프로텍터다. 고장 회선 쪽으로 역전력이 흐르면 자동 차단해 건전 회선만으로 공급을 이어 간다.

거리방항 계전기를 설치하여 어느 회선에서 모선 방향으로 고장전류가 유입되는지 파악하여 모선내 고장인지 외부고장인지를 판별하는 방식

[해설]

방향비교 계전방식은 모선보호 방식의 하나다. 각 회선에 설치한 거리방향 계전기가 고장전류의 방향을 판정하고, 그 결과를 모아 비교한다.

모선 내부고장이면 모든 회선에서 고장전류가 모선 쪽으로 들어온다. 외부고장이면 고장 난 회선으로만 전류가 모선에서 빠져나가 방향이 엇갈리므로 내부고장과 구별된다.

CT 2차측을 차동 접속 한 후 과전류계전기(OCR)를 설치한 것으로서 모선에 유입, 유출하는 전류의 총계가 다른것을 이용하여 고장을 검출하는 방식

[해설]

모선보호 계전방식 가운데 하나로, 모선에 들어오는 전류의 합과 나가는 전류의 합이 같다는 원리(키르히호프 전류법칙)를 이용한다.

각 회선의 CT 2차측을 차동 접속하고, 그 차전류 회로에 과전류계전기(OCR)를 넣는다. 정상 상태나 외부고장 때는 차전류가 0에 가까워 동작하지 않고, 모선 내부고장 때는 유입·유출 총계가 달라져 생긴 차전류로 동작한다.

혼동 주의: 모선보호에는 전압차동·위상비교·방향비교 방식도 있다. 전류차동 방식은 외부고장 때 CT 포화 오차로 오동작할 수 있다는 것이 약점이다.

모선에 접속된 각 회선의 전류 위상을 비교하여 모선내 고장인지 외부고장인지를 판별하는 방식

[해설]

모선에 접속된 각 회선 전류의 위상을 서로 비교하여, 모든 회선의 위상이 일치하면 모선 내부고장, 어느 한 회선의 위상만 반대로 나타나면 외부고장으로 판별하는 방식이다.

모선 내부고장에서는 모든 회선이 고장점을 향해 모선으로 전류를 공급하므로 각 회선 전류의 위상이 서로 같아지지만, 외부고장에서는 사고 회선으로 전류가 빠져나가므로 그 회선만 나머지 회선과 위상이 약 180° 어긋난다.

전류의 크기가 아니라 위상 관계만으로 판정하므로 CT비 오차나 포화의 영향을 전류차동방식보다 적게 받는다.

1) 보수 업무가 비교적 적음 2) 도시에 적합 3) 차폐케이블을 사용해서 유도장해 경감 4) 보안 유지가 용이 5) 기상 여건에 영향이 없음

[해설]

지중전선로는 케이블을 땅속에 묻어 시설하므로, 전선이 밖으로 드러난 가공전선로보다 나은 점을 묻는 문항이다.

• 보수 업무가 적음 — 바람·눈·나무 접촉 같은 외부 요인이 없어 고장과 순시 점검 부담이 적다.
• 도시에 적합 — 전주·철탑이 필요 없어 건물이 밀집한 도심에 알맞다.
• 유도장해 경감 — 금속 차폐층이 있는 차폐케이블을 써서 통신선에 생기는 전자유도를 줄인다.
• 보안 유지 용이 — 충전부가 드러나지 않아 감전·접촉 사고와 외부 손상 위험이 적다.
• 기상 영향 없음 — 낙뢰·태풍·염해·빙설의 영향을 받지 않아 공급 신뢰도가 높다.

혼동 주의: 단점은 건설비가 비싸고 고장 지점을 찾기 어려워 복구 시간이 길다는 점이다.

1) 고장점 발견 및 복구가 어렵다 2) 공사기간이 길고 건설비가 비싸다 3) 송전용량이 작다 4) 신규수용에 탄력성이 없다

[해설]

지중전선로는 전선이 땅속에 있어 고장점을 찾기 어렵고 공사비가 비싸다는 점이 가공전선로 대비 핵심 단점이다.

• 고장 위치를 직접 눈으로 확인할 수 없어 발견과 복구에 시간이 오래 걸린다.
• 굴착·매설 공사가 필요해 건설비가 비싸고 공사기간이 길다.
• 방열 조건이 가공선보다 나빠 동일 굵기 대비 송전용량이 작다.
• 증설이나 이설이 어려워 신규 수용 증가에 탄력적으로 대응하기 힘들다.

1) 유효전력 및 무효전력 제어 2) 송배전선로 보호 및 기기보호 3) 전압의 변성과조정 4) 전압의 집중과 배분

[해설]

변전소는 발전소와 수용가 사이에서 전압을 바꾸고 전력 흐름을 제어·보호하는 전력계통의 중계 설비다.

• 유효·무효전력 제어 — 조상설비와 변압기 탭 조정으로 조류와 무효전력을 조절해 계통을 안정시킨다.
• 선로·기기 보호 — 보호계전기와 차단기가 사고 구간을 빨리 분리해 송배전선로와 변압기 등을 지킨다.
• 전압의 변성과 조정 — 변압기로 전압을 높이거나 낮추고, 부하가 변해도 전압을 일정하게 유지한다.
• 전압의 집중과 배분 — 여러 선로에서 들어온 전력을 모선에 모았다가 각 배전선로로 나눠 보낸다.

외우는 요령: '제어·보호·변성·배분' 네 단어로 묶어 기억한다.

계전기의 입력이 급변했을때 변화전 전기량을 일시적으로 잔류 시키는 것

[해설]

보호계전기의 기억작용은 고장으로 입력이 갑자기 변해도 변화 직전의 전기량을 잠시 남겨 두어 판정에 쓰는 기능이다.

계전기 바로 앞에서 3상 단락이 나면 전압이 거의 0으로 떨어져 방향을 판정할 기준 전압이 사라진다. 이때 고장 직전의 전압·위상을 잠시 기억해 두면 방향계전기나 거리계전기가 올바르게 동작한다.

1) 기기의 절연레벨 경감 2) 보호계전기의 확실한 동작 3) 지락사고선의 선택차단 4) 1 선지락시 건전상의 전위상승 억제

[해설]

중성점 접지는 1선 지락 시 이상전압을 억제하고, 지락전류를 검출할 수 있게 해 계통을 보호하려는 것이다.

• 절연레벨 경감 — 건전상 전압이 크게 오르지 않으므로 선로와 기기의 절연을 낮게 설계할 수 있다(단절연·저감절연).
• 보호계전기의 확실한 동작 — 지락 때 일정 크기의 지락전류가 흘러 지락계전기가 확실히 검출한다.
• 지락사고선 선택차단 — 지락전류의 크기와 방향을 보고 고장 난 회선만 골라 끊을 수 있다.
• 건전상 전위상승 억제 — 비접지계는 1선 지락 때 건전상 전압이 최대 √3배까지 오르는데, 접지하면 이를 억제한다.

혼동 주의: 직접접지는 이상전압 억제에 유리하지만, 지락전류가 커서 통신선 유도장해가 커지는 단점이 있다.

1선지락 시 건전상의 전위가 상전압의 1.3배 이하가 되도록 중성점을 접지한 것

[해설]

유효접지란 1선 지락사고 시 건전상의 전위 상승이 상전압의 1.3배 이하가 되도록 계통의 중성점을 접지하는 방식을 말한다.

중성점 직접접지처럼 지락전류를 충분히 크게 흘려 이상전압을 낮은 수준으로 억제함으로써 기기의 절연레벨을 경감할 수 있는 접지방식의 판정 기준으로 쓰인다.

1) 수용밀도가 높은 지역에 공급 될 경우 2) 뇌풍수해 등 사고에 높은 신뢰도가 요구될 경우 3) 보안상의 가공전선로를 건설할 수 없는 경우 4) 도시 미관을 중요시 하는 경우

[해설]

지중전선로는 가공선보다 건설비가 훨씬 비싸서, 가공선로로는 곤란한 특수한 조건일 때 채택한다.

• 수용밀도가 높은 지역 — 부하가 밀집한 도심은 지지물 부지와 선로 경과지를 확보하기 어려워 땅속으로 보낸다.
• 높은 신뢰도 요구 — 낙뢰·태풍·홍수 같은 기상재해로 정전이 나면 안 되는 중요 부하에 쓴다.
• 보안상 가공선 불가 — 공항 주변·군사시설처럼 가공전선 건설이 제한되는 곳에 적용한다.
• 도시 미관 중시 — 전주와 전선이 경관을 해치지 않도록 도심·관광지에서 지중화한다.

혼동 주의: 이 문항은 채택하는 '이유(조건)'를 묻는다. 유도장해 경감·보수 용이 같은 '장점'과 구분해서 답한다.

1) 핀 애자 2) 현수 애자 3) 저압 인류 애자 4) 라인포스트 애자 5) 인류 애자

[해설]

가공전선로의 애자는 전선을 지지물과 절연하면서 붙잡아 두는 부품으로, 지지하는 방식과 전압에 따라 종류가 나뉜다.

• 핀 애자 — 완금 위에 핀으로 세워 박고 전선을 올려 묶는 방식으로, 주로 배전선로에 쓴다.
• 현수 애자 — 원판형 애자를 여러 개 이어 매다는 방식으로, 연결 개수로 전압에 맞출 수 있어 특고압 송전선로에 쓴다.
• 저압 인류 애자 — 저압 인입선을 끌어당겨 고정할 때 쓴다.
• 라인포스트 애자 — 자기(磁器)를 기둥 모양으로 만든 지지 애자로, 핀 애자 대신 직선 구간에 쓴다.
• 인류 애자 — 선로의 끝이나 방향이 꺾이는 곳에서 전선을 끌어당겨 장력을 지지물에 전달한다.

외우는 요령: 전선을 세워서 받치는 쪽이 핀·라인포스트이고, 매달거나 당겨서 잡는 쪽이 현수·인류이다.

- 전력선측- 1) 중성점 접지를 할 경우 저항을 크게한다 2) 송전선로를 통신선으로부터 멀리 건설한다 3) 고속도 지락보호 계전방식을 채택한다 4) 지중전선로 방식을 채택한다 5) 차페선을 설치한다 - 통신선측 - 1) 통신선에 우수한 피뢰기 설치 2) 배류코일 설치 3) 절연변압기 설치 4) 전력선과 수직 교차 5) 연피케이블 사용

[해설]

통신선 유도장해는 전력선의 영상전류가 상호인덕턴스를 거쳐 통신선에 전압을 일으키는 전자유도가 주원인이다.

전력선측 대책은 원인이 되는 지락전류를 줄이거나 통신선과 멀리 떨어뜨리는 것이다.

• 중성점 접지저항을 크게 — 지락전류를 제한해 유도전압을 줄인다.
• 통신선에서 멀리 건설 — 이격거리가 커지면 상호인덕턴스가 작아진다.
• 고속도 지락보호 계전방식 — 고장전류가 흐르는 시간을 짧게 줄인다.
• 지중전선로 채택 — 케이블 금속시스의 차폐효과로 유도를 막는다.
• 차폐선 설치 — 전력선과 통신선 사이의 도체에 반대 방향 유도가 생겨 서로 상쇄된다.

통신선측 대책은 이미 유도된 전압을 흘려보내거나 차단하고, 차폐로 막는 것이다.

• 피뢰기 설치 — 유도된 이상전압을 대지로 방전해 통신기기를 보호한다.
• 배류코일 설치 — 유도전류를 대지로 흘려 통신선 전위를 낮춘다.
• 절연변압기 설치 — 선로를 구간별로 나눠 유도전압이 쌓이지 않게 한다.
• 전력선과 수직 교차 — 나란히 가는 구간이 없어져 상호인덕턴스가 거의 0이 된다.
• 연피케이블 사용 — 납 외피가 차폐 역할을 해 유도를 막는다.

1) 좌우 진동예 의해 다른 전선이나 수목에 접촉할 우려가 있다 2) 지지물의 높이를 좌우 한다 3) 통신선이나 도로를 횡단할 겅우 접촉할 우려가 있다 4) 장력 증가시 심한경우 단선의 우려가 있다(이도가 작을경우)

[해설]

이도(弛度)는 지지점을 이은 직선에서 전선이 처진 깊이로, 너무 커도 너무 작아도 문제가 된다.

• 수목·다른 전선 접촉 — 이도가 크면 바람에 좌우로 크게 흔들려 인접 전선이나 나무에 닿을 수 있다.
• 지지물 높이 — 이도가 클수록 지표와의 이격거리를 확보하려고 지지물을 더 높여야 한다.
• 통신선·도로 횡단 — 이도가 크면 횡단 구간에서 처진 전선이 통신선이나 차량에 닿을 우려가 있다.
• 단선 — 이도가 작으면 전선 장력이 커져 심하면 끊어진다.

이도는 D = WS²/8T로, 장력 T와 반비례하므로 이도를 줄이면 장력이 커진다는 관계로 외운다.

1) 직접 매설식 2) 관로식 3) 암거식

[해설]

한국전기설비규정(KEC)은 지중전선로를 케이블로 하고, 직접 매설식·관로식·암거식 중 하나로 시설하도록 정한다.

• 직접 매설식 — 트라프 같은 보호물에 케이블을 넣어 땅속에 바로 묻는 방식이다. 공사비는 싸지만 증설·보수가 어렵다.
• 관로식 — 미리 묻어 둔 관로에 케이블을 끌어넣고 맨홀에서 접속하는 방식이다. 증설·교체가 쉽다.
• 암거식 — 사람이 드나들 수 있는 지하 터널(전력구·공동구)에 여러 회선의 케이블을 받침대 위에 까는 방식이다.

혼동 주의: 매설 깊이는 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 곳은 1.0 m 이상, 그 밖의 곳은 0.6 m 이상이다.

1) 알루미늄피 케이블 2) 가교 폴리에틸렌 절연비닐 시스 케이블

[해설]

특고압 지중전선은 절연 성능과 외피의 기계적 보호가 충분한 케이블을 써야 하며, 시험에서 대표로 드는 것이 다음 두 가지다.

• 알루미늄피 케이블 — 알루미늄 금속 외피가 기계적 보호와 방수(차수) 역할을 한다.
• 가교 폴리에틸렌 절연비닐 시스 케이블(CV 케이블) — 절연내력과 허용온도가 높아 대용량 특고압 지중선에 많이 쓴다.

외우는 요령: 금속 외피형 하나(알루미늄피)와 플라스틱 절연형 하나(CV)로 짝지어 기억한다.

1) 대지전압 상승이 거의 없다 2) 변압기 단절연이 가능해서 부속설비의 중량, 가격을 경감시킬 수 있다 3) 피뢰기의 책무를 경감 시키고, 효과는 증대시킬 수 있다 4) 보호계전기 동작이 확실하다

[해설]

3상4선식은 중성점을 직접(다중) 접지하고 중성선을 함께 까는 방식이다. 그래서 접지계가 갖는 장점이 그대로 답이 된다.

• 대지전압 상승이 거의 없음 — 1선 지락이 나도 건전상의 대지전압이 거의 오르지 않는다.
• 변압기 단절연 가능 — 중성점 쪽으로 갈수록 절연을 줄여도 되므로 변압기와 부속설비가 가볍고 싸진다.
• 피뢰기 책무 경감 — 이상전압이 낮아 피뢰기 부담이 줄고 보호 효과는 커진다.
• 보호계전기 동작이 확실함 — 지락전류가 커서 지락계전기가 고장을 확실히 검출한다.

혼동 주의: 지락전류가 크다는 점은 거꾸로 통신선 유도장해를 키우는 단점이 된다.

1) 기기에 대한 충격이 크다 2) 차단기가 동작하는 일이 많다 3) 통신선에 유도장해를 일으킨다 4) 과도안정도가 나빠진다

[해설]

3상4선식(22.9kV-Y)은 중성점 직접접지이므로 지락 시 지락전류가 매우 크다는 점이 모든 단점의 원인이다.

• 기기 충격 — 큰 고장전류가 흘러 기기에 전기적·기계적 충격이 크다.
• 차단기 동작 — 지락이 곧 큰 전류 사고가 되어 차단기가 자주 동작한다.
• 유도장해 — 큰 영상전류가 인접 통신선에 전자유도를 일으킨다.
• 과도안정도 — 지락 때마다 큰 전류가 흐르고 차단되면서 계통이 흔들려 안정도가 나빠진다.

혼동 주의: 건전상 전위 상승이 작아 절연레벨을 낮출 수 있다는 점은 같은 방식의 장점이다.

1) 기계적강도가클것 2) 절연내력이 클 것 3) 누설전류가 적을 것 4) 가격이 저렴할 것 5) 내구력이 클 것

[해설]

애자는 전선을 지지물에 고정하면서 대지와 절연하는 부품이다. 그래서 기계적·전기적 성능과 경제성을 함께 갖춰야 한다.

• 기계적 강도가 클 것 — 전선의 장력·무게와 풍압·빙설 하중을 견뎌야 한다.
• 절연내력이 클 것 — 평상시 전압과 이상전압에도 섬락이나 절연 파괴가 일어나지 않아야 한다.
• 누설전류가 적을 것 — 표면이 더러워지거나 젖어도 누설전류가 적어야 절연 성능이 유지된다.
• 가격이 저렴할 것 — 선로에 대량으로 쓰이므로 값이 싸야 한다.
• 내구력이 클 것 — 온도 변화·자외선·오염에 오래 견뎌 성능이 떨어지지 않아야 한다.

외우는 요령: 기계적 강도·절연내력·내구력은 '커야' 하고, 누설전류·가격은 '적어야' 하는 항목으로 나눠 기억한다.

① 3
② 2
③ 12

[해설]

KEC 특고압 가공전선과 저·고압 가공전선의 접근·교차 기준이다. 특고압선이 끊어져 저·고압선에 닿는 사고를 막기 위해 보안공사 종류와 이격거리를 정한다.

• 제1차 접근상태에서는 특고압 가공전선을 제3종 특고압 보안공사로 시설한다.
• 저·고압 가공전선 등이나 그 지지물·지주와의 이격거리는 2[m] 이상으로 한다.
• 사용전압이 60,000[V]를 넘으면 10,000[V] 또는 그 단수마다 12[cm]씩 더한다.

혼동 주의: 제2차 접근상태에서는 한 단계 강화된 제2종 특고압 보안공사를 적용한다.

① 0.8
② 0.4
③ 0.6

[해설]

고압 가공전선이 가공약전류전선과 접근할 때는 유도장해와 섬락 위험을 막기 위해 나전선은 0.8[m], 케이블은 0.4[m] 이상의 이격거리를 두도록 정한다.

케이블은 자체 절연·차폐 성능이 나전선보다 우수하므로 요구 이격거리가 절반 수준으로 완화되며, 지지물 사이 간격도 저압은 0.3[m] 이상, 고압은 0.6[m] 이상(케이블이면 0.3[m] 이상)으로 저압보다 고압에서 더 큰 여유를 요구한다.

[장점]
① 1선 지락 시 전위상승(이상전압)이 낮음
② 지락전류가 커 보호계전기 동작이 확실
③ 선로·기기의 절연레벨을 낮출 수 있음

[단점]
① 큰 지락전류로 통신선 유도장해가 큼
② 큰 지락전류로 기기에 기계적 충격
③ 과도안정도가 나쁨

[해설]

중성점 직접접지방식은 중성점을 임피던스 없이 바로 접지하는 방식이다. 지락 시 건전상 전압은 낮게 유지되지만 지락전류는 크게 흐른다.

• 장점 — 1선 지락 시 건전상의 전위상승(이상전압)이 낮다.
• 장점 — 지락전류가 커서 보호계전기가 확실하게 동작한다.
• 장점 — 이상전압이 낮으므로 선로·기기의 절연레벨을 낮출 수 있다(단절연·저감절연).
• 단점 — 큰 지락전류가 가까운 통신선에 전자유도장해를 일으킨다.
• 단점 — 큰 지락전류 때문에 기기에 기계적 충격이 가해진다.
• 단점 — 지락 시 전력 전달이 크게 흔들려 과도안정도가 나쁘다.

장점과 단점이 모두 큰 지락전류 하나에서 나온다. 지락전류를 가장 작게 만드는 소호리액터 접지와 정반대라고 외우면 쉽다.

(1) 상대공기밀도. 표준상태(20℃, 760mmHg) 공기밀도에 대한 비로, 기압 b가 높으면 커지고 기온 t가 높으면 작아진다.

(2) 전선 표면의 상태계수. 매끈한 단선은 1에 가깝고, 거칠거나 오손된 전선·연선일수록 작아진다.

(3) ① 코로나 손실(전력손실)
② 통신선 유도장해(코로나 잡음)

(4) ① 굵은 전선(복도체·다도체)으로 표면 전위경도를 낮춘다
② 가선 금구류 돌출부를 없애 표면을 매끈하게 해 임계전압을 높인다

[해설]

코로나 임계전압은 전선 표면의 전위경도가 공기의 절연내력을 넘기 시작하는 전압이다. 이 식은 공기 상태(δ), 전선 표면 상태(m₀), 날씨(m₁)를 곱해 이 값을 보정한다.

• δ는 상대공기밀도로, 표준상태(20℃, 760 mmHg)에서 1이며 기압 b가 높으면 커지고 기온 t가 높으면 작아진다.
• m₀는 전선 표면의 상태계수로, 매끈한 단선은 1에 가깝고 거칠거나 오손된 전선·연선일수록 작아진다.
• 코로나 장해로는 코로나 손실(전력손실)과 코로나 잡음에 의한 통신선 유도장해가 있다.
• 방지대책은 굵은 전선·복도체로 표면 전위경도를 낮추고, 가선 금구류의 돌출부를 없애 표면을 매끈하게 하는 것이다.

δ·m₀·m₁이 작을수록 임계전압이 낮아져 코로나가 잘 생긴다. 그래서 비 오는 날, 고지대, 연선에서 코로나가 심하다.

전선에 바람이 스칠 때 생기는 미풍진동(aeolian vibration)을 흡수·억제해 지지점 부근의 피로 단선을 막는다.

[해설]

댐퍼는 가공 송전선로의 미풍진동(aeolian vibration)을 막는 진동 방지 장치다.

미풍진동은 약한 바람이 전선을 스칠 때 전선 뒤쪽에 번갈아 생기는 소용돌이 때문에 전선이 작은 진폭으로 계속 떠는 현상이다. 댐퍼는 이 진동 에너지를 흡수해 진동을 억제한다.

진동이 계속되면 클램프에 물린 지지점 부근이 반복해서 굽혀지면서 피로 단선이 생긴다. 그래서 댐퍼는 지지점 가까이에 단다.

을종 풍압하중은 가섭선에 두께 6[mm], 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태로, 갑종의 0.5배로 계산한다.

(1) 두께 : 6[mm]
(2) 비중 : 0.9

[해설]

한국전기설비규정(KEC)의 풍압하중 규정에서 을종 풍압하중은 빙설이 많은 지방의 저온계절에 적용한다.

가섭선 주위에 두께 6[mm], 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태로 본다. 그 수직투영면적에 갑종 풍압의 1/2을 적용해 계산한다.

혼동 주의: 빙설이 적은 지방의 저온계절에는 빙설 부착을 가정하지 않는 병종 풍압하중(갑종의 1/2)을 적용한다.