154kV·60[Hz] 3상 송전선이 ACSR 전선(지름 1.6[cm]… | 전기기사 실기 2021년 2회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

154kV·60[Hz] 3상 송전선이 ACSR 전선(지름 1.6[cm], 등가 선간거리 430[cm])을 쓴다. 25℃ 기준, 날씨계수·상대공기밀도 각 1, 표면계수 0.83일 때 코로나 임계전압[kV]과 코로나 손실[kW/km/선]을 구하시오. (코로나손실은 Peek식 사용) (6점)
(1) 코로나 임계전압
(2) 코로나 손실

해설

전선 반지름

r = \dfrac{1.6}{2} = 0.8

[cm], 직경

d = 1.6

[cm],

D = 430

[cm], 표면계수

m_0 = 0.83

, 날씨계수

m_1 = 1

, 상대공기밀도

\delta = 1

.

(1) 임계전압(상전압, Peek식)

E_0 = 24.3\, m_0\, m_1\, \delta\, d \log_{10}\dfrac{D}{r}

= 24.3 \times 0.83 \times 1 \times 1 \times 1.6 \times \log_{10}\dfrac{430}{0.8} = 88.11

[kV] ≈ 88.11 [kV](상전압)

(2) 코로나 손실(Peek식, 1선당)
상전압

E = \dfrac{154}{\sqrt{3}} = 88.91

[kV]

P = \dfrac{241}{\delta}(f+25)\sqrt{\dfrac{r}{D}}\,(E - E_0)^2 \times 10^{-5}

= 241 \times (60+25) \times \sqrt{\dfrac{0.8}{430}} \times (88.91 - 88.11)^2 \times 10^{-5} \approx 5.68 \times 10^{-3}

[kW/km/선]
∴ P ≈ 0.0057 [kW/km/선](E가 E₀에 매우 근접해 손실이 작게 산출됨)

[해설]

Peek식으로 전선 표면에서 공기가 절연파괴되기 시작하는 상전압인 코로나 임계전압을 구한다. 코로나 손실은 운전 상전압이 임계전압을 넘는 만큼의 제곱에 비례한다.

임계전압(d=지름 1.6cm, r=반지름 0.8cm, D=430cm)
$E_0 = 24.3\, m_0 m_1 \delta\, d \log_{10}\dfrac{D}{r}$
$= 24.3 \times 0.83 \times 1 \times 1 \times 1.6 \times \log_{10}\dfrac{430}{0.8}$
$= 88.11$ [kV]

코로나 손실(운전 상전압 $E = 154/\sqrt{3} = 88.91$ kV)
$P = \dfrac{241}{\delta}(f+25)\sqrt{\dfrac{r}{D}}(E-E_0)^2 \times 10^{-5}$
$= 241 \times 85 \times \sqrt{\dfrac{0.8}{430}} \times (88.91-88.11)^2 \times 10^{-5}$
$\approx 0.0057$ [kW/km/선]

혼동 주의: 임계전압식의 d는 지름이지만 로그항과 손실식에는 반지름 r이 들어간다. 운전전압도 선간전압 154kV가 아니라 상전압으로 바꿔 넣어야 한다.

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