개념 한 쪽
전기공사기사 단거리 송전선로의 특성 등 — 전압강하율과 충전전류
단거리 송전선로의 특성 등 세트는 전압강하율을 5%나 10%로 제한했을 때 수전할 수 있는 전력, 전압강하율과 전압변동률의 계산, 송전단 전압 구하기, 두 단의 전압 차로 전송 전력을 구하는 문제, 그리고 무부하 충전전류를 묻는다.
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뜻
3상 3선식 송전선에 전류가 흐르면 선로의 저항과 리액턴스 때문에 전압강하가 생긴다. 전압강하는 √3 I (R cosφ + X sinφ)로 구하고, 전류는 전력과 전압·역률로 I = P/(√3 V cosφ)와 같이 구한다. 전압강하율은 송전단 전압에서 수전단 전압을 뺀 값을 송전단 전압으로 나눈 비율이다. 전압강하율이 10%이고 송전단 전압이 100 V라면, 수전단 전압은 송전단 전압을 1.1로 나눈 값이 된다.
전압강하율을 일정 값 이하로 제한할 때 수전할 수 있는 전력은 전압강하 식을 풀어 전류를 먼저 구한 뒤 3상 출력으로 계산한다. 저항 10Ω, 리액턴스 20Ω, 수전단 선간전압 60 kV, 부하역률 0.8인 선로에서 전압강하율을 5% 또는 10%로 두는 경우가 이런 계산에 해당한다.
송전단 전압을 구할 때는 선간전압을 상전압으로 나눈 뒤, 부하 전류와 선로 임피던스로 전압강하를 구해 수전단 상전압에 더하고, 다시 선간전압으로 바꾼다. 두 단의 전압 차와 선로의 저항·리액턴스로 전류를 구한 뒤 부하 전압과 역률을 곱하면 전송되는 유효전력이 나온다.
전압변동률은 부하가 끊기거나 붙을 때 생기는 전압의 상대적 변화를 백분율로 나타낸 값이다. 부하를 끊었을 때의 전압 변화량을 원래 부하 상태의 전압으로 나누어 계산한다.
무부하 충전전류는 선로의 정전용량 때문에 생기며 주파수와 전압에 비례한다. 총 정전용량에 2πf와 전압을 곱해 구한다. 22 kV, 60 Hz, 길이 20 km, 1선 1 km당 정전용량 0.5 μF인 선로가 이런 계산의 예가 된다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 전압강하율 한도 — 전압강하 식으로 전류를 구하고 3상 출력으로 수전 가능 전력을 계산한다. ② 송전단 전압 — 선간전압을 상전압으로 바꾸고 전압강하를 더한 뒤 다시 선간전압으로 환산한다. ③ 충전전류 — 총 정전용량에 2πf와 전압을 곱한다.
자주 묻는 물음
- 전압강하율은 어떻게 정의되나요?
- 송전단 전압에서 수전단 전압을 뺀 값을 송전단 전압으로 나눈 비율입니다. 전압강하율이 10%이고 송전단 전압이 100 V라면 수전단 전압은 100을 1.1로 나눈 값이 됩니다.
- 전압강하율을 제한할 때 수전 가능한 전력은 어떻게 구하나요?
- 전압강하 식을 풀어 허용 전류를 먼저 구한 뒤, 그 전류로 3상 출력을 계산합니다. 저항·리액턴스·수전단 전압·역률이 주어지면 이 순서로 구할 수 있습니다.
- 무부하 충전전류는 어떻게 계산하나요?
- 선로 전체의 정전용량에 2πf와 전압을 곱합니다. 충전전류는 정전용량과 주파수, 전압에 비례합니다.
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