전기기사 필기 요점정리 (전력공학 -2)

Ⅶ.중성점접지

1.이유

장거리송전선로에서 사용전압이 고전압이므로 1선지락 사고시 전위상승 4～6배 이 커짐으로인해 절연문제를 생각치 않을 수 없다. 따라서 이에 대한 보호대책으로 중성점 접지 방식을 채용한다.

2.목적:

①1선지락시 전위상승 억제,계통의 기계기구의 절연보호

②지락사고시 보호계전기 동작의 확실

③안정도 증진

④피뢰기 효과

⑤단절연․저감절연

⑥유도장해의 방지

3.종류

1)비접지방식(3.3[㎸],6.6[㎸])

비접지Δ방식의 특징

․저전압 단거리

․1상고장시 V-V 결선이 가능하다 (고장중 운전가능)

․√배의 전위 상승

2)직접접지방식

(유효접지:154[㎸],345[㎸])

→ 1선지락사고시 전압 상승이 1.3배이하가 되도록 하는 접지방식

○직접접지장단점
장점	단점
.전위상승이 최소 .단절연,저감절연가능 -기기값의 저렴 .지락전류 검출이 쉽다 -지락보호기작동 확실 .피뢰기 효과 증가	.1선지락시 지락전류가 최대 .유도장해크다 .이중고장발생확률 최대 .큰전류차단하므로 차단기 용량커짐 - 대용량차단기 .안정도 저하 .고장중운전불가능

 

3)저항접지방식

①목적:안정도 일정, 효과적 유지

②종류:

a.고저항 접지(100～1000Ω:소호접지경향)

지락전류작다, 전위상승 높다

b.저저항 접지(30Ω:직접접지경향)

 

4)소호리액터방식(병렬공직이용⇒전류최소)

①소호리액터크기

XL

LL

②소호리액터용량

P

( V:[V], :[㎞], (×1.1배):과보상 )

*과보상을 하는 이유는 직렬공진시의 이상전압의 상승을 억제한다.

③합조도

P

구분	공진식	공진정도	합조도
IL > IC		과보상	+ Ig=0
IL = IC		완전공진	0 Ig=-
IL < IC		부족보상	- Ig≠0

④장단점

장점	단점
.지락전류 최소 .안전도 최대 .고장중 운전이 가능 .이중고장 발생확률 없다. .유도장해 최소	.전위상승 최대 -절연이 문제 .보호계전기 동작 불확실 .설비비 고가

 

○중성점접지 최종정리
방식	2중고장발생확률	보호계전기동작	지락 전류	고장중 운전	전위 상승	고도 안정도	유도 장해	특징
직접접지 154,345 22.9	최대	확실	대	×	1.3	소	대	중성점영전위 단절연가능
저항접지	↓	↓	↓	×		↓	↓
비접지 3.3, 6.6	↓	×	↓	가능		↓	↓
소호접지 66	최소	불확실	0	가능	이상	대	소	병렬공진 고장전류최소

 

5)중성점 잔류 전압 공식

En

6) 변압기 결선방식에 따른 특성

△-△ 결선	①제3고조파 순환, V-V 결선, 저전압 단거리
Y-Y 결선	①제3고조파 발생, ②접지가능 , 이상전압의 억제
Y-Y-△ 결선	①3권선변압기사용, ②△권선(안정권선) : 제3고조파제거, 소내용전원의 공급, 조상설비의 설치를 목적으로 함. ③우리나라 154, 345 주변전소에 채택

 

Ⅷ.이상전압

1.종류

1)내부이상전압

①개폐서어지

a.무부하 송전선로의 개폐(Cs에 흐르는 전류)

전력용 변압기 개폐

SC의 개폐

b.차단기 재투입시- SOV

대책:차단기내에 저항기 설치

②1선지락 사고 - 전위 상승

2)외부이상전압

직격뢰→뇌격이 직접전선로에 내습

유도뢰→뇌운이 대지로 방전시 인접 전선로에 유도되는 뇌

3)외부 이상 전압 방호대책

①가공지선:

․직격뢰 차폐(차폐각 작게 할수록 좋다)

․효과

역섬락 방지

탑각저항 줄임

통신 유도장해 경감

②매설지선→ 역섬락방지 ⇒ 철탑저항을 작게한다.

③애자련 보호 - 아킹혼(초호각),아킹링(초호환)

④피뢰기 설치 - 기계기구 보호

4)뇌서지란? 충격파

①파형(뇌운이 전선로에 이동시)

a.파두장:0～100%까지 1.2μsec

b.파미장:0～끝(50%)까지 50μsec

c.뇌서지와 개폐서지는 파두장 파미장 모두 다름

②이동 속도

가공지선:

케 이 블: 유전체 고려

③뇌의 값

a.반사계수 β ,

반사전압 e2=βe1 ,

a.투과계수 γ ,

전압 e3=γe1

b.무반사 조건

β=0 → Z1 = Z2

2.피뢰기

특성	①뇌전류 방전 ②속류차단 ③선로 및 기기보호
정격	2500 A, 5000 A, 10000 A
정격전압	22.9 → 18 kV , 22 - 24 kV
제한전압	충격파 전류가 흐르고 있을 때 단자전압.
정격전압	속류가 차단되는 고류 최고 전압
구성	특성요소와 직렬갭
구비조건	①제한전압은 낮게 ②속류차단능력 우수 ③충격파 전압은 낮고, 상용주파허용전압은 높게

1)피뢰기 정격 전압

속류를 차단하는 교류 최고전압

전압 [KVA]	발․변전소	배전선로용
직접 345 직접 154 비접지 66 비접지 22 다중접지 22.9 비접지 6.6 비접지 3.3	288 138 75 24 21 7.5 7.5	18 7.5 7.5	직접접지 계통 0.8-1.0배 기타접지 계통 1.4-1.6배 6 배수로 권장

2)피뢰기 제한 전압

.뇌전류 방전시 직력갭 양단에 나타나는 교류최고전압

.피뢰기가 처리하고 남는 전압

.

3)여유도

 

.보호기와 피보호기의 절연강도의 폭

.보호기 제한 전압의 약 20%정도

 

4)절연협조

절연협조의 기본 : 피뢰기의 제한전압

3.차단기

1)목적:

선로 이상상태 (과부하,단락,지락)고장시,고장전류차단

부하전류, 무부하전류를 차단한다.

2)동작책무

①일반용

갑호: O - 1분 - CO - 3분 - CO

을호: CO- 15초 - CO

②고속도 재투입용: O - 임의 - CO - 1분 - CO

3)차단시간

트립코일 여자로부터 소호 시간

(개극 시간+아아크 시간 = 3Hz～8Hz)

4)차단용량

PS ×정격전압×정격차단전류

( )

5)차단기종류

	ABB 공기차단기	GCB 가스차단기	OCB 유입차단기	MBB 자기차단기	VCB 진공차단기
특징	∙투입과차단을 압축공기로 한다.(임펄스차단기) ∙별도의조정장치기 필요없다. ∙소읍이 크다. ∙화재의 위험이 없다.	∙밆폐구조이므로 소음이 없다.(공기차단기에 비해 장점) ∙절연내력이 공기의 2-3배정도 ∙소호능력이 우수함 ∙인체에 무해하다.	∙소호능력이 크다. ∙방음설비가 필요없다. ∙부싱변류기를 사용할수 있다. ∙화재의 위험이 있다.	∙화재의 위험이 없다. ∙보수점검이 비교적 쉽다. ∙전류절단에 의한 와전압이 발생하지 않는다. ∙고유주파수에 차단능력이 좌우되는 일이 없다.	∙화재의 위험이 없다. ∙보수점검이 비교적 쉽다. ∙차단시간이 짧고 폭발음이 없다. ∙고유주파수에 차단능력이 좌우되는 일이 없다.
소호매질	압축공기		절연유	전자력	진공

6)차단기와 단로기의 동작특성 비교

차단기	단로기	계전기
①예상최대단락전류에 의해 결정	①차단능력 없다.	①최소동작전류에 의해 구동
② 여기서 는 정격차단전류	②차단기가 열려 있어야만 단로기를 닫을수 있다.	②정한시 : 일정시간이상이면 구동 ③반한시 : 전기량과 구동시간의 반비례 특성 ④순한시 : 일정값 이상이면 구동

 

7)쇄정장치(인터록) : 차단기가 열려 있어야 단로기를 열고 닫을수 있다.

①DS(단로기) → 부하 차단 및 개폐불가

a.선로기기의 접속변경

b.기기를 선로로부터 완전개방

c.무부하 선로의 개폐

4.보호계전기

환상선로 단락보호	방향단락계전방식
표시선계전방식	고속도 재폐로 방식을 확실하게 적용
파일럿 와이어 계전방식	고장점 위치와 관계없이 송수전 양단을 고속차단, 시한차 없이, 연피케이블 사용
환상모선방식	환상모선고장시 타모선으로 절체할수 있는 이중 모선방식

선로보호용	발․변압기 보호용
.거리계전기 -기억작용(고장후에도 고장전전압을 잠시 유지) .임피던스 계전기 .지락계전기 -선택접지 계전기 (병렬2회선,다회선) -지락방향 계전기	.브흐홀쯔 계전기 (변압기 보호) - 변압기와 콘서베이터 연결관 도중에 설치 .차동계전기 (87) - 앵쪽 전류차이에 의해 동작 .비율차동계전기

 

Ⅸ.유도장해

	원인	공식	길이관계
정전유도장해	영상전압, 상호정전용량		길이와 무관
전자유도장해	영상전류, 상호인덕턴스		길이에 비례

 

1.전자유도장해: 영상전류(I0)에 의해

Em [v]

( M ⇒ 카슨폴라체크의 식)

∴ 유도장해∝주파수×길이

2.정전유도장해: 영상전압(E0)에 의해

1)전력선 각상과 통신선 이격 거리가 같다.

정전유도전압

(Cm:상호정전용량 C0:통신선의 대지정전용량)

2)전력선 각상과 통신선 이격 거리가 모두 다르다.

Es ×E0

* 완전연가시(Ca=Cb=Cc=C)

Es

3.유도장해방지대책

전력선측	통신선측
-연가를 충분히 한다 -소호리액터 접지 방식 → 지락전류소멸 -고주파 억제 -고속도 차단기 설치 -교차시 수직교차하라. -이격거리 크게한다 -차폐선을 설치(30～50% 경감)	-케이블화 -절연강화 -배류코일(쵸오크 코일)설치 -피뢰기 시설

 

Ⅹ.안정도

1.의미

전력 계통에서 상호 협조 하에 동기 이탈하지 않고 안정되게 운전할 수 있는 정도

2.종류

1)정태안정도

① 정상 운전시 여자를 일정하게 유지하고 부하를 서서히 증가시켜 동기 이탈하지 않고 어느 정도 안정 할 수 있는 정도

②안정도 한계 결정

바그너 식:

2)동태안정도

여자를 제어하지 않고, 발전기를 정전압으로 운전할 수 있는 정도

3)과도안정도

과도상태가 경과 후에도 안정하게 운전할 수 있는 정도

3.안정도 향상대책

발전기	송전선
-정상리액터를 작게 -영상,역상 리액터를 크게 -Ks는 크게 -플라이휠 효과 선정 -제동권선 설치 → 난조방지 -속응여자방식 채용 -동기탈조 계전기 설치	-X의 값을 적게한다. ․복도체 채용 ․병행2회선 방식 ․중간조상방식 -전압변동률을 줄임 ․무부하를 피한다. ․분로리액터(페런티효과방지) ․중간조상방식 -계통충격줄임 ․고속도 재폐로 방식 ․고속차단기 설치 ․외부이상전압 줄임 (LA설치) ․내부이상전압 줄임 (중성점접지방식)

*중간조상방식-

계통의 중간에 동기조상기를 연결하는 방식, 무효전력을 발생시켜서 선로의 중간점에 있어서의 전압을 일정하게 유지함으로써 안정도를 증진시킨다.

 

※ 유도장해와 안정도의 정리

안정도 증대법	①직렬이랙턴스을 적게(직렬콘덴서의 설치) ②고장전류의 신속제거(재폐로 방식 채용) ③전압볍동을 작게(속응여자방식, 단락비크게) ④병렬2회선채용 ⑤불평형을 적게 ⑥중간조상방식 채용 ⑦안정도 판별식 : 바그너의 식-
유도장해 방지책	①연가, 이격거리증대, 고장전류 최소 ②차폐선설치, 교차부분은 직각 ③통신선 →배류코일, 성능이우수한 피뢰기설치 ※전선의 재질은 바꾸어도 유도장해를 줄일수 없다.

 

Ⅺ.전선로

1.하중

1)합성하중

①수직하중:전선의 하중(Wi), 빙설하중(Wc)

②수평하중:풍압하중(Wp)

2)빙설이 적은 지방의 합성하중

W

3)빙설이 많은 지방의 합성하중

W

*풍압하중

빙설이 적은 지방:

빙설이 많은 지방:

*빙설하중

4)부하계수 =

2.Dip (이도)

고저차가 없고 지지점의 높이가 같을 때만 적용

1)이도:늘어지는 정도

①이도

D ( T:수평장력,W:합성하중,S:경간 )

.수평장력

.인장하중:전선이 완전히 끊어졌을 때 작용한 힘

(ACSR: 2.5,경동선:2,2, 중공전선:3이상)

.인장강도:소선 1가닥이 끊어졌을 때 작용한 힘

(인장하중= 인장강도×단면적)

②전선의 실제길이

L

③온도변화시 Dip 값 계산

D

( t:온도차 , S:경간 , α:선팽창계수 )

 

 

Ⅻ.배전

1.배전방식

기지식(수지싱식)	망상식(네트워크)	저압뱅킹방식
①전선이 경제적 ②농어촌에 적당 ③감전시고 감소 ④증설이 용일	①전압변동이 적다 ②감전사고의 증대 ③신뢰도가 가장우수 ④네트워크 프로텍터 ∙저압용 차단기 ∙방향성 계전기 ∙퓨즈	①전압변동이 적고 ②부하증가에 대한 융통석 향상 ③플리커 경감 ④케스케이딩 현상 : 건전한 변압기 일부 또는 전부가 차단되는 현상

1)가지식(수지상식)

① 단점

a.전압변동율이 크다→플리커현상(깜박깜박)

b.전압강하 최대

c.고장범위 넓다.

 

2)루프식(환상식)→중소도시

① 장점

a.가지식에 비해 전압강하 적다.

3)뱅킹방식 →대도시

① 장점

a.전압강하 와 전력 손실이 적다.

② 단점

a.케스케이딩 현상 발생

b.방지책 구분개폐기 설치

③ 구분개폐기

a.고장구간축소

b.설치구간은 2[㎞]이하에 설치

4)네트워크 방식 →대형도시

① 장점

a.공급신뢰도가 가장 좋다

b.무정전 공급 방식

c.전압강하 극소

② 단점: 설비비 고가 ,접지사고가 많다.

③네크워크 프로텍터 (차단기,Fuse,방향성 계전기)

→역류 개폐 장치

2.전기방식별 비교

종별	전력	손실	전선량	1선당 공급전력	1선당 공급전력비교
1φ2w	P= VIcosθ	2 I2R	2w	1/2 P	100 %
1φ3w	P= 2VIcosθ	2 I2R	3w	2/3 P	133 %
3φ3w	P=√VIcosθ	3 I2R	3w	√/3 P	115 %
3φ4w	P= 3VIcosθ	3 I2R	4w	3/4 P	150 %

1)중량비비교 (전선소모량)

방식	1φ2w 소요 전선량을 100%로		절약량
1φ3w	중성선 굵기동일	3/8 = 37.5%소요	62.5%
	중성선 굵기 ½	2.5/8
3φ3w	-	3/4 = 75% 소요	25%
3φ4w	중성선 굵기동일	4/12	66%
	중성선 굵기 ½	3.5/12 = 29.2% 소요

※3φ3w와 3φ4w 중량 비교

※ 단상 3선식의 특징

① 전선소모량이 단상2선식에 비해 37.5% (경제적)

② 110/220 의 두종의 전압을 얻을수 있다.

③ 전압의 불평형 → 저압 벨런서의 설치 ∙여자임피던스가 크고 누설임피던스가 작다. ∙권수비가 1:1 인 단권 변압기 이다.

④ 단상2선식에 비해 효율이 높고 전압강하가 적다.

(1). 조건 및 특성

a.변압기 2차측 1단자 제2종접지공사

b.개폐기는 동시동작형

c.중심선에 Fuse 절대 안됨.

단선에 의한 경부하 소손 방지 →저압밸런서 설치

 

- 1선당공급전력

종별	전력	손실	전선량	1선당 공급전력	1선당 공급전력비교
1φ2w	P= VIcosθ	2 I2R	2w	1/2 P	100 %
1φ3w	P= 2VIcosθ	2 I2R	3w	2/3 P	133 %

- 전선량

방식	1φ2w 소요 전선량을 100%로		절약량
1φ3w	중성선 굵기동일	3/8 = 37.5%소요	62.5%
	중성선 굵기 ½	2.5/8

 

(2) 말단집중부하와 분산 분포 부하의 비교

	전압강하	전력손실
말단집중부하
분산분포부하

 

 

ⅩⅢ.부하관계용어

 

 

(부하율,수용률 < 1, 부등률 > 1)

※변압기용량

a.한대일경우

/ 부하역률

b.여러대일 경우

※배전선의 손실계수H와 부하율F의 관계

 

1≥F≥H≥F2≥0