공부/전기기사2012. 2. 19. 18:00

전기기사 필기 요점정리 (회로이론)

1. 직류회로의 기본공식

①전류 : [C/sec], [A]

②전압 : [J/C]

③오옴의법칙 :

※ 오옴의법칙의 이해 : 저항 R을 가진 도체에 전류 [A]의 전류가 흐르면 항상 이도체(R 양단에는 만큼의 전압강하가 생긴다.

④저항의 연결

∙직렬연결 [Ω]

∙병렬연결 [Ω]

⑤전선의 저항 [Ω]

2. 기본교류회로 해석

①각속도(각주파수) [rad/sec]

②위상의 시간표현 에서 [sec]

③정현파 교류의 표현 로 표현하며 이값을 순시값이라 한다.

정현파교류는 실효값과 평균값으로 표현할수 있으며 다음과 같다.

∙실효값

∙평균값 로 구하여 표현한다.

 

파형

실효값

평균값

파형률

파고율

정현파

1.11

1.414

정현반파

1.57

2

삼각파

1.15

1.73

구형반파

1.41

1.41

구형파

1

1

 

 

 

④ 기본교류 회로소자의 응답

구분

직렬

임피던스

위상각

실효전류

위상

R-L

전류가 뒤진다.

R-C

전류가 앞선다.

R-L-C

L 이 크면 전류는 뒤진다

C 가 크면 전류는 앞선다.

구분

병렬

어드미턴스

위상각

실효전류

위상

R-L

전류가 뒤진다.

R-C

전류가 앞선다.

R-L-C

L 이 크면 전류는 뒤진다

C 가 크면 전류는 앞선다.

 

⑤ 브리지 평형조건 (서로 대각에 위치한 임피던스의 곱이 같으면 평형된다.)

3. 정현파 교류의 복소수 표현 (Phasor)

① 를 복소수로 나타내면 로 표시된다. 이는 극좌표 표현이며 이것을 직각좌표로 나타내면 가 된다.

※ 복소수를 이용하면 교회로 해석을 쉽고 빠르게 정확하게 해석할수 있다. 그러므로 복소수의 加減乘除(가감승제)를 정확히 할 필요가 있다.

 

4. 전력의 계산

종류

직렬회로

병렬회로

복소전력

피상전력

유효전력

무효전력

 

5. 최대전송전력의 계산

종류

조건

최대전력

그림

그림

그림

 

 

5. 유도결합회로(L의 연결)

구분

직렬

병렬

가동결합

차동결합

※ 결합계수 :

 

 

6. 공진회로

 

직렬공진

병렬공진

조건

공진의의미

허수부가 0이다.

전압과 전류가 동상이다.

역률이 1이다.

임피던스가 최소이다.

흐르는 전류가 최대이다.

허수부가 0이다.

전압과 전류가 동상이다.

역률이 1이다.

어드미턴스가 최소이다.

흐르는 전류가 최소이다.

전류

공진주파수

선택도

첨예도

 

7. 회로망 해석

① 중첩의 원리 : 회로망 내에 전압원 과 전류원이 여러개 존재하는 경우에 한 지로에 흐르는 전류는 이들의 전압원이나 전류원이 각각 단독으로 존재하는 경우의 전류의 분포를 겹친것과 같다. 이때 제거하는 전압원은 단락하고, 전류원은 개방한다.

※ 이상전인 전압원의 내부저항은 0 Ω이며 , 이상적인 전류원의 내부저항은 Ω이다.

② Thevenin 의 정리 (전압원 등가)

[A]

③ Norton 의 정리 (전류원 등가)

[A]

④ 밀만의 정리

[V]

⑤ 가역정리(상반의 정리) : 임의의 회로망에서 지로의 기전력 가 존재할 때 지로에 전류가 흐르고 , 지로에 가 존재할 때 지로에 의 전류가 흐른다면 의 관계가 성립한다.

⑥ 키르히호프의 전압 법칙은 선형, 비선형, 시변, 시불변에 구애를 받지 않고 적용된다.

 

8. 2단자망

구분

내용1

내용2

임피던스함수

임피던스를 구할 때 로 치환해서 계산한다.

-

영점

이 되는 S 의 근

회로의 단락상태

극점

가 되는 S 의 근

회로의 개방상태

정저항 회로

역회로

주파수와 무관한 정수

 

9. 4단자망

① 임퍼던스 행렬

∙쉽게 구하는 요령 ① : 만이 흐른 경우 회로에 존재하는 임피던스의 합

② : 만의 흐른 경우 회로에 존재하는 임피던스의 합

③ : , 가 동시에 흐른경우의 존재하는 임피던스의 합

② 어드미턴스 행렬

∙쉽게 구하는 요령① : 만이 있는 경우 존재하는 어드미턴스의 합

② : 만이 있는 경우 존재하는 어드미턴스의 합

③ : , 가 동시에 있는 경우 존재하는 어드미턴스의 합

③ 4단자 정수 (F행렬)

∙ : 전압비

∙ : 임피던스 차원 [Ω]

∙ : 어드미턴스 차원 [℧]

∙ : 전류비

④ 영상 파라미터

∙ 1차 영상임피던스 :

∙ 2차 영상임피던스 :

∙ 전달정수

 

∙ 좌우 대칭인 경우의 영상임피던스는 이므로

∙ 1차 영상임피던스와 2차 영상임피던스와의 관계

① 에서

② 에서

∙4단자 정수와 영상임피던스와의 관계

 

 

10. 비정현파 교류

① 비정현파 교류의 해석 : 푸리에 급수의 전개

여기서,

 

② 특수한 파형의 푸리에 급수의 전개

 

 

기함수파(정현대칭)

우함수파(여연대칭)

대칭파(반파대칭)

대칭조건

결 과

sin 항 만 존재한다.

cos 항 존재

직류분 존재

고조파 차수가

홀수차 항만 존재한다.

그 림

그림

그림

그림

 

 

③ 비정현파의 실효값

∙ 실효값

 

④ 비정현파의 전력 및 역률의 계산

인 경우

∙유효전력

∙무효전력

∙피상전력

 

∙역률

⑤ 왜형률의 계산

∙

※ 각 고조파의 실효값 속에는 기본파의 실효값은 포함되지 않는다.

11. 다상교류

① 3상교류

항목

Y 결선

△ 결선

① 전압

② 전류

③ 전력

 

 

 

 

[VA]

[W]

[Var]

[VA]

[W]

[Var]

 

 

② n상교류

 

결선

전압

전류

위상

전력

Y

만큼 선간전압이 앞선다.

[W]

△

만큼 선전류가 뒤진다.

 

③ V 결선

∙ V 결선시 변압기 용량

① 2대의 경우

② 4대의 경우

∙ 이용률

∙ 출력비

④ △를 Y로 하면

전류

전압

전력

임피던스(R,L)

어드미턴스(G,C)

배

배

배

배

배

(ex)

12. 대칭좌표법

① 각상성분과 대칭분

대칭분

각상분

영상분 :

정상분 :

역상분 :

a 상 :

b 상 :

c 상 :

※ 영상분은 접지선, 중성선에 존재한다. 비접지 Y, △는 영상분에 존재하지 않는다.

 

② 교류발전기의 기본식

 

③ 발전기 1선지락고장시 흐르는 전류

[A]

 

④ 불평형률의 계산

[%]

⑤ 비대칭 3상교류의 전력의 계산

 

13. 분포정수회로

① 특성임피던스와 전파정수

구분

공식

특성임피던스

전파정수

 

② 무손실 선로 및 무왜선로

구 분

무 손 실 선 로

무 왜 선 로

조 건

특성임피던스

전 파 정 수

파 장

전 파 속 도

 

 

14. 과도현상

① 과도현상은 시정수가 클수록 오래 지속된다.

② 시정수는 특성근의 절대값의 역이다. 즉, 이 되는 의 값이다.

 

L

C

t = 0

초가상태

개방상태

단락상태

t = ∞

정상상태

단락상태

개방상태

전원투입시 흐르는 전류

전원투입시 충전되는 전하

-

전원개방시 흐르는 전류

전원 투입시 양단의 전압

시정수

( 로 되는시간)

특성근

R L C 과도현상

① 진동

②비진동

③임계진동

과도상태가 나타나지 않는 위상각(교류의 과도현상)

과도상태가 나타나지 않는

R의 값

정저항 회로의 정저항 조건

 

15. 라플라스 변환과 전달함수의 계산

① 간단한 함수의 라플라스 변환

정의 :

를 라플라스 변환하면 가 된다. 다음표와 같다.

1

, 1

 

 


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Posted by 빈블랭크
공부/전기기사2012. 2. 19. 15:00

전기기사 필기 요점정리 (제어공학)


1. 자동제어계의 요소와 구성

1. 자동제어 장치의 분류

∙제어량의 성질에 따른 분류

프로세서제어

∙온도, 유량, 압력, 액위, 농도, 밀도

∙생산공정중의 상태량, 외란의 억제를 주목적으로 함.

서어보 기구

∙위치, 방위, 자세

∙기계적 변위를 제어량으로 추종

자동조정

∙전압, 전류, 주파수, 회전속도, 힘

∙조절부 동작에 의한 분류

비례제어

∙P제어

∙잔류편차(off-set)가 생기는 결점

비례미분제어

∙PD제어

∙속응성

∙과도특성 개선

비례적분제어

∙PI제어

비례적분미분제어

∙PID제어

∙잔류편차제어

온-오프제어

∙불연속제어

∙제어목적에 따른 분류

정치제어

∙어떤 일정한 목표값을 유지하는 것

프로그램 제어

∙정해진 프로그램에 따라 제어량을 변화 시키는 것

추종제어

∙임의 시간적 변화를 하는 목표값에 제어량을 추종하는 것

비율제어

∙목표값이 다른것과 일정 비율 관계를 가지고 변화하는 것

2. 피이드백 제어계의 특징

∙정확성 증가

∙계의 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도 감소

∙비선형성과 왜형에 대한의과의 감소

∙감대폭 증가

∙발진을 일으키고 불안정한 상태로 되어가는 경향성

∙반드시 입력과 출력을 비교하는 장치가 있어야 한다.

 

2.라플라스 변환

3. 라플라스 변환

정의 :

를 라플라스 변환하면 가 된다. 다음표와 같다.

 

임펄스함수

1

단위계단함수

, 1

단위램프함수

n차 램프함수

정현파 함수

지수감쇠함수

지수감쇠램프함수

복소추이

정현파 램프함수

지수감쇠정현파함수

쌍곡선함수

 

4. 라플라스의 성질

선형정리

∙

시간추이정리

∙

복소추이정리

∙

복소미분정리

∙

초기값정리

∙

최종값정리

∙

 

3.전달함수

5. 정의 : 모든 초기값을 0 으로 했을 경우 입력에 대한 출력의 비

6. 제어요소

비례요소

∙스프링

∙저항 R

∙

∙

∙

∙

적분요소

∙유량

∙콘덴서 C

∙

∙

∙

∙

미분요소

∙

∙ (1차지연을 포함한 미분요소)

1차지연요소

∙

2차지연요소

∙

 

 

7. 물리계와 대응관계

직선계

회전계

전기계

m 질량

B 마찰

k 스프링

χ 변위

속도

F 힘

J 관성

B 마찰

k 스프링

θ 각변위

ω 가곡도

T 토크

L 인덕턴스

R 저항

C 콘덴서

θ 온도차

I 전류

E 전압

 

4. 블록선도와 신호흐름선도

8. 블록선도

∙공식

∙경로 : 입력에서 출력으로 가는 도중에 있는 각소자의 곱

∙폐로 : 입력으로 되돌아 오는 도중에 있는 각소자의 곱

 

 

 

 

9. 신호흐름선도

∙정의 : 제어계의 특성을 블록선도 대신 신호의 흠름의 방향을 전달과정으로 표시

∙공식

 

5. 자동제어계의 과도 응답

10. 시간응답 특성

① 오버슈트 : 과도상태중 계단입력을 초과하여 나타나는 출력의 최대 편차량

② 지연시간(시간늦음) : 정상값의 50% 에 도달하는 시간

③ 상승시간 : 정상값의 10～90%에 도달하는 시간

④ 정정시간 : 응답의 최종값의 허용 범위가 5～10% 내에 안정되기 까지 요하는 시간

⑤ 감쇠비

⑥ 과도현상은 시정수가 클수록 오래 지속된다.

 

11. 특성 방정식 : 폐루프 전달함수의 분모를 0 으로 놓은 식, 이때 의 근을 특성근이라 한다.

 

12. 임펄스 응답

입력과 출력을 알면 임펄스 응답을 알 수 있다.

 

13. 인디셜 응답

단위 계산 입력 신호에 대한 과도 응답

 

14. 1차 제어계의 과도 응답

 

,

 

15. 2차 제어계의 전달함수

특성 방정식 : ( :제동비, 감쇠계수 : 고유주파수)

근 :

① 경우 : 부족제동

② 경우 : 임계제동

③ 경우 : 과제동

④ 경우 : 무제동

 

6. 편차와 감도

16. 정상편차

∙정상위치편차 : 입력이 단위 계산 함수 일 때 편차

위치편차 상수 0 형(단위계단함수에서 생김)

 

∙정상속도편차 : 입력이 단위 램프 함수

속도편차상수 1형 (단위램프함수에서 생김)

 

∙정상 가속도 편차

가속도 편차 2형 (포물선 함수에서 생김)

 

17. 감도

계의 전달함수의 한 파라미터가 지정값에서 벗어났을 때의 전달함수가 지정값에서 벗어난 양의 크기

7.주파수 응답

18. 주파수 응답에 필요한 입력

∙정현파 입력

 

19. 벡터궤적

가 까지 변화하였을 때의 의 크기와 위상각의 변화를 극좌표에 그린 것으로 이 궤적을 나이퀘스트 선도라 한다.

 

비례요소

미분요소

적분요소

비례적분요소

1차지연요소

2차지연요소

부동작시간요소

 

20. 보드 선도

∙이득선도 : 횡축에 주파수와 종축에 이득값(데시벨)으로 그린 그림

∙위상선도 : 횡축에 주파수와 종축에 위상값(。)로 그린 그림

∙

 

21.

의 보드선도

의 경사를 가지며 위상각은 90。

의 보드선도

의 경사를 가지며 위상각은 180。

의 보드선도

의 경사를 가지며 위상각은 270。

 

 

 

 

 

 

8.제어계의 안정도

22. 루소 안정도 판별법

∙제어계의 안정조건 : 특성방정식의 근이 모두 s 평면의 좌반부에 있어야 한다.

∙조건 :① 모든 계수의 부호가 동일 할 것.

② 계수중 어느하나라도 0 아닐 것.

③ 루스 열수의 제1열의 부하가 같을 것.

23. 홀비쯔 판별법 : 특성방정식의 계수로서 만들어진 행렬식에 의해 판별하는 방법

24. 나이퀴스트 판별법 :

∙계의 주파수 응답에 관한 정보를 준다

∙계의 안정을 개선하는 방법에 대한 정보를 준다.

∙안정성을 판별하는 동시에 안정도를 지시해 준다.

∙안정조건

반시계 방향에서는 안쪽에 (-1, 0)이 있으면 불안정

시계 방향에서는 안쪽에 (-1, 0)이 있으면 불안정

25. 이득여유

∙이득여유는 위상선도가 -180。축과 교차하는 점에 대응되는 이득의 크기 값이다.

∙이득여유

26. 나이퀴스트 선도에서 안정계에 요구되는 여유

∙이득여유

∙위상여유 。

27. 보드선도에서 안정계의 조건

∙위상여유

∙이득여유

∙위상 교점 주파수 이득 교점 주파수

 

28. 루소-훌비쯔 표를 작성할 때 제1열 요소의 부호 변환을 무엇을 의미는 s 평명의 우반면에 존재하는 근의 수를 의미한다.

 

29. 특성방정식의 근이 좌반부 즉, 음의 반평면에 있으면 안정한다.

 

30. 보상법

∙위치제어계의 종속 보상법중 진상요소의 주된 사용 목적은 속응성을 개선하는 것이다.

∙진상 보상기는 과도응답의 속도를 보상한다.

∙위상여유가 증가하고, 공진첨두값이 감소한다.

 

 

 

9. 근궤적법

 

31. 정의 : 개루프 전달함수의 이득정수 K를 까지 변화를 시킬 때의 특성근 즉, 폐루프의 전달함수의 극의 이동궤선을 말함.

 

32. 작도법

∙극점에서 출발하여 원점에서 끝남.

∙근궤적은 의 극에서 출발하여 0 점에서 끝나므로 근궤적의 갯수는 와 중 큰 것과 일치한다. 또한 근궤적의 갯수는 특성방정식의 차수와 같다.

∙근궤적의 수 : 근 궤적의 수 ( )는 극점의 수( )와 영점의 ( )에서

이면

이면

∙근궤적의 대칭성 : 특성 방정식의 근이 실근 또는 공액복소근을 가지므로 근궤적은 실수축에 대하여 대칭이다.

∙근궤적의 점근선 : 큰 에 대하여 근궤적은 점근선을 가진다.

∙점근선의 교차점 : 점근선은 실수 축상에만 교차하고 그 수는 이다.

 

33. 근궤적상의 임의의 점의 K의 계산

34. 폐루프의 전달함수

35. 점근선의 교차점

36. 이득여유

 

10. 상태 방정식

 

37. 전이행렬

∙ 이며 전이 행렬은 다음과 같은 성질을 갖는다.

① ( 는 단위행렬)

②

③ (모든값에 대하여)

④ 여기서, 는 정수

38. 차 선형 시불변 시스템의 상태 방정식은 일 때 제어계의 특성방정식은 이다.

39. 변환법

∙라플라스 변환 함수의 대신 를 대입하여야 한다.

∙ 평명의 허축은 평면상에서는 원점을 중심으로 하는 반경 1인 원에 사상

∙ 평면의 우반평면은 평면상에서는 이원의 외부에 사상

∙ 평면의 좌반평면은 평면상에서는 이원의 내부에 사상

 

 

 

11.제어기기

40. 변환요소

변환량

변환요소

압력 → 변위

변위 → 압력

변위 → 임피던스

변위 → 전압

전압 → 변위

광 → 임피던스

광 → 전압

방사선 → 임피던스

온도 → 임피던스

온도 → 전압

벨로우즈, 다이어프램, 스프링

노즐플래퍼, 유압 분사관, 스프링

가변저항기, 용량형 변환기

포텐셔미터, 차동변압기, 전위차계

전자석, 전자코일

광전관, 광전도 셀, 광전 트랜지스터

광전지, 광전 다이오드

GM 관 , 전리함

측온 저항(열선, 서미스터, 백금, 니켈)

열전대

 

41. 서보모터

∙원칙적으로 정역이 가능하여야 한다.

∙저속이며 거침없는 운전이 가능하여야 한다.

∙기계적 응답이 우수하여 속응성이 좋아야 한다.

∙급감속, 급가속이 용이한 것이어야 한다.

∙시정수가 작아야 하며, 기동토크가 커야한다.

 

42. 서미스터 : 감열저항체 소자로서 온도 상승에 따라 저항이 감소하는 특성을 가지며, 구성은 니켈, 망간, 코발트 등의 산화물을 혼합한 것이다. 주로 온도 보상용으로 사용된다.

 

43. 제너 다이오드 : 제너 다이오드는 정전압 소자로 만든 PN 접합 다이오드로서 정전압 다이오드라고 하며 전압의 범위는 약 3[V]～150[V]정도 까지 다양한 종류가 있다. 전압의 안전을 위해 사용한다.

 

44. 터널다이오드 : 증폭작용, 발진작용, 개폐작용

 

45. 실리콘 정류 제어소자

∙PNPN 구조

∙게이트 전류에 의하여 방전 개시 전압을 제어할 수 있다.

∙특성 곡선에 부저항 부분이 있다.

 

46. 제어계에 가장 많이 이용되는 전자 요소는 증폭기 이다.

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Posted by 빈블랭크
공부/전기기사2012. 2. 19. 11:00

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

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Posted by 빈블랭크
공부/전기기사2012. 2. 19. 10:00

전기기사 필기 요점정리 (전력공학 - 1)


1. 송배전분야 요약정리

Ⅰ.개요

1.직류송전방식의 특징

1)직류송전-④

①차단 및 전압의 변성이 어렵다.

②리액턴스 손실이 적다

③안정도가 좋다

④회전자계가 없다.

⑤절연레벨을 낮출수 있다.

2.철탑의 종류

1)종류 ⑤

①보강형

②직선형-3°이하 (A)

③각도형 (B,C)

④인류형-전선로 말단 (D)

⑤내장형-경간이 넓을 때 (E)

3.전선

1)구비조건⑥

①도전율이 커야

②인장강도가 커야

③비중(밀도)가작아야

④내부식성 커야

⑤가설이 쉬워야

⑥값이 싸야

2)연선[㎟]

①소선의 구성 19/2

②소선의 총수: N=1+3n(n+1), 7→ 19 → 37

③연선의 직경: D=(2n+1)d

④연선의 단면적:A= N×πd2/4

⑤연선의 저항:

3)중공연선 - 표피효과 이용

4)ACSR

○경동선과 ACSR 의 비교

 

도전율

직경

비중

인장강도

경동선

91～97%

1

1

1

ACSR

61%

1.4～1.6

0.8

1.5～2

4.애자

1)목적 ②

①전선지지

②전선과 지지물 간의 절연간격유지

2)구비조건 ⑤

①절연내력이 커야

②절연저항도 커야

③기계적 강도가 커야

④충전용량이 작아야

⑤값이 싸야

3)종류 - 핀애자,현수애자 등등

4)현수애자

①전압분담

지지물로부터 세 번째 애자가 전압분담이 가장 적다

②애자보호대책

초호각(소호각)

.섭락시 애자파괴 방지

.역섭락시 애자파괴 방지

.애자련의 전압분포개선

③애자효율

④애자섭락전압

주수섬락 50

건조섬락 80

충격전압시험 125

유중파괴시험 140kV

 

○전압별 애자 개수

2.2 kV

66kV

154kV

345kV

2-3

4-6

9-11

19-23

5)*OFF SET-전선도약에 의한 단락방지

 

 

Ⅱ.선로정수와 코로나

1.선로정수

1)L 리액턴스- 작용,대지귀로인덕턴스

①작용리액턴스

.실험식

Ln [mH/km]

②대지귀로 인덕턴스

2)정전용량

①작용 정전용량

.실험식

[μF/km]

②대지 정전용량

.단상 .3상

③부분정전용량

.단상: C=Cs+2Cm

.3상 : C=Cs+3Cm

*연가 → 선로정수의 평형→전압전류의 평형

①선로정수평형

②통신선 유도장해 경감

③소호리액터접지시 직렬공진에 의한 이상전압 상승방지

④각상 전압강하 동일

④등가 선간거리 동일

*복도체방식→표피효과

① 인덕턴스는 감소하고 정전용량은 증가한다. (병렬로 생각)

② 같은 단면적의 단도체에 비해 전류용량의 증대

③ 코로나의 방지, 코로나 임계전압의 상승

④ 송전용량의 증대

⑤ 꼬임현상, 소도체 충돌현상이 생긴다. 대책 : 스페이서의 설치

⑥ 단락시 대전류등이 흐를 때 정전흡인력이 발생한다.

*코로나→공기절연파괴

①이상전압이 내습 전선로 주위의 공기의 절연 또는 자 장이 국부적으로 파괴되면서 빛과잡음을 내는 현상

②파열극한전위경도: DC 30[㎸/㎝] ,AC 21.1[㎸/㎝]

③코로나 임계전압 높아야 코로나 발생이 적다.

m0 전극의 표면상태

m1 날씨계수(맑은날 1 우천시 0.8)

δ 상대공기밀도=

d 전선의 직경

영향

①유도장해

②전력손실 - 임계전압과대지전압의 차의 제곱이 비례 :

③코로나 잡음, 유도장해

④전선의 부식 (원인 : 오존- )

대칙

①임계전압을 크게

[KV]

②전선의 지름을 크게 : 중공연선, 복도체방식

 

*충전전류 Ic=2πf C․V

. 선간 정전용량 C:

,[C=Cs + 2Cm,C=Cs+3Cm]×길이

*충전용량

P단상 =V․Ic [VA]=2πf CV2

PΔ결선=3ωCV2

PY결선= ωCV2

 

Ⅲ.선로의 전기특성

 

1.단거리 송전선로:50[㎞]이하

Z 존재 Y는 무시. 집중정수회로

1)전압강하

VS =VR + ZI = VR +I(Rcosθ + Xsinθ)

e단상=I(Rcosθ+Xsinθ)

e3상=

e

2)전압강하율

δ

3)전압 변동률

ε

VR0:무부하 수전단 전압

VR:수전정전하

4)손실

5)전력손실률

전압

강하

전압

강하율

전압

변동률

 

 

전력

손실

전력

손실률

2.중거리 송전선로:50～100[㎞]

Z,Y존재 4단자정수에 의하여 해석

1)4단자 정수

T 형

Π 형

A

B

B = Z

C

C = Y

D

 

3.장거리송전선로:100[㎞]이상

분포정수회로

1)특성(파동)임피던스:거리와 무관

[Ω]

2)전파정수

①무손실 조건 R=G=0

②무왜선도 조건 RC=LG=0

3)전파속도

v =3×105[㎞/s]

Ⅳ.전력원선도

1.송전전력

1)전력

발전기출력

송전전력

수전전력

2)원선도에서 구할수 있는 것

구할 수 있는 것

없는 것

․최대출력

․조상설비용량

․4단자정수에 의한 손실

․송수전 효율

․θ,δ

․과도 극한 전력

․코로나 손실

*원선도 반지름

3)조상설비 (콘덴서,리액터,동기조상기)

①콘덴서:충전전류(90°앞선전류,진상전류)

(사고시→ 지락전류)

직렬콘덴서

병렬콘덴서

X = XL - XC

전압강하보상

역률개선

②리액터:뒤진전류 (사고시→ 단락전류)

직렬리액터

제5고조파의 제거 ⇒ 콘덴서용량의 계산상 4%로, 실제는 6%가 표준정격이다.

병렬(분로)리액터

페란티효과 방지

소호리액터

지락아크의 소호

한류리액터

차단기용량의 경감(단락전류제한)

*페란티효과

원인은 콘덴서

무부하시 송전단전압보다 수전단 전압이 커지는 현상

③동기조상기

무부하 운전중인 동기전동기를 과여자 운전시는 콘덴서로 작용 (부족여자 운전시는 리액터로 작용)

④비교

 

진상

지상

시충전

조정

콘덴서

리액터

동기조상기

○

×

○

×

○

○

×

×

○

단계적

단계적

연속적

콘덴서

진상전류,충전전류,지락전류

직렬콘덴서 : 전압강하보상

병렬콘덴서 : 역률개선

리액터

지상전류,유도전류,단락전류

한류리액터 : 단락전류제한

직렬리액터 : 제5고조파 제거

병렬(분로)리액터 : 페란티현상방지

동기조상기

진상, 지상 양용

∙중간조상기 : 선로중간에 동기조상기를 연결하여 안정도 증대

∙동기조상기 : 무부하로 운전중인 동기전동기로 역률을 제어

 

Ⅴ.송전용량

1.고유부하법

고유부하선로:R=L=C=G=0 부하 Z0

P

2.용량계수법 → 거리와 전압을 동시고려

송전용량개수

600

800

1200

전압

60㎸

100㎸

140㎸

3.가장경적인 송전전압의 결정:Still의 식

[kV]

 

Ⅵ.고장해석

1.오옴법

IS

2.단위법

①%Z

%Z

②KS

KS , IS In,

차단기용량

PS Pn

3.대칭좌표법

비대칭 3상교류= 영상분 + 정상분 + 역상분

*영상분은 접지선 중성선에만 존재한다.

1)

대칭성분

각상성분

영상분

정상분

역상분

 

2)교류발전기 기본공식

예)1선지락 고장해석 → Va = 0, Ib = Ic = 0

3)대칭좌표법으로 해석할 경우 필요한 것

 

정상분

역상분

영상분

1선지락

○

○

○

2선단락

○

○

 

3선단락

○

 

 

※ 2선지락 : 0이 아니고 같게되는 고장

예)3상단락 사고시에는 V0=V2=I0=I2=0 이고 V1과 I1만 존재한다.

4.영상임피던스․전압․전류 측정

1)영상임피던스 측정

①Z1 = Z2 = Z

② 에 가 흐를 때 =Z+3Zn

③결론 Z0 > Z1=Z2

2)영상전압 측정

GPT(접지형계기용변압기)3대로 개방델타접속한다.

*GPT(접지용,계기용 변압기,영상접지변압기)

3)지락전류(영상전류)검출 ZCT 가한다. ZCT는 GR(접지계전기)와 항상 조합된다.

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Posted by 빈블랭크

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