전기기사 전력공학 이론: 04-01 선로 정수 특성 완벽 가이드 📚

📋 목차

1. 선로 정수의 기본 개념
2. 저항(R)
3. 인덕턴스(L)
4. 정전용량(C)
5. 컨덕턴스(G)
6. 등가회로
7. 실전 문제 풀이

1. 선로 정수의 기본 개념

1.1 정의

선로 정수는 송전선로의 전기적 특성을 나타내는 기본 파라미터로, 다음 네 가지 요소로 구성됩니다:

• 저항 (R)
• 인덕턴스 (L)
• 정전용량 (C)
• 컨덕턴스 (G)

1.2 중요성

• 송전손실 계산
• 전압강하 예측
• 전력품질 분석
• 보호계전기 정정

2. 저항(R)

2.1 특성

• 단위: Ω/km
• 온도에 따라 변화
• 표피효과 영향 받음

2.2 계산식

R = ρ × l / A
여기서,
ρ: 저항률
l: 도체 길이
A: 도체 단면적

2.3 영향 요인

1. 도체 재질
2. 온도
3. 주파수 (표피효과)
4. 도체 단면적

3. 인덕턴스(L)

3.1 특성

• 단위: H/km
• 도체 배열에 따라 변화
• 대지귀로 영향 고려

3.2 계산식

1) 단도체의 경우:

L = (μ0/2π) × ln(2h/r) [H/km]
여기서,
h: 대지로부터의 높이
r: 도체 반경

2) 다도체의 경우:

L = (μ0/2π) × ln(GMD/GMR) [H/km]
GMD: 기하평균거리
GMR: 기하평균반경

4. 정전용량(C)

4.1 특성

• 단위: F/km
• 도체-대지간 및 도체-도체간 형성
• 절연특성에 영향

4.2 계산식

C = 2πε / ln(2h/r) [F/km]
여기서,
ε: 유전율
h: 대지로부터의 높이
r: 도체 반경

5. 컨덕턴스(G)

5.1 특성

• 단위: S/km
• 절연체 누설전류 관련
• 일반적으로 매우 작은 값

5.2 영향 요인

1. 절연물의 종류
2. 습도
3. 오염도
4. 전압 레벨

6. 등가회로

6.1 π형 등가회로

• 장거리 선로에 적합
• 분포정수 회로의 집중정수화
• Y/2는 양단에 분할 배치

6.2 T형 등가회로

• 중거리 선로에 적합
• Z/2는 양단에 분할 배치
• Y는 중앙에 배치

7. 실전 문제 풀이

문제 1

가공 송전선로의 저항이 0.2Ω/km일 때, 50km 선로의 총 저항은?

1) 5Ω
2) 10Ω
3) 15Ω
4) 20Ω

정답: 2)

해설: R = 0.2Ω/km × 50km = 10Ω

문제 2

송전선로의 인덕턴스에 영향을 미치지 않는 요소는?

1) 도체 간격
2) 도체 높이
3) 도체 저항
4) 도체 반경

정답: 3)

해설: 인덕턴스는 도체의 기하학적 배치에 관련되며, 도체의 저항은 영향을 미치지 않습니다.

문제 3

다음 중 선로 정수의 특성으로 올바르지 않은 것은?

1) 저항은 온도가 상승하면 증가한다
2) 인덕턴스는 도체 간격이 증가하면 감소한다
3) 정전용량은 도체 높이가 증가하면 감소한다
4) 컨덕턴스는 습도가 증가하면 증가한다

정답: 2)

해설: 인덕턴스는 도체 간격이 증가하면 증가합니다. 이는 ln(GMD/GMR) 식에서 확인할 수 있습니다.

📝 시험 준비 팁

1. 중요 공식 암기

   • GMD/GMR 관련 공식
   • π형, T형 등가회로 변환식
   • 저항 온도계수 공식

2. 계산 연습

   • 단위 환산 숙달
   • 공학계산기 사용법 숙지
   • 자주 출제되는 수치 암기

3. 개념 이해

   • 물리적 의미 파악
   • 상호 관계 이해
   • 실제 적용사례 학습

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참고: 이 내용은 2024년 시험 경향을 반영한 것입니다. 실제 시험문제는 다를 수 있으니, 다양한 유형의 문제를 학습하시기 바랍니다.