발송배전 및 건축전기 기술사 문제 | 송전선로 특성계산, 78회

안녕하세요. 발송배전 및 건축전기 기술사 준비에 필수적인 가공송전선로 기출문제 풀이를 정리했습니다. 78회에 출제된 중거리 송전선로 T회로와 ㅠ회로 특성계산 및 4단자 정수 유도 과정을 다루며, 관련 전압과 전류 공식을 완벽히 이해해 봅시다.

핵심 요약

• 중거리 송전선로 T회로: 정전용량을 선로 중앙에 집중시키고 임피던스를 양측에 2등분하여 배치한 회로
• 중거리 송전선로 ㅠ회로: 임피던스를 중앙에 집중시키고 어드미턴스를 양단에 2등분하여 배치한 회로
• 핵심 포인트: 각 회로별로 송전단 상전압과 전류를 도출하기 위한 4단자 정수 공식을 정확히 이해, 유도

 

1. 문제 (78회 2교시 6번문제)

중거리 송전선로의 특성계산에 적용되는 다음 사항에 대하여 답하시오.

 

가. 중거리 송전선로(T회로 및 ㅠ회로)에 대한 4단자 정수를 설명하고 식으로 표시하시오.

나. (가)의 결과에 의하여 3상 3선식 송전선의 수전단 전압이 V_R[kV]이고, 지상역률이 COSθ 이며, 부하가 P[MW]이고, 임피던스가 Z[Ω], 어드미턴스가 Y[℧]인 경우의 중거리 송전선로의 T회로와 ㅠ회로 각각에 대하여 송전단의 상전압 E_s[kV]와 전류 I_s[A]를 유도하시오.

 

2. 풀이: 중거리 선로(T회로 및 ㅠ회로)에 대한 4단자 정수

T형 회로는 정전용량(어드미턴스 Y)을 선로의 중앙에 집중시키고 임피던스 Z를 2등분해서 그 양측에 나누어 준 것입니다. 이 경우 각 부분의 전압, 전류 및 각 정수를 나타낸다면, 먼저 다음과 같습니다.

E_c = E_r + 12 Z · I_r

I_c = Y · E_c 로 되므로 송전단의 전압 및 전류는 다음과 같이 됩니다.

E_s = E_c + 12 Z · I = (1 + ZY2)E_r + Z(1 + ZY4)I_r

I_s = I_r + I_c = I_r + Y(E_r + 12 Z · I_r) = Y · E_r + (1 + ZY2)I_r

 

T형 회로

 

 

ㅠ형 회로는 Z를 전부 송전선로의 중앙에 집중시키고 어드미턴스 Y는 Y2 씩 2등분해서 선로의 양단에 나누어 준 것입니다. 이 경우 각 부분의 전압, 전류 및 각 정수를 나타낸다면 다음과 같습니다.

I_cr = E_r Y2

I = I_cr + I_r = E_r Y2 + I_r

E_s = E_r + Z · I = E_r + Z(Y2 E_r + I_r)

I_cs = E_s Y2

I_s = I_cs + I

이므로 윗식을 정리하면 송전단의 전압 및 전류는 다음과 같이 됩니다.

E_s = (1 + ZY2)E_r + Z · I_r

I_s = Y(1 + ZY4)E_r + (1 + ZY2)I_r

 

파이형 회로

 

3. 풀이: 송전단의 상전압 E_s와 전류

문제에서 조건은 다음과 같습니다.

E_r = V_r√3 [kV]

I_r = P × 10³√3 V_r cosθ (cosθ - j sinθ) [A] 이므로

 

T회로에서

E_s = (1 + ZY2)E_r + Z(1 + ZY4)I_r

   = (1 + ZY2) · V_r√3 + Z(1 + ZY4) · P × 10³√3 V_r cosθ (cosθ - j sinθ) [kV]

I_s = Y · E_r + (1 + ZY2)I_r

   = Y · V_r√3 + (1 + ZY4) · P × 10³√3 V_r cosθ (cosθ - j sinθ) [A]

 

ㅠ회로에서

E_s = (1 + ZY2)E_r + Z · I_r

   = (1 + ZY2) · V_r√3 + Z · P × 10³√3 V_r cosθ (cosθ - j sinθ) [kV]

I_s = Y(1 + ZY4)E_r + (1 + ZY2)I_r

   = Y(1 + ZY4) · V_r√3 + (1 + ZY2) · P × 10³√3 V_r cosθ (cosθ - j sinθ) [A]

 

4. 중거리 송전선로 특성 비교표

구분	T회로	ㅠ회로
구성 특징	정전용량(Y) 선로 중앙 집중, 임피던스(Z) 양측 2등분	임피던스(Z) 선로 중앙 집중, 어드미턴스(Y) 양단 2등분
송전단 전압 (Es)	(1 + ZY2)Er + Z(1 + ZY4)Ir	(1 + ZY2)Er + Z · Ir
송전단 전류 (Is)	Y · Er + (1 + ZY2)Ir	Y(1 + ZY4)Er + (1 + ZY2)Ir

 

지금까지 발송배전기술사 78회 기출문제인 중거리 송전선로의 T회로와 ㅠ회로 특성계산에 대해 알아보았습니다. 핵심이 되는 4단자 정수 유도 과정과 전압, 전류 계산 공식을 꼼꼼히 복습하셔서 시험에서 좋은 결과 있으시길 바랍니다. 꾸준한 반복 학습이 합격의 지름길입니다!