발송배전 및 건축전기 기술사 문제 | HVDC 절연레벨 및 송전전력 계산

전기전공자가 취득할 수 있는 자격증으로는 발송배전 및 건축전기기술사 등이 있습니다.

여러 기술사 문제 중에서 HVDC 계산 문제에 대해서 살펴보겠습니다.

68회 2교시 1번 기출문제로 HVDC 절연레벨 및 송전전력 계산 문제를 알아보도록 하겠습니다.

 

 

HVDC 절연레벨 및 송전전력 계산

 

#문제

직류 쌍극 중성점접지 송전방식과 교류 3상 3선식 송전방식과의 비교에 있어서, 전선의 굵기 및 길이가 동일하다고 가정하고, 직류의 절연파괴전압은 교류전압에서는 피크치에 대응하는 것으로 해서 다음 물음에 답하시오.

 

1. 양 방식의 1회선당의 송전전력과 송전손실이 같다는 조건에서 직류송전의 중성점에 대한, 절연 level은 교류송전의 중성점에 대한 절연 Level의 몇 배인가?

 

2. 양 방식의 절연 Level과 % 손실을 같이 한 조건에서는 직류송전의 1회선 당의 송전전력은 교류송전의 1회선당의 몇 배가 되는가?

 

#풀이

1. 절연레벨

 

직류 2선식에서의 선간전압 및 전류를 각각 $V_{d}, I_{d}$

교류 3상 3선식 송전방식에서의 선간전압 및 전류를 각각 $V, I$ 하면

직류송전에서의 송전전력은 $V_{d}I_{d}$, 교류 3상 3선식 송전전력은 $3EI = \sqrt{3} VI$ 로 표시됩니다.

 

송전전력의 저항을 $R$ 이라 하면,

각 방식에서의 송전 손실은 각각 $3 I^{2}R [kW]$, $2 I_{d}^{2}R [kW]$ 로 됩니다.

문제에서 주어진 바와 같이 회선당 송전전력이 같으므로

 

$\sqrt{3} VI = V_{d} I_{d}$

그리고 송전손실이 같다는 조건으로부터

 

$3 I^{2}R = 2 I_{d}^{2}R$

위의 식으로부터 다음과 같은 등식을 얻을 수 있습니다.

 

$I_{d} = \sqrt{ \frac{2}{3}} I$

따라서 교류선로의 절연레벨에 대한 직류선로의 절연레벨은 다음과 같습니다.

 

$\frac{V_{d}/2}{\sqrt{3} E} = \frac{\sqrt{6}E /2}{\sqrt{3} E} = 0.707$

 

 

2. 송전전력

 

 

 

% 송전손실이 같다는 조건으로부터

$\frac{2 I_{d} ^{2} R}{V_{d} I_{d}} = \frac{3 I^{2} R}{3EI}$ 와 같이 됩니다.

 

위의 식으로부터 $I_{d} = \frac{V_{d}}{2E} I$ 를 얻을 수 있습니다.

절연레벨이 같다는 조건, 즉 $\frac{V_{d}}{2} = \sqrt{3} E$ 로부터

 

$V_{d} = 2 \sqrt{3} E$와 같이 되므로 이를 이용하여 $I_{d}$ 를 구하면

 

$\frac{2 \sqrt{3} E}{2E} I = \sqrt{3} I$ 와 같이 됩니다.

직류 2선식의 회선당 송전전력을 $P_{dc}$, 교류 3상 3선식의 송전전력을 $P_{ac}$ 라 하면

 

$\frac{P_{dc}}{P_{ac}} = \frac{V_{d}I_{d}}{3EI} = \frac{2 \sqrt{3} \bullet \sqrt{3} I}{3EI} = 2$ 가 됩니다.

 

2024.11.20 - [전기/자격증] - 발송배전 및 건축전기 기술사 문제 | 송전 및 배전에서의 HVDC 역할

발송배전 및 건축전기 기술사 문제 | 송전 및 배전에서의 HVDC 역할