전기산업기사 · 전력공학 과목
전기산업기사 송전 선로 개념 정리
중요도 ★★★★★ · 35% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
송전 선로는 발전소에서 만든 전기를 멀리 있는 변전소까지 보내는 길입니다. 선로에는 저항, 인덕턴스, 정전용량 같은 전기적 성질이 있는데 이를 선로 정수라고 부릅니다. 전선 사이 거리를 넓히면 인덕턴스는 커지고 정전용량은 작아지는 것처럼, 두 값은 늘 반대로 움직입니다.
선로에 전류가 흐르면 저항과 리액턴스 때문에 전압이 떨어지고 열로 전력을 잃습니다. 3상에서는 전압 강하를 √3 I(Rcosθ + Xsinθ)로, 전력 손실을 3I²R 로 계산합니다. 같은 전력을 보낼 때 전압을 높이면 전류가 줄어 손실이 크게 줄어들기 때문에 송전은 높은 전압으로 합니다.
선로의 길이에 따라 계산 방법이 달라져, 짧은 선로는 저항과 인덕턴스만, 중거리 선로는 T형·π형 회로, 긴 선로는 분포 정수 회로로 봅니다. 긴 선로에서는 정전용량 때문에 충전 전류가 흐르고, 비가 오거나 기압이 낮은 날에는 코로나가 생기기 쉽습니다. 직류 송전은 리액턴스가 작용하지 않아 먼 거리 송전에 유리하지만 변압과 차단이 어렵습니다.
핵심 개념
3상 전압 강하
e = √3 I(Rcosθ + Xsinθ). 저항에는 cosθ, 리액턴스에는 sinθ 를 곱합니다.
외우는 요령역률 0.8 이면 sinθ 는 0.6 입니다.
전력 손실
3상 3선식 손실은 3I²R 입니다. 전압을 n배 높이면 손실은 1/n² 이 됩니다.
외우는 요령가닥 수(3)를 곱하는 것을 잊지 마세요.
송전 전력
P = (Vs × Vr ÷ X) × sinδ. 선간 전압을 kV 로 넣으면 결과는 MW 입니다.
외우는 요령sin 을 곱해야 하며 cos 와 헷갈리지 않습니다.
충전 전류
Ic = ωC × (V ÷ √3). 상전압으로 계산합니다.
외우는 요령정전용량은 km 당 값에 길이를 곱해 전체 값으로 바꿉니다.
이도
D = W × S² ÷ (8T). 경간의 제곱에 비례하고 장력에 반비례합니다.
외우는 요령분모의 8 을 꼭 기억하세요.
코로나
전선 주위 공기가 절연을 잃고 방전하는 현상입니다. 비·안개·낮은 기압에서 잘 생깁니다.
외우는 요령굵은 전선과 복도체로 줄입니다.
자주 나오는 포인트
- 전압 강하율은 수전단 전압으로 나눈다
- 선간 거리를 넓히면 인덕턴스↑ 정전용량↓
- 중거리 선로는 T형·π형 회로로 해석
- 직류 송전은 안정도 문제가 적지만 차단이 어렵다
헷갈리는 것 비교: 선로 길이별 해석 방법
| 구분 | 단거리 | 중거리 | 장거리 |
|---|---|---|---|
| 고려하는 정수 | 저항·인덕턴스 | 저항·인덕턴스·정전용량(집중) | 모든 정수(분포) |
| 등가 회로 | R·L 직렬 | T형·π형 | 분포 정수 회로 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 3상 3선식 송전 선로에 전류 100A 가 흐르고 있다. 1선의 저항이 2Ω, 리액턴스가 4Ω, 부하 역률이 0.8(지상)일 때 선로의 전압 강하는 약 몇 V 인가?
- ① 400V
- ② 약 762V
- ③ 약 693V
- ④ 1,200V
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 약 693V
핵심: 3상 전압 강하 e = √3 I(Rcosθ + Xsinθ)
- 역률 0.8 이면 sinθ = 0.6 입니다.
- Rcosθ + Xsinθ = 2 × 0.8 + 4 × 0.6 = 1.6 + 2.4 = 4
- e = √3 × 100 × 4 = 약 692.8V → 약 693V
검산: 693 ÷ 1.732 ≈ 400, 400 ÷ 100 = 4 로 맞습니다.
틀린 선지
- 400V: √3 을 곱하지 않은 값입니다. 3상 선간 전압 강하는 √3 을 곱해야 합니다.
- 약 762V: cosθ 와 sinθ 를 바꾸어 넣은 값입니다. 저항에는 cosθ, 리액턴스에는 sinθ 를 곱합니다.
- 1,200V: √3 대신 3 을 곱한 값입니다.
문제 2. 송전 선로에서 코로나(전선 주위 공기가 절연을 잃고 빛과 소리를 내며 방전하는 현상)가 가장 잘 생기는 조건은?
- ① 비가 오고 기압이 낮은 날
- ② 맑고 기압이 높은 날
- ③ 굵은 전선을 쓴 경우
- ④ 복도체를 쓴 경우
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ① 비가 오고 기압이 낮은 날
핵심: 코로나 임계 전압은 기압이 낮고 날씨가 나쁘면 낮아진다
코로나가 시작되는 전압(코로나 임계 전압)이 낮을수록 코로나가 잘 생깁니다. 비·눈·안개가 있거나 기압이 낮아 공기가 묽으면 공기의 절연이 약해져 임계 전압이 낮아집니다. 그래서 비가 오고 기압이 낮은 날 코로나가 가장 잘 생깁니다.
틀린 선지
- 맑고 기압이 높은 날: 공기가 맑고 밀도가 높으면 절연이 강해져 코로나가 잘 생기지 않습니다.
- 굵은 전선을 쓴 경우: 전선이 굵으면 표면의 전기적 압력(전위 경도)이 낮아져 코로나가 줄어듭니다.
- 복도체를 쓴 경우: 복도체는 전선을 겉보기로 굵게 만드는 효과가 있어 코로나를 줄입니다.
문제 3. 송전단 전압이 6,300V, 수전단 전압이 6,000V 인 배전 선로의 전압 강하율은 몇 % 인가?
- ① 5%
- ② 약 4.8%
- ③ 0.5%
- ④ 10%
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ① 5%
핵심: 전압 강하율 = (송전단 - 수전단) ÷ 수전단 × 100
- 전압 강하 = 6,300 - 6,000 = 300V
- 전압 강하율 = 300 ÷ 6,000 × 100 = 5%
검산: 6,000V 의 5% 는 300V 이고, 6,000 + 300 = 6,300V 로 송전단 전압과 같습니다.
틀린 선지
- 약 4.8%: 송전단 전압 6,300V 로 나눈 값입니다. 전압 강하율은 수전단 전압으로 나눕니다.
- 0.5%: 소수점 자리를 잘못 옮긴 값입니다.
- 10%: 계산이 틀린 값입니다. 300V 는 6,000V 의 5% 입니다.