와전류(Eddy Current) 플레밍의 오른손법칙 플레밍의...

전기 용어정리.hwp 1

플레밍의 왼손법칙

✾ 전류와 자계간에 작용하는 힘의 방향을 결정하는 법칙✾ 힘의 방향은 전류와 자계의 양자에 대하여 수직이다 또한 전류 자계 및 힘. ,의 세 방향은 왼손계를 형성한다.

✾ 왼손의 엄지손가락 둘째손가락 및 가운데손가락을 서로 직각이 되도록 폈을,때 가운데손가락을 전류 둘째손가락을 자계의 방향으로 잡으면 엄지손가락“ ,

방향으로 전자력이 가해진다.”

✾ 전자력 는 자화력 자속밀도 자계중의 도체길이F[N] H[AT /m], B[Wb/m],전류 자계와 도체 전류 가 이루는 각을 라 하면 다음 식과 같이[m], I[A], ( )ℓ θ

된다.

[N]

✾ 의 왼손 법칙이라 하는데 전동기에 적용된다Fleming .

플레밍의 오른손법칙

✾ 자계내에서 도체가 운동을 할 때유기되는 기전력의 방향을 결정하는 법칙

✾ 오른손의 엄지손가락 둘째손가락 및 가운데 손가락을 서로 직각이 되도록,하면 엄지손가락은 도체의 운동 방향을 둘째손가락은 자속의 방향을 가운데, ,

손가락은 기전력의 방향을 나타내는데 이러한 관계를 의 오른손 법Fleming

칙

✾ 발전기에 적용✾ 기전력 는 자속밀도 도체 운동속도E[V] B[Wb/m], 자계와 도체 전[m/s], (류 가 이루는 각을 라 하면 다음 식과 같다) .θ

[V]

와전류(Eddy Current)

✾ 금속 등의 도체판에 변화하는 자속을 투과시키면 오른 나사의 법칙에 의하여 자속이 통과하는 방향과 직각인 평면상에 자속을 중심으로 동심원상으로

전류가 흐른다.


✾ 철심 등을 괴상으로 만들고 이에 교번자속을 통과시키면 철심에는 와전류가흐르고 이 전류로 인하여 와류손이 발생하여 철심 온도 상승의 원인

✾ 전기기기의 철심에는 와류손을 적게 하기 위하여 얇은 철판을 절연하여 겹쳐서 사용한 성층철심을 사용한다 그림.( 5-b)

✾ 와류손은 동일한 철심의 단면적에 대하여 성층하는 철심의 두께에 비례하는것으로 알려져 있으며 최대 자속밀도를 주파수를 라 할 때 와류손Bm, ｆ

✾ 와전류는 손실뿐 아니라 이 원리를 이용하여 맴돌이 전류제동 유도 전기로,등에 응용되는데 와전류를 일명 맴돌이 전류라고도 한다

와전류 분포(a) 성층철심 와전류억제(b) ( )그림 와전류5【】

자속밀도(Magnetic Flux Density)

✾ 자성체내의 자속에 따라서 자성체의 내부에는 자계 에 의한 자력선과 자화H의 세기 에 의한 자화선이 동시에 존재하게 되며 자성체에 따라 달라진다J .

그러므로 이 들을 종합하여

＋＋ 의 새로운 벡터량 를 생각함으로써 자성B체의 종류에 관계없이 자계 분포를 일률적으로 취급할 수 있게 된다 이 를. B

자속밀도 혹은 자계유도도 라 한다 그러므로 자속밀(magnetic induction) .

도란 단위면적당의 자속수로서 단위는 또는 테슬러 를 사[Wb/ ] (tesla, T)㎡

용한다.


자기포화곡선(Magnetic Saturation Curve)

✾ 자화되어 있지 않은 철에 자계 를 가하여 점점 자계를 세게하면 자구가 회H전을 시작하므로 이에 따라 자화의 세기 가 점점 커지는데 그 모양은 그림J [

과 같이 초기에는 에 비하여 비교적 서서히 증가하나 그 한계를 넘6] H (oa),

으면 급격히 증가된다 그러나 이 곳을 지나면 의 증가는 차차 적어져.(ab) J

그 이상 증가하지 않고 포화상태에 이른다 그리고. 는 극히 작은 값이므로

자속밀도 는 와 거의 동일한 변화를 한다B J .

✾ 곡선을 자화곡선이라 하는데 실용상으로는 와 의 관계보다 와 의 관J H B H계가 더 많이 사용되며 이 곡선을 특히 곡선이라고도 한다B-H .

✾ 곡선은 자성체의 포화과정을 표시한다고도 볼 수 있으므로 자기포화 곡선이라 한다.

✾ 철과 같은 강자성체에서는 와 사이에 정비례 관계가 성립되지 않으므로B H로 주어지는 투자율B/H 도 일정하지 않고 에 따라 변한다H .

그림 자화곡선6【】

자기히스테리시스(Magnetic Hysteresis)

✾ 강자성체를 자화할 경우에는 자기포화 현상에 의해 사이에는 비례성이B, H없을 뿐 아니라 자화의 세기가 자성체에 작용하는 현재의 자계에 의하여 가

역적으로 정하여지지 않고 현재의 자화상태에 도달하기까지의 경력에 따라서

대단히 달라진다.


✾ 이러한 현상을 자기히스테리시스라고 한다.✾ 아래의 그림과 같이 자화경력이 전혀 없는 철을 자화하는 경우의 관B, H계는 시초에는 로 되나 의 포화상태에서 자계를 감해 주면 에o a e e e a→ → →

따라 돌아오지 않고 에 따라 변화한다e f g .→ →

✾ 자계를 과 사이에서 순환적으로 변화시키면 는+Hm -Hm B e f g h i j→ → → →→의 환선을 따라 변화한다 이 환선을 자기 히스테리시스 곡선e . (hysteresis→

이라 한다loop) .

✾ 자계의 변화범위가 적을 때에도 마찬가지이다.의 상태에서 를 약간 감소시켰다가 의 상태까지 다시 증가시키면 는a H a B

와 같은 적은 곡선을 따라 변화한다 그리고 그림에서 보는 바와 같이abcd .

자계 가 이 되어도 는 만큼 남는데 이 을H 0 B Br=of Br 잔류자속밀도

(remnant flux density)라고 하며 를Hc=og 보자력(coercive force)이라 한

다.

그림 자기7 Hysteresis Loop【】

자기유도(Magnetic Induction)

✾ 어떤 물질을 자계 내에 놓으면 그 양단에 자극이 생긴다.✾ 그 물질은 자화되었다 하며 이 현상을 자기유도라 한다.


✾ 화되는 물질을 자성체라 하는데 그림 에서와 같이 자화되는 물체를 상(8-a)자성체 그림 와 같이 자화되는 물체를 역자(paramagnetic substance), (8-b)

성체 라 하며 특히 상자성체중 자화의 정도가 커서(diamagnetic substance)

강한 자극이 나타나는 물체를 강자성체 라 한다(ferromagnetic substance) .

✾ 강자성체 물질로 공간을 두고 둘러싸면 대부분의 자속은 자성체 내부를 통과하므로 내부물체의 자계는 외부 자계에 비하여 대단히 적어진다 이러한 현.

상을 자기차폐 라 한다(magnetic shielding) .

상자성체(a) 역자성체(b)그림 자기유도8【】

정전유도(Electrostatic Induction)

✾ 대전되지 않은 절연도체 가까이에 대전체를 접근시키면 가까운 부분에 대전체와 이종의 전기가 먼 부분에 동종의 전하가 생긴다, .

✾ 발생한 전하량은 서로 같으므로 대전체를 멀리 하면 전하가 중화되어,㊉㊀처음의 대전되지 않은 상태가 된다.

✾ 이러한 현상을 정전유도라 한다.✾ 도체계에서 임의의 도체를 일정 전위 일반적으로 영전위 의 도체로 완전 포( )위하면 내부와 외부의 전계를 완전히 차단할 수 있는데 이를 정전차폐

(electrostatic shielding)라 한다.

✾ 정전차폐를 행함에 있어 완전밀폐의 도체 대신 철망을 사용하기도 하고 경우에 따라서는 한 줄이나 몇 줄의 도체로도 정전차폐의 효과가 있어 송전철

탑상의 가공지선 혹은 건물의 피뢰침 등에 많이 사용된다 또한 접지를 하지.


않고 일정 전위로 유지하여도 외부 전계의 영향을 막을 수 있는데 진공관의

차폐 격자가 그 한 예이다.

전자유도(Electromagnetic Induction)

✾ 인접한 두개의 회로 에서 회로에 검류계를 달고 회로에 전지와 개폐A, B B A기를 연결한 후 개폐기를 닫아 회로에 전류를 흐르게 하면 순간적으로 회A B

로에 전류가 흐르게 된다.

✾ 이 경우 회로의 전류는 계속하여 흐르지만 회로의 전류는 곧 소멸된다A B .이와 같은 현상은 개폐기를 끊는 순간이나 회로를 닫고 두 회로를 상A A, B

대운동시킬 경우에도 마찬가지이다 이는 회로와 쇄교 하는 자속수. B (interlink)

가 변화함에 따라 회로에 기전력이 유기되기 때문이다 이러한 현상을 전자B .

유도라 하며 이 때 발생하는 유도전류는 원인이 되는 자속의 변화를 막는 방,

향으로 발생한다.

✾ 어떠한 장치를 강자성체 도체로 포위하였을 때 표피효과가 충분히 크면 외부에 자계 혹은 전계가 있어도 이 전계 자계는 도체 내부에 있는 장치에 미,

치지 못한다.

전자차폐(electromagnetic shielding)✾ 라 한다.

도전율(Conductivity)

✾ 균일한 단면적을 가지는 직선상 도체의 저항 는 그 길이 에 비례하고 단R ℓ면적 에 반비례한다 즉S .

✾ 비례상수 는 물질의 단위면적 단위길이당의 저항을 의미하며 이를 체적고,ρ유저항이라 하며 물질의 종류 및 온도에 의하여 결정되는 값이다.

✾ 단위 질량의 물질을 균일한 단면적을 가지는 단위길이당으로 늘렸을 때의저항으로서 물질의 고유저항을 표시할 수도 있는데 이를 질량고유저항이라고

부른다.

✾ 비중 체적고유저항 질량고유저항× =


일반적으로 고유저항이라 하면 체적고유저항을 의미하며 이를 비저항

또는(resistivity specific resistance)이라고 부른다.

✾ 고유저항의 역수를 도전율이라 하는데 이는 년 국제전기표준회의1913 (IEC)에서 정한 표준연동 길이 의 균일단면적을 갖는 표준연동의 저(20 , 1m, 1℃ ㎟

항을 밀도 를 로 하여 이와 비교하여 백분1/58[ /m- ], 8.89 g/ ) 100 % ,Ω ㎟㎤

율로 표시한다 따라서 도전율 와 고유 저항 사이에는 다음의 관계식. C[%] ρ

이 성립한다.

×

[ /m- ]Ω ㎟

✾ 도전율은 일반적으로 재질의 순도가 높을수록 크고 다른 원소의 함유율이증가할수록 저하하는 경향이 있다.

직렬공진(Series Resonance)

✾ 직렬회로에서 임피던스 는RLC Z

이면 이므로 의 값이 최소가 되어 이 회로에 흐르는 전류Z=R Z I

는 최대가 된다.

✾ 이러한 상태를 직렬공진이라 하며이때의 주파수 을 직렬공진 주파수라 한다.

병렬공진(Parallel Resonance)

✾ 인덕턴스 과 정전용량 의 병렬회로는 전원의 각 주파수가L C

가 될 때 임피던스는 최대가 되고 주전류 는 최소가 된다I .

✾ 그림 과 같이 코일에 저항 이 있는 경우에는[ 13] R

일 때


그림 병렬공진[ 13] (Parallel Resonance)

임피던스가 최대가 된다 또한.

때에

✾ 와 가 동상이 되는데 이것 또한 병렬공진이라고 한다E I .

고조파(Harmonics)

✾ 주기가 인 비정현파 를 푸리에 급수로 전개하면T y(t)

∞

이 된다.


✾ 는 비 정현파 의 한 주기 에 대한 평균치이므로 이것은 직류분을 표y(t) (T)시한다.

✾ 은 비정현파와 동일한 주파수 를 가지는 순 정현파로서 기f본파 라 하며 의 주파수의 순정현파들을 순(fundamental wave) 2f, 3f, ……

차로 제 고조파 제 고조파 라2 (second harmonics) 3 (third harmonics)……

하는데 기본파를 제외한 교류분을 원파형의 고조파 라 한다(harmonics) .

✾ 대칭파에서는 푸리에 급수 전개시 기수파만이 존재하게 된다‘ ’ .✾ 제 및 제 고조파는 선로의 불평형 및 기기의 가열 등의 원인이 되므로 이3 5의 발생 억제에 많은 관심을 기울이고 있다.

유효전력(Active Power)

✾ 교류회로에 전압 가 가하여지고 부하에 ø의 전류가 흐를 때의 순시전력 는P

ø ø일정전력 배의 주파수로 변하는 전력 가 된다( ) (2 ) .

이 상태의 그림으로 표시하면 그림 와 같게 된다(14) .

✾ 상기식에서 제 항은 평균치를 표시하고 제 항은 배의 주파수로 변화하는1 2 2전력으로 평균하면 이다0 .

✾ 유효전력이란 실제로 일을 행하는 전력을 말하며 실제의 열소비를 행하는전력인 상기식의 평균전력 이다P VIcosø .＝

✾ 여기서 는 전압전류의 실효값이며 위상각은 이다 유효전력의 단위V, I ø . SI는 와트 로 표시하고 이 값을(W) 103배한 를 주로 사용하고 있다kW .


그림 교류전력14【】

무효전력(Reactive Power)

✾ 또는 에 교류전류를 흘릴 때와 같이 전원에서의 에너지의 전달이 반주L C기마다 교번하여 실제로는 어떤 일도 행하지 않으며 열소비를 일으키지 않는

전력을 말한다.

✾ 교류전압의 실효치를 라 하고 위상각을 라 하면 피상전력은 가 되고V, I ø VI유효전력 및 무효전력은 각각 VIcos 및ø VIsin 로 표시된다ø .

그림 전력 도15 Vector【】

역율(Power Factor)

✾ 교류에서 전류와 전압과의 사이에 위상차가 있으면 전력은 전류와 전압의곱과 같지 않고 전력이 항상 작다.

✾ 실제 전류 및 전압의 실제치의 곱에 어떤 인수 를 곱한 것이다 이(factor) .인수를 그 회로의 역율 약해서 이라 한다(Power factor, P.F) .


✾ 전력을 소비하는 부하에 대해서는 부하의 역율 이라(Power factor of load)한다.

✾ 전력 전류의 실효치를 전압의 실효치를 라 하고 정현파 전P[W], I[A], E[V]류와 전압사이의 위상차를 라 하면,θ

✾ 전류와 전압이 정현파인 경우 역율은 로 표시된다 이와 같은 이유로.를 그 회로 또는 부하의 역율각 이라 한다(power factor angle) .θ

✾ 역율은 보통 로 나타내며 부하에 따라 그 값이 다르다percentage[%] ,✾ 송배전계통의 경우는 조상기 또는 정전 를 유도전동기의 경우에condenser ,는 차여자 또는 에 의해 역율개선을 행한다2 condenser .

부하의 종류역율개수 (%)

무부하

용 량

개 수전부하 반부하

유

도

전

동

기

삼

상

농형저압1HP(4P ) 82 68 16권선형저압10HP(6P ) 86 72 14

100HP(8P )〃 86 72 11100HP(20P )〃 80 66 6

단

상

분 상1 / 8H P ( ) 62 43 21반 발1 / 4H P ( ) 66 45 18

1 / 2H P ( )〃 72 54 17

전

등

백 열 전 등 100 5W~10kW등A R C 30~70 1~3kW전 등N E O N 40~50 30~150W

고 압 수 은 등 50 300W형 광 등 60 20W

가정

용

탁 상 용 선 풍 기 65~75 40W

천 정 용 선 풍 기 50~75 100~150W

기

타

잡

교 류 용 접 기A B C 30~40 5~20kW교 류 저 항 용 접 기 65 1~50kW

등A R C 85 100~10,000kW저 주 파 유 도 등 60~80 50~500kW

장 치X - R A Y 40~35 1~10kW

표 각종부하의 역율2【】


왜형파(Distorted Wave)

✾ 교류발전기의 유도기전력이 정현파로 되기 위해서는 각 순시마다 전기자권선이 자속을 끊는 비율을 정현적으로 해주어야 하는데 이것은 매우 곤란하며,

특히 전기자 반작용 때문에 역율이 나쁠 때 자극면 자속분포는 한쪽으로 기

울어지게 되며 무부하에서는 기전력 파형이 정현파일지라도 저역율 부하시는,

정현파형으로부터 다소 뒤틀려지게 된다.

✾ 뒤틀려진 파형을 왜형파 라 하고 정현파가 아닌 모든 파형(distorted wave) ,은 이에 속한다.

✾ 왜형파 교류는 많은 정현파 교류의 합으로 표시할 수 있으며 왜형파 회로에,서는 상이 주파수의 각 전원별 파형의 중첩의 원리가 성립한다.

✾ 각 고조파마다 별개의 를 생각하여 전류를 구하고 그것을 중첩Impedance하면 된다 아래 그림과 같은 직렬회로에. RLC

를……

부여했을때 제 조파의 와 위상각은 각각n Impedance

가 되며 전류는 각각의 회로를 중첩한 것으로

생각한다.

⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅

✾ 각각의 실효치는 이 되므로 전체의 실효치는

⋅⋅ 로 표시된다 직류분을 포함하고 있어도 마찬가지.이다.


그림 왜형파 중첩계산16【】

키르히호프의 법칙(Kirchhoff's Law)

✾ 폐회로망 내에서의 전류 및 전압에 대한 관계식을 말하는 법칙으로서 아래와 같이 제 법칙 및 제 법칙이 있다1 2 .

제 법칙1⑴

회로망 내의 임의의 한 점으로 유입하는 전류의 합은 이다0 .

전류는 단위시간 동안의 전하의 흐름이므로 정상상태에서는

한 점에 전하가 집적되는 일은 있을 수 없으므로 유입한 전류

는 반드시 유출하여야 한다 이를 키르히호프의 전류 법칙이라.

고도 한다.

제 법칙2⑵

회로망 내의 임의의 폐회로에 대한 기전력의 합과 임피던스로

인한 전압강하의 합은 서로 같다.

이 제 법칙을 키르히호프의 전압법칙이라고도 하는데 이의2

적용시에는 폐회로의 방향을 임의로 정하여 이와 동일방향의

기전력과 전류는 부호로 반대의 방향인 것은 부‘+’ , ‘-’

호로 한다.

중첩의 원리(Principle of Superposition)

✾ 다수의 기전력을 포함한 회로망 중 회로의 전류는 각 기전력이 각각 단독1으로 존재할 때 그 회로에 흘러드는 전류의 대수합과 같다.


✾ 이를 중첩의 원리라 한다.✾ 입력 일 때의 출력 입력 일 때 출력 로 되는 회로망에 있어서 입력A C, B D ,이 라면 출력이 가 되는 경우에 중첩의 원리가 성립한다고 한다A+B C+D .

✾ 회로이론에 있어서는 다수의 기전력을 포함하는 회로망의 각부 전류는 각기전력이 단독으로 인가된 때에 흐르는 전류를 중첩한 것과 같다.

✾ 이 원리는 선형회로에 대해서만 성립한다.✾ 예로서 아래 그림 과 같은 회로망에서[ 17] ĖĖ 두 기전력이 있을 경우ĖĖ 각각의 기전력만이 있는 회로를 중첩한 것과 동일한 현상을 보인다.따라서 부하 에 흐르는전류 은 각각의 기전력에 의한ZL IL İ와 İ의 합으로표시되므로

İ Ė

×

İ Ė

×

∴ İ İ İ

Ė Ė

그림 중첩의 원리17【】

테브난의 정리(Thevenin's Theorem)


✾ 그림 에서 단자 및 로부터 본 개회로의 등가임피던스를(19-a) a, a b, b 2′ ′각각 Ż 및 Ż라 하면 단자 의 최초 전위차는 단자 의a, a Vaa', b, b′ ′전위차가 일 경우그림 와 같이 단자 와 와 를 접속할 때 이0 (19-b) a b, a b′ ′

단자를 통해 흐르는 전류 는I

✾ İŻ Ż′

로 주어진다.

✾ 이를 의 정리라 한다Thevenin .✾ 같은 그림에서 단자 의 전위차가 이 아닌b,b' 0 ′일 경우 그림과 같이 단자를 접속한 후 흐르는 전류 와 최후에 생성되는 전위차 는 각기 다음 식Vİ으로 주어진다.

İŻ Ż′′

Ż ŻŻ′Ż′

그림 테브난 등가회로 구성19【】

노오톤의 정리(Norton's Theorem)

✾ 복잡한 실제적 문제를 해결함에 있어 의 법칙을 적용하면 종종 등Thevenin가회로망의 임피던스 를 결정하는 것이 곤란한 경우가 있다 이와 같은 경.

우 그림 에서와 같이 개로전압(20-a, b, c) 를 단락전류 로 나누어

의 값을 구하는 편이 계산이나 실험적측정에도 훨씬 편리하다.

✾ 그림 에서 개로전압(20-a) 는 의 법칙 적용으로서 최초로 구한Thevenin전기 용어정리.hwp 16

개로전압과 같고 그림 에서 단락전류(20-b) 는 출력단자를 저항 의 도체0

로 결합한때 이 단락회로를 흐르는 전류이다.

✾ 그림 는 전회로망 및 부하의 등가회로를 나나낸 것이다(20-c) .✾ 의 법칙으로 부하전류Norton 을 식으로 쓰면,

İ İ

그림 노오튼 등가회로 구성20【】

접촉 전위차(Contact Potential Difference)

✾ 각부의 온도가 균등한 동봉과 아연봉을 접촉시키면 그 사이에 약, 0.75[V]의 전위차가 나타난다.

✾ 이를 접촉 전위차라 한다.✾ 동 또는 아연과 같은 금속의 내부에 존재하는 자유전자는 원자의 인력을 받고 있으나 각 방향에서의 힘이 서로 상쇄되는 반면에 표면에 가까운전자는

작용하는 힘의 불균형으로 내부로 끌리게 된다.

✾ 동 막대와 아연 막대를 접촉할 경우 접촉면에 가까운 전자는 그 금속(Cu) (Zn)


의 내부로 향하는 힘과 상대금속으로 향하는 힘을 받는다.

✾ 자유전자와 원자사이의 결합력은 동이 아연보다 강하므로 전자는 아연에서동으로 접촉면을 통하여 이동한다 점차 아연에는 전자가 부족하고 동은 전자.

가 많아지므로 아연이 동에 비하여 높은 전위가 된다.

✾ 이 전위차는 전자의 이동을 방해하는 작용을 하므로 임의의 전위차에 도달하면 전자이동이 정지되는 평형상태에 도달한다 이렇게 발생된 접촉 전위차.

는 온도와 두 금속의 종류에만 관계하고 그 모양이나 크기에는 무관하다.

아래표는 상온 전후 에서의 두 금속간 접촉 전위차를 나타낸 것(18 )℃

소 재 접촉전위차[V] 소 재 접촉전위차[V]

아연[Zn]

납[Pb]

주석[Sn]

철[Fe]

0.21

0.08

0.31

철[Fe]

동[Cu]

백금[Pt]

탄소[C]

0.15

0.24

0.11

표 접촉전위차3【】

열전대(Thermo-couple)

✾ 서로 다른 종의 금속선으로 그림과 같은 폐회로를 만들고 접합점2 을 가열하여 또 다른 접합점 와의 사이에 온도차를 주면 기전력이 발생하므로

회로에는 전류가 흐른다.

✾ 기전력을 열기전력이라 하며 이 전류는 열전류라 한다, .✾ 서로 다른 금속을 접합한 것을 열전대라 부르고 있다.✾ 고온의 접합점 을 열접합점이라 하며 기타 접합점, 을 냉접합점이라한다 또 열전대의 열기전력 는. , E

으로 표시된다.

열기전력E ; 열접합점과 냉접합점과의 온도차;

열전대를 구성하는 금속의 특유한 정수, ; 2α β


그림 열전대의 열기전력20【】

열전효과(Thermo-electric Effect)

✾ 효과 효과 효과와 같이 열과 전기의 관계로 나Seebeck , Peltier , Thomson타나는 것을 포괄하여 열전효과라 한다.

효과는Seebeck

✮ 종류의 금속으로 폐회로를 만들고 두 접합점에 온도차를 주2 ,면 기전력이 발생하여 전기가 흐르는 현상으로서 열전온도계는

이 현상을 이용 열전류의 크기에 의해 온도를 측정하는 것이,

다.

그림 열전효과21【】

효과는Peltier

✮ 효과의 반대현상으로 서로 다른 두 금속을 접합시Seebeck킨 회로에 전류를 흘릴때 접합부에서 열이 발생하거나 흡수되


는 현상

효과는 가역적이고 회로에 통하는 전류의 방향을 반대로 하✮면 열의 발생과 흡수가 반대로 된다, .

✮ 이 현상은 근년에 반도체의 연구에 의해 효과가 큰 재Peltier료가 발견되어 가동부분이 없는 냉동장치로서 전자냉동에 응용

되고 있다.

효과는Thomson

같은 모양인 금속선의 일부에 온도차가 있을 때 여기에 전류✮를 흘리면 그 온도의 차이점에서 열이 발생하거나 흡수되는 현

상이다.

그림 펠티어 효과에 의한 전자냉각의 원리22【】

근접효과(Proximity Effect)

✾ 많은 도체가 근접해 배치되어 있는 경우 각 도체에 흐르는 전류의 크기 방,향 및 주파수에 따라서 각 도체의 단면에 흐르는 전류의 밀도분포가 변화하

는 현상을 근접효과라 한다.

✾ 표피효과 는(skin effect)근접효과의 일종으로 가닥의 도체일 경우이고 근접효과는 가닥 이상의 평1 , 2

행도체에서 볼 수 있는 현상으로서 주파수가 높을수록 또 도체가 가까이 배

치되어 있을수록 현저하게 나타난다.

✾ 양도체에 같은방향의 전류가 흐를 경우 바깥쪽의 전류밀도가 높아지고 그전기 용어정리.hwp 20

반대인 경우에는 서로 인력이 발생하여 가까운 쪽으로 전류밀도가 높아진다.

트랜스듀서(Transducer)

✾ 계측기는 검출부 변환부 전송부 지시부의 요소로 구성4․ ․ ․✾ 검출부와 변환부를 하드웨어적으로 구분하는 것은 곤란하며 이 둘을 합하여,변환기 라 부른다(Transducer) .

변환기의 주된 용도는 다음과 같다.

✮ 기계량 기계량변환 노즐 등( )→✮ 기계량 전기량변환 차동변압기( )→✮ 전기량 기계량변환 가동코일( )→✮ 전기량 전기량변환 변환기(VF )→

✾ 전력계통의 운영상 필요한 각종 측정량은 일반적으로 다음과 같은 방법으로변환 전송된다.

교류전압전류1) ․✮ 실효치에 대하여 직선적인 관계를 얻고자 측정량을 정류하여

직류로 변환 전송한다.․✮ 파형에 영향이 있으므로 주의가 필요하다.✮ 정도 이상을 목표로 하고 있으며 정류한 직류기전력 또0.5% ,

는 전류를 송전변환기에 인가하여 주파수 신호를 얻는pulse

다.

전력 무효전력2) ,

✮ 직류기전력으로 변환하는 경우는 thermal convertter,평형방식 외에 최근에는 반도체 소자에 의한 산방식변torque

환기도 개발되어 있다.

✮ 대상은 상 선식 유효전력 또는 무효전력으로 단상용에는3 3 ,이런 변환기를 개 조합하여 사용한다2 .

✮ 변환기의 정도는 지시전기계기의 급에 준한 것으로 되어0.5


있다.

반도체(Semi-conductor)

✾ 도전성고체 중 절대 영도에서는 도전성을 나타내지 않는다 그.✾ 온도가 높아짐에 따라 내부의 도전성 전자가 열적으로 여기되어 어느 정도의 도전성을 갖는 물질을 반도체라 한다.

✾ 통상 도체는 금속으로 그 도전율은 ～ 의 범위에 있으며 절연[V/ ] ,㎠체는 비금속으로 그 도전율은 대체로

～ 의 범위에 있다[V/ ] .㎠✾ 반도체의 도전율은～ 정도의 범위로서 도체와 절연체의 중간[V/ ]㎠에 위치하는 것으로서 온도를 상승시키거나 불순물을 첨가하므로써 도전율을

조정할 수 있다.

✾ 반도체는 효과나 광전효과 를 나타내고 다른 금Hall (photo electric effect) ,속과 접촉하면 정류작용을 나타내는 것도 있다.

플라즈마(Plasma)

✾ 방전관 내부에서 수은증기 등 금속증기가 전리되어 음이온 전자 과 양이온( )양자 의 수가 거의 같은 상태로 된 경우를 플라즈마라고 부른다( ) .

✾ 플라즈마 방전은 플라즈마가 통로가 되어 방전하는 것으로 음이온과 양arc이온이 거의 같은 수이므로 공간전하 효과를 생각할 수 없고 전위경도는 작

아서 이다 전류밀도는 로서 높은 도전성을 갖고0.05 0.2 V/ . 5 10 A/～㎝～㎠

있으며 전위경도는 금속증기의 압력 및 전류의 크기에 따라서 달라진다, .

✾ 플라즈마 방전의 대표적인 예로서는방전관의 양광주 아 크방전 등이 있으며 빛을 발하는 경우가 많다, - , .

✾ 발광을 수반하지 않는 를 암 라 한다plasma plasma .✾ 석탄석유천연가스 등을 연소시키면 정도에서 전리하여 도전성이 얻3000K․ ․어지며 이때의 가스를 플라즈마라고 한다, .

이 플라즈마 가스는 자기유체발전 의 도전성 유체로 이용된다(MHD) .


쿨롱의 법칙(Coulomb's Law)

✾ 두개의 대전체 사이에 작용하는 힘의 방향은 그들을 연결하는 직선상에 있고 전하가 같은 종류인 경우에는 반발력이 다른 종류일 경우에는 흡인력이,

작용하며 힘의 크기는 양자의 전하량의 곱에 비례하고 두 전하사이의 거리의

제곱에 반비례한다.

✾ 의 법칙이라 하며 그 관계식은 다음과 같다Coulomb .두개의 전하를 각각 , 두전하 사이의 거리를, (r,ṙ ṙ 전하사이에 작용),하는 힘을 라 하면Ḟ

Ḟ ṙ 로 표시되며 이 힘을 쿨롱력(1) (coulomb…………

이라 한다force) .

✾ 식 에서 비례상수 는(1) K

이며 는 전하가 놓이는 매질에 따라, ε

다르며 그 매질의 유전율 이라 한다, (dielectric constant) .

예 진공내에서의 쿨롱의 법칙1)

✾ 진공의 유전율 로 놓고 를 빛의 속도 라 하면c 2.998×108(m/s)

×

[F/m]

∴

≓× 이므로[F/m]

진공내의 쿨롱의 법칙은

Ḟ ṙ ×

ṙ 로 된다[N] .

✾ 이 식으로부터 전하량의 단위가 정해진다.✾ 진공내에 두 개의 같은 점전하를 간격으로 놓았을때 두 전하 사이에1(m)작용하는 힘이 × 일 때 각각의 전하량을 이라 하고 기호를[N] 1coulomb

로 표시한다[C] .


렌쯔의 법칙(Lenz's Law)

✾ 자계를 시간적으로 변화시키면 폐회로에 전류를 흐르게 하는 기전력을 일으킨다고 말할 수 있다 이것을 식으로 표현하면.

이다.

식의 의 부호는 이 기전력에 의해서 흐르는 전류가 일으키는 자속이 원자속負

에 합쳐질때 기전력의 크기를 감소시키도록 기전력의 방향이 정해진다는 것

을 표시한다.

✾ 유도기전력은 원자속과 반대방향의 자속을 일으키게 되며 이것을 의 법Lenz칙이라 한다.

회전자계(Rotating Magnetic Field)

✾ 그림 과 같은 개의 같은 코일을 서로 공간적으로 의 각도를 두고[ 27] 3 120°배치하고 여기에 대칭 상 교류를 흘릴 때3

각 코일에는 그림에 표시한 방향으로

,

의 자계를 만든다.


그림 회전자계27【】

이것을 축 및 축의 성분x y ,로 분리하면

따라서 , 에 의한 합성자계 ̇는

∠

∠

∠

가 된다.

✾ 합성자계의 크기는 한 코일에서 생기는 자계 최대값의 배로 항상 일정하3/2고 교류의 각속도와 같은 회전속도를 가진다.


✾ 회전자계를 원형 회전자계라 한다.✾ 회전자계의 방향을 바꿔주기 위해서는 어느 두 코일의 전류의 방향을 반대로 해주면 된다.

밀만의 정리(Millman's Theorem)

✾ 내부 임피던스를 가진 전압원이 여러 개 병렬로 연결되어 있을 때 그 병렬접속점에 나타나는 합성전압은 개개의 전원을 단락하였을 때 흐르는 전류의

총합을 개개 전원의 내부 어드미턴스의 총합으로 나누어 준 것과 같다.

✾ 개개의 전원을 단락하였을 때 흐르는 전류의 총합 는

⋅⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

이고 개개의 전원 내부어드미턴스의 총합

는

⋅⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

이

다 그러므로 밀만의 정리는 다음 식으로 표시된다. .

초전도(Superconductivity)

✾ 년 대학의 교수가1911 Leiden Kamerlingh Onnes 이하에서 수은의전기저항이 그림 과 같이 완전히 사라지는 것을 발견하고 이 현상을 초[ 28]

전도라 불렀다.


그림 수은의28【】 곡선

✾ 그후 을 비롯한 많은 과학자들이 수은 이외에도 많은 물질이 초전도Onnes현상을 나타내는 것을 발견하였으며 최근 상온에서의 초전도현상을 나타내는

물질의 개발 전 세계적으로 연구가 가속화되고 있다.

✾ 초전도는 그 재료에 정하여진 임계온도 천이온도 및 임계자계 이하에서는( )저항율이 이 되어 완전도체로 되는 현상이며 이때 외부로부터 자계를 가해0

도 자력선은 그 물체를 피해 통하여 초전도체 내부의 자속은 이 되는 완전0

반자성체로 된다.

✾ 저온 영역내에 초전도 을 놓고 전지를 연결하고 초전도 에 전류를Coil Coil흐르게 한 후 전지를 분리하면 초전도 에는 저항이 없기 때문에 영구전Coil

류가 흐르고 계속해서 자계가 발생되어 영구전자 를 저장할 수 있게Energy

된다.

✾ 제 종 초전도재료 경초전도체로 불리우며 임계온도2 ( , ～ 를 이용한)초전도 현상은 다방면에 실용화가 시도되고 있다 그 대표적인 예로는 직류기.

와 동기기의 고자계 발생용 자기부상 열차에의 응용 발전기 핵융합에, , MHD ,

필요한 용기 양수발전한 전력에너지를 저장하는 초전도 에너지저장Plasma ,

및 초전도 상태에서 도체의 저항율이 이므로 전류밀도를 크게 할 수 있고0 ,

손이 없기 때문에 고효율 전력수송이 기대되는 초전도 의 개발Sheath Cable

등이 추진되고 있다.

✾ 전자공학면에서의 초전도 응용은 이종의 초전도편을 접합한 반도체 소자를만들어 전자계산기 소자에 이용 및 의학용 검출장치 등에 이용이 전망된다.

✾ 이들 연구는 초전도 재료의 개발과 경제적인 저온기술의 개발이 필요하다.


송전방식(Features of Transmission System)

✾ 송전방식에는 전력전송을 교류로 하느냐 직류로 하느냐에 따라서 교류 송전방식과 직류 송전방식으로 구분되는데 특별한 경우를 제외하고는 모두 교류

방식을 택하고 있다.

✾ 교류 송전방식은 주파수가 와 가 있으며 주파수가 커지면 각종50[ ] 60[ ] ,㎐㎐기기의 규모가 작아지는 이점이 있으므로 를 많이 사용하고 있다60[ ] .㎐

✾ 상수에 의해 단상 식과 다상 식으로 구분되며(Single Phase) (Poly Phase)다상식이 단상에 비해서 전송전력이 커지는 이점이 있어서 대부분 상식을3

채용하고 있다.

✾ 표 은 각종 송전방식에 대한 전송전력을 비교계산한 표인데 상 송전방식[ 1] 3이 타방식에 비해 전력이 큼을 알수 있다.

표 각종 송전방식과 송전전력1【】

송 전 방 식 송전전력선조당송전전력

송전전력 비 율

직 류 선 식2 VI

100

단 상 선 식2 VI COSψ

100

상 선 식2 4 2VI COSψ

100

상 선 식2 3 VI COSψ

94


115


87

상 선 식4 4

I COSψ

100

대 칭 상 선 식n n

I COSψ

100

여기서 V 선간전압: I 선전류: 역율cos :ψ


✾ 중성선은 다른 선과 동일한 굵기이다.✾ 표 는 단상 선식과 상 선식에 대한 전류의 크기 전선저항 단면적등을(2) 2 3 3 , ,계산한 비교표인데 상이 단상에 비해서 유리함을 알 수 있다3 .

표 단상 선식과 삼상 선식의 비교2 2 3【】

송전방식 단상 선식2 상 선식3 3 비교

동일전력

손실

전류

저항

단면적

중량

동일전선

굵기

전력

손실

동일전선

총중량

전력

손실

전선의 체적저항율:ρ 전선의 비중:σ 전력:

전력손실: ℓ 긍장: 전선단면적A :

R 전선 선당 저항이며: 1 , 계산조건은 동일한 전력 긍장 전력손실일 때이, ,

다.

✾ 각 상에 여러개의 전선 즉 도체군 을 구성하는(bundle conductor system)상 다도체방식이 있다3 .

✾ 우리나라에서는 년도에 도체방식을 시발로 해서1968 154[ ] 2 , 345[ ] 4㎸㎸도체 방식을 거쳐 도체 방식까지 운용중에 있다 다도체방식은765 [kV] 6 .

전선의 는 감소하고 정전용량은 커지므로 고유송전용량이 증가inductance ,

되며 전선표면의 전위경도를 감소하여 개시전압이 높아지므로, Corona 雜音


등을 억제할 수 있으며 또한 안정도가 증진되는 등의이점이 있어 초고압障害

송전방식에 널리 사용되고 있다.

직류송전(Direct Current Power Transmission)

발전소에서 생산된 교류전력을 대용량 정류기를 이용하여 직류전력으로 변✾환하여 송전한 후 수전점에서 이를 교류로 재변환 하여 부하측에(inver- tion)

공급하는 방식을 말한다.

✾ 송전전압이 높아지면 절연이 큰 문제로 대두되는데 같은 전압의 교류 실효(치 와 직류의 절연을 비교하여 보면 절연은 직류가 교류에 비해서) 1/배가

되고 송전용량은 직류는 교류의 역율 에 상당하는 전류를 흘릴 수 있, 100%

어 대용량 송전에 유리하다.

경제적전압(Economic Voltage)

✾ 일정한 전력을 일정한 거리에 전송하게될 경우 송전 전압을 높이면 높일수록 같은 전선로를 전송할 수 있는 전력이 증대되어 유리해 질 수 있다.

✾ 전압을 높여주면 전선로라든가 접속된 각종 기기의 절연내력을 높여 주어야하므로 어느 한도 이상이 되면 오히려 비경제적이 된다.

✾ 경제적 전압이란 각 전압별로 상세한 각 항목에 대하여 구체적 계산을 하여연간의 총 지출이 최소가 되는 전압을 선정하는 것인데 그림 은 이와 같[ 23]

은 관계를 도시한 것이다.

전압과 건설비와의 관계(a) 전압과 년지출의 관계(b)

그림 경제적 송전전압의 선정23【】


경제적 전압을 구하는 방법은 다음 가지 방법이다2 .✾가 송전용량계산법.

장거리 송전선로의 송전전압을 결정하는 방법으로

[ ]㎾

은 수전단 상전력3 [kW], 은 수전단 선간전압 은[kV], ℓ

선로긍장 이며[ ] ,㎞ 는 송수전단 전압비 전선의 종류 굵기 및,

전선배열에 따라서 정해지는 정수로서 이것을 송전용량 계수

라 한다(trans -mission capacity coefficient) .

➤ 의 값은 대체로 급에서는 약 급에서는60[ ] 600, 100[ ]㎸㎸급 이상에서는 정도이다 그림 는 이들800, 140[ ] 1,200 . (24)㎸

을 나타내는 곡선이다.

그림 송전용량곡선24【】

나 식. still

미국의 씨가 고안한 실험식으로Still ,


송전전압 ㎸ ×송전거리 ㎞ 송전전력

으로 구해지는데 이 식은 중거리 송전선로의 경제적 전압을 구

하는데 적합한 식이다.

송전효율(Transmission Line Efficiency)

✾ 송전선에서는 송전단에서 운송되는 유효전력( 과 수전단에서 수전하는 유)효전력( 과의 대수적인 차) (- 가 전력손실이 되는데 이에는 전선의 저) ,

항손 송수전단에 연결되어 있는 각종 전기기기의 손실 손실 등이, , corona

있다.

✾ 손실은 선로 애자련에서 발생되는 누설전류에 의한 손실과 기상상corona ,태 및 전선표면 전위경도나 상배열에 따라 다양하게 나타나며 전압이 높은,

송전선로일수록 커져서 초고압계에서 손실이 차지하는 비중은 매우corona

높다.

✾ 송전효율은 송수전단 유효전력비의 백분율 즉,

× 로 표시한다[%] .

✾ 송전효율의 향상은 전선의 종류 규격 송전전압 및 부하조건 등이 상관관계, ,에 있으므로 이들 모두를 충족할 수 있도록 검토하여야 한다.

전압강하(Voltage Drop)

✾ 전압강하는 송전단전압 와 수전단전압의 대수적 차( - 로 표시되며)이 값은 교류 송전선로에 있어서는 선로의 임피던스 어드미턴스 부하의 크, ,

기 및 역율에 따라서 변한다.

✾ 전압강하와 수전단전압의 백분율을 전압강하율이라고 한다 즉. ,전압강하율

×[%]

✾ 송전선로 전압강하율의 최대치는 표 을 표준으로 하고 있다 그러나 경우(3) .에 따라서는 이상의 전압강하율도 있을 수 있는데 수전단 전압이15% 140


에서는 정상 송전단 전압은 이지만 실제는 의 전압으로 운[ ] 154[ ] 161[ ]㎸㎸㎸

전이 가능하기 때문이다.

✾ 초고압 장거리 송전선에 있어서는 선로의 충전전류의 영향이 크므로 전압강하율은 정도이고 경우에 따라서는 즉5% 0%( = 가 되는 경우도 흔)

히 있다.

표 전압강하율의 최대치3【】

주 간 송 전 선 로 공칭전압에 대하여 10%

주간 송전선으로 수전단에서 분기되는 분기선로

발전소간공칭전압에 대하여 5%

변전소 또는 개페소에 이르는 주간 송전선로와

직접 접속되는 송전선로공칭전압에 대하여 5%

발전기 전압으로 송전하는 발전소간 연결선로 공칭전압에 대하여 5%

중거리 송전선로의 전압강하는 다음과 같이 구한다.

전압강하 전압강하율

×

가공지선(Ground Wire)

✾ 가공지선은 그림 와 같이 송전선로지지물 최상부에 선 또는 선으로[ 42] 1 2보통 단면적 의 아연도강연선 또는 선을 그리고 한전22 200 ACSR～㎟

경우에는 선을 설치 대지에 연결함으로서 뇌로부터 철탑이나 전선765kV AW ,

을 보호한다.

✾ 송전선로의 전선이 직격뇌를 받았을 경우 전선을 지지하는 애자의 절연이뇌의 고전압에 견디지 못하고 애자련 섬락을 일으켜 애자를 파손시키거나 전

선을 용단시키는 사고가 발생할 수 있다.

✾ 가공지선을 설치하면 송전선 가까이 존재하는 뇌를 정전유도 작용에 의해서가공지선으로 흡수 철탑을 통해서 지면으로 섬락시킴으로서전선이나 애자를,

뇌로부터 보호할 수 있게 된다 이같은 현상을 뇌차폐라고 하며 가공지선은.

뇌차폐의 주된 역할을 한다.


그림 가공지선과 차폐각【】

✾ 그림에서 를 지지물의 차폐각이라 하는데 가 작아질수록 뇌차폐 효과가θ θ높아지는 반면에 지지물의 규모가 커지는 결점이 있다.

✾ 뇌가 많은 지방이나 중요한 간선에는 가공지선을 조 설치하는 것이 상례이2다.

✾ 직접접지 송전계통에서의 가공지선은 선지락 고장시 지락전류 일부를 가공1지선으로 분류시키므로써 인근 통신선에 전자유도전압을 경감시킬 수 있어

유도차폐 역할도 한다.

✾ 이 경우 철강연선보다 선이 도전율이 좋아서 유리하므로 근래에는ACSR선 등을 많이 사용한다ACSR .

매설지선(Counter Poise)

송전선로의 철탑 혹은 가공지선이 직격뇌를 받게 되면 뇌전류가 철탑의 다✾리를 통해서 대지로 흐르게 된다.

✾ 접지저항 및 철탑재의 저항에 의해서 철탑암부 등의 전위가 상승 철탑과 전,선사이에 섬락이 일어난다 이를 역섬락이라고 한다. .

✾ 역섬락 현상은 뇌전류와 철탑다리 접지저항치와의 곱에 비례하므로 역섬락사고를 방지하기 위해서는 접지저항을 경감시켜야 된다.

✾ 접지저항을 저감시키기 위해서는 지표면에서 정도 깊이에 직경30 50[ ]～㎝전기 용어정리.hwp 34

가닥으로 구성된 아연도철연선을 지표면에 따라 시설한다 이것을2.6[ ], 7 .㎜

매설지선이라 한다.

✾ 시설방법은 그림 과 같이 다리당 정도로 포설하는데 그림 와 같(43) 40[m] (a)이 연결방향과 병행하여 시설하는 평행식과 어떤 각도를 가지고 포설하는 방

사상 포설방식이 있다.

✾ 후자가 전자보다 충격파 가 적기 때문에 대부분이 이 방법을 채impedance택하고 있다 특히 방사상 포설방법은 산악지와 같이 암반으로 구성되어 목표.

치의 접지저항을 얻기 어려운 개소에는 매우 효과적으로 평가되고 있다.

그림 매설지선 포설방법【】

✾ 한전에서는 절연설계시 접지저항을 계에서는 계에765 [kV] 15[ ], 345[kV]Ω서는 에서는 을 각각 채택20[ ], 154[kV] 15[ ]Ω Ω

✾ 표 는 대지고유저항별 매설지선의 포설길이를 표시한 것이다[ ] .


표 대지고유저항별 매설지선의 길이4【】

대지고유

저항

( m)Ω

이하154kV T/L

매설지선 길이

및 조수

345kV T/L

매설지선 길이

및 조수분포접지 집중접지 분포접지 집중접지

이상 미만300 900～ 30m×4 -

25m×4 -이상 미만900 1200～

45m×1

30m×310m×4

이상 미만1200 1500～55m×1

30m×320m×4 25m×4 10m×4

이상150075m×1

30m×320m×4

75m×1

30m×320m×4

페란티현상(Ferranti Effect)

✾ 정상적인 부하가 걸려 있을 경우에 전류가 전압보다 위상이 뒤지게,되는 것이 보통이다(lagging) .

✾ 송전선이나 변압기의 저항 또는 리액턴스에 되는 전류가 흐르면lagging그림 도에서 보는 바와 같이 수전단전압은 송전단전압에 비해서 낮[ ] Vector

아지기 때문에 문제가 없으나 부하가 경감되거나 또는 무부하시에는 선로에

분포된 정전용량의 영향으로 충전전류 × 가 흐르며 전[A] ,

류가 전압보다 위상이 앞서므로 수전단전압이 오히려 송전단 전압(leading),

보다 높아진다.

✾ 이와 같은 현상을 페란티현상이라 하며 도는 그림 과 같다vector [ ] .

그림 가 흐를 경우의lagging current vector diagram【】


그림 가 흐를 경우의leading current vector diagram【】

✾ 단위길이당의 정전용량이 클수록 송전선의 긍장이 길수록 현격하게 나타난,다.

✾ 수전단전압이 높아지면 수전단측에 연결되어 있는 각종 전기기기의 상용주파절연레벨을 초과하게 되는 경우도 있어 기기손상 등을 유발할 수 있다.

표피효과(Skin Effect)

✾ 직류전류가 전선을 통과할 때는 전부 같은 전선밀도로 흐르지만 주파수가있는 교류에 있어서는 전선의 외측부근에 전류밀도가 커지는 경향이 있다.

✾ 이 현상을 전선의 표피효과 라고 한다(skin effect) .✾ 이유는 전선단면내의 중심부일수록 자속쇄교수가 커져서 인덕턴스가 증대되므로 중심부에는 전류가 잘 흐르지 못하고 표면으로 몰려 흐르게 되기 때문

이다.

✾ 전선에 직류가 흐를 때 보다 직류와 같은 크기의 실효치 교류가 흘렀을 때전력손실이 많아지는데 전선내의 평균전력손실을 전류의 승의 평균치로 나2

눈 값을 실효교류저항 라고 하며(effective alternating current resistance)

이 실효저항을 직류저항으로 나눈 값을 표피효과 저항비(skin effect

라고 한다 이 표피효과저항비resistance ratio) . (

는 전선단면적이 커질수)

록 주파수가 증대될수록 커져서 표피효과 현상이 두드러지게 나타난다, .

✾ 일반송전선은 연선을 사용하므로 소선자체가 가늘기 때문에 표피효과는 그다지 문제시 되지 않으며 직류저항을 그대로 교류저항으로 보아도 좋다.


고장계산

✾ 송전계통의 고장은 선로의 접촉 단선 등이 원인이 되어 전기적 고장으로 정,상운전상태의 전압 전류가 상규치를 현저하게 넘는 경우가 발생하여 전기기,

기 및 선로에 기계적인 파손을 초래하고 병행통신선로에 심한 유도장해를 일

으킨다.

✾ 고장전류의 크기에 따라 차단기의 용량 보호 계전기의 정정 형식 및 설치, ,장소를 결정하기 위하여 고장계산이 필요하며 여러가지 계산방법이 사용되고

있다.

✾ 삼상단락사고는 대단히 드문 일이나 일선지락이나 상간단락에 비하여 단락전류가 크므로 차단기의 용량결정 계전기의 기계적 충격의 추정 등의 목적으,

로 삼상단락전류를 계산하며 옴법 법 백분율법 법 단위법(ohm ), (percent ). (per

법 등이 있고 단상부하나 단상 및 이상접지 단락 단선 등 삼상 불균형unit ) , , ,

을 일으키는 고장계산에는 대칭좌표법이 많이 사용된다.

가 옴법. (ohm method)

✿ 기기 선로 등 회로 각 부분의 임피던스에 옴 값을 직접 사용,하여 계산하는 방법으로, 를 회로의 성형전압[V], 를 발전

기, 를 변압기, 을 선로의 임피던스 라고 하면 삼상단락[ ]Ω

전류 는 다음과 같이 계산한다[A] .

✿ 각 부분의 임피던스는 기준전압 로 환산한 것을 사용하여야E한다.

나 백분율법. (percentage method)

✿ 기기 선로 등의 임피던스를 로 표시한 를 사용하여 계, % %Z산하는 방법으로 를 정격전류 전부하전류 를 정격전압 성형I ( ), E (

전압 이라고 하면 다음과 같은 관계가 있다) .


Ω ×

× ×

Ω ×

×

․

( 는 상단락전류3 )

다 단위법. (per unit method)

✿ 법 백분율법 에서 를 없엔 값을 사용하여 계산하는%Z ( ) 100%방법이다.

대칭좌표법

✾ 삼상단락전류의 계산 등에서와 같이 전원 부하가 삼상에 대하여 평형하고,있을 때는 단상회로로 귀착시켜 계산할 수 있으나 고장시의 회로는 대칭이

아니고 비대칭으로 되는 경우가 보통이다.

✾ 불평형 삼상회로를 대칭인 개 회로로 분해해서 그 각 평형회로에서 전압3 ,전류를 다루고 이것을 겹쳐서 실제의 회로를 푸는 방법이다.

삼상 불평형전류 , , 에 대하여 다음과 같은 를 생각한vector

다.

,

……… ①

단, 는 로서 다음의 값을 가지는 것이다Vector Operator .


,

상기 식에서 , , 를 구하면

……… ②

✾ 어떤 방법으로 , , 를 알면 전류 , ̇ , ̇ 는 위의 식에서 쉽게 계산할 수 있다.

✾ 식 에서 우변 제 항은 각 상에 공통으로 들어 있어 각 상에 동1 A, B, C ,②일한 단상전류로서 영상전류라 한다.

✾ 제 항을 보면 상에는2 A 상에는, B 보다 앞선 즉 늦은240° , 120° 이 있고 상에는, C 보다 앞선120° 이 있다 즉 제 항은 대칭삼상전류. , 2

를 이룬다 이것을 정상전류라 한다. .

✾ 제 항을 보면 상에는3 A 가 있고 상에는, B 보다 앞선120° 가 있고, C상에는 보다 늦은120°

가 있다.

제 항은 상회전이 반대인 대칭삼상전류를 이루고 있다3 .

역상전류라 한다.

그림 정상 역상 영상【】

✾ 이상은 전류에 대한 것이지만 전압도 똑같이 생각할 수 있다 즉 삼상 불평. ,형전압 ,

, 에 대하여 그 대칭분전압 즉 영상 정상 역상전압은, , ,


다음과 같다.

……… ③

✾ 각상 전압을 대칭분으로 나타내면 다음과 같다.

중성점 접지

✾ 전력계통에 있어 각상의 대지전위를 낮추어 사용기기 및 선로의 절연Level과 사용기기 절연자재비의 경감을 기하고 고장시에는 보호계전기를 확실하게,

작동시켜 고장선로를 선택차단하며 지락시 전류를 신속히 소멸시키는 등arc

의 목적으로 중성점을 접지하고 있으나 과대한 지락전류로 시설물에 손상을,

주거나 인근 통신선에 큰 유도장해를 일으킬 수도 있으며 차단기의 차단용량,

이 증대되는 등의 단점도 있다.

✾ 중성점 접지방식에는 중성점을 어떻게 접지하는가에 따라 여러 종류가 있다.

비접지방식

✾ 중성점을 접지하지 않는 방식✾ 선 지락사고시에 다른 건전한 두 상의 대지전압이 상전압 성형전압 에서 선1 ( )간전압까지 상승하고 대지간 충전전류는 일반적으로 아 크로 되어 지락점을-

통한다.

✾ 전압이 낮고 긍장이 짧은 송전선로에 있어서는 대지충전전류도 작고 계통의동요도 적으며 송수전단의 변압기를 결선할 수 있으므로 변압기 고장-△ △

시 또는 수리 점검시에 결선으로 송전을 계속할 수 있는 특징이 있다V .


✾ 고전압 장거리 송전선에는 부적당하며 우리나라의 송전계통은 비접지, 66㎸방식을 채용하고 있다.

직접접지방식(Direct Grounding System)

✾ 저항이 영에 가까운 도체로 중성점을 접지하는 방식으로 선지락시에 다른1상의 전위상승은 비접지방식 또는 다른 접지방식에 비해 아주 적다2 .

✾ 지락전류가 크므로 단시간의 사고도 설비에 손상을 주고 계통운용이 불안정하게 될 가능성이 있다.

저항접지방식(Resistance Grounding System)

✾ 중성점을 적당한 저항치로 접지시켜 접지고장시에 흐르는 접지전류를 제한하면서 접지현상의 발생을 방지하고 접지계전기를 작동시켜 고장회선arcing

을 선택차단하는 방식

✾ 중성점접지저항치는 너무 크면 비접지방식과 같고 너무 적으면 직접접지방식과 같다.

저항치를 선정할 경우 고려사항

첫째 저항치는 현상을 일으키는 한도 이하의 값이어야 한다, arcing .

둘째 접지전류가 계전기를 확실하게 작동시킬 수 있는 값 이상이어야 한,

다.

셋째 근접 약전선에 대하여 위험전압을 유기하지 않도록 접지전류를 제,

한하는 크기의 값이어야 한다.

리액턴스 접지방식(Reactance Grouding System)

✾ 저항접지방식과 마찬가지로 고장전류를 제한시켜 과도안정도를 향상시킬 목적으로 채용되었던 방식이다.

✾ 저항접지방식은 지락전류 때문에 단상전력이 많이 소비되므로 이것을 피하기 위해서 또 뇌로 인한 이상전압을 대지로 유도시키는 목적에서 이 방식이

사용되었다.


소호 리액터접지방식(Arc Suppressing Reactor Grounding

System)

✾ 중성점을 송전선로의 대지정전용량과 공진하는 를 통하여 접지하는reactor방식

✾ 접지 를 소호리액터 라 한다reactor (arc suppressing reactor) .✾ 선 지락고장이 발생해도 고장점에는 극히 적은 손실전류만 흐르고 고장점1 ,회복전압의 상승율이 작기 때문에 지락 를 자연소멸시키고 정전없이 송전, arc

을 계속할 수 있는 장점이 있다.

✾ 소호 의 은 송전선의 삼상 일괄대지정전용량reactor inductance L 3와 회로주파수로 공진하는 값을 구하여 의 용량을 결정한다Reactor .

✾ 소호리액터접지방식은 선택접지계전기의 작동이 약간 곤란해지고 의 변tap경 등 조작 및 보수가 까다로우며 단선사고시 이상전압을 발생할 우려가 있,

고 접지저항기에 비하여 고가인 단점이 있다.

유효접지(Effective Grounding)

✾ 선 지락사고시에 어느 점에서든지 영상임피단스 대 정상임피단스의 차가1

≦ ,

≦ 의 범위내에 유지되고 선지락시의 건전상의 전압상승이1

계통전압 선간전압 의 를 초과하지 않는 접지계를 유효접지계라고 하며( ) 75%

사실상의 직접접지계를 의미한다.

접지계수

✾ 선지락 고장이 발생하였을 경우에 고장점에서의 건전상 대지전압이 달할1수 있는 최고의 실효치를 사고제거후의 선간전압으로 나누어 로 표시한 값%

을 접지계수라 한다.

✾ 접지계수가 계통의 일부에서 를 초과하지 않는 계통을 유효접지계라 하75%고 를 초과하는 계통을 비유효접지계라 한다75% .


중성점 잔류전압(Residual Voltage)

✾ 삼상 송전선로에서 보통의 운전상태에서는 중성점의 전위는 영이 되고 중성점을 접지시켜도 중성점에서는 대지로 전류가 흐르지 않는다.

✾ 실제의 송전선로는 각상의 대지정전용량이 균등하게 분포되지 않기 때문에각상의 대지전위는 평형삼상대지전압이 되지 않아 중성점은 약간의 전위를

갖는다.

✾ 중성점을 접지시키면 보통의 운전상태에서도 다소의 전류가 흘러 근접 약전선에 유도장해를 일으킨다.

✾ 보통의 운전상태에서 중성점을 접지시키지 않았을 경우의 중성점의 전위를잔류전압이라고 한다.

기준충격절연강도(BIL)(Basic Impulse Insulation Level)

✾ 전력계통에는 변압기 차단기 기기의 애자 결합 콘덴서 계기용, , Bushing, , ,변성기 등 많은 기기가 있으므로 이들 사이에는 서로 균형 있는 절연강도를

유지해야 한다.

✾ 계통전체의 절연설계를 보호장치와의 관계에서 합리화하고 절연비용을 최소한도로 하여 최대효과를 거두기 위해 절연협조 를(Insulation Coordination)

하여야 하며 이는 외뢰에 의한 충격전압만을 대상으로 고려한다, .

✾ 외뢰에 의한 이상전압의 파고치는 회로전압과는 무관하여 만 이상이1,000 [V]될 때도 있어 피뢰기와 같은 보호기기 없이 기기 자체의 절연강도로 이에 견

딜 수 있도록 높인다는 것은 불가능하다.

✾ 사용전압등급별로 피뢰기의 제한전압보다 높은 충격파전압을 기준충격절연강도 로 정하여 변압기와 기기의 절연강도결(basic impulse insulation level)

정에 이용한다.

✾ 충격파의 표준형은 등 나라에 따라 다르나1.0×40 , 1.2×50㎲㎲ 우리나라는 를 표준 충격파로 사용1.2×50㎲ 하고 있다.

표준전압


✾ 일정한 전력을 일정한 거리의 수용가에 보낼 때에는 가장 경제적인 전압이있다.

✾ 송전전압을 여러 경우마다 가장 경제적인 전압을 선택하면 선로에 필요한기계 기구 애자 지지물은 모두 이 전압에 적합한 것을 사용하여야 한다 따, , , .

라서 송전전압의 종류가 많으면 많을수록 이러한 여러가지 설비의 종류도 많

아져서 호환성이 없을 뿐 아니라 전력의 융통에도 불편하다, .

✾ 이러한 결점을 없애기 위하여 현재는 송전전압의 종류를 줄여서 표준전압을정하는 동시에 기계 기구 애자 등의 규격을 통일시키고 있다, , .

✾ 우리나라에서 채용되고 있는 표준전압은 공칭전압으로 나타내기로 되어 있다.

✾ 전선로의 전압을 선정함에 있어서는 경제적 전압을 산출하고 이에 가까운표준전압을 채용하여야 한다.

✾ 전선로의 공칭전압이라 함은 전선로를 대표하는 선간전압을 말한다.

우리나라의 표준공칭전압 은 다음과 같다(KSC, 0501) .

-. 110(V), 220(V), 220/380(V), 440(V), 3,300(V),

3,300/5,700(V), 6,600(V), 6,600/11,400 (V), 13,200(V),

13,200/22,900(V), 22,000(V), 22,000 /38,000(V), 66,000(V),

154,000(V), 220,000 (V), 345,000(V), 765,000(V)

계통최고전압(Maximum System Voltage)

✾ 전압을 대별하면계통전압 과 과전압 으로 구분(System Voltage) (Over Voltage)

✾ 과전압의 경우 일시적 과전압 개폐과전압(Temporary OverVoltage),및 뇌과전압 등으로 나(Switching OverVoltage) (Lightning Over Voltage)

눌 수 있다.

✾ 계통전압이란 계통의 공칭주파수 표준 또는 기준 에서 계통의 선간 실효전압( )치로 나타내며 계통중의 선로가 대부분 이 전압으로 운전되는 것을 말하며

공칭전압 이라고도 한다(Nominal Voltage) .


✾ 계통의 어느 부분은 이 계통전압보다 높은 전압으로 운전되는 경우5 10%～가 있으며 이 전압을 계통최고전압 이라 한다(Maximum System Voltage) .

✾ 계통이 공칭전압하에서 운전될 때 일시적 과전압 및 과도전압 등은 포함하지 않는 것으로 한다.

✾ 계통최고전압은 기기설계시 적용 및 절연설계시 치 등으로 나타내며 회P.U.로최고전압 최고회로전압 또는 회로설계전압 이( ) (Maximum Design Voltage)

라고도 한다.

표 계통최고전압8【】

계통공칭전압(kV) 계통최고전압(kV) 관련규격

3.3

5.7

6.6

11.4

22.9

23

66

154

345

500

735 765～

3.6

6.2

7.2

12.9

25.8

25.8

72.5

170

362

550

800

IEC-38

"

"

IEC-38

"

"

ANSI C92.2

"

"

켈빈의 법칙(Kelvin's Law)

✾ 전선의 굵기를 결정하는 기본적인 생각으로서 종래부터 알려져 있는 Kelvin의 법칙은 어떤 문제에 대한 기본적인 취급방법으로서 현재까지 운용되는 것

이다.


그림 켈빈의 법칙69【】

전선로 단위길이에서 년간 손실되는 전력량에 대한 가격: 1

단위길이당의 전선에 대한 금리 상각비의 합: ,

✾ 은 전선의 단면적 에 반비례하고A , 는 에 비례하는 것을 전제로 하A면 다음 식이 성립한다.

따라서, 즉 양식의 합을 최소로 하려면 에, A

대해서 미분하여 으로 두면0 ,

따라서

즉 단면적이, 또는 다음식이 성립할 때 가장 경제적이다.

⋅✾ 의 법칙을 사용하면 임의의 선의 경제적 전류밀도를 전력대 전선비Kelvin ,및 금리 상각비 등의 함수로 결정할 수 있다, .

부하율(Load Factor)

✾ 전력의 사용은 시각 또는 계절에 따라서 상당히 변화한다.✾ 수용가 또는 변전소 등에서 어느 기간중의 평균수요전력과 최대수요전력과의 비를 백분율로 표시하여 부하율이라 부르고 있다.


부하율

×[%] 최대수요전력평균수요전력

×[%]

어느 순간에 있어서 수요전력;

어느 기간의 최대수요전력;

어느 기간을 시간으로 나타낸 것t ;

부하율은 해당 전기설비를 유효하게 이용하는 정도를 나타낸 것으로 그 값✾은 기술혁신과 사회정세 수요의 종별 계절적 변화 및 기타의 요인에 따라, ,

바뀌는데 전력공급자측으로서는 부하율이 작은 부하일 경우는 부하전력의 변

동이 심하고 전력공급 설비용량도 증가함으로 비경제적으로 과도한 설비를

보유하여야 한다.

수용율(Demand Factor)

✾ 임의 기간중 수용가의 최대수요전력과 사용 전기설비의 정격용량의 합계와의 비를 수용율이라 한다.

수용율 전기소비설비정격용량의합계최대수요전력

× 100 [%]

✾ 보통 수용가의 설비에는 다소의 여유가 있고 모든 설비가 동시에 사용되는,일도 드물게 되므로 수용율은 이하가 보통이다100% .

✾ 때로는 이상으로 되는 일도 있다100% .✾ 수용율을 측정하는 기간에 따라 동일 수요에 대해서도 다른값이 되는데 측정기간 년으로서 수용율을 표시하는 것이 일반이다1 .

부등율(Diversity Factor)

✾ 하나의 계통에 속하는 수용가 상호간 배전변압기 상호간 및 급전선 상호간,등 같은 종류의 수요를 동일군으로 한 경우 각개의 최대부하는 같은 시각에

일어나는 것이 아니고 그 발생시각에 약간씩의 시간 차가 있기 마련이다, .

✾ 각 개의 최대수요전력의 합계는 그 군의 종합 최대수용 또는 합성최대부하( )보다는 큰 것이 보통이다.

✾ 최대전력 발생시각 또는 시기의 분산을 나타내는 지표가 부등율이며 일반적전기 용어정리.hwp 48

으로 이 값은 보다 크다1 .

부등율 합성최대수요전력각각최대수요전력의합계

부등율 수용율 및 부하율간에는 다음과 같은 관계가 있다, .

합성최대수용전력 부등율각각최대수용전력의합계

부등율부하설비정격용량합계

×수용율

부하율 합성최대수용전력평균수용전력

부하설비의정격용량평균수용전력 부 등 율수 용 율

공급신뢰도(Supply of Reliability)

✾ 전력공급 향상의 기본적인 관점에서 고려된 척도로서 전력공급Service 「전원이 어떠한 운전상태라도 항상 전력계통의 소요개소에 적정전압 및 주파

수를 유지하고 양질의 전력을 무정전으로 수용가에게 계속해서 공급할 수 있,

는 확률 이라고 할 수 있다.」

✾ 수배전설비의 공급신뢰도를 상정할 경우 설비를 구성하고 있는 각 요소의사고확률 및 정전시간을 과거의 실적으로부터 구해야 하는데 신뢰도의 검사,

대상으로 되는 것은 우발사고의 기본이 되는 사고정지이다 지금 수배전설비.

의 각 로서 각 구성 설비의data 사고발생율 평균정전시간( ), (S)λ 을 사용 공

급신뢰도를 아래의 식으로 구한다.

각 설비가 직렬로 접속되어 있는 경우1)


그림 직렬접속70【】

,

각 설비가 병렬로 접속되어 있는 경우2)

그림 병렬접속71【】

,

라면

절연저항(Insulation Resistance)

✾ 절연된 물체간의 저항절연물체에 전압을 가했을 때 이 표면과 내부에 약간2의 누설전류가 흐른다.


✾ 전압과 전류의 비를 절연저항이라 하고 측정은 를 사용Megger측정하는 절연저항치는 온도 습도 기기의 표면상태 인가전압 및 인가시간, , ,✾등에 따라 변화하기 때문에 일반적으로 아래와 같이 개략적인 값을 기준으로

그 양부를 판정한다.

변압기류 이상1) : 10[ ]㏁

류 이상2) condenser : 1,000[ ]㏁

류 이상3) cable : 150[ ]㏁

회전기류 정격전압 정격출력 또는 이상4) : / [kW] [kVA]+1,000[ ]㏁

전압종별에 따른 사용Megger

특별고압회로1) - 2,000V Megger

고압회로2) - 1,000V 〃

저압회로3) - 500V 〃

절연계급(Insulation Level)

✾ 전력용기기 및 공작물의 절연강도의 계급을 말하며 각 절연계급에 대응해서,절연강도를 지정할 때 기준이 되는 기준충격절연강도 가 정해져 있(BIL) [kV]

다.

은 계통에서의 뇌전압 진행파의 파고치 각종 보호장치의 보호능력 경험BIL , ,✾선례 등을 참고해서 정한 것이고 충격내전압시험은 이에 따른다, .

✾ 이와같은 기준을 정하는 목적은기기나 공작물의 절연설계를 표준화하고 계통절연의 구성에 통일성을 주기,

위함이다.

✾ 전력계통 각 부위의 절연강도는 회로전압의 계급에 따라 보호장치의 유무,보호능력 계통의 중요성 적정사고율과 그 지방의 뇌 빈도를 고려하여 선택, ,

하는데 보통 회로공칭 전압에 맞는 계급을 고른다, .

전절연(Full Insulation)


발변전소 등의 전력계통에 설치되는 변압기나 전기기기는 계통에 발생하는✾ ․여러 형태의 이상전압으로부터 보호되도록 제작되어 있는데 이때 각기기에,

맞게 절연강도를 일일이 바꾸는 일은 설계표준화의 면에서도 바람직하지 않

기 때문에 적당한 간격을 두고 절연계급을 설정한 후 각 계급에 대응한 충격

파 및 상용주파수의 내전압시험치를 제정 이것에 의해 절연설계를 표준화하,

고 주위의 조건에 맞추어 선택사용하는 방법이 널리 행해지고 있다, .

✾ 절연계급의 각층은 수자에 의한 수로 나타내며 그 접속되는 계통의 공칭회로 를 로 나눈값과 절연계급의 수치가 일치하는 경우를 전절연이라 하[kV] 1.1

며 일반적으로 비유효접지계통에 접속되는 권선에 채용된다, .

균등절연(Uniform Insulation)

✾ 단절연으로 하면 권선중성점측의 지권선 또는 철심에 대한 주절연치수를 단축할 수 있으므로 경제적이며 특히 고전압으로 될수록 그 효과가 크다, .

✾ 단절연에 대해서 중성점 단자의 절연강도가 선로단자와 같은 경우 및 결△선시의 권선절연을 균등절연이라 한다.

✾ 권선의 모든 부분이 대지에 대해 그 선로단자의 교류시험전압에 견디는 것을 말한다.

✾ 균등절연의 경우도 중성점피뢰기를 설치하는 것이 바람직하지만 경제적인이유에서 보호 으로 대용시키는 일도 있다Bushing gap .

✾ 의 길이는 정극성표준화 충격전압에 대한 전압이 기준gap 50% flashover충격절연강도의 로 되도록 선택한다83% .

✾ 특별히 지정하지 않으면 변압기 권선중성점단자의 절연강도는 균등절연으로한다.

단절연(Graded Insulation)

✾ 중성점 유효접지 방식의 송전계통에서는 변압기 권선의 경우 선로단으로부터 종성점까지의 전위 분포를 직선적이 되도록 설계하면 권선의 절연도 이에

따라 중성점에 근접함에 따라 순차적으로 저감할 수 있다.

✾ 이러한 절연방식을 단절연이라 한다.전기 용어정리.hwp 52

저감절연(Reduced Insulation)

✾ 유효접지 계통에서는 선접지 사고시 건전상의 대지전압이 비접지계통 또는1비유효접지 계통에 비해 낮으므로 정격전압이 낮은 피뢰기를 채용할 수 있다.

✾ 충격방전개시전압 및 제한전압도 저하하고 그에 협조하여 변압기 및 기타기기의 절연을 저감할 수 있다.

✾ 절연계층의 수치가 공칭회로전압 을 로 나눈 값보다 낮은 경우를 저감[kV] 1.1절연이라 한다.

✾ 저감절연의 절연계급의 수치는 공칭회로전압의 약 로 되어 있고 절연80% ,계급에서 단 혹은 단 저감되어 있다1 2 .

피뢰기의 곡선V-t

✾ 그림 은 파에 대한 선로용 피뢰기 간극의 충격파괴의 곡선의[ ] 1.5×40 s V-tμ한 예이며 이 경우 종축은 피뢰기 최대 대지전압 정격 파고치 과의 비로 표, ( )

시되어 있다.

✾ 그림 은 피뢰기나 피뢰기가 보호할 기기와의 곡선을 비교한 것이며[ 13] V-t ,이와 같이 피뢰기의 곡선은 변압기 권선의 곡선보다 그 경사가 완만하V-t V-t

므로 수평부분에서 적당한 속도를 갖게 하여 두면 단시간의 구역에서는 속도,

가 더욱 커져 파두의 준도가 높은 서어지 파에 대하여도 절연협조가 확보되

는 셈이 된다.


그림 선로용 피뢰기의 곡선12 V-t】 그림 각종 기기의 곡선13 V-t】

스트리머 방전(Streamer)

✾ 에벌런체가 진전되어 나가는 경우 전자는 양극에 중화되고 양이온이 그림, , [의 와 같이 간극 중에 원추장으로 남게 된다14] (a) .

✾ 이온밀도는 양극에 가까운 부분을 제외하고는 비교적 낮으며 양이온의 존재는 그 자신 간극의 파괴를 일으키지 않는다.

✾ 의 를 이루고 있는 밀도가 높은 전리가스로부터 방사되는 광avalanche 頭部양자로 인하여 에벌런체 주위의 가스 중에 광량자가 발생하면 이들 광량자로

인하여 에벌런체가 그림 의 와 같이 여러 개 생기게 된다[ 14] (a) .負

✾ 간극을 횡단하여 진전하는 는 전자와 양이온이 거의 같은 밀도의streamer공간 즉 이른바 플라즈마의 도전성 선조를 만들어 드디어 전극간을 단락하게,

되는 것이며 이 의 선조가 불꽃 의 최초의 단계를, plasma (spark channel)路

만든다.

✾ 그림 의 는 통로가 간극의 도중까지 진전된 상태를 표시하[ 14] (b) plasma며 는 가 음극에 도달하여 통로가 전극사이를 교락한, (c) streamer plasma

상태를 표시한다.


그림 스트리머의 이론14】

뇌충격전압파

✾ 송전선이나 변전설비의 절연을 파괴하여 사고를 일으키는 이상전압 중에서특히 피해가 현저한 것이 이상전압이다.雷

✾ 설비의 절연을 설계하든가 시험하고자 할 경우에는 뇌이상전압을 대상으로하여야한다.

✾ 뇌이상전압중 자주 일어나는 대표적인 파형이면서 인공적으로 쉽게 발생시,킬 수 있는 파형을 그림과 같이 표준파형으로 선정하여 사용하고 있다.

✾ 우리나라에서는 파두길이가 파미길이가 를 사용하는데1.2[ s], 50[ s] ,μ μ로 표시한다1.2×50[ s] .μ

파두길이란

✾ 파고값의 에서 까지인 점을 직선으로 연결하여 이것이 과 만30% 90% 零線나는 점과 인 선과 만나는 점 사이의 시간100%

파미길이는


✾ 파미의 파고치가 로 저하하기까지의 시간50%

그림 뇌충격전압파형16【】

전력조류 계산(Power Flow)

✾ 전력계통의 구성 요소에는 크게 발전기 부하 송전선로가 있다 전력조류는, , .이들로 구성된 계통에서 그때 그때의 계통상태나 전력의 흐름상태를 의미한

다.

✾ 발전출력과 모선전압 계통손실 등을 계산하는 것을 전력조류 계산이라, (loss)한다.

✾ 전력조류상태를 계산하기 위하여 필요한 첫째 변수로 전압( 위상각), ( δ),유효전력 ( 과 무효전력) ( 이 있다 계통방정식을 풀기 위하여 이 중 두개) .

변수는 주어진 값으로 지정하여 두어야 한다 둘째로 개 변수 중 어떤 변수. 4

를 지정하는가에 따라 가지 모선으로 분류된다 즉 기준모선3 . , (swing

은 전압과 각을 지정하며 모든 모선의 기준이 됨generator or slack bus) ,

과 동시에 계통 손실을 부담한다.

✾ 발전모선에서는 와 가 지정되며 부하모선에서는 와 가 지정된다 전V P , P Q .력조류를 계산하는 방법으로 가우스의 반복법과 뉴톤 랍슨- (Newton-

법 등이 있다Raphson) .

무효전력(Reactive Power)

✾ 전력에는 유효전력과 무효전력이 있다.전기 용어정리.hwp 56

✾ 유효전력 은 전등을 켜거나 전동기를 돌려서 실제로 일을 하(active power)는 것으로 에너지원을 필요로 한다.

✾ 무효전력 은 말하자면 유효전력의 흐름을 원활하게 하는 윤(reactive power)활유와 같은 역할을 하는 것으로 타종의 에너지원을 필요로 하지 않는다.

✾ 전력계통은 이 양자의 수요와 공급과의 관계가 균형이 잡힘으로써 비로소제대로 운전되는 것이다.

✾ 예를 들어 유효전력의 수급균형이 상실되어 전력발생이 소비보다 많을 때에는 소비를 증대시키도록 주파수가 상승하고 반대의 경우에는 주파수가 저하,

되어 균형을 유지하려고 한다 이 경우 주파수는 계통 내의 어느 지점에서든.

같은 값을 가져서 전 계통적인 변동특성을 나타낸다 반면에 무효전력의 발생.

과 소비 사이에 차가 생겨서 이들의 수급균형이 무너질 경우에는 전압에 변

화를 일으켜서 그 균형을 유지하려고 한다 곧 무효전력의 발생이 소비보다.

많을 때는 소비를 늘이도록 전압이 상승하고 반대일 경우에는 전압이 저하해,

서 균형을 잡으려고 한다 그러나 이 경우 전압은 주파수의 경우와 달라서 국.

지적인 변동특성을 나타내고 계통 내의 지점에 따라 각각 다른 크기를 가지,

게 되는 것이다.

SVC(Static Var Compensator)

✾ 송전계통의 전압 조정은 분로 요소 의 기계적 스위칭 또(shunt elem- ent)는 동기조상기 에 의해서만 가능하였다(synchronous condenser) .

✾ 분로리액터 와 캐패시터 의 스위칭은 전압과 전류의 과도(reactor) (capacitor)현상과 함께 갑작스러운 전압 변동을 유발하는 단점이 있다.

✾ 동기조상기는 가격이 비싸고 계통사고시 반응 속도가 느리며 유지비용과 손,실이 큰 단점이 있다.

✾ 는 대용량 반도체 스위칭 소자 를 이용한 스위칭으로 신속하SVC (Thyristor)고 정확한 전압제어를 가능하게 한다.

✾ 의 주요 목적은 전압 제어이다SVC .는 전압변동에 대해 매우 빠른 반응을 보이기 때문에 전압 불안정을 완SVC

화하기 위해 적용된다 송전계통에서 전압안정도 과도안정도 제동문제는 전. , ,

압동요에 의해 일어나므로 전압이 변동되는 지점에 를 설치하면 불안정, SVC


이 감소될 수 있다.

STATCOM(STATic Synchronous COMpensator)

✾ 은 라고 하기도STATCOM STATCON(STATic synchronous Condenser)한다.

✾ 은 기본 주파수의 정현파 전압을 발생하는 동기기STATCOM (synchronous와 유사한 정지형 동기전압원machine) (solid state synchronous voltage

인버터를 기본적으로 이용하고 있다source) .

✾ 출력 전압의 크기를 가변시키기 위해 인버터 와 교류 계통간의 무, (inverter)효전력 교환이 제어되게 된다.

✾ 출력 전압의 크기가 교류 계통 전압보다 크게 되면 인버터 는 무, (inverter)효전력 용량성 을 발생시킨다 반대로 출력 전압의 크기가 교류 계통 전압보( ) . ,

다 작게 되면 인버터 는 무효전력 유도성 을 흡수한다, (in verter) ( ) .

✾ 출력전압이 교류 계통 전압과 같으면 전력의 수수는 없게 된다, .✾ 은 와 동일한 목적 전압유지와 전압불안정 방지 과도안정도STATCOM SVC ( ,개선과 전력동요의 제동 으로 사용된다) .

✾ 직류 에너지저장장치 등 를 갖는(battery, superconducting magnet )은 유효전력보상도 가능하게 되어 최대 전력수요 관리와 정전예STATCOM ,

방에도 사용된다.

✾ 의 신속 정확한 무효전력 및 유효전력 제어능력은 과도 안정도와STATCOM동적 안정도 개선 효과가 있다.

TCSC(Thyristor Controlled Series Capacitor)

✾ 전력 조류는 선로 임피던스 를 조정함에 따라 제어될 수 있다(impedance) .✾ 송전선의 송전 능력을 증가시키는 방법 중 하나는 직렬 를 설치함capacitor으로서 선로의 직렬 임피던스를 감소시켜 선로를 통해 더 많은 전력을 흐르, ,

게 하는 것이다 이러한 방법을 전력계통의 직렬보상이라고 한다. .

기존의 직렬보상은 보상정도를 변화시키기 위해서 차단기와 같은 기계적인✾장치로 캐패시터 를 개폐하는 방식이었다 이는 계통의 운전조건을(capacitor) .


변화시켜서 선로의 전력 송전 능력에 영향을 준다.

✾ 기계적인 개폐장치를 사용하는 기존의 직렬보상방식은 비교적 느린 개폐시간과 큰 폭의 불연속성적인 보상 등의 단점을 갖고 있다 이에 비해 싸이리. ,

스터를 사용한 는 연속적인 범위에서 선로의 임피던스 보상을 빠르게TCSC

제어할 수 있어 기존의 직렬보상방식에 비해서 기술적인 이점과 운전상의 유,

연성을 갖는다.

✾ 의 주요 적용목적은TCSC임피던스와 전력 조류제어이며 이 밖에 전력계통의 동요제동, (oscillation

의 방지 고장전류 감소 등에damping), SSR(subsynchronous resonance) ,

이용 될 수 있다.

TCPAR (Thyristor Controlled Phase-Angle Regulator)

✾ 기본적인 위상제어기 는 송전선로에서 조류제어를(Phase-Angle Regulator)하기 위한 수단으로 이용

✾ 송전선로에 가변의 전압원을 삽입함으로서 전압위상각을 조절하여 이루어지게 된다 기존의 위상제어기는 정상상태 조류를 변화시키는 것이 목적이지만. ,

만일 위상변화가 고속으로 제어된다면 전력계통에 외란 또는 고장이 있을 경,

우 과도조류의 제어도 가능하게 된다.

✾ 싸이리스터 스위칭을 이용한 고속 위상제어를 실현한 것이 이며 정TCPAR ,상상태의 조류제어 이외에 계통 진동 댐핑 중부하 선(oscillation damping),

로의 과도전압 제어 등이 가능하다.

✾ 은 위상제어기가 정상상태 시 위상에 제한되지 않고 복구 동작이TCPAR ,가능하도록 하는 새로운 기능을 제공하게 된다.

SSSC(Solid State Series Compensator)

✾ 는 를 로 변환하는 인버터를 이용한 정지형 동기 전압원SSSC DC AC으로 송전선로에 동적 직렬보상(solid-state synchronous voltage source)

에 적용된다.


UPFC(Unified Power Flow Contoller)

✾ 는 과 의 조합형태로 구성되며 다양하고 강력한 조UPFC STATCOM SSSC ,류제어 기능을 가지고 있다.

✾ 계통 조류에 영향을 미치는 모든 송전 파라미터를 신속하고 정확하게 변화시킬 수 있는 능력을 가지고 있다.

✾ 정상상태 조류제어 과도 및 동태 안정도 향상 등 다양한 분야에 적용될 수,있다.

대지도전율( )大地導電率

✾ 어떤 재료의 단면적 길이 의 전기저항을 그 재료의 비저항1 , 1m ( )比抵抗㎡라 하고 비저항의 역수 을 도전율 이라 한다( m) 1/ ( /m) .ρ Ω ρ σ‧ ℧

✾ 접지 설계를 할 경우는 주로 지표면의 대지비저항을 유도전압 예측의(Earth)경우는 지하 정도 깊이의 평균대지비저항을 다시 말하면 대지도전20 50m∼

율이 문제가 된다.

✾ 현재 사용하고 있는 에 의한 유도전압 계산식은 지중의Carson- Pollaczek전자계 영향을 고려하여 유도한 대지도전율 에 따라 상호인덕턴스의 값이σ

변화하므로 상호인덕턴스 을 계산하기 위해서는 전력선과 통신선이 지나는M

지역의 정확한 대지도전율을 알아야 한다.

✾ 대지도전율이 크면 상호인덕턴스값도 크므로 유기되는 유도전압도 크게 된다.

✾ 대지도전율은 토질의 성분 지질의 구조 및 지하수위에 따라 변화하며 지표,전기 용어정리.hwp 60

상의 조건 즉 계절과 강우량 등에 따라서도 큰 차이가 있다.

✾ 암석층은 당 수천에서 수만 이 되지만 지하수나 도전성 유기물이 존재하㎞ Ω면 수 옴에서 수백 이 된다.Ω Ω

✾ 대지도전율은 가능하면 실측하여 적용하는 것이 좋으나 실측이 어려울 경우전기통신설비 기술기준에 관한 규칙에서 시 및 읍소재지역 기타지역100 ,Ω

은 을 적용하도록 규정하고 있다300 .Ω

대지비저항 측정방법

탐사 선법

와전류(Eddy Current) 플레밍의 오른손법칙 플레밍의...

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