송전방식

전기기사 필기 2011년 1회 26번

Q문제

직류 2선식 대비 전선 1가닥 당 송전 전력이 최대가 되는 전송 방식은? (단, 선간전압, 전송전류, 역률 및 전송 거리가 같고, 중성선은 전력선과 동일한 굵기이며 전선은 같은 재료를 사용하고, 교류 방식에서

cos θ = 1

로 한다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

단상 2선식

단상 2선식의 전선 1가닥 당 송전 전력은 직류 2선식과 동일한 0.5VI로, 3상 3선식보다 효율이 낮습니다.

단상 3선식

선간전압이 동일한 조건에서 단상 3선식의 전선 1가닥 당 송전 전력은 약 0.333VI로 계산되어 전송 효율이 가장 낮습니다.

3상 3선식

3상 3선식은 선간전압이 동일할 때 전선 1가닥 당 송전 전력이 약 0.577VI로, 제시된 방식 중 가장 큰 전송 효율을 가집니다.

•

Step 1: 기준이 되는 직류 2선식의 전선 1가닥 당 송전 전력을 구합니다. 총 전력

P = V I

이므로, 가닥 당 전력은

P_{D C 2} = \frac{V I}{2} = 0.5 V I

입니다.

•

Step 2: 3상 3선식의 전선 1가닥 당 송전 전력을 구합니다. 선간전압

V

, 전류

I

, 역률 1일 때 총 전력

P = 3 V I

이므로, 가닥 당 전력은

P_{A C 33} = \frac{3 V I}{3} \approx 0.577 V I

입니다.

•

Step 3: 두 방식을 비교하면 3상 3선식이 직류 2선식 대비 약 1.15배(

\frac{0.577}{0.5}

)의 전력을 전송할 수 있어 효율이 가장 높습니다.

3상 4선식

3상 4선식은 중성선을 포함하여 4가닥을 사용하므로, 선간전압 기준 1가닥 당 송전 전력은 약 0.433VI가 되어 3상 3선식보다 작습니다.

전선 1가닥 당 송전 전력이 왜 중요한가요?

동일한 양의 전선 재료를 사용하여 더 많은 전력을 보낼 수 있는 경제적 효율성을 나타내는 지표이기 때문입니다.

3상 3선식이 단상 방식보다 유리한 이유는 무엇인가요?

동일 전력 전송 시 전선 중량이 절감되어 건설비가 저렴해지고, 전력 손실이 적으며 회전 자계를 얻기 쉬워 동력용으로 적합하기 때문입니다.

계산 시 선간전압을 기준으로 하는 이유는 무엇인가요?

문제 조건에서 선간전압이 같다고 명시되어 있으며, 실제 송전 계통의 절연 설계와 규격이 선간전압을 기준으로 결정되기 때문입니다.