전기산업기사 필기 이론 이상전압 & 주파수 변동 정리

전기산업기사 필기 이론 이상전압 & 주파수 변동 정리

✅ 이상전압의 종류

1️⃣ 뇌서지(낙뢰 서지)에 의한 이상전압

✔ 정의

• 낙뢰(뇌격)에 의해 전력선이나 전기설비에 발생하는 순간적인 과전압.
• 수십 kV~수백 kV까지 상승할 수 있으며, 절연 파괴를 초래할 수 있음.

✔ 발생 원인

• 직접 뇌격(전력선이나 건물에 직접 낙뢰)
• 유도 뇌격(낙뢰 전류가 인근 전선에 유도됨)

✔ 대책

• 피뢰기 설치
• 가공지선(Shield wire) 설치
• 변압기 및 설비의 절연 강화

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2️⃣ 개폐서지(개폐에 의한 이상전압)

✔ 정의

• 개폐(스위칭) 시 발생하는 순간적인 과전압으로, 뇌서지보다 낮지만 지속성이 높음.

✔ 발생 원인

• 무부하 선로 투입
• 차단기 개폐 시 발생하는 유도 전압
• 대용량 변압기 및 모터 기동 시 발생하는 서지

✔ 대책

• 서지 흡수기(Surge Absorber) 설치
• 개폐 순서 및 방식을 조정하여 서지 완화

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3️⃣ 소호리액터의 직렬 공진에 의한 이상전압

✔ 정의

• 지락 사고 시 소호리액터와 선로의 상호작용으로 공진 현상이 발생하여 이상전압이 유도됨.

✔ 발생 원인

• 지락 시 리액터의 인덕턴스와 선로의 정전용량이 공진을 일으킴
• 계통 내에서 높은 공진 전압이 발생하여 절연 파괴 가능

✔ 대책

• 소호리액터의 용량 적정 조정
• 지락 전류 검출 및 자동 차단 시스템 적용

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✅ 전력계통의 주파수 변동

✔ 개념

• 발전기와 부하는 유기적으로 연결되어 있어, 부하 변화에 따라 계통 주파수가 변동함.
• 일반적으로 정격 주파수(60Hz 또는 50Hz) 를 유지해야 하나, 부하 급변 시 변동 발생.

✔ 주파수 변동의 영향

• 발전기 과여자가 초래됨
• 전동기 속도 변동 및 전력 품질 저하
• 보호 계전기 오동작 유발 가능
• 심하면 계통 정전(Blackout)으로 이어짐

✔ 대책

• 발전기 자동 조속기(Governor) 조정
• 주파수 변동 감시 및 보상 장치 적용
• 부하 예측을 통한 발전량 조정

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✅ 전기산업기사 예상 문제

📌 문제 1 (이상전압)

다음 중 뇌서지(낙뢰 서지)의 주요 원인으로 가장 적절한 것은?

① 차단기 개폐 시 발생하는 서지
② 대용량 모터의 기동 전류 변화
③ 전력선에 직접 뇌격이 발생하는 경우
④ 발전기의 과여자로 인한 전압 상승

✅ 정답: ③ (전력선에 직접 뇌격이 발생하는 경우)

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📌 문제 2 (개폐서지)

개폐서지(스위칭 서지) 발생을 방지하기 위한 방법으로 적절한 것은?

① 피뢰기 설치
② 서지 흡수기 설치
③ 발전기 계자전류 증가
④ 변압기 용량 축소

✅ 정답: ② (서지 흡수기 설치)

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📌 문제 3 (소호리액터의 직렬 공진)

소호리액터의 직렬 공진 현상이 발생할 경우 나타나는 현상으로 적절한 것은?

① 계통 주파수가 낮아짐
② 고조파 왜곡이 증가함
③ 이상전압이 유도됨
④ 전압 강하가 발생함

✅ 정답: ③ (이상전압이 유도됨)

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📌 문제 4 (주파수 변동)

전력 계통의 주파수 변동이 심할 경우 예상되는 영향으로 가장 적절하지 않은 것은?

① 발전기 과여자가 초래됨
② 전력 품질이 저하됨
③ 전력 계통의 정전 가능성이 증가함
④ 전압 강하가 발생하여 보호 계전기가 작동하지 않음

✅ 정답: ④ (전압 강하와 보호 계전기의 오동작은 관련이 있지만, 보호 계전기가 작동하지 않는다고 단정할 수 없음)

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📌 요약 & 암기 팁

✅ 이상전압의 종류

• 뇌서지 → 낙뢰로 인한 과전압
• 개폐서지 → 차단기 개폐로 인한 전압 변화
• 소호리액터 직렬 공진 → 지락 사고 시 공진 발생

✅ 전력계통 주파수 변동 원인 & 영향

• 발전기와 부하의 균형이 무너지면 주파수 변동 발생
• 심할 경우 발전기 과여자 → 계통 정전 발생 가능