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전기기사 실기 2024년 3회 기출유형문제
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문제 1
고압용 개폐기·차단기·피뢰기 등 동작 시 아크가 생기는 기구는 목재 벽·천장 등 가연성 물체로부터 얼마 이상 이격해야 하는가?
정답 및 해설
1 [m] 이상
문제 2
KEC상 발전기를 전로에서 자동 차단해야 하는 경우이다. 빈칸을 채우시오.

나. 용량 ( ① ) 이상 발전기 구동 수차의 압유장치 유압이 현저히 저하한 경우
다. 용량 ( ② ) 이상 발전기 구동 풍차의 압유장치 유압·공기압이 현저히 저하한 경우
라. 용량 ( ③ ) 이상 수차발전기의 스러스트베어링 온도가 현저히 상승한 경우
마. 용량 ( ④ ) 이상 발전기 내부 고장 발생 시
바. 정격출력 ( ⑤ ) 초과 증기터빈의 스러스트베어링이 현저히 마모·온도 상승한 경우
정답 및 해설
① 500 [kVA]
② 100 [kVA]
③ 2,000 [kVA]
④ 10,000 [kVA]
⑤ 10,000 [kW]
문제 3
다음 그림은 TN-C-S 계통접지이다. 중성선(N), 보호선(PE), 보호·중성선 겸용선(PEN)을 표시해 도면을 완성하시오.
정답 및 해설
(완성 도면은 정답 그림 참조)

· 전원측~분리점은 PEN 한 선으로 가고, 좌측 노출도전부는 PEN에 접속.
· 분리점 이후 우측 구간에서 PEN이 PE와 N으로 갈라져 각각 접속.
· 좌측 PEN에 계통접지 시행.

※ 근거: KEC 203.2 TN 계통, 그림 203.2-5(설비의 어느 곳에서 PEN이 PE와 N으로 분리된 3상 4선식 TN-C-S 계통).
정답 이미지
문제 4
감리원은 공사 착수 전 설계도서 등을 검토해야 한다. 다음 검토항목의 빈칸을 채우시오.

2. 시공의 ( ① ) 여부
4. ( ② ), 설계명세서, 기술계산서, ( ③ ) 등 내용의 상호일치 여부
5. ( ④ ) 등 불명확한 부분 존재 여부
6. 발주자 제공 ( ⑤ )와 공사업자 제출 산출내역서의 수량일치 여부
정답 및 해설
① 실제 가능
② 설계도면
③ 산출내역서
④ 설계도서의 누락, 오류
⑤ 물량내역서
문제 5
컴퓨터 등 중요 부하에 전원을 공급하는 무정전 전원공급장치(UPS) 계통도이다. (가)~(마)에 들어갈 전기설비 명칭을 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(가) 자동전압조정기(AVR)
(나) 절체용 개폐기
(다) 정류기(컨버터)
(라) 인버터
(마) 축전지
문제 6
KEC 지중전선로 시설에 관한 내용이다. 빈칸을 채우시오.

(1) 지중전선로는 케이블을 사용하고 ( ① )·암거식 또는 ( ② )으로 시설해야 한다.
(2) ( ① )으로 시설 시 매설깊이는 ( ③ ) 이상, 중량물 압력 우려가 없는 곳은 0.6[m] 이상으로 한다.
정답 및 해설
(1) ① 관로식
② 직접매설식

(2) ③ 1.0 [m]
문제 7
한류형 전력퓨즈의 단점을 4가지 쓰시오.
정답 및 해설
① 재투입(재사용) 불가능.
② 과도전류에 용단되기 쉽다.
③ 동작시간–전류특성을 계전기처럼 임의 조정할 수 없다.
④ 차단 시 과전압(이상전압) 발생.
(그 외 : 녹아도 차단 못하는 비차단 전류범위가 있다)
문제 8
스폿네트워크 수전방식의 장점(특징) 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 배전선 1회선 또는 변압기 1대 고장 시에도 무정전 공급 가능.
② 배전선 정지·복구 시 변압기 1차측 차단기의 개방·투입이 자동으로 이루어진다.
③ 부하 증가에 대한 적응성(공급 신뢰도·탄력성)이 우수하다.
문제 9
방폭기기를 구조에 따라 분류한 종류 4가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 내압 방폭구조
② 유입 방폭구조
③ 안전증 방폭구조
④ 본질안전 방폭구조
문제 10
다음 심벌의 명칭과 용도를 쓰시오.

(1) 명칭
(2) 용도
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 영상변류기(ZCT)
(2) 지락(영상)전류 검출
문제 11
한류저항기의 설치목적 2가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 선택지락계전기(SGR)·방향지락계전기(DGR) 동작에 필요한 유효전류를 만든다.
② 제3고조파 전압 발생 방지.
(그 외 : 중성점 불안정 등 이상현상 억제)
문제 12
전등·동력·하계·동계 부하가 표와 같다. 역률 0.85, 부등률 1.3일 때 변압기 용량을 구하시오. (단, 변압기 용량 20[%] 여유, 표준용량 50·100·250·300·400·500[kVA])
구분전등부하동력부하하계부하동계부하
전력 [kW]13023013070
수용률 [%]70807065
정답 및 해설
하계·동계는 동시 사용하지 않으므로 전력이 큰 하계부하를 기준으로 한다.

P=∑(설비×수용률)부등률×역률×여유율=130×0.7+230×0.8+130×0.71.3×0.85×1.2=397.47 [kVA]P=\dfrac{\sum(\text{설비}\times\text{수용률})}{\text{부등률}\times\text{역률}}\times\text{여유율}=\dfrac{130\times0.7+230\times0.8+130\times0.7}{1.3\times0.85}\times1.2=397.47\,[\mathrm{kVA}]

답 : 표준용량 400 [kVA] 선정
문제 13
다음 표의 절연내력 시험전압[V]을 빈칸 ①~③에 구하시오.
공칭전압 [V]최대사용전압 [V]접지방식시험전압 [V]
6,6006,900비접지( ① )
13,20013,800중성점 다중접지( ② )
22,90024,000중성점 다중접지( ③ )
정답 및 해설
비접지(7kV 이하) : 최대사용전압 × 1.5
중성점 다중접지(7~25kV) : 최대사용전압 × 0.92

① 6,900×1.5=10,350 [V]6{,}900\times1.5=10{,}350\,[\mathrm{V}]
② 13,800×0.92=12,696 [V]13{,}800\times0.92=12{,}696\,[\mathrm{V}]
③ 24,000×0.92=22,080 [V]24{,}000\times0.92=22{,}080\,[\mathrm{V}]
문제 14
그림과 같은 배전선로에서 답하시오. (단, 말단전압 6,600[V] 일정)

(1) 공급점 역률을 90[%]로 개선할 때 콘덴서 용량[kVA]을 구하시오.
(2) 선로 전력손실이 최소가 되는 콘덴서 용량[kVA]을 구하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 공급점 전류 (중간부하 pf 0.8, 말단부하 pf 0.6)
I=(80+60)2+(60+80)2=197.99 [A]I=\sqrt{(80+60)^2+(60+80)^2}=197.99\,[\mathrm{A}]
공급점 역률 cos⁡θ=140197.99=0.7071\cos\theta=\dfrac{140}{197.99}=0.7071
부하전력 P=3 VIcos⁡θ=3×6,600×140×10−3=1,600.41 [kW]P=\sqrt{3}\,VI\cos\theta=\sqrt{3}\times6{,}600\times140\times10^{-3}=1{,}600.41\,[\mathrm{kW}]
콘덴서 용량 QC=P(1−0.707120.7071−1−0.920.9)=825.33 [kVA]Q_C=P\left(\dfrac{\sqrt{1-0.7071^2}}{0.7071}-\dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right)=825.33\,[\mathrm{kVA}]
답 : 825.33 [kVA]

(2) 콘덴서를 말단에 두므로 두 급전구간 무효전류 (140−Ic)(140-I_c), (80−Ic)(80-I_c)에 의한 I2RI^2R 손실 합이 최소가 되게 한다.
최적 보상전류 Ic=140+802=110 [A]I_c=\dfrac{140+80}{2}=110\,[\mathrm{A}]
콘덴서 용량 Q=3×6,600×110×10−3=1,257.47 [kVA]Q=\sqrt{3}\times6{,}600\times110\times10^{-3}=1{,}257.47\,[\mathrm{kVA}]
답 : 1,257.47 [kVA]
문제 15
공칭전압 140[kV] 송전선로의 4단자정수가 A=0.9A=0.9, B=j70.7B=j70.7, C=j0.52×10−3C=j0.52\times10^{-3}, D=0.9D=0.9이다. 무부하 상태에서 송전단에 154[kV]를 가할 때 답하시오.

(1) ① 수전단 전압[kV] ② 송전단 전류[A]를 구하시오.
(2) 수전단 전압을 140[kV]로 유지하기 위한 조상설비 무효전력 QcQ_c[kVar]를 구하시오.
정답 및 해설
(1) 무부하 → Ir=0I_r=0, 따라서 Vs3=AVr3\dfrac{V_s}{\sqrt{3}}=A\dfrac{V_r}{\sqrt{3}}
① 수전단전압 Vr=VsA=1540.9=171.11 [kV]V_r=\dfrac{V_s}{A}=\dfrac{154}{0.9}=171.11\,[\mathrm{kV}]
② 송전단전류 Is=CVr3=0.52×10−3×171.11×1033=j51.37 [A]I_s=C\dfrac{V_r}{\sqrt{3}}=0.52\times10^{-3}\times\dfrac{171.11\times10^3}{\sqrt{3}}=j51.37\,[\mathrm{A}] (진상)

(2) 1543=0.9×1403+j70.7 Ic\dfrac{154}{\sqrt{3}}=0.9\times\dfrac{140}{\sqrt{3}}+j70.7\,I_c → Ic=−j228.65 [A]I_c=-j228.65\,[\mathrm{A}] (지상)
Qc=3 VrIc=3×140×228.65=55,445 [kVar]Q_c=\sqrt{3}\,V_rI_c=\sqrt{3}\times140\times228.65=55{,}445\,[\mathrm{kVar}]
문제 16
송전단 전압 3,300[V] 변전소에서 5.8[km] 떨어진 역률 0.9(지상), 500[kW] 3상 동력부하에 지중송전선으로 공급한다. 전압강하가 10[%]를 넘지 않도록 심선 굵기를 결정하시오. (단, 고유저항 155 [Ω⋅mm2/m]\dfrac{1}{55}\,[\Omega\cdot\mathrm{mm^2/m}], 정전용량·리액턴스 무시)
심선의 굵기 [mm²]16253550607095120
허용전류 [A]507090100110140180200
정답 및 해설
전압강하율 10[%]이므로 수전단전압 VR=VS1+0.1=3,3001.1=3,000 [V]V_R=\dfrac{V_S}{1+0.1}=\dfrac{3{,}300}{1.1}=3{,}000\,[\mathrm{V}]
전압강하 e=3,300−3,000=300 [V]e=3{,}300-3{,}000=300\,[\mathrm{V}]
부하전류 I=P3 Vcos⁡θ=500×1033×3,000×0.9=106.92 [A]I=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V\cos\theta}=\dfrac{500\times10^3}{\sqrt{3}\times3{,}000\times0.9}=106.92\,[\mathrm{A}]
리액턴스 무시 시 R=e3 Icos⁡θ=3003×106.92×0.9=1.8 [Ω]R=\dfrac{e}{\sqrt{3}\,I\cos\theta}=\dfrac{300}{\sqrt{3}\times106.92\times0.9}=1.8\,[\Omega]
A=ρlR=155×5,8001.8=58.59 [mm2]A=\rho\dfrac{l}{R}=\dfrac{1}{55}\times\dfrac{5{,}800}{1.8}=58.59\,[\mathrm{mm^2}]

답 : 60 [mm²] 선정
문제 1
고압용 개폐기·차단기·피뢰기 등 동작 시 아크가 생기는 기구는 목재 벽·천장 등 가연성 물체로부터 얼마 이상 이격해야 하는가?
정답 및 해설
1 [m] 이상
문제 2
KEC상 발전기를 전로에서 자동 차단해야 하는 경우이다. 빈칸을 채우시오.

나. 용량 ( ① ) 이상 발전기 구동 수차의 압유장치 유압이 현저히 저하한 경우
다. 용량 ( ② ) 이상 발전기 구동 풍차의 압유장치 유압·공기압이 현저히 저하한 경우
라. 용량 ( ③ ) 이상 수차발전기의 스러스트베어링 온도가 현저히 상승한 경우
마. 용량 ( ④ ) 이상 발전기 내부 고장 발생 시
바. 정격출력 ( ⑤ ) 초과 증기터빈의 스러스트베어링이 현저히 마모·온도 상승한 경우
정답 및 해설
① 500 [kVA]
② 100 [kVA]
③ 2,000 [kVA]
④ 10,000 [kVA]
⑤ 10,000 [kW]
문제 3
다음 그림은 TN-C-S 계통접지이다. 중성선(N), 보호선(PE), 보호·중성선 겸용선(PEN)을 표시해 도면을 완성하시오.
정답 및 해설
(완성 도면은 정답 그림 참조)

· 전원측~분리점은 PEN 한 선으로 가고, 좌측 노출도전부는 PEN에 접속.
· 분리점 이후 우측 구간에서 PEN이 PE와 N으로 갈라져 각각 접속.
· 좌측 PEN에 계통접지 시행.

※ 근거: KEC 203.2 TN 계통, 그림 203.2-5(설비의 어느 곳에서 PEN이 PE와 N으로 분리된 3상 4선식 TN-C-S 계통).
정답 이미지
문제 4
감리원은 공사 착수 전 설계도서 등을 검토해야 한다. 다음 검토항목의 빈칸을 채우시오.

2. 시공의 ( ① ) 여부
4. ( ② ), 설계명세서, 기술계산서, ( ③ ) 등 내용의 상호일치 여부
5. ( ④ ) 등 불명확한 부분 존재 여부
6. 발주자 제공 ( ⑤ )와 공사업자 제출 산출내역서의 수량일치 여부
정답 및 해설
① 실제 가능
② 설계도면
③ 산출내역서
④ 설계도서의 누락, 오류
⑤ 물량내역서
문제 5
컴퓨터 등 중요 부하에 전원을 공급하는 무정전 전원공급장치(UPS) 계통도이다. (가)~(마)에 들어갈 전기설비 명칭을 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(가) 자동전압조정기(AVR)
(나) 절체용 개폐기
(다) 정류기(컨버터)
(라) 인버터
(마) 축전지
문제 6
KEC 지중전선로 시설에 관한 내용이다. 빈칸을 채우시오.

(1) 지중전선로는 케이블을 사용하고 ( ① )·암거식 또는 ( ② )으로 시설해야 한다.
(2) ( ① )으로 시설 시 매설깊이는 ( ③ ) 이상, 중량물 압력 우려가 없는 곳은 0.6[m] 이상으로 한다.
정답 및 해설
(1) ① 관로식
② 직접매설식

(2) ③ 1.0 [m]
문제 7
한류형 전력퓨즈의 단점을 4가지 쓰시오.
정답 및 해설
① 재투입(재사용) 불가능.
② 과도전류에 용단되기 쉽다.
③ 동작시간–전류특성을 계전기처럼 임의 조정할 수 없다.
④ 차단 시 과전압(이상전압) 발생.
(그 외 : 녹아도 차단 못하는 비차단 전류범위가 있다)
문제 8
스폿네트워크 수전방식의 장점(특징) 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 배전선 1회선 또는 변압기 1대 고장 시에도 무정전 공급 가능.
② 배전선 정지·복구 시 변압기 1차측 차단기의 개방·투입이 자동으로 이루어진다.
③ 부하 증가에 대한 적응성(공급 신뢰도·탄력성)이 우수하다.
문제 9
방폭기기를 구조에 따라 분류한 종류 4가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 내압 방폭구조
② 유입 방폭구조
③ 안전증 방폭구조
④ 본질안전 방폭구조
문제 10
다음 심벌의 명칭과 용도를 쓰시오.

(1) 명칭
(2) 용도
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 영상변류기(ZCT)
(2) 지락(영상)전류 검출
문제 11
한류저항기의 설치목적 2가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 선택지락계전기(SGR)·방향지락계전기(DGR) 동작에 필요한 유효전류를 만든다.
② 제3고조파 전압 발생 방지.
(그 외 : 중성점 불안정 등 이상현상 억제)
문제 12
전등·동력·하계·동계 부하가 표와 같다. 역률 0.85, 부등률 1.3일 때 변압기 용량을 구하시오. (단, 변압기 용량 20[%] 여유, 표준용량 50·100·250·300·400·500[kVA])
구분전등부하동력부하하계부하동계부하
전력 [kW]13023013070
수용률 [%]70807065
정답 및 해설
하계·동계는 동시 사용하지 않으므로 전력이 큰 하계부하를 기준으로 한다.

P=∑(설비×수용률)부등률×역률×여유율=130×0.7+230×0.8+130×0.71.3×0.85×1.2=397.47 [kVA]P=\dfrac{\sum(\text{설비}\times\text{수용률})}{\text{부등률}\times\text{역률}}\times\text{여유율}=\dfrac{130\times0.7+230\times0.8+130\times0.7}{1.3\times0.85}\times1.2=397.47\,[\mathrm{kVA}]

답 : 표준용량 400 [kVA] 선정
문제 13
다음 표의 절연내력 시험전압[V]을 빈칸 ①~③에 구하시오.
공칭전압 [V]최대사용전압 [V]접지방식시험전압 [V]
6,6006,900비접지( ① )
13,20013,800중성점 다중접지( ② )
22,90024,000중성점 다중접지( ③ )
정답 및 해설
비접지(7kV 이하) : 최대사용전압 × 1.5
중성점 다중접지(7~25kV) : 최대사용전압 × 0.92

① 6,900×1.5=10,350 [V]6{,}900\times1.5=10{,}350\,[\mathrm{V}]
② 13,800×0.92=12,696 [V]13{,}800\times0.92=12{,}696\,[\mathrm{V}]
③ 24,000×0.92=22,080 [V]24{,}000\times0.92=22{,}080\,[\mathrm{V}]
문제 14
그림과 같은 배전선로에서 답하시오. (단, 말단전압 6,600[V] 일정)

(1) 공급점 역률을 90[%]로 개선할 때 콘덴서 용량[kVA]을 구하시오.
(2) 선로 전력손실이 최소가 되는 콘덴서 용량[kVA]을 구하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 공급점 전류 (중간부하 pf 0.8, 말단부하 pf 0.6)
I=(80+60)2+(60+80)2=197.99 [A]I=\sqrt{(80+60)^2+(60+80)^2}=197.99\,[\mathrm{A}]
공급점 역률 cos⁡θ=140197.99=0.7071\cos\theta=\dfrac{140}{197.99}=0.7071
부하전력 P=3 VIcos⁡θ=3×6,600×140×10−3=1,600.41 [kW]P=\sqrt{3}\,VI\cos\theta=\sqrt{3}\times6{,}600\times140\times10^{-3}=1{,}600.41\,[\mathrm{kW}]
콘덴서 용량 QC=P(1−0.707120.7071−1−0.920.9)=825.33 [kVA]Q_C=P\left(\dfrac{\sqrt{1-0.7071^2}}{0.7071}-\dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right)=825.33\,[\mathrm{kVA}]
답 : 825.33 [kVA]

(2) 콘덴서를 말단에 두므로 두 급전구간 무효전류 (140−Ic)(140-I_c), (80−Ic)(80-I_c)에 의한 I2RI^2R 손실 합이 최소가 되게 한다.
최적 보상전류 Ic=140+802=110 [A]I_c=\dfrac{140+80}{2}=110\,[\mathrm{A}]
콘덴서 용량 Q=3×6,600×110×10−3=1,257.47 [kVA]Q=\sqrt{3}\times6{,}600\times110\times10^{-3}=1{,}257.47\,[\mathrm{kVA}]
답 : 1,257.47 [kVA]
문제 15
공칭전압 140[kV] 송전선로의 4단자정수가 A=0.9A=0.9, B=j70.7B=j70.7, C=j0.52×10−3C=j0.52\times10^{-3}, D=0.9D=0.9이다. 무부하 상태에서 송전단에 154[kV]를 가할 때 답하시오.

(1) ① 수전단 전압[kV] ② 송전단 전류[A]를 구하시오.
(2) 수전단 전압을 140[kV]로 유지하기 위한 조상설비 무효전력 QcQ_c[kVar]를 구하시오.
정답 및 해설
(1) 무부하 → Ir=0I_r=0, 따라서 Vs3=AVr3\dfrac{V_s}{\sqrt{3}}=A\dfrac{V_r}{\sqrt{3}}
① 수전단전압 Vr=VsA=1540.9=171.11 [kV]V_r=\dfrac{V_s}{A}=\dfrac{154}{0.9}=171.11\,[\mathrm{kV}]
② 송전단전류 Is=CVr3=0.52×10−3×171.11×1033=j51.37 [A]I_s=C\dfrac{V_r}{\sqrt{3}}=0.52\times10^{-3}\times\dfrac{171.11\times10^3}{\sqrt{3}}=j51.37\,[\mathrm{A}] (진상)

(2) 1543=0.9×1403+j70.7 Ic\dfrac{154}{\sqrt{3}}=0.9\times\dfrac{140}{\sqrt{3}}+j70.7\,I_c → Ic=−j228.65 [A]I_c=-j228.65\,[\mathrm{A}] (지상)
Qc=3 VrIc=3×140×228.65=55,445 [kVar]Q_c=\sqrt{3}\,V_rI_c=\sqrt{3}\times140\times228.65=55{,}445\,[\mathrm{kVar}]
문제 16
송전단 전압 3,300[V] 변전소에서 5.8[km] 떨어진 역률 0.9(지상), 500[kW] 3상 동력부하에 지중송전선으로 공급한다. 전압강하가 10[%]를 넘지 않도록 심선 굵기를 결정하시오. (단, 고유저항 155 [Ω⋅mm2/m]\dfrac{1}{55}\,[\Omega\cdot\mathrm{mm^2/m}], 정전용량·리액턴스 무시)
심선의 굵기 [mm²]16253550607095120
허용전류 [A]507090100110140180200
정답 및 해설
전압강하율 10[%]이므로 수전단전압 VR=VS1+0.1=3,3001.1=3,000 [V]V_R=\dfrac{V_S}{1+0.1}=\dfrac{3{,}300}{1.1}=3{,}000\,[\mathrm{V}]
전압강하 e=3,300−3,000=300 [V]e=3{,}300-3{,}000=300\,[\mathrm{V}]
부하전류 I=P3 Vcos⁡θ=500×1033×3,000×0.9=106.92 [A]I=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V\cos\theta}=\dfrac{500\times10^3}{\sqrt{3}\times3{,}000\times0.9}=106.92\,[\mathrm{A}]
리액턴스 무시 시 R=e3 Icos⁡θ=3003×106.92×0.9=1.8 [Ω]R=\dfrac{e}{\sqrt{3}\,I\cos\theta}=\dfrac{300}{\sqrt{3}\times106.92\times0.9}=1.8\,[\Omega]
A=ρlR=155×5,8001.8=58.59 [mm2]A=\rho\dfrac{l}{R}=\dfrac{1}{55}\times\dfrac{5{,}800}{1.8}=58.59\,[\mathrm{mm^2}]

답 : 60 [mm²] 선정