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전기기사 실기 2018년 1회 기출유형문제
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문제 1
전력퓨즈(PF)의 역할을 간단히 쓰시오.
정답 및 해설
부하전류는 안전히 통전, 단락전류는 신속히 차단해 전로·기기를 보호한다.
문제 2
감리원이 공사현장에서 감리업무 수행을 위해 비치·기록·보관해야 할 서류 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 감리업무일지
② 발주자 지시사항 처리부
③ 품질관리 검사·확인대장
④ 설계변경 현황
⑤ 안전관리 점검표

(근무상황판, 검측요청서, 기성·준공검사조서 등도 인정)
문제 3
전력설비 간선설계 시 고려사항 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 전기방식 및 배전방식
② 간선경로의 위치와 넓이
③ 간선(전선)의 굵기
④ 부하용량과 수용률
⑤ 제어반 위치
문제 4
가공송전선로의 이상전압 발생 방지대책 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 피뢰기 설치
② 가공지선으로 뇌차폐
③ 매설지선으로 철탑 접지저항 저감(역섬락 방지)
문제 5
CT(변류기)와 PT(계기용변압기)에 관한 다음 물음에 답하시오.

(1) 운전 중 CT를 개방해서는 안 되는 이유를 간단히 설명하시오.

(2) PT 2차측 정격전압과 CT 2차측 정격전류는 일반적으로 각각 얼마인가?

(3) 3상 간선의 전압·전류를 측정하기 위해 PT와 CT를 설치할 때의 결선도를 완성하시오. (단, 접지가 필요한 곳에는 접지표시와 함께 접지종별도 나타낼 것.)
문제 이미지
정답 및 해설
(1) CT 2차를 개방하면 1차 부하전류 전부가 여자전류로 작용해 철심이 과포화되고, 2차 단자에 매우 높은 과전압이 유도되어 절연이 파괴된다. 그러므로 점검 시에는 2차측을 반드시 단락시킨다.

(2) PT 2차 정격전압 110[V], CT 2차 정격전류 5[A]

(3) 결선도 참조. PT는 2대를 V-V결선해 3상 선간전압을, CT는 2대(가동접속·단권결선)로 선전류를 측정한다. PT·CT 2차측의 한 단자(중성점측)는 제3종 접지공사로 접지한다. (구 판단기준 제26조 — 고압 계기용변성기 2차측 전로는 제3종, 특고압은 제1종. 현행 KEC에서는 접지종별 구분이 폐지되고 보호도체 규격으로 규정한다.)
정답 이미지
문제 6
그림의 유접점 시퀀스 회로를 무접점(논리) 회로로 그리시오.

주어진 유접점 회로: 모선 사이에 입력 a접점 A·B·C와 X₁·X₃·X₄ a접점, X₂ a접점이 배열되어 릴레이 X₁·X₂·X₃·X₄와 표시등 PL을 구동한다. PL은 A·B의 AND와 C의 NOT을 OR한 출력으로 점등된다.
문제 이미지
정답 및 해설
출력 논리식: PL=(A⋅B)+C‾PL = (A \cdot B) + \overline{C}

A와 B를 AND, C는 NOT(인버터)에 통과시킨 뒤 두 출력을 OR게이트에 넣어 PL을 구동한다.
정답 이미지
문제 7
그림은 TN-C-S 계통접지이다. 중성선(N)·보호선(PE)·보호선중성선겸용(PEN)을 도면에 직접 표시하시오. (해당 도체가 쓰이지 않는 계통이면 표시하지 않는다.)
문제 이미지
정답 및 해설
TN-C-S 계통은 전원측(변압기 접지측)부터 일정 구간까지 N과 PE를 한 도체(PEN)로 배선하고, 부하측(인입점 이후)에서 N과 PE로 분리한다.

① 전원측 변압기 중성점은 계통접지한다.
② 전원~분기점은 한 가닥 PEN(겸용도체)으로 표시한다.
③ 분기점 이후는 위쪽 N, 아래쪽 PE로 분리 표시하고, 부하 노출도전부는 PE에 접속한다.

※ 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 8
다음은 옥내배선도의 일부이다. a 스위치로 ㉠·㉡ 전등을, b 스위치로 ㉢·㉣ 전등을 점멸할 때 각 전선관 내 전선의 최소 가닥수를 표시하시오. (전원이 좌측 점멸기 박스로 들어와 좌·우 두 방향으로 배선되고 각 방향에 등 2개가 배치된다. a·b 스위치 2개는 좌측 점멸기에 위치.)
문제 이미지
정답 및 해설
단상 2선식 배선이며, 공통선 1가닥을 공유하는 a·b 2회로로 4개 등을 점멸한다.

① 전원 → 점멸기(a·b) 박스: 3가닥 (공통 1 + a스위치 부하선 1 + b스위치 부하선 1)
② 좌측 등 사이: 2가닥
③ 우측 등 사이: 2가닥

표준 구성: 전원선 2, 점멸기에서 ㉠·㉡(a회로)로 2, ㉢·㉣(b회로)로 2가닥(슬래시 표기).
정답 이미지
문제 9
그림은 PB-ON을 ON 한 뒤 일정 시간이 지나면 전동기 M이 운전하는 회로이다. 쓰인 타이머 T는 입력이 사라지면 이탈되는 형식인데, 한시접점 동작과 동시에 복귀되는 형식의 타이머를 쓸 경우 이 회로를 어떻게 고쳐야 하는지, 전자접촉기 MC의 보조 a·b접점을 각 1개씩 추가하여 회로를 완성하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
한시동작 후 즉시 복귀 타이머를 쓰면, 한시접점(T)이 닫혀 MC가 여자되는 순간 입력이 끊겨 타이머가 복귀하고 다시 MC가 열리는 채터링이 생긴다. 이를 막으려면 MC 보조 a접점으로 자기유지 회로를 만들고, MC 보조 b접점을 타이머 코일에 직렬로 넣어 MC 동작 후 타이머를 소자시킨다.

① MC 코일과 병렬로 MC-a접점(자기유지)을 추가한다.
② 타이머 T 코일과 직렬로 MC-b접점을 추가한다.

그러면 기동 후 타이머가 분리되고 MC만 자기유지로 운전된다.
정답 이미지
문제 10
△결선된 변압기에 역률 1인 부하 50[kW]와 역률 0.8인 부하 100[kW]가 접속되어 있다. 다음에 답하시오.

【변압기 정격용량 표준규격[kVA]】: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300

(1) △결선 운전 시 변압기 1대의 최소용량을 구하시오. (표준규격에서 선정.)

(2) 변압기 1대 고장으로 V결선 운전 시 과부하율은 얼마인가?

(3) △결선 시 동손과 V결선 시 동손의 비를 구하시오.
정답 및 해설
(1) 유효전력 P=50+100=150P = 50 + 100 = 150 [kW]
무효전력 Q=100×0.60.8=75Q = 100 \times \dfrac{0.6}{0.8} = 75 [kVar] (역률 1 부하는 무효분 0)
피상전력 S=1502+752=167.71S = \sqrt{150^2 + 75^2} = 167.71 [kVA]
△결선은 3대이므로 1대 분담 P1=167.713=55.9P_1 = \dfrac{167.71}{3} = 55.9 [kVA] → 표준규격 75[kVA] 선정

(2) V결선 출력 PV=3 P1′=S=167.71P_V = \sqrt{3}\,P_1' = S = 167.71 [kVA]이므로 1대 분담 P1′=167.713=96.83P_1' = \dfrac{167.71}{\sqrt{3}} = 96.83 [kVA]
과부하율 =P1′P1=96.8375=1.2911= \dfrac{P_1'}{P_1} = \dfrac{96.83}{75} = 1.2911 [p.u] = 129.11[%]

(3) 1대 동손을 PcP_c라 하면 △결선 3대, V결선 2대이므로
Δ결선 동손V결선 동손=3Pc2Pc=1.5\dfrac{\Delta\text{결선 동손}}{V\text{결선 동손}} = \dfrac{3P_c}{2P_c} = 1.5 → 1.5배
문제 11
수전전압 6,600[V], 가공전선로 %임피던스 58.5[%], 수전점 3상 단락전류 8,000[A]일 때 기준용량과 차단기 차단용량을 구하시오. (차단용량은 정격용량 표에서 선정.)

【차단기 정격용량 표준[MVA]】: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400

(1) 기준용량
(2) 차단용량
정답 및 해설
(1) Is=100%Z InI_s = \dfrac{100}{\%Z}\,I_n 이므로 정격(기준)전류 In=%Z100 Is=58.5100×8,000=4,680I_n = \dfrac{\%Z}{100}\,I_s = \dfrac{58.5}{100} \times 8{,}000 = 4{,}680 [A]
기준용량 Pn=3 VIn=3×6.6×4.68=53.5P_n = \sqrt{3}\,V I_n = \sqrt{3} \times 6.6 \times 4.68 = 53.5 [MVA]
→ 약 53.5[MVA]

(2) 차단용량 Ps=100%Z Pn=10058.5×53.5=91.45P_s = \dfrac{100}{\%Z}\,P_n = \dfrac{100}{58.5} \times 53.5 = 91.45 [MVA]
표준규격에서 이를 초과하는 100[MVA] 선정
문제 12
1차 정격전압 6,600[V], 권수비 30인 변압기가 있다. 다음에 답하시오.

(1) 2차 정격전압은?

(2) 용량 50[kW], 역률 0.8인 부하 접속 시 1차 전류와 2차 전류는 각각 얼마인가?

(3) 변압기 1차측 정격용량은?
정답 및 해설
(1) 2차 정격전압 V2=V1a=6,60030=220V_2 = \dfrac{V_1}{a} = \dfrac{6{,}600}{30} = 220 [V]

(2) 1차 전류 I1=PV1cos⁡θ=50,0006,600×0.8=9.47I_1 = \dfrac{P}{V_1 \cos\theta} = \dfrac{50{,}000}{6{,}600 \times 0.8} = 9.47 [A]
2차 전류 I2=PV2cos⁡θ=50,000220×0.8=284.09I_2 = \dfrac{P}{V_2 \cos\theta} = \dfrac{50{,}000}{220 \times 0.8} = 284.09 [A]

(3) 1차측 정격용량 Pa=V1I1=6,600×9.47=62,500P_a = V_1 I_1 = 6{,}600 \times 9.47 = 62{,}500 [VA] = 62.5[kVA]
문제 13
단상 3선식 110/220[V]를 쓰는 건물이 있다. 변압기가 설치된 수전실에서 50[m] 떨어진 곳에 부하집계표와 같은 분전반을 시설하려 한다. 전압변동률 2[%] 이하, 전압강하율 2[%] 이하가 되도록 다음을 구하시오. (단, 공사방법 B1, PVC 절연전선, 후강전선관 공사, 3선 모두 같은 굵기, 부하 수용률 100[%], 후강전선관 내 전선 점유율 48[%] 이내.)

회로번호부하명칭부하[VA]A선 분담[VA]B선 분담[VA]극수AFAT
1전등24001200120025015
2전등140070070025015
3콘센트10001000-15020
4콘센트14001400-15020
5콘센트600-60015020
6콘센트1000-100015020
7팬코일700700-13015
8팬코일700-70013015
합계920050004200

【표2. 전선(피복절연물 포함) 단면적】및【표3. 공사방법별 허용전류[A]】는 시험지 표 참조.

(1) 간선의 굵기는?
(2) AF·AT 용량을 선정하시오.
(3) 후강전선관 굵기를 구하시오.
(4) 분전반 복선결선도를 완성하시오.
(5) 설비 불평형률은?
문제 이미지
정답 및 해설
(1) A선 전류 IA=5,000110=45.45I_A = \dfrac{5{,}000}{110} = 45.45 [A], B선 전류 IB=4,200110=38.18I_B = \dfrac{4{,}200}{110} = 38.18 [A]. 큰 값 45.45[A] 기준. L=50[m], 단상 3선식(외측선) 전압강하 허용 e=110×0.02=2.2e = 110 \times 0.02 = 2.2 [V].
A=17.8 L I1,000 e=17.8×50×45.451,000×2.2=18.39A = \dfrac{17.8\,L\,I}{1{,}000\,e} = \dfrac{17.8 \times 50 \times 45.45}{1{,}000 \times 2.2} = 18.39 [mm²] → 표2에서 이를 초과하는 공칭단면적 25[mm²] 선정

(2) AF 100[A], AT 75[A] (간선전류 45.45A 수용, 허용전류표에 적합)

(3) 점유율 조건 πD24×0.48≥74×3\dfrac{\pi D^2}{4} \times 0.48 \geq 74 \times 3 (25mm² 전선 완성 단면적 74mm²×3선)에서
D≥74×3×4π×0.48=24.27D \geq \sqrt{\dfrac{74 \times 3 \times 4}{\pi \times 0.48}} = 24.27 [mm] → 후강전선관 28[mm](G28) 선정

(4) 복선결선도: 단상 3선식 모선(A·N·B)에서 2P 분기(회로 1·2 전등)와 1P 분기(회로 3~8)를 NFB로 인출한다. (도면 참조)

(5) 설비 불평형률 =중성선과 각 전압측 부하차총부하×12×100=5,000−4,2009,200×12×100=17.39= \dfrac{\text{중성선과 각 전압측 부하차}}{\text{총부하} \times \frac{1}{2}} \times 100 = \dfrac{5{,}000 - 4{,}200}{9{,}200 \times \frac{1}{2}} \times 100 = 17.39 [%]
정답 이미지
문제 14
그림과 같은 단상 3선식 배전선의 a·b·c 선간에 부하가 접속되어 있다. 전선 저항은 모두 1선당 0.06[Ω]이다. ab간·bc간·ca간 전압을 구하시오. (부하 역률은 변압기 2차 전압 기준, 선로 리액턴스 무시.)

주어진 값: 변압기 2차 전압 a-b간 100[V], b-c간 105[V](a-c간 200[V] 기준), a선 부하 20[A](역률 1.0), b선(중간) 부하 40[A](역률 0.6), c선 부하 50[A](역률 0.8). 선전류 합성 결과 a선 60[A], 중성선 4[A], c선 64[A].
문제 이미지
정답 및 해설
각 부하전류를 역률(유효·무효분)로 분해·합성하면 a선 60[A], 중성선 4[A], c선 64[A]. 1선당 r=0.06[Ω], 리액턴스 무시이므로 각 구간 전압강하를 빼면
Vab=100−(60×0.06−4×0.06)=96.64V_{ab} = 100 - (60 \times 0.06 - 4 \times 0.06) = 96.64 [V]
Vbc=100−(4×0.06+64×0.06)=95.92V_{bc} = 100 - (4 \times 0.06 + 64 \times 0.06) = 95.92 [V]
Vca=200−(60×0.06+64×0.06)=192.56V_{ca} = 200 - (60 \times 0.06 + 64 \times 0.06) = 192.56 [V]

V_ab = 96.64[V], V_bc = 95.92[V], V_ca = 192.56[V]
문제 15
고장전류 10,000[A], 통전시간 0.5[sec], 접지선 허용온도 상승 1,000[℃]일 때 접지선 굵기를 구하시오.
정답 및 해설
온도상승식 θ=0.008(IA)2t\theta = 0.008 \left(\dfrac{I}{A}\right)^2 t [℃]을 단면적에 대해 정리하면
A=I0.008 tθ=10,000×0.008×0.51,000=10,000×4×10−6=10,000×0.002=20A = I\sqrt{\dfrac{0.008\,t}{\theta}} = 10{,}000 \times \sqrt{\dfrac{0.008 \times 0.5}{1{,}000}} = 10{,}000 \times \sqrt{4 \times 10^{-6}} = 10{,}000 \times 0.002 = 20 [mm²]

A = 20[mm²]
문제 16
그림과 같은 간이 수전설비 결선도를 보고 답하시오. (구성: ASS(자동고장구분개폐기) → COS(특고압) → PF+LA → MOF → 모선에서 COS+TR1(3φ 300kVA, 22900/380-220), COS+TR2(3φ 200kVA, 22900/380-220) → 각각 ACB, MCCB)

(1) 수전실을 Cubicle Type으로 할 경우 고압반(HV)과 저압반(LV)이 각각 몇 개의 면으로 구성되는지 구분하고 수용 기기 명칭을 쓰시오.

(2) ①ASS ②LA ③COS 기기의 정격을 쓰시오.

(3) ④TR1측·⑤TR2측 차단기의 용량(AF, AT)은 무엇으로 선정하는가? (단, 역률 100[%]로 계산.)
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 고압반(HV) 4면: ① PF+LA반, ② MOF반, ③ COS+TR1반, ④ COS+TR2반
저압반(LV) 2면: ① ACB반, ② MCCB반

(2) ① ASS: 25.8[kV], 200[A]
② LA: 18[kV], 2,500[A]
③ COS: 25[kV], 100[AF], 8[A]

(3) 변압기 2차 정격전압 380[V], 역률 100[%] 기준
④ TR1: I4=300×1033×380=455.82I_4 = \dfrac{300 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 380} = 455.82 [A] → ACB AF 630[A], AT 600[A]
⑤ TR2: I5=200×1033×380=303.88I_5 = \dfrac{200 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 380} = 303.88 [A] → MCCB AF 400[A], AT 350[A]
문제 1
전력퓨즈(PF)의 역할을 간단히 쓰시오.
정답 및 해설
부하전류는 안전히 통전, 단락전류는 신속히 차단해 전로·기기를 보호한다.
문제 2
감리원이 공사현장에서 감리업무 수행을 위해 비치·기록·보관해야 할 서류 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 감리업무일지
② 발주자 지시사항 처리부
③ 품질관리 검사·확인대장
④ 설계변경 현황
⑤ 안전관리 점검표

(근무상황판, 검측요청서, 기성·준공검사조서 등도 인정)
문제 3
전력설비 간선설계 시 고려사항 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 전기방식 및 배전방식
② 간선경로의 위치와 넓이
③ 간선(전선)의 굵기
④ 부하용량과 수용률
⑤ 제어반 위치
문제 4
가공송전선로의 이상전압 발생 방지대책 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 피뢰기 설치
② 가공지선으로 뇌차폐
③ 매설지선으로 철탑 접지저항 저감(역섬락 방지)
문제 5
CT(변류기)와 PT(계기용변압기)에 관한 다음 물음에 답하시오.

(1) 운전 중 CT를 개방해서는 안 되는 이유를 간단히 설명하시오.

(2) PT 2차측 정격전압과 CT 2차측 정격전류는 일반적으로 각각 얼마인가?

(3) 3상 간선의 전압·전류를 측정하기 위해 PT와 CT를 설치할 때의 결선도를 완성하시오. (단, 접지가 필요한 곳에는 접지표시와 함께 접지종별도 나타낼 것.)
문제 이미지
정답 및 해설
(1) CT 2차를 개방하면 1차 부하전류 전부가 여자전류로 작용해 철심이 과포화되고, 2차 단자에 매우 높은 과전압이 유도되어 절연이 파괴된다. 그러므로 점검 시에는 2차측을 반드시 단락시킨다.

(2) PT 2차 정격전압 110[V], CT 2차 정격전류 5[A]

(3) 결선도 참조. PT는 2대를 V-V결선해 3상 선간전압을, CT는 2대(가동접속·단권결선)로 선전류를 측정한다. PT·CT 2차측의 한 단자(중성점측)는 제3종 접지공사로 접지한다. (구 판단기준 제26조 — 고압 계기용변성기 2차측 전로는 제3종, 특고압은 제1종. 현행 KEC에서는 접지종별 구분이 폐지되고 보호도체 규격으로 규정한다.)
정답 이미지
문제 6
그림의 유접점 시퀀스 회로를 무접점(논리) 회로로 그리시오.

주어진 유접점 회로: 모선 사이에 입력 a접점 A·B·C와 X₁·X₃·X₄ a접점, X₂ a접점이 배열되어 릴레이 X₁·X₂·X₃·X₄와 표시등 PL을 구동한다. PL은 A·B의 AND와 C의 NOT을 OR한 출력으로 점등된다.
문제 이미지
정답 및 해설
출력 논리식: PL=(A⋅B)+C‾PL = (A \cdot B) + \overline{C}

A와 B를 AND, C는 NOT(인버터)에 통과시킨 뒤 두 출력을 OR게이트에 넣어 PL을 구동한다.
정답 이미지
문제 7
그림은 TN-C-S 계통접지이다. 중성선(N)·보호선(PE)·보호선중성선겸용(PEN)을 도면에 직접 표시하시오. (해당 도체가 쓰이지 않는 계통이면 표시하지 않는다.)
문제 이미지
정답 및 해설
TN-C-S 계통은 전원측(변압기 접지측)부터 일정 구간까지 N과 PE를 한 도체(PEN)로 배선하고, 부하측(인입점 이후)에서 N과 PE로 분리한다.

① 전원측 변압기 중성점은 계통접지한다.
② 전원~분기점은 한 가닥 PEN(겸용도체)으로 표시한다.
③ 분기점 이후는 위쪽 N, 아래쪽 PE로 분리 표시하고, 부하 노출도전부는 PE에 접속한다.

※ 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 8
다음은 옥내배선도의 일부이다. a 스위치로 ㉠·㉡ 전등을, b 스위치로 ㉢·㉣ 전등을 점멸할 때 각 전선관 내 전선의 최소 가닥수를 표시하시오. (전원이 좌측 점멸기 박스로 들어와 좌·우 두 방향으로 배선되고 각 방향에 등 2개가 배치된다. a·b 스위치 2개는 좌측 점멸기에 위치.)
문제 이미지
정답 및 해설
단상 2선식 배선이며, 공통선 1가닥을 공유하는 a·b 2회로로 4개 등을 점멸한다.

① 전원 → 점멸기(a·b) 박스: 3가닥 (공통 1 + a스위치 부하선 1 + b스위치 부하선 1)
② 좌측 등 사이: 2가닥
③ 우측 등 사이: 2가닥

표준 구성: 전원선 2, 점멸기에서 ㉠·㉡(a회로)로 2, ㉢·㉣(b회로)로 2가닥(슬래시 표기).
정답 이미지
문제 9
그림은 PB-ON을 ON 한 뒤 일정 시간이 지나면 전동기 M이 운전하는 회로이다. 쓰인 타이머 T는 입력이 사라지면 이탈되는 형식인데, 한시접점 동작과 동시에 복귀되는 형식의 타이머를 쓸 경우 이 회로를 어떻게 고쳐야 하는지, 전자접촉기 MC의 보조 a·b접점을 각 1개씩 추가하여 회로를 완성하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
한시동작 후 즉시 복귀 타이머를 쓰면, 한시접점(T)이 닫혀 MC가 여자되는 순간 입력이 끊겨 타이머가 복귀하고 다시 MC가 열리는 채터링이 생긴다. 이를 막으려면 MC 보조 a접점으로 자기유지 회로를 만들고, MC 보조 b접점을 타이머 코일에 직렬로 넣어 MC 동작 후 타이머를 소자시킨다.

① MC 코일과 병렬로 MC-a접점(자기유지)을 추가한다.
② 타이머 T 코일과 직렬로 MC-b접점을 추가한다.

그러면 기동 후 타이머가 분리되고 MC만 자기유지로 운전된다.
정답 이미지
문제 10
△결선된 변압기에 역률 1인 부하 50[kW]와 역률 0.8인 부하 100[kW]가 접속되어 있다. 다음에 답하시오.

【변압기 정격용량 표준규격[kVA]】: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300

(1) △결선 운전 시 변압기 1대의 최소용량을 구하시오. (표준규격에서 선정.)

(2) 변압기 1대 고장으로 V결선 운전 시 과부하율은 얼마인가?

(3) △결선 시 동손과 V결선 시 동손의 비를 구하시오.
정답 및 해설
(1) 유효전력 P=50+100=150P = 50 + 100 = 150 [kW]
무효전력 Q=100×0.60.8=75Q = 100 \times \dfrac{0.6}{0.8} = 75 [kVar] (역률 1 부하는 무효분 0)
피상전력 S=1502+752=167.71S = \sqrt{150^2 + 75^2} = 167.71 [kVA]
△결선은 3대이므로 1대 분담 P1=167.713=55.9P_1 = \dfrac{167.71}{3} = 55.9 [kVA] → 표준규격 75[kVA] 선정

(2) V결선 출력 PV=3 P1′=S=167.71P_V = \sqrt{3}\,P_1' = S = 167.71 [kVA]이므로 1대 분담 P1′=167.713=96.83P_1' = \dfrac{167.71}{\sqrt{3}} = 96.83 [kVA]
과부하율 =P1′P1=96.8375=1.2911= \dfrac{P_1'}{P_1} = \dfrac{96.83}{75} = 1.2911 [p.u] = 129.11[%]

(3) 1대 동손을 PcP_c라 하면 △결선 3대, V결선 2대이므로
Δ결선 동손V결선 동손=3Pc2Pc=1.5\dfrac{\Delta\text{결선 동손}}{V\text{결선 동손}} = \dfrac{3P_c}{2P_c} = 1.5 → 1.5배
문제 11
수전전압 6,600[V], 가공전선로 %임피던스 58.5[%], 수전점 3상 단락전류 8,000[A]일 때 기준용량과 차단기 차단용량을 구하시오. (차단용량은 정격용량 표에서 선정.)

【차단기 정격용량 표준[MVA]】: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400

(1) 기준용량
(2) 차단용량
정답 및 해설
(1) Is=100%Z InI_s = \dfrac{100}{\%Z}\,I_n 이므로 정격(기준)전류 In=%Z100 Is=58.5100×8,000=4,680I_n = \dfrac{\%Z}{100}\,I_s = \dfrac{58.5}{100} \times 8{,}000 = 4{,}680 [A]
기준용량 Pn=3 VIn=3×6.6×4.68=53.5P_n = \sqrt{3}\,V I_n = \sqrt{3} \times 6.6 \times 4.68 = 53.5 [MVA]
→ 약 53.5[MVA]

(2) 차단용량 Ps=100%Z Pn=10058.5×53.5=91.45P_s = \dfrac{100}{\%Z}\,P_n = \dfrac{100}{58.5} \times 53.5 = 91.45 [MVA]
표준규격에서 이를 초과하는 100[MVA] 선정
문제 12
1차 정격전압 6,600[V], 권수비 30인 변압기가 있다. 다음에 답하시오.

(1) 2차 정격전압은?

(2) 용량 50[kW], 역률 0.8인 부하 접속 시 1차 전류와 2차 전류는 각각 얼마인가?

(3) 변압기 1차측 정격용량은?
정답 및 해설
(1) 2차 정격전압 V2=V1a=6,60030=220V_2 = \dfrac{V_1}{a} = \dfrac{6{,}600}{30} = 220 [V]

(2) 1차 전류 I1=PV1cos⁡θ=50,0006,600×0.8=9.47I_1 = \dfrac{P}{V_1 \cos\theta} = \dfrac{50{,}000}{6{,}600 \times 0.8} = 9.47 [A]
2차 전류 I2=PV2cos⁡θ=50,000220×0.8=284.09I_2 = \dfrac{P}{V_2 \cos\theta} = \dfrac{50{,}000}{220 \times 0.8} = 284.09 [A]

(3) 1차측 정격용량 Pa=V1I1=6,600×9.47=62,500P_a = V_1 I_1 = 6{,}600 \times 9.47 = 62{,}500 [VA] = 62.5[kVA]
문제 13
단상 3선식 110/220[V]를 쓰는 건물이 있다. 변압기가 설치된 수전실에서 50[m] 떨어진 곳에 부하집계표와 같은 분전반을 시설하려 한다. 전압변동률 2[%] 이하, 전압강하율 2[%] 이하가 되도록 다음을 구하시오. (단, 공사방법 B1, PVC 절연전선, 후강전선관 공사, 3선 모두 같은 굵기, 부하 수용률 100[%], 후강전선관 내 전선 점유율 48[%] 이내.)

회로번호부하명칭부하[VA]A선 분담[VA]B선 분담[VA]극수AFAT
1전등24001200120025015
2전등140070070025015
3콘센트10001000-15020
4콘센트14001400-15020
5콘센트600-60015020
6콘센트1000-100015020
7팬코일700700-13015
8팬코일700-70013015
합계920050004200

【표2. 전선(피복절연물 포함) 단면적】및【표3. 공사방법별 허용전류[A]】는 시험지 표 참조.

(1) 간선의 굵기는?
(2) AF·AT 용량을 선정하시오.
(3) 후강전선관 굵기를 구하시오.
(4) 분전반 복선결선도를 완성하시오.
(5) 설비 불평형률은?
문제 이미지
정답 및 해설
(1) A선 전류 IA=5,000110=45.45I_A = \dfrac{5{,}000}{110} = 45.45 [A], B선 전류 IB=4,200110=38.18I_B = \dfrac{4{,}200}{110} = 38.18 [A]. 큰 값 45.45[A] 기준. L=50[m], 단상 3선식(외측선) 전압강하 허용 e=110×0.02=2.2e = 110 \times 0.02 = 2.2 [V].
A=17.8 L I1,000 e=17.8×50×45.451,000×2.2=18.39A = \dfrac{17.8\,L\,I}{1{,}000\,e} = \dfrac{17.8 \times 50 \times 45.45}{1{,}000 \times 2.2} = 18.39 [mm²] → 표2에서 이를 초과하는 공칭단면적 25[mm²] 선정

(2) AF 100[A], AT 75[A] (간선전류 45.45A 수용, 허용전류표에 적합)

(3) 점유율 조건 πD24×0.48≥74×3\dfrac{\pi D^2}{4} \times 0.48 \geq 74 \times 3 (25mm² 전선 완성 단면적 74mm²×3선)에서
D≥74×3×4π×0.48=24.27D \geq \sqrt{\dfrac{74 \times 3 \times 4}{\pi \times 0.48}} = 24.27 [mm] → 후강전선관 28[mm](G28) 선정

(4) 복선결선도: 단상 3선식 모선(A·N·B)에서 2P 분기(회로 1·2 전등)와 1P 분기(회로 3~8)를 NFB로 인출한다. (도면 참조)

(5) 설비 불평형률 =중성선과 각 전압측 부하차총부하×12×100=5,000−4,2009,200×12×100=17.39= \dfrac{\text{중성선과 각 전압측 부하차}}{\text{총부하} \times \frac{1}{2}} \times 100 = \dfrac{5{,}000 - 4{,}200}{9{,}200 \times \frac{1}{2}} \times 100 = 17.39 [%]
정답 이미지
문제 14
그림과 같은 단상 3선식 배전선의 a·b·c 선간에 부하가 접속되어 있다. 전선 저항은 모두 1선당 0.06[Ω]이다. ab간·bc간·ca간 전압을 구하시오. (부하 역률은 변압기 2차 전압 기준, 선로 리액턴스 무시.)

주어진 값: 변압기 2차 전압 a-b간 100[V], b-c간 105[V](a-c간 200[V] 기준), a선 부하 20[A](역률 1.0), b선(중간) 부하 40[A](역률 0.6), c선 부하 50[A](역률 0.8). 선전류 합성 결과 a선 60[A], 중성선 4[A], c선 64[A].
문제 이미지
정답 및 해설
각 부하전류를 역률(유효·무효분)로 분해·합성하면 a선 60[A], 중성선 4[A], c선 64[A]. 1선당 r=0.06[Ω], 리액턴스 무시이므로 각 구간 전압강하를 빼면
Vab=100−(60×0.06−4×0.06)=96.64V_{ab} = 100 - (60 \times 0.06 - 4 \times 0.06) = 96.64 [V]
Vbc=100−(4×0.06+64×0.06)=95.92V_{bc} = 100 - (4 \times 0.06 + 64 \times 0.06) = 95.92 [V]
Vca=200−(60×0.06+64×0.06)=192.56V_{ca} = 200 - (60 \times 0.06 + 64 \times 0.06) = 192.56 [V]

V_ab = 96.64[V], V_bc = 95.92[V], V_ca = 192.56[V]
문제 15
고장전류 10,000[A], 통전시간 0.5[sec], 접지선 허용온도 상승 1,000[℃]일 때 접지선 굵기를 구하시오.
정답 및 해설
온도상승식 θ=0.008(IA)2t\theta = 0.008 \left(\dfrac{I}{A}\right)^2 t [℃]을 단면적에 대해 정리하면
A=I0.008 tθ=10,000×0.008×0.51,000=10,000×4×10−6=10,000×0.002=20A = I\sqrt{\dfrac{0.008\,t}{\theta}} = 10{,}000 \times \sqrt{\dfrac{0.008 \times 0.5}{1{,}000}} = 10{,}000 \times \sqrt{4 \times 10^{-6}} = 10{,}000 \times 0.002 = 20 [mm²]

A = 20[mm²]
문제 16
그림과 같은 간이 수전설비 결선도를 보고 답하시오. (구성: ASS(자동고장구분개폐기) → COS(특고압) → PF+LA → MOF → 모선에서 COS+TR1(3φ 300kVA, 22900/380-220), COS+TR2(3φ 200kVA, 22900/380-220) → 각각 ACB, MCCB)

(1) 수전실을 Cubicle Type으로 할 경우 고압반(HV)과 저압반(LV)이 각각 몇 개의 면으로 구성되는지 구분하고 수용 기기 명칭을 쓰시오.

(2) ①ASS ②LA ③COS 기기의 정격을 쓰시오.

(3) ④TR1측·⑤TR2측 차단기의 용량(AF, AT)은 무엇으로 선정하는가? (단, 역률 100[%]로 계산.)
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 고압반(HV) 4면: ① PF+LA반, ② MOF반, ③ COS+TR1반, ④ COS+TR2반
저압반(LV) 2면: ① ACB반, ② MCCB반

(2) ① ASS: 25.8[kV], 200[A]
② LA: 18[kV], 2,500[A]
③ COS: 25[kV], 100[AF], 8[A]

(3) 변압기 2차 정격전압 380[V], 역률 100[%] 기준
④ TR1: I4=300×1033×380=455.82I_4 = \dfrac{300 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 380} = 455.82 [A] → ACB AF 630[A], AT 600[A]
⑤ TR2: I5=200×1033×380=303.88I_5 = \dfrac{200 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 380} = 303.88 [A] → MCCB AF 400[A], AT 350[A]