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전기기사 실기 2018년 2회 기출유형문제
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문제 1
배광(配光) 방식에 따른 조명기구의 종류 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
배광(빛이 위·아래로 배분되는 비율)에 따라 5종류로 나눈다.

① 직접조명 — 하향광속 90~100%
② 반직접조명 — 하향광속 60~90%
③ 전반확산조명 — 상·하향광속 각 40~60%
④ 반간접조명 — 하향광속 10~40%
⑤ 간접조명 — 하향광속 0~10%
문제 2
변압기 중성점을 접지하는 목적 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 1선 지락 시 건전상의 대지전위 상승(이상전압) 억제
② 고·특고압과 저압 혼촉 시 저압측 전위 상승 억제
③ 지락전류 확보로 지락보호계전기 확실히 동작
문제 3
인텔리전트 빌딩(Intelligent Building)은 빌딩 자동화·사무 자동화·정보통신 시스템과 건축 환경을 통합해 건설·유지관리의 경제성을 높인 건물이다. 전산 시스템 비상전원으로 쓰이는 UPS에 관해 답하시오.
(1) UPS를 우리말로 풀어 쓰면?
(2) UPS에서 AC→DC, DC→AC로 변환하는 부분의 명칭을 각각 쓰시오.
(3) 전력 공급용 축전지 용량을 구하는 공식을 쓰시오. (사용 기호의 의미도 설명할 것)
정답 및 해설
(1) 무정전 전원공급 장치 (Uninterruptible Power Supply)

(2) AC→DC : 컨버터(정류기) / DC→AC : 인버터

(3) 축전지 용량 C=1LKIC=\dfrac{1}{L}KI [Ah]
CC : 축전지 용량 [Ah], LL : 보수율(경년용량 저하율), KK : 용량환산시간 계수, II : 방전전류 [A]
문제 4
다음 논리식을 간략화하시오.
(1) Z=(A+B+C)AZ=(A+B+C)A
(2) Z=A‾ C+BC+AB+B‾ CZ=\overline{A}\,C+BC+AB+\overline{B}\,C
정답 및 해설
(1) 분배법칙으로 전개한다.
Z=(A+B+C)A=A+AB+AC=A(1+B+C)=AZ=(A+B+C)A=A+AB+AC=A(1+B+C)=A
∴ Z=AZ=A

(2) A‾ C\overline{A}\,C 와 B‾ C\overline{B}\,C 를 C로 묶는다.
Z=(A‾+B‾)C+AB+BCZ=(\overline{A}+\overline{B})C+AB+BC
=(A‾+B‾)C+BC+AB=(\overline{A}+\overline{B})C+BC+AB
(A‾+B‾)+B=A‾+1=1(\overline{A}+\overline{B})+B=\overline{A}+1=1 이므로 C항이 통합된다.
∴ Z=C+ABZ=C+AB
문제 5
상용전원과 예비전원 운전 시 유의사항이다. 빈칸을 채우시오.
「상용전원과 예비전원은 병렬운전하지 않는 것이 원칙이므로, 수전용 차단기와 발전용 차단기 사이에 전기적 또는 기계적 ( ① )을 시설하고 ( ② )를 사용해야 한다.」
정답 및 해설
① 인터록(interlock)
② 전환개폐기(절체개폐기)

두 전원이 동시 투입(병렬운전)되지 않도록, 한쪽이 닫히면 다른 쪽은 닫히지 못하게 인터록을 두고 절체용 전환개폐기를 사용한다.
문제 6
부하의 최대수요전력(최대전력)을 억제하는 방법 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 부하율을 높여 운전(첨두부하 평준화)
② 부등률을 높여 운전(부하 사용 시각 분산)
③ 부하의 역률 개선
문제 7
다음 표의 PLC 프로그램을 보고 물음에 답하시오.
차례명령어번지
0SP000
1ANM000
2ONM001
3WP011
(S=START(a접점 시작), AN=AND NOT(b접점 직렬), ON=OR NOT(b접점 병렬), W=WRITE(출력))
(1) PLC 래더 다이어그램을 그리시오.
(2) 출력식을 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
P000 a접점에 M000 b접점을 직렬(AND NOT)로 잇고, 그 직렬군에 M001 b접점을 병렬(OR NOT)로 합친 뒤 출력 P011을 구동한다.

(1) 래더: 좌측 모선에서 ┤P000├ — ┤/M000├ 을 직렬로 잇고, 그 직렬군 전체에 ┤/M001├ 을 OR 병렬로 합류시킨 뒤 출력 코일 (P011) 에 연결한다.

(2) 출력식
P011=P000⋅M000‾+M001‾P011=P000\cdot\overline{M000}+\overline{M001}
정답 이미지
문제 8
그림과 같이 전동기 M과 H에 전력을 공급하는 저압 옥내 간선의 굵기를 정할 때, 전선의 허용전류는 최소 몇 [A] 이상이어야 하는가? (각 부하 정격전류는 그림 참조: 18[A], 17[A], 15[A], 50[A])
문제 이미지
정답 및 해설
간선 허용전류는 부하 정격전류의 합으로 정한다. 전동기 정격전류 합이 50[A] 이하이므로 1.25배 가산 없이 단순 합산한다.
Ia=18+17+15+50=100I_a=18+17+15+50=100 [A]
∴ 허용전류는 100[A] 이상.
정답 이미지
문제 9
용량 200[kVA]인 단상변압기 2대를 V결선하여 3상 부하에 전원을 공급한다. 공급규정에 따라 한전과 전력 수급 계약을 맺을 때 계약 수전전력은 몇 [kVA]인가?
정답 및 해설
V결선 2대의 3상 출력은 단상 1대 용량의 3\sqrt{3} 배다.
Pv=3×200=346.41P_v=\sqrt{3}\times 200=346.41 [kVA]
∴ 계약 수전전력 약 346[kVA].
문제 10
어느 건물이 하루에 240[kW]로 5시간, 100[kW]로 8시간, 75[kW]로 나머지 시간을 사용한다. 수전설비를 450[kVA], 평균역률을 0.8로 할 때 물음에 답하시오.
(1) 수용률[%]을 구하시오.
(2) 일부하율[%]을 구하시오.
정답 및 해설
(1) 수용률 = 최대수용전력 ÷ 설비용량(유효전력). 설비용량 450×0.8=360450\times 0.8=360 [kW], 최대수용전력 240[kW].
수용률=240450×0.8×100=66.67\text{수용률}=\dfrac{240}{450\times 0.8}\times 100=66.67 [%]

(2) 일부하율 = 1일 평균전력 ÷ 최대전력. 1일 사용전력량 =240×5+100×8+75×11=2,825=240\times 5+100\times 8+75\times 11=2{,}825 [kWh].
일부하율=240×5+100×8+75×11240×24×100=49.05\text{일부하율}=\dfrac{240\times 5+100\times 8+75\times 11}{240\times 24}\times 100=49.05 [%]
문제 11
다음 표의 빈칸에 절연내력 시험전압을 채우시오.
정격전압[V]최대전압[V]접지방식절연내력 시험전압[V]
6,6006,900비접지①
13,20013,800중성점 다중접지②
22,90024,000중성점 다중접지③
정답 및 해설
절연내력 시험전압 = 최대사용전압 × 접지방식별 배수(전기설비기술기준).

① 7,000[V] 이하 비접지: ×1.5 → 6,900×1.5=10,3506{,}900\times 1.5=10{,}350 [V]
② 7,000[V] 초과 25,000[V] 이하 중성점 다중접지: ×0.92 → 13,800×0.92=12,69613{,}800\times 0.92=12{,}696 [V]
③ 동일 ×0.92 → 24,000×0.92=22,08024{,}000\times 0.92=22{,}080 [V]
문제 12
머레이 루프(Murray loop)법으로 선로 고장점을 찾으려 한다. 단면적 500[mm²], 길이 3.6[km], 저항 0.3195[Ω/km]인 선로에 그림과 같이 접지 고장이 생겼을 때 고장점까지 거리 X는 몇 [km]인가? (단, 평형 시 브리지 비율저항 P=100[Ω], Q=20[Ω]에서 평형되었다.)
문제 이미지
정답 및 해설
머레이 루프(휘트스톤 브리지 응용) 평형조건 P⋅Rx=Q⋅(R−Rx)P\cdot R_x=Q\cdot(R-R_x). R은 왕복선 합성저항, R_x는 고장점까지 왕복저항.

왕복선 합성저항 R=0.3195×3.6×2=2.3004R=0.3195\times 3.6\times 2=2.3004 [Ω]
고장점까지 저항 Rx=QP+QR=20120×2.3004=0.3834R_x=\dfrac{Q}{P+Q}R=\dfrac{20}{120}\times 2.3004=0.3834 [Ω]
고장점 거리 X=Rx0.3195=0.38340.3195=1.2X=\dfrac{R_x}{0.3195}=\dfrac{0.3834}{0.3195}=1.2 [km]
∴ X = 1.2 [km]
정답 이미지
문제 13
상순이 a, b, c인 3상 불평형 전압 Va=7.3∠12.5∘V_a=7.3\angle 12.5^\circ [V], Vb=0.4∠−100∘V_b=0.4\angle -100^\circ [V], Vc=4.4∠154∘V_c=4.4\angle 154^\circ [V]일 때, 대칭분(영상분 V0V_0, 정상분 V1V_1, 역상분 V2V_2)을 각각 구하시오.
정답 및 해설
대칭좌표법에서 a=1∠120∘a=1\angle 120^\circ 로 둔다.

영상분 V0=13(Va+Vb+Vc)=1.47∠45.11∘V_0=\dfrac{1}{3}(V_a+V_b+V_c)=1.47\angle 45.11^\circ [V]
정상분 V1=13(Va+aVb+a2Vc)=3.97∠20.54∘V_1=\dfrac{1}{3}(V_a+aV_b+a^2V_c)=3.97\angle 20.54^\circ [V]
역상분 V2=13(Va+a2Vb+aVc)=2.52∠−19.7∘V_2=\dfrac{1}{3}(V_a+a^2V_b+aV_c)=2.52\angle -19.7^\circ [V]
문제 14
답안지 도면은 3상 농형 유도전동기 IM의 Y-△ 기동 운전 제어의 미완성 회로도이다. 도면을 보고 답하시오.
(1) ①~③에 해당하는 전자접촉기 접점의 약호를 쓰시오.
(2) 운전 중 전자접촉기 MCS는 어떤 상태인가?
(3) 미완성 주회로에 Y-△ 기동 운전 결선도를 작성하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) ① MCM(주 전자접촉기) ② MCD(△ 운전용) ③ MCS(Y 기동용)

(2) △ 운전 중에는 Y결선이 풀리므로 MCS는 소자(消磁)되어 개방 상태.

(3) 주회로: 전원 R·S·T에 MCM a접점 3개를 직렬로 넣어 전동기 1차 단자 U·V·W에 접속. Y기동은 MCS a접점으로 권선 끝 X·Y·Z를 한 점(중성점)에 단락해 Y결선. △운전은 MCS를 열고 MCD a접점으로 U-Z, V-X, W-Y를 이어 △결선. 기동→운전 절체는 타이머 T(0~30sec)가 맡고, MCS와 MCD는 동시 투입을 막도록 상호 인터록한다.
정답 이미지
문제 15
도면은 어떤 배전용 변전소의 단선결선도이다. 도면과 조건을 이용해 답하시오.
【조건】
1. 주변압기 정격: 1차 66[kV], 2차 6.6[kV], 정격용량 3상 10[MVA].
2. 주변압기 1차측(1차 모선)에서 본 전원측 등가 임피던스는 100[MVA] 기준 16[%], 변압기 내부 임피던스는 자기용량 기준 7[%].
3. 각 Feeder 부하는 거의 동일.
4. 차단기 정격차단용량·정격전류, 단로기·CT 1차 정격전류 표준은 아래와 같다.
정격전압[kV]공칭전압[kV]정격차단용량[MVA]정격전류[A]정격차단시간[Hz]
7.26.6252005
50400, 6005
100400, 600, 800, 1,2005
150400, 600, 800, 1,2005
200600, 800, 1,2005
250600, 800, 1,200, 2,0005
72661,000600, 8003
1,500600, 800, 1,2003
2,500600, 800, 1,2003
3,500800, 1,2003
단로기(선로개폐기) 정격전류 표준: 72[kV] → 600[A], 1,200[A]; 7.2[kV] 이하 → 400, 600, 1,200, 2,000[A]. CT 1차 정격전류 표준[A]: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1,200, 1,500, 2,000. CT 2차 정격전류 5[A], PT 2차 정격전압 110[V].
(1) 차단기 ①의 정격차단용량과 정격전류를 산정하시오.
(2) 선로개폐기 ②의 정격전류를 산정하시오.
(3) 변류기 ③의 1차 정격전류를 산정하시오.
(4) PT ④의 1차 정격전압은?
(5) ⑤ 기기의 명칭은?
(6) 선택지락계전기 ⑥의 역할을 간단히 설명하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 1차(66kV) 모선 차단기 ①. 전원측 등가 임피던스 16[%](100MVA 기준)에서 차단용량 Ps=100%Z×100=10016×100=625P_s=\dfrac{100}{\%Z}\times 100=\dfrac{100}{16}\times 100=625 [MVA] → 표준 1,000[MVA] 선정. 정격전류는 변압기 정격(66kV·10MVA) 기준 In=10×1033×66=87.48I_n=\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 66}=87.48 [A] 를 넘는 표준 600[A] 선정.
∴ 정격차단용량 1,000[MVA], 정격전류 600[A]

(2) 선로개폐기 ②(66kV측)도 In=10×1033×66=87.48I_n=\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 66}=87.48 [A] 를 넘는 표준 600[A] 선정.
∴ 600[A]

(3) 변류기 ③ 1차 정격전류. 2차(6.6kV)측 정격전류에 여유율 1.25를 곱한다.
I1=10×1033×6.6×1.25=1093.47I_1=\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 6.6}\times 1.25=1093.47 [A] 를 넘는 CT 표준 1,200[A] 선정.
∴ 1,200[A]

(4) PT ④는 6.6kV 모선에 접속 → 1차 정격전압 = 6,600[V]

(5) ⑤ : 접지형 계기용 변압기(GPT)

(6) 선택지락계전기(SGR)는 다회선 배전선로에서 지락사고 시 영상전압(GPT)과 영상전류(ZCT)의 위상 관계로 사고 회선만 골라 차단하는 보호계전기다.
문제 16
그림과 같은 송전계통 S점에서 3상 단락사고가 발생했다. 도면과 조건을 참고해 답하시오. (단선도: G — T₁(11/154[kV]) — CB — T₂ — ×S, T₂ 3차에 조상기 C 접속)
【조건】
번호기기명용량전압%X
1발전기 G50,000[kVA]11[kV]30
2변압기 T₁50,000[kVA]11/154[kV]12
3송전선-154[kV]10 (10[MVA] 기준)
4변압기 T₂1차 25,000[kVA]154[kV]12 (25,000[kVA] 기준, 1차~2차)
2차 30,000[kVA]77[kV]15 (25,000[kVA] 기준, 2차~3차)
3차 10,000[kVA]11[kV]10.8 (10,000[kVA] 기준, 3차~1차)
5조상기 C10,000[kVA]11[kV]20
(1) 발전기, 변압기 T₁, 송전선, 조상기의 %리액턴스를 기준출력 10[MVA]로 환산하시오.
(2) 변압기 T₂의 각 %리액턴스를 10[MVA]로 환산하고 1차(P)·2차(T)·3차(S)의 %리액턴스를 구하시오.
(3) 사고점 S에서 본 총 임피던스를 구하시오.
(4) 고장점과 차단기를 통과하는 단락전류를 각각 구하시오.
(5) 차단기의 차단용량은 몇 [MVA]인가?
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 기준출력 10[MVA]로 환산(%X′=%X×10자기용량[MVA]\%X'=\%X\times\dfrac{10}{\text{자기용량[MVA]}}).
① 발전기 30×1050=630\times\dfrac{10}{50}=6 [%]
② 변압기 T₁ 12×1050=2.412\times\dfrac{10}{50}=2.4 [%]
③ 송전선 10×1010=1010\times\dfrac{10}{10}=10 [%]
④ 조상기 20×1010=2020\times\dfrac{10}{10}=20 [%]

(2) T₂ 3권선 환산: X12=12×1025=4.8X_{12}=12\times\dfrac{10}{25}=4.8, X23=15×1025=6X_{23}=15\times\dfrac{10}{25}=6, X31=10.8×1010=10.8X_{31}=10.8\times\dfrac{10}{10}=10.8 [%].
1차 %X1=12(X12+X31−X23)=12(4.8+10.8−6)=4.8\%X_1=\dfrac{1}{2}(X_{12}+X_{31}-X_{23})=\dfrac{1}{2}(4.8+10.8-6)=4.8 [%]
2차 %X2=12(X12+X23−X31)=12(4.8+6−10.8)=0\%X_2=\dfrac{1}{2}(X_{12}+X_{23}-X_{31})=\dfrac{1}{2}(4.8+6-10.8)=0 [%]
3차 %X3=12(X23+X31−X12)=12(6+10.8−4.8)=6\%X_3=\dfrac{1}{2}(X_{23}+X_{31}-X_{12})=\dfrac{1}{2}(6+10.8-4.8)=6 [%]

(3) 사고점 S(77kV·T₂ 2차)에서 본 총 임피던스. 1차측 경로(발전기→T₁→송전선→T₂ 1차) %Z1=6+2.4+10+4.8=23.2\%Z_1=6+2.4+10+4.8=23.2 [%], 2차측 %Z2=0\%Z_2=0 [%], 3차측(조상기→T₂ 3차) %Z3=20+6=26\%Z_3=20+6=26 [%]. 1차측과 3차측은 병렬, 여기에 2차측이 직렬이다.
%Z=23.2×2623.2+26+0=12.26\%Z=\dfrac{23.2\times 26}{23.2+26}+0=12.26 [%]

(4) 사고점은 77kV측, 차단기 CB는 154kV측.
① 고장점 단락전류 Is2=10012.26×10×1033×77=611.6I_{s2}=\dfrac{100}{12.26}\times\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 77}=611.6 [A]
② 차단기 통과 단락전류(1차측 분담분) Is1=10023.2×10×1033×154=161.6I_{s1}=\dfrac{100}{23.2}\times\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 154}=161.6 [A]

(5) 차단용량(차단기 정격전압 170[kV] 기준) Ps=3×170×161.6×10−3=47.58P_s=\sqrt{3}\times 170\times 161.6\times 10^{-3}=47.58 [MVA]
정답 이미지
문제 1
배광(配光) 방식에 따른 조명기구의 종류 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
배광(빛이 위·아래로 배분되는 비율)에 따라 5종류로 나눈다.

① 직접조명 — 하향광속 90~100%
② 반직접조명 — 하향광속 60~90%
③ 전반확산조명 — 상·하향광속 각 40~60%
④ 반간접조명 — 하향광속 10~40%
⑤ 간접조명 — 하향광속 0~10%
문제 2
변압기 중성점을 접지하는 목적 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 1선 지락 시 건전상의 대지전위 상승(이상전압) 억제
② 고·특고압과 저압 혼촉 시 저압측 전위 상승 억제
③ 지락전류 확보로 지락보호계전기 확실히 동작
문제 3
인텔리전트 빌딩(Intelligent Building)은 빌딩 자동화·사무 자동화·정보통신 시스템과 건축 환경을 통합해 건설·유지관리의 경제성을 높인 건물이다. 전산 시스템 비상전원으로 쓰이는 UPS에 관해 답하시오.
(1) UPS를 우리말로 풀어 쓰면?
(2) UPS에서 AC→DC, DC→AC로 변환하는 부분의 명칭을 각각 쓰시오.
(3) 전력 공급용 축전지 용량을 구하는 공식을 쓰시오. (사용 기호의 의미도 설명할 것)
정답 및 해설
(1) 무정전 전원공급 장치 (Uninterruptible Power Supply)

(2) AC→DC : 컨버터(정류기) / DC→AC : 인버터

(3) 축전지 용량 C=1LKIC=\dfrac{1}{L}KI [Ah]
CC : 축전지 용량 [Ah], LL : 보수율(경년용량 저하율), KK : 용량환산시간 계수, II : 방전전류 [A]
문제 4
다음 논리식을 간략화하시오.
(1) Z=(A+B+C)AZ=(A+B+C)A
(2) Z=A‾ C+BC+AB+B‾ CZ=\overline{A}\,C+BC+AB+\overline{B}\,C
정답 및 해설
(1) 분배법칙으로 전개한다.
Z=(A+B+C)A=A+AB+AC=A(1+B+C)=AZ=(A+B+C)A=A+AB+AC=A(1+B+C)=A
∴ Z=AZ=A

(2) A‾ C\overline{A}\,C 와 B‾ C\overline{B}\,C 를 C로 묶는다.
Z=(A‾+B‾)C+AB+BCZ=(\overline{A}+\overline{B})C+AB+BC
=(A‾+B‾)C+BC+AB=(\overline{A}+\overline{B})C+BC+AB
(A‾+B‾)+B=A‾+1=1(\overline{A}+\overline{B})+B=\overline{A}+1=1 이므로 C항이 통합된다.
∴ Z=C+ABZ=C+AB
문제 5
상용전원과 예비전원 운전 시 유의사항이다. 빈칸을 채우시오.
「상용전원과 예비전원은 병렬운전하지 않는 것이 원칙이므로, 수전용 차단기와 발전용 차단기 사이에 전기적 또는 기계적 ( ① )을 시설하고 ( ② )를 사용해야 한다.」
정답 및 해설
① 인터록(interlock)
② 전환개폐기(절체개폐기)

두 전원이 동시 투입(병렬운전)되지 않도록, 한쪽이 닫히면 다른 쪽은 닫히지 못하게 인터록을 두고 절체용 전환개폐기를 사용한다.
문제 6
부하의 최대수요전력(최대전력)을 억제하는 방법 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 부하율을 높여 운전(첨두부하 평준화)
② 부등률을 높여 운전(부하 사용 시각 분산)
③ 부하의 역률 개선
문제 7
다음 표의 PLC 프로그램을 보고 물음에 답하시오.
차례명령어번지
0SP000
1ANM000
2ONM001
3WP011
(S=START(a접점 시작), AN=AND NOT(b접점 직렬), ON=OR NOT(b접점 병렬), W=WRITE(출력))
(1) PLC 래더 다이어그램을 그리시오.
(2) 출력식을 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
P000 a접점에 M000 b접점을 직렬(AND NOT)로 잇고, 그 직렬군에 M001 b접점을 병렬(OR NOT)로 합친 뒤 출력 P011을 구동한다.

(1) 래더: 좌측 모선에서 ┤P000├ — ┤/M000├ 을 직렬로 잇고, 그 직렬군 전체에 ┤/M001├ 을 OR 병렬로 합류시킨 뒤 출력 코일 (P011) 에 연결한다.

(2) 출력식
P011=P000⋅M000‾+M001‾P011=P000\cdot\overline{M000}+\overline{M001}
정답 이미지
문제 8
그림과 같이 전동기 M과 H에 전력을 공급하는 저압 옥내 간선의 굵기를 정할 때, 전선의 허용전류는 최소 몇 [A] 이상이어야 하는가? (각 부하 정격전류는 그림 참조: 18[A], 17[A], 15[A], 50[A])
문제 이미지
정답 및 해설
간선 허용전류는 부하 정격전류의 합으로 정한다. 전동기 정격전류 합이 50[A] 이하이므로 1.25배 가산 없이 단순 합산한다.
Ia=18+17+15+50=100I_a=18+17+15+50=100 [A]
∴ 허용전류는 100[A] 이상.
정답 이미지
문제 9
용량 200[kVA]인 단상변압기 2대를 V결선하여 3상 부하에 전원을 공급한다. 공급규정에 따라 한전과 전력 수급 계약을 맺을 때 계약 수전전력은 몇 [kVA]인가?
정답 및 해설
V결선 2대의 3상 출력은 단상 1대 용량의 3\sqrt{3} 배다.
Pv=3×200=346.41P_v=\sqrt{3}\times 200=346.41 [kVA]
∴ 계약 수전전력 약 346[kVA].
문제 10
어느 건물이 하루에 240[kW]로 5시간, 100[kW]로 8시간, 75[kW]로 나머지 시간을 사용한다. 수전설비를 450[kVA], 평균역률을 0.8로 할 때 물음에 답하시오.
(1) 수용률[%]을 구하시오.
(2) 일부하율[%]을 구하시오.
정답 및 해설
(1) 수용률 = 최대수용전력 ÷ 설비용량(유효전력). 설비용량 450×0.8=360450\times 0.8=360 [kW], 최대수용전력 240[kW].
수용률=240450×0.8×100=66.67\text{수용률}=\dfrac{240}{450\times 0.8}\times 100=66.67 [%]

(2) 일부하율 = 1일 평균전력 ÷ 최대전력. 1일 사용전력량 =240×5+100×8+75×11=2,825=240\times 5+100\times 8+75\times 11=2{,}825 [kWh].
일부하율=240×5+100×8+75×11240×24×100=49.05\text{일부하율}=\dfrac{240\times 5+100\times 8+75\times 11}{240\times 24}\times 100=49.05 [%]
문제 11
다음 표의 빈칸에 절연내력 시험전압을 채우시오.
정격전압[V]최대전압[V]접지방식절연내력 시험전압[V]
6,6006,900비접지①
13,20013,800중성점 다중접지②
22,90024,000중성점 다중접지③
정답 및 해설
절연내력 시험전압 = 최대사용전압 × 접지방식별 배수(전기설비기술기준).

① 7,000[V] 이하 비접지: ×1.5 → 6,900×1.5=10,3506{,}900\times 1.5=10{,}350 [V]
② 7,000[V] 초과 25,000[V] 이하 중성점 다중접지: ×0.92 → 13,800×0.92=12,69613{,}800\times 0.92=12{,}696 [V]
③ 동일 ×0.92 → 24,000×0.92=22,08024{,}000\times 0.92=22{,}080 [V]
문제 12
머레이 루프(Murray loop)법으로 선로 고장점을 찾으려 한다. 단면적 500[mm²], 길이 3.6[km], 저항 0.3195[Ω/km]인 선로에 그림과 같이 접지 고장이 생겼을 때 고장점까지 거리 X는 몇 [km]인가? (단, 평형 시 브리지 비율저항 P=100[Ω], Q=20[Ω]에서 평형되었다.)
문제 이미지
정답 및 해설
머레이 루프(휘트스톤 브리지 응용) 평형조건 P⋅Rx=Q⋅(R−Rx)P\cdot R_x=Q\cdot(R-R_x). R은 왕복선 합성저항, R_x는 고장점까지 왕복저항.

왕복선 합성저항 R=0.3195×3.6×2=2.3004R=0.3195\times 3.6\times 2=2.3004 [Ω]
고장점까지 저항 Rx=QP+QR=20120×2.3004=0.3834R_x=\dfrac{Q}{P+Q}R=\dfrac{20}{120}\times 2.3004=0.3834 [Ω]
고장점 거리 X=Rx0.3195=0.38340.3195=1.2X=\dfrac{R_x}{0.3195}=\dfrac{0.3834}{0.3195}=1.2 [km]
∴ X = 1.2 [km]
정답 이미지
문제 13
상순이 a, b, c인 3상 불평형 전압 Va=7.3∠12.5∘V_a=7.3\angle 12.5^\circ [V], Vb=0.4∠−100∘V_b=0.4\angle -100^\circ [V], Vc=4.4∠154∘V_c=4.4\angle 154^\circ [V]일 때, 대칭분(영상분 V0V_0, 정상분 V1V_1, 역상분 V2V_2)을 각각 구하시오.
정답 및 해설
대칭좌표법에서 a=1∠120∘a=1\angle 120^\circ 로 둔다.

영상분 V0=13(Va+Vb+Vc)=1.47∠45.11∘V_0=\dfrac{1}{3}(V_a+V_b+V_c)=1.47\angle 45.11^\circ [V]
정상분 V1=13(Va+aVb+a2Vc)=3.97∠20.54∘V_1=\dfrac{1}{3}(V_a+aV_b+a^2V_c)=3.97\angle 20.54^\circ [V]
역상분 V2=13(Va+a2Vb+aVc)=2.52∠−19.7∘V_2=\dfrac{1}{3}(V_a+a^2V_b+aV_c)=2.52\angle -19.7^\circ [V]
문제 14
답안지 도면은 3상 농형 유도전동기 IM의 Y-△ 기동 운전 제어의 미완성 회로도이다. 도면을 보고 답하시오.
(1) ①~③에 해당하는 전자접촉기 접점의 약호를 쓰시오.
(2) 운전 중 전자접촉기 MCS는 어떤 상태인가?
(3) 미완성 주회로에 Y-△ 기동 운전 결선도를 작성하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) ① MCM(주 전자접촉기) ② MCD(△ 운전용) ③ MCS(Y 기동용)

(2) △ 운전 중에는 Y결선이 풀리므로 MCS는 소자(消磁)되어 개방 상태.

(3) 주회로: 전원 R·S·T에 MCM a접점 3개를 직렬로 넣어 전동기 1차 단자 U·V·W에 접속. Y기동은 MCS a접점으로 권선 끝 X·Y·Z를 한 점(중성점)에 단락해 Y결선. △운전은 MCS를 열고 MCD a접점으로 U-Z, V-X, W-Y를 이어 △결선. 기동→운전 절체는 타이머 T(0~30sec)가 맡고, MCS와 MCD는 동시 투입을 막도록 상호 인터록한다.
정답 이미지
문제 15
도면은 어떤 배전용 변전소의 단선결선도이다. 도면과 조건을 이용해 답하시오.
【조건】
1. 주변압기 정격: 1차 66[kV], 2차 6.6[kV], 정격용량 3상 10[MVA].
2. 주변압기 1차측(1차 모선)에서 본 전원측 등가 임피던스는 100[MVA] 기준 16[%], 변압기 내부 임피던스는 자기용량 기준 7[%].
3. 각 Feeder 부하는 거의 동일.
4. 차단기 정격차단용량·정격전류, 단로기·CT 1차 정격전류 표준은 아래와 같다.
정격전압[kV]공칭전압[kV]정격차단용량[MVA]정격전류[A]정격차단시간[Hz]
7.26.6252005
50400, 6005
100400, 600, 800, 1,2005
150400, 600, 800, 1,2005
200600, 800, 1,2005
250600, 800, 1,200, 2,0005
72661,000600, 8003
1,500600, 800, 1,2003
2,500600, 800, 1,2003
3,500800, 1,2003
단로기(선로개폐기) 정격전류 표준: 72[kV] → 600[A], 1,200[A]; 7.2[kV] 이하 → 400, 600, 1,200, 2,000[A]. CT 1차 정격전류 표준[A]: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1,200, 1,500, 2,000. CT 2차 정격전류 5[A], PT 2차 정격전압 110[V].
(1) 차단기 ①의 정격차단용량과 정격전류를 산정하시오.
(2) 선로개폐기 ②의 정격전류를 산정하시오.
(3) 변류기 ③의 1차 정격전류를 산정하시오.
(4) PT ④의 1차 정격전압은?
(5) ⑤ 기기의 명칭은?
(6) 선택지락계전기 ⑥의 역할을 간단히 설명하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 1차(66kV) 모선 차단기 ①. 전원측 등가 임피던스 16[%](100MVA 기준)에서 차단용량 Ps=100%Z×100=10016×100=625P_s=\dfrac{100}{\%Z}\times 100=\dfrac{100}{16}\times 100=625 [MVA] → 표준 1,000[MVA] 선정. 정격전류는 변압기 정격(66kV·10MVA) 기준 In=10×1033×66=87.48I_n=\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 66}=87.48 [A] 를 넘는 표준 600[A] 선정.
∴ 정격차단용량 1,000[MVA], 정격전류 600[A]

(2) 선로개폐기 ②(66kV측)도 In=10×1033×66=87.48I_n=\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 66}=87.48 [A] 를 넘는 표준 600[A] 선정.
∴ 600[A]

(3) 변류기 ③ 1차 정격전류. 2차(6.6kV)측 정격전류에 여유율 1.25를 곱한다.
I1=10×1033×6.6×1.25=1093.47I_1=\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 6.6}\times 1.25=1093.47 [A] 를 넘는 CT 표준 1,200[A] 선정.
∴ 1,200[A]

(4) PT ④는 6.6kV 모선에 접속 → 1차 정격전압 = 6,600[V]

(5) ⑤ : 접지형 계기용 변압기(GPT)

(6) 선택지락계전기(SGR)는 다회선 배전선로에서 지락사고 시 영상전압(GPT)과 영상전류(ZCT)의 위상 관계로 사고 회선만 골라 차단하는 보호계전기다.
문제 16
그림과 같은 송전계통 S점에서 3상 단락사고가 발생했다. 도면과 조건을 참고해 답하시오. (단선도: G — T₁(11/154[kV]) — CB — T₂ — ×S, T₂ 3차에 조상기 C 접속)
【조건】
번호기기명용량전압%X
1발전기 G50,000[kVA]11[kV]30
2변압기 T₁50,000[kVA]11/154[kV]12
3송전선-154[kV]10 (10[MVA] 기준)
4변압기 T₂1차 25,000[kVA]154[kV]12 (25,000[kVA] 기준, 1차~2차)
2차 30,000[kVA]77[kV]15 (25,000[kVA] 기준, 2차~3차)
3차 10,000[kVA]11[kV]10.8 (10,000[kVA] 기준, 3차~1차)
5조상기 C10,000[kVA]11[kV]20
(1) 발전기, 변압기 T₁, 송전선, 조상기의 %리액턴스를 기준출력 10[MVA]로 환산하시오.
(2) 변압기 T₂의 각 %리액턴스를 10[MVA]로 환산하고 1차(P)·2차(T)·3차(S)의 %리액턴스를 구하시오.
(3) 사고점 S에서 본 총 임피던스를 구하시오.
(4) 고장점과 차단기를 통과하는 단락전류를 각각 구하시오.
(5) 차단기의 차단용량은 몇 [MVA]인가?
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 기준출력 10[MVA]로 환산(%X′=%X×10자기용량[MVA]\%X'=\%X\times\dfrac{10}{\text{자기용량[MVA]}}).
① 발전기 30×1050=630\times\dfrac{10}{50}=6 [%]
② 변압기 T₁ 12×1050=2.412\times\dfrac{10}{50}=2.4 [%]
③ 송전선 10×1010=1010\times\dfrac{10}{10}=10 [%]
④ 조상기 20×1010=2020\times\dfrac{10}{10}=20 [%]

(2) T₂ 3권선 환산: X12=12×1025=4.8X_{12}=12\times\dfrac{10}{25}=4.8, X23=15×1025=6X_{23}=15\times\dfrac{10}{25}=6, X31=10.8×1010=10.8X_{31}=10.8\times\dfrac{10}{10}=10.8 [%].
1차 %X1=12(X12+X31−X23)=12(4.8+10.8−6)=4.8\%X_1=\dfrac{1}{2}(X_{12}+X_{31}-X_{23})=\dfrac{1}{2}(4.8+10.8-6)=4.8 [%]
2차 %X2=12(X12+X23−X31)=12(4.8+6−10.8)=0\%X_2=\dfrac{1}{2}(X_{12}+X_{23}-X_{31})=\dfrac{1}{2}(4.8+6-10.8)=0 [%]
3차 %X3=12(X23+X31−X12)=12(6+10.8−4.8)=6\%X_3=\dfrac{1}{2}(X_{23}+X_{31}-X_{12})=\dfrac{1}{2}(6+10.8-4.8)=6 [%]

(3) 사고점 S(77kV·T₂ 2차)에서 본 총 임피던스. 1차측 경로(발전기→T₁→송전선→T₂ 1차) %Z1=6+2.4+10+4.8=23.2\%Z_1=6+2.4+10+4.8=23.2 [%], 2차측 %Z2=0\%Z_2=0 [%], 3차측(조상기→T₂ 3차) %Z3=20+6=26\%Z_3=20+6=26 [%]. 1차측과 3차측은 병렬, 여기에 2차측이 직렬이다.
%Z=23.2×2623.2+26+0=12.26\%Z=\dfrac{23.2\times 26}{23.2+26}+0=12.26 [%]

(4) 사고점은 77kV측, 차단기 CB는 154kV측.
① 고장점 단락전류 Is2=10012.26×10×1033×77=611.6I_{s2}=\dfrac{100}{12.26}\times\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 77}=611.6 [A]
② 차단기 통과 단락전류(1차측 분담분) Is1=10023.2×10×1033×154=161.6I_{s1}=\dfrac{100}{23.2}\times\dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 154}=161.6 [A]

(5) 차단용량(차단기 정격전압 170[kV] 기준) Ps=3×170×161.6×10−3=47.58P_s=\sqrt{3}\times 170\times 161.6\times 10^{-3}=47.58 [MVA]
정답 이미지