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전기기사 실기 2019년 2회 기출유형문제
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문제 1
도면은 유도전동기 IMIM의 정·역회전 운전 단선 결선도이다. (52F52F는 정회전용, 52R52R은 역회전용 전자접촉기.)

[단선 결선도] 3φ R·S·T 전원 → MCCB → 전류계 A → 분기점에서 (좌)주회로 52F·52R 전자접촉기 → 49(열동계전기·THR) → 유도전동기 IM, (우)점선박스 조작회로.

(1) 단선도를 바탕으로 3선 결선도를 그리시오. (점선 안 조작회로 제외.)
(2) 정·역회전이 가능한 조작회로를 그리시오. (OFF 버튼 2개, ON 버튼 2개와 정회전 표시램프 RLRL, 역회전 표시램프 GLGL 사용.)
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 주회로 3선 결선도
· R·S·T 3선 → MCCB(3극) → 각 상 전류계 A 3개
· 52F 주접점 3개와 52R 주접점 3개를 병렬 배치하되, 52R쪽은 3상 중 2상(예: R·T)을 교차(상순 교체)해 회전방향을 반대로 한다.
· 두 접촉기 출력 합류 → 열동계전기 49(THR) → 전동기 IM

(2) 조작(제어) 회로
· 전원 R상 → 49(THR) b접점에서 정·역회전 두 갈래로 분기
· 정회전: ON(정) a접점 ∥ 52F 자기유지 a접점 → OFF(정) b접점 → 52R b접점(인터록) → 52F 코일·표시램프 RL → S상
· 역회전: ON(역) a접점 ∥ 52R 자기유지 a접점 → OFF(역) b접점 → 52F b접점(인터록) → 52R 코일·표시램프 GL → S상
· 상대 접촉기의 b접점을 직렬로 넣어 정·역 동시투입을 막는 전기적 인터록을 구성한다.
정답 이미지
문제 2
전압등급 6 [kV] SA(서지흡수기) 시설 적용표이다. 빈칸을 적용 또는 불필요로 채우시오.
차단기 종류 \ 2차 보호기기전동기변압기콘덴서
유입식몰드식건식
VCB①②③④⑤
정답 및 해설
VCB는 차단 시 급준한 개폐 서지를 일으켜, 서지에 약하거나 절연이 취약한 부하 앞단에 SA를 적용한다. 유입식 변압기와 콘덴서는 자체 서지 흡수 능력이 있어 불필요하다.
① 전동기 : 적용
② 변압기(유입식) : 불필요
③ 변압기(몰드식) : 적용
④ 변압기(건식) : 적용
⑤ 콘덴서 : 불필요
문제 3
감리원이 공사 시작 전 설계도서 등에 대해 현장 시공 중심으로 검토해야 할 사항 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 현장조건에의 부합 여부
② 시공의 실제 가능 여부
③ 설계도면·설계설명서·기술계산서·산출내역서 등 내용 상호 일치 여부
④ 설계도서의 누락·오류 등 불명확한 부분 존재 여부
⑤ 발주자 제공 물량내역서와 공사업자 산출내역서의 수량 일치 여부
(그 외) 시공상 예상 문제점·대책 / 다른 사업·공정과의 부합 여부
문제 4
지중선의 장점과 단점을 가공선과 비교하여 각각 3가지씩 쓰시오.
정답 및 해설
[장점]
① 지하 시설이라 설비 보안 유지가 쉽다.
② 기상 영향을 받지 않아 공급 신뢰도가 높다.
③ 유도장해가 경감된다.
(그 외) 도시 미관 양호 / 인축 안전성 높음 / 다회선 동일 경과지 부설 가능

[단점]
① 고장점 발견·복구가 어렵다.
② 신규 수용에 대한 탄력성이 부족하다.
③ 건설비가 비싸다.
(그 외) 건설 시 교통장해·소음·분진 많음 / 건설 공기가 길다
문제 5
배전반에 설치하는 변류기(CT)의 비오차를 설명하고 그 식을 쓰시오.
정답 및 해설
① 설명 : 비오차는 CT 1차·2차 전류로 정해지는 공칭(정격) 변류비가 실제 변류비에 대해 얼마나 벗어나는지를 백분율로 나타낸 오차이다.
② 공식 : ε=공칭변류비−실제변류비실제변류비×100\varepsilon = \dfrac{\text{공칭변류비} - \text{실제변류비}}{\text{실제변류비}} \times 100 [%]
문제 6
도면은 어느 수용가 수전설비의 단선 결선도이다. 도면과 참고표를 보고 물음에 답하시오.

[단선 결선도] 3φ4W 22.9 [kV-Y] 60 [Hz] 인입 → DS(600 A) → PF(200 A) → MOF(내부 PT·CT, DM 부착) → COS(100 A)·PT(22.9 kV/√3 / 110 V, VS·V) → DS(400 A) → OCB(1000 [MVA])·LA×3 → CT(WH·PF·A) → 주변압기 TR 1φ 500 [kVA]×3 (22.9 kV / 3.3 kV) → 22.9 kV급 LA×3 → 모선에서 (좌)고압동력 분기: DS(300 A)·ZCT·GR·PT(3300 V/110 V)·OCB(600 A)·CT·A → (우)전등 분기: DS(300 A)·ZCT·GR·PT(3300 V/110 V)·OCB(600 A)·CT, TR 1φ 150 [kVA] 3300 V/220 V·110 V, 및 SC(3.3 kV 100 [kVA])·OS(200 A)·DC.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) MOF에 연결된 DM의 명칭 : 최대수요전력계
(2) DS의 정격전압 : 25.8 [kV]
(3) OCB의 역할 : 부하전류 개폐 및 단락(고장)전류 차단
(4) PF의 역할 : 단락전류 차단
(5) 22.9 [kV]측 피뢰기의 접지공사 종류·정격전압 : ① 제1종 접지공사(현행 KEC에서는 접지 종별 폐지로 보호접지 시공) ② 18 [kV]
(6) 3상 전압 측정 기구 약호 : VS(전압계용 절환개폐기)
(7) 3상 전류 측정 기구 약호 : AS(전류계용 절환개폐기)
(8) SC의 역할 : 진상전류를 공급해 부하 역률 개선
(9) MOF의 역할 : PT·CT를 한 함에 내장해 전력량계에 계량용 전압·전류 공급
(10) GR의 역할 : 지락전류를 검출해 차단기를 트립
(11) ZCT의 역할 : 영상전류를 검출해 GR에 공급
(12) OS의 명칭 : 유입개폐기
(13) 고압 동력용 OCB의 600 [A] 의미 : 차단기의 정격전류
문제 7
지락사고 시 영상전류를 검출하는 방법 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 영상변류기(ZCT) 방식
② CT 잔류회로 방식(CT 3개 2차를 잔류접속해 영상전류 검출)
③ 변압기(또는 발전기) 중성점 접지선에 CT 설치 방식
(그 외) 3권선 CT(영상분로) 방식
문제 8
분전반의 공급범위에 관한 설명이다. (　) 안에 알맞은 답을 쓰시오.

분기회로 길이가 (　㉠　) [m] 이하가 되도록 분전반을 설계하며, 사무실 용도라면 한 분전반의 담당 면적은 보통 1,000 [m²] 내외로 한다. 또한 1개 분전반 또는 개폐기함 내 과전류장치는 예비회로 포함 42개 이하로 하고, 이를 넘으면 (　㉡　)으로 분리하거나 자립형으로 한다. 다만 2극·3극 배선용 차단기는 과전류장치 소자 수량의 합계로 계산한다.
설치 높이는 긴급 시 도구 없이, 바닥에 앉지 않고 조작할 수 있어야 하며, 보통 상단 기준 바닥 위 (　㉢　) [m]로 한다. 크기가 작으면 중간 기준 바닥 위 (　㉣　) [m], 또는 하단 기준 바닥 위 (　㉤　) [m] 정도로 한다.
분전반 사이는 도어 열림 반경 이상으로 이격하여 안전성을 확보하고, 2개 이상 전원이 한 분전반에 수용되면 각 전원 사이에 해당 분전반과 동일 재질의 (　㉥　)을 설치해야 한다.
정답 및 해설
㉠ 30
㉡ 2개 분전반
㉢ 1.8
㉣ 1.4
㉤ 1.0
㉥ 격벽
문제 9
다음은 345 [kV] 변전소의 단선도와 주요 제원이다. 각 물음에 답하시오.

[주변압기] 단권변압기 345 [kV]/154 [kV]/23 [kV] (Y-Y-△), 166.7 [MVA]×3대 ≒ 500 [MVA]. OLTC부 %임피던스(500 [MVA] 기준) : 1차~2차 10 [%], 1차~3차 78 [%], 2차~3차 67 [%].
[차단기] 362 [kV] GCB 25 [GVA] 4,000~2,000 [A] / 170 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 25.8 [kV] VCB (　) [MVA] 2,500~1,200 [A].
[단로기] 362 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 170 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 25.8 [kV] D.S 2,500~1,200 [A].
[피뢰기] 288 [kV] LA 10 [kA] / 144 [kV] LA 10 [kA] / 21 [kV] LA 10 [kA].
[분로 리액터] 22 [kV] sh.R 30 [MVAR].
[임피던스 회로] 345 [kV] 모선과 154 [kV] 모선 사이가 등가 T회로로 주어지며, 외부 계통 임피던스는 345 [kV] 모선측 0.4 [%], 154 [kV] 모선측 0.67 [%], 23 [kV] 모선측 ZLZ_L이다.

(1) 345 [kV]측 모선 방식은?
(2) ①번 기기(분로 리액터)의 설치 목적은?
(3) 주변압기 등가 %임피던스(ZHZ_H, ZMZ_M, ZLZ_L)를 구하고, ②번 22.9 [kV] VCB의 차단용량을 계산하시오. (임피던스 회로는 100 [MVA] 기준)
(4) 345 [kV] GCB 내장 계전기 BCT의 오차계급이 C800일 때 부담은 몇 [VA]인가?
(5) ③번 차단기(모선연락 차단기)의 설치 목적을 설명하시오.
(6) 주변압기 1Bank(단상×3) 증설 병렬 운전 조건 4가지를 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 2중 모선방식의 1.5 차단기방식

(2) 페란티 현상 방지 (장거리·심야 경부하 시 진상전류로 인한 수전단 전압 상승 억제)

(3) ① 등가 %임피던스 — 100 [MVA] 기준 환산
ZHM=10×100500=2Z_{HM}=10\times\dfrac{100}{500}=2 [%], ZHL=78×100500=15.6Z_{HL}=78\times\dfrac{100}{500}=15.6 [%], ZML=67×100500=13.4Z_{ML}=67\times\dfrac{100}{500}=13.4 [%]
ZH=12(ZHM+ZHL−ZML)=12(2+15.6−13.4)=2.1Z_H=\dfrac{1}{2}(Z_{HM}+Z_{HL}-Z_{ML})=\dfrac{1}{2}(2+15.6-13.4)=2.1 [%]
ZM=12(ZHM+ZML−ZHL)=12(2+13.4−15.6)=−0.1Z_M=\dfrac{1}{2}(Z_{HM}+Z_{ML}-Z_{HL})=\dfrac{1}{2}(2+13.4-15.6)=-0.1 [%]
ZL=12(ZHL+ZML−ZHM)=12(15.6+13.4−2)=13.5Z_L=\dfrac{1}{2}(Z_{HL}+Z_{ML}-Z_{HM})=\dfrac{1}{2}(15.6+13.4-2)=13.5 [%]
② VCB 차단용량 — 23 kV측 설치점까지 전체 %임피던스
%Z=13.5+(2.1+0.4)(−0.1+0.67)(2.1+0.4)+(−0.1+0.67)=13.96\%Z=13.5+\dfrac{(2.1+0.4)(-0.1+0.67)}{(2.1+0.4)+(-0.1+0.67)}=13.96 [%]
Ps=100%Z×Pn=10013.96×100=716.33P_s=\dfrac{100}{\%Z}\times P_n=\dfrac{100}{13.96}\times 100=716.33 [MVA]

(4) C800은 정격전류 20배(5×20=1005\times20=100 A)에서 단자전압 800 V를 뜻하므로
Z=8005×20=8Z=\dfrac{800}{5\times20}=8 [Ω], 부담 =I2Z=52×8=200=I^2 Z=5^2\times8=200 [VA]

(5) 모선 전환 시 일시적 단락사고를 막고, 모선 점검을 무정전으로 하기 위함이다.

(6) 변압기 병렬운전 조건
① 극성이 같을 것
② 권수비(정격전압)가 같을 것
③ %임피던스 강하가 같을 것
④ 저항·리액턴스의 비가 같을 것
(3상은 추가로 위상각 변위·상회전 방향이 같을 것)
정답 이미지
문제 10
예비전원설비에 관한 물음에 답하시오.

(1) 축전지의 과방전이나 설페이션 현상 발생 시 기능 회복을 위해 실시하는 충전방식은?
(2) 연축전지의 공칭전압은 2.0 [V/cell]이다. 알칼리축전지의 공칭전압은 몇 [V/cell]인가?
(3) 부하 최저전압 DC 115 [V], 축전지~부하 간 전압강하 5 [V], 직렬 접속 축전지 55개일 때 셀당 허용 최저전압은 몇 [V]인가?
(4) 연축전지의 묽은 황산 농도는 표준인데 액면이 저하해 극판이 노출되었다면 어떤 조치를 해야 하는가?
정답 및 해설
(1) 회복충전 (설페이션 등으로 저하된 용량을 되살리는 충전)
(2) 1.2 [V/cell]
(3) 셀당 허용 최저전압 V=115+555=2.18V=\dfrac{115+5}{55}=2.18 [V/cell]
(4) 증류수를 보충한다. (황산 농도가 표준이므로 산은 더하지 않고 부족한 액면만큼 증류수만 보충)
문제 11
고압 전로에 변압비 3,3003/1103\dfrac{3{,}300}{\sqrt{3}} \big/ \dfrac{110}{\sqrt{3}}인 GPT(접지형 계기용 변압기)가 설치되어 있다. 1선 지락사고 시 2차측 영상전압계(잔류회로 전압계)에 나타나는 전압은 몇 [V]인가?
정답 및 해설
GPT는 중성점 접지된 Y결선으로, 1차 상전압 3,3003\dfrac{3{,}300}{\sqrt{3}}를 2차 상전압 1103\dfrac{110}{\sqrt{3}}로 변성한다. 완전 1선 지락 시 건전상 전위가 올라가 2차 개방델타(잔류회로)에 2차 상전압의 3배 영상전압이 나타난다.
V0=3×1103=3×110=190.53V_0 = 3\times\dfrac{110}{\sqrt{3}} = \sqrt{3}\times110 = 190.53 [V]
∴ 약 190.53 [V]
문제 12
고압 동력 부하의 사용 전력량을 측정하려 한다. CT·PT 취부 3상 적산전력량계를 그림처럼 오결선(1S와 1L, P1과 P3가 바뀜)했을 때, 어느 기간 사용 전력량이 300 [kWh]였다면 그 기간 실제 사용 전력량은 몇 [kWh]인가? (부하 역률 0.8)
문제 이미지
정답 및 해설
전류·전압 코일 위상이 어긋나게 오결선되면 계기 지시값은 W=W1+W2=2VIsin⁡θW=W_1+W_2=2VI\sin\theta가 된다. 역률 0.8이면 sin⁡θ=0.6\sin\theta=0.6이므로
VI=W2sin⁡θ=3002×0.6=250VI=\dfrac{W}{2\sin\theta}=\dfrac{300}{2\times0.6}=250
실제 전력량 W′=3 VIcos⁡θ=3×250×0.8=346.41W'=\sqrt{3}\,VI\cos\theta=\sqrt{3}\times250\times0.8=346.41 [kWh]
∴ 약 346.41 [kWh]
문제 13
3상 4선식 교류 380 [V], 50 [kVA] 부하가 변전실 배전반에서 270 [m] 떨어져 설치되어 있다. 허용전압강하와 배전용 케이블의 최소 굵기를 구하시오. (전기사용장소 내 시설 변압기이며, 케이블은 IEC 규격을 따른다.)
(1) 허용전압강하를 계산하시오.
(2) 케이블 굵기를 선정하시오.
정답 및 해설
(1) 전선 길이가 200 [m]를 초과하므로 전기사용장소 내 시설 변압기 공급 시 허용전압강하 7 [%]를 적용한다.
e=380×0.07=26.6e = 380\times0.07 = 26.6 [V] (선간전압 기준)

(2) 부하전류 I=P3 V=50×1033×380=75.97I=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V}=\dfrac{50\times10^3}{\sqrt{3}\times380}=75.97 [A]
3상 4선식 굵기는 상전압 기준 전압강하 사용: e′=3803×0.07=220×0.07=15.4e'=\dfrac{380}{\sqrt{3}}\times0.07=220\times0.07=15.4 [V]
A=17.8 L I1,000 e′=17.8×270×75.971,000×220×0.07=23.71A=\dfrac{17.8\,L\,I}{1{,}000\,e'}=\dfrac{17.8\times270\times75.97}{1{,}000\times220\times0.07}=23.71 [mm²]
∴ 표준규격 중 그 이상인 25 [mm²] 선정
문제 14
전압 22,900 [V], 주파수 60 [Hz], 선로길이 7 [km] 1회선의 3상 지중 송전선로가 있다. 3상 무부하 충전전류와 충전용량을 구하시오. (케이블 1선당 작용 정전용량 0.4 [μF/km])
(1) 충전전류
(2) 충전용량
정답 및 해설
(1) 충전전류는 상전압 기준으로 흐르므로
Ic=2πfCl⋅V3=2π×60×0.4×10−6×7×22,9003=13.96I_c = 2\pi f C l \cdot \dfrac{V}{\sqrt{3}} = 2\pi\times60\times0.4\times10^{-6}\times7\times\dfrac{22{,}900}{\sqrt{3}} = 13.96 [A]

(2) 3상 충전용량
Qc=3×2πfCl(V3)2×10−3=3 VIc×10−3=553.55Q_c = 3\times2\pi f C l \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2\times10^{-3} = \sqrt{3}\,V I_c\times10^{-3} = 553.55 [kVA]
문제 15
등주 길이 10 [m]인 250 [W] 메탈할라이드등을 도로에 대칭배열로 설치했을 때 다음 물음에 답하시오. (광속 20,000 [lm], 조도 22.5 [lx], 이용률 0.5, 감광보상률 1.5, 도로폭 20 [m])
(1) 등주 간격은 몇 [m]인가?
(2) 운전자 눈부심 방지를 위해 컷오프(cut-off)형 조명을 설치한 경우 등주 간격은 몇 [m]인가?
(3) 보수율은 얼마인가?
정답 및 해설
(1) 대칭배열 등주 간격 SS는 F U N=12 E W D SF\,U\,N=\dfrac{1}{2}\,E\,W\,D\,S에서 (도로폭 W=20W=20 [m] 기준)
S=F U N12 W E D=20,000×0.5×112×20×22.5×1.5=29.63S=\dfrac{F\,U\,N}{\frac{1}{2}\,W\,E\,D}=\dfrac{20{,}000\times0.5\times1}{\frac{1}{2}\times20\times22.5\times1.5}=29.63 [m]

(2) 컷오프형은 등주 간격을 높이 hh의 3배로 한다.
S=3h=3×10=30S=3h=3\times10=30 [m]

(3) 보수율은 감광보상률의 역수이므로
M=1D=11.5=0.67M=\dfrac{1}{D}=\dfrac{1}{1.5}=0.67
문제 1
도면은 유도전동기 IMIM의 정·역회전 운전 단선 결선도이다. (52F52F는 정회전용, 52R52R은 역회전용 전자접촉기.)

[단선 결선도] 3φ R·S·T 전원 → MCCB → 전류계 A → 분기점에서 (좌)주회로 52F·52R 전자접촉기 → 49(열동계전기·THR) → 유도전동기 IM, (우)점선박스 조작회로.

(1) 단선도를 바탕으로 3선 결선도를 그리시오. (점선 안 조작회로 제외.)
(2) 정·역회전이 가능한 조작회로를 그리시오. (OFF 버튼 2개, ON 버튼 2개와 정회전 표시램프 RLRL, 역회전 표시램프 GLGL 사용.)
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 주회로 3선 결선도
· R·S·T 3선 → MCCB(3극) → 각 상 전류계 A 3개
· 52F 주접점 3개와 52R 주접점 3개를 병렬 배치하되, 52R쪽은 3상 중 2상(예: R·T)을 교차(상순 교체)해 회전방향을 반대로 한다.
· 두 접촉기 출력 합류 → 열동계전기 49(THR) → 전동기 IM

(2) 조작(제어) 회로
· 전원 R상 → 49(THR) b접점에서 정·역회전 두 갈래로 분기
· 정회전: ON(정) a접점 ∥ 52F 자기유지 a접점 → OFF(정) b접점 → 52R b접점(인터록) → 52F 코일·표시램프 RL → S상
· 역회전: ON(역) a접점 ∥ 52R 자기유지 a접점 → OFF(역) b접점 → 52F b접점(인터록) → 52R 코일·표시램프 GL → S상
· 상대 접촉기의 b접점을 직렬로 넣어 정·역 동시투입을 막는 전기적 인터록을 구성한다.
정답 이미지
문제 2
전압등급 6 [kV] SA(서지흡수기) 시설 적용표이다. 빈칸을 적용 또는 불필요로 채우시오.
차단기 종류 \ 2차 보호기기전동기변압기콘덴서
유입식몰드식건식
VCB①②③④⑤
정답 및 해설
VCB는 차단 시 급준한 개폐 서지를 일으켜, 서지에 약하거나 절연이 취약한 부하 앞단에 SA를 적용한다. 유입식 변압기와 콘덴서는 자체 서지 흡수 능력이 있어 불필요하다.
① 전동기 : 적용
② 변압기(유입식) : 불필요
③ 변압기(몰드식) : 적용
④ 변압기(건식) : 적용
⑤ 콘덴서 : 불필요
문제 3
감리원이 공사 시작 전 설계도서 등에 대해 현장 시공 중심으로 검토해야 할 사항 5가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 현장조건에의 부합 여부
② 시공의 실제 가능 여부
③ 설계도면·설계설명서·기술계산서·산출내역서 등 내용 상호 일치 여부
④ 설계도서의 누락·오류 등 불명확한 부분 존재 여부
⑤ 발주자 제공 물량내역서와 공사업자 산출내역서의 수량 일치 여부
(그 외) 시공상 예상 문제점·대책 / 다른 사업·공정과의 부합 여부
문제 4
지중선의 장점과 단점을 가공선과 비교하여 각각 3가지씩 쓰시오.
정답 및 해설
[장점]
① 지하 시설이라 설비 보안 유지가 쉽다.
② 기상 영향을 받지 않아 공급 신뢰도가 높다.
③ 유도장해가 경감된다.
(그 외) 도시 미관 양호 / 인축 안전성 높음 / 다회선 동일 경과지 부설 가능

[단점]
① 고장점 발견·복구가 어렵다.
② 신규 수용에 대한 탄력성이 부족하다.
③ 건설비가 비싸다.
(그 외) 건설 시 교통장해·소음·분진 많음 / 건설 공기가 길다
문제 5
배전반에 설치하는 변류기(CT)의 비오차를 설명하고 그 식을 쓰시오.
정답 및 해설
① 설명 : 비오차는 CT 1차·2차 전류로 정해지는 공칭(정격) 변류비가 실제 변류비에 대해 얼마나 벗어나는지를 백분율로 나타낸 오차이다.
② 공식 : ε=공칭변류비−실제변류비실제변류비×100\varepsilon = \dfrac{\text{공칭변류비} - \text{실제변류비}}{\text{실제변류비}} \times 100 [%]
문제 6
도면은 어느 수용가 수전설비의 단선 결선도이다. 도면과 참고표를 보고 물음에 답하시오.

[단선 결선도] 3φ4W 22.9 [kV-Y] 60 [Hz] 인입 → DS(600 A) → PF(200 A) → MOF(내부 PT·CT, DM 부착) → COS(100 A)·PT(22.9 kV/√3 / 110 V, VS·V) → DS(400 A) → OCB(1000 [MVA])·LA×3 → CT(WH·PF·A) → 주변압기 TR 1φ 500 [kVA]×3 (22.9 kV / 3.3 kV) → 22.9 kV급 LA×3 → 모선에서 (좌)고압동력 분기: DS(300 A)·ZCT·GR·PT(3300 V/110 V)·OCB(600 A)·CT·A → (우)전등 분기: DS(300 A)·ZCT·GR·PT(3300 V/110 V)·OCB(600 A)·CT, TR 1φ 150 [kVA] 3300 V/220 V·110 V, 및 SC(3.3 kV 100 [kVA])·OS(200 A)·DC.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) MOF에 연결된 DM의 명칭 : 최대수요전력계
(2) DS의 정격전압 : 25.8 [kV]
(3) OCB의 역할 : 부하전류 개폐 및 단락(고장)전류 차단
(4) PF의 역할 : 단락전류 차단
(5) 22.9 [kV]측 피뢰기의 접지공사 종류·정격전압 : ① 제1종 접지공사(현행 KEC에서는 접지 종별 폐지로 보호접지 시공) ② 18 [kV]
(6) 3상 전압 측정 기구 약호 : VS(전압계용 절환개폐기)
(7) 3상 전류 측정 기구 약호 : AS(전류계용 절환개폐기)
(8) SC의 역할 : 진상전류를 공급해 부하 역률 개선
(9) MOF의 역할 : PT·CT를 한 함에 내장해 전력량계에 계량용 전압·전류 공급
(10) GR의 역할 : 지락전류를 검출해 차단기를 트립
(11) ZCT의 역할 : 영상전류를 검출해 GR에 공급
(12) OS의 명칭 : 유입개폐기
(13) 고압 동력용 OCB의 600 [A] 의미 : 차단기의 정격전류
문제 7
지락사고 시 영상전류를 검출하는 방법 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
① 영상변류기(ZCT) 방식
② CT 잔류회로 방식(CT 3개 2차를 잔류접속해 영상전류 검출)
③ 변압기(또는 발전기) 중성점 접지선에 CT 설치 방식
(그 외) 3권선 CT(영상분로) 방식
문제 8
분전반의 공급범위에 관한 설명이다. (　) 안에 알맞은 답을 쓰시오.

분기회로 길이가 (　㉠　) [m] 이하가 되도록 분전반을 설계하며, 사무실 용도라면 한 분전반의 담당 면적은 보통 1,000 [m²] 내외로 한다. 또한 1개 분전반 또는 개폐기함 내 과전류장치는 예비회로 포함 42개 이하로 하고, 이를 넘으면 (　㉡　)으로 분리하거나 자립형으로 한다. 다만 2극·3극 배선용 차단기는 과전류장치 소자 수량의 합계로 계산한다.
설치 높이는 긴급 시 도구 없이, 바닥에 앉지 않고 조작할 수 있어야 하며, 보통 상단 기준 바닥 위 (　㉢　) [m]로 한다. 크기가 작으면 중간 기준 바닥 위 (　㉣　) [m], 또는 하단 기준 바닥 위 (　㉤　) [m] 정도로 한다.
분전반 사이는 도어 열림 반경 이상으로 이격하여 안전성을 확보하고, 2개 이상 전원이 한 분전반에 수용되면 각 전원 사이에 해당 분전반과 동일 재질의 (　㉥　)을 설치해야 한다.
정답 및 해설
㉠ 30
㉡ 2개 분전반
㉢ 1.8
㉣ 1.4
㉤ 1.0
㉥ 격벽
문제 9
다음은 345 [kV] 변전소의 단선도와 주요 제원이다. 각 물음에 답하시오.

[주변압기] 단권변압기 345 [kV]/154 [kV]/23 [kV] (Y-Y-△), 166.7 [MVA]×3대 ≒ 500 [MVA]. OLTC부 %임피던스(500 [MVA] 기준) : 1차~2차 10 [%], 1차~3차 78 [%], 2차~3차 67 [%].
[차단기] 362 [kV] GCB 25 [GVA] 4,000~2,000 [A] / 170 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 25.8 [kV] VCB (　) [MVA] 2,500~1,200 [A].
[단로기] 362 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 170 [kV] D.S 4,000~2,000 [A] / 25.8 [kV] D.S 2,500~1,200 [A].
[피뢰기] 288 [kV] LA 10 [kA] / 144 [kV] LA 10 [kA] / 21 [kV] LA 10 [kA].
[분로 리액터] 22 [kV] sh.R 30 [MVAR].
[임피던스 회로] 345 [kV] 모선과 154 [kV] 모선 사이가 등가 T회로로 주어지며, 외부 계통 임피던스는 345 [kV] 모선측 0.4 [%], 154 [kV] 모선측 0.67 [%], 23 [kV] 모선측 ZLZ_L이다.

(1) 345 [kV]측 모선 방식은?
(2) ①번 기기(분로 리액터)의 설치 목적은?
(3) 주변압기 등가 %임피던스(ZHZ_H, ZMZ_M, ZLZ_L)를 구하고, ②번 22.9 [kV] VCB의 차단용량을 계산하시오. (임피던스 회로는 100 [MVA] 기준)
(4) 345 [kV] GCB 내장 계전기 BCT의 오차계급이 C800일 때 부담은 몇 [VA]인가?
(5) ③번 차단기(모선연락 차단기)의 설치 목적을 설명하시오.
(6) 주변압기 1Bank(단상×3) 증설 병렬 운전 조건 4가지를 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 2중 모선방식의 1.5 차단기방식

(2) 페란티 현상 방지 (장거리·심야 경부하 시 진상전류로 인한 수전단 전압 상승 억제)

(3) ① 등가 %임피던스 — 100 [MVA] 기준 환산
ZHM=10×100500=2Z_{HM}=10\times\dfrac{100}{500}=2 [%], ZHL=78×100500=15.6Z_{HL}=78\times\dfrac{100}{500}=15.6 [%], ZML=67×100500=13.4Z_{ML}=67\times\dfrac{100}{500}=13.4 [%]
ZH=12(ZHM+ZHL−ZML)=12(2+15.6−13.4)=2.1Z_H=\dfrac{1}{2}(Z_{HM}+Z_{HL}-Z_{ML})=\dfrac{1}{2}(2+15.6-13.4)=2.1 [%]
ZM=12(ZHM+ZML−ZHL)=12(2+13.4−15.6)=−0.1Z_M=\dfrac{1}{2}(Z_{HM}+Z_{ML}-Z_{HL})=\dfrac{1}{2}(2+13.4-15.6)=-0.1 [%]
ZL=12(ZHL+ZML−ZHM)=12(15.6+13.4−2)=13.5Z_L=\dfrac{1}{2}(Z_{HL}+Z_{ML}-Z_{HM})=\dfrac{1}{2}(15.6+13.4-2)=13.5 [%]
② VCB 차단용량 — 23 kV측 설치점까지 전체 %임피던스
%Z=13.5+(2.1+0.4)(−0.1+0.67)(2.1+0.4)+(−0.1+0.67)=13.96\%Z=13.5+\dfrac{(2.1+0.4)(-0.1+0.67)}{(2.1+0.4)+(-0.1+0.67)}=13.96 [%]
Ps=100%Z×Pn=10013.96×100=716.33P_s=\dfrac{100}{\%Z}\times P_n=\dfrac{100}{13.96}\times 100=716.33 [MVA]

(4) C800은 정격전류 20배(5×20=1005\times20=100 A)에서 단자전압 800 V를 뜻하므로
Z=8005×20=8Z=\dfrac{800}{5\times20}=8 [Ω], 부담 =I2Z=52×8=200=I^2 Z=5^2\times8=200 [VA]

(5) 모선 전환 시 일시적 단락사고를 막고, 모선 점검을 무정전으로 하기 위함이다.

(6) 변압기 병렬운전 조건
① 극성이 같을 것
② 권수비(정격전압)가 같을 것
③ %임피던스 강하가 같을 것
④ 저항·리액턴스의 비가 같을 것
(3상은 추가로 위상각 변위·상회전 방향이 같을 것)
정답 이미지
문제 10
예비전원설비에 관한 물음에 답하시오.

(1) 축전지의 과방전이나 설페이션 현상 발생 시 기능 회복을 위해 실시하는 충전방식은?
(2) 연축전지의 공칭전압은 2.0 [V/cell]이다. 알칼리축전지의 공칭전압은 몇 [V/cell]인가?
(3) 부하 최저전압 DC 115 [V], 축전지~부하 간 전압강하 5 [V], 직렬 접속 축전지 55개일 때 셀당 허용 최저전압은 몇 [V]인가?
(4) 연축전지의 묽은 황산 농도는 표준인데 액면이 저하해 극판이 노출되었다면 어떤 조치를 해야 하는가?
정답 및 해설
(1) 회복충전 (설페이션 등으로 저하된 용량을 되살리는 충전)
(2) 1.2 [V/cell]
(3) 셀당 허용 최저전압 V=115+555=2.18V=\dfrac{115+5}{55}=2.18 [V/cell]
(4) 증류수를 보충한다. (황산 농도가 표준이므로 산은 더하지 않고 부족한 액면만큼 증류수만 보충)
문제 11
고압 전로에 변압비 3,3003/1103\dfrac{3{,}300}{\sqrt{3}} \big/ \dfrac{110}{\sqrt{3}}인 GPT(접지형 계기용 변압기)가 설치되어 있다. 1선 지락사고 시 2차측 영상전압계(잔류회로 전압계)에 나타나는 전압은 몇 [V]인가?
정답 및 해설
GPT는 중성점 접지된 Y결선으로, 1차 상전압 3,3003\dfrac{3{,}300}{\sqrt{3}}를 2차 상전압 1103\dfrac{110}{\sqrt{3}}로 변성한다. 완전 1선 지락 시 건전상 전위가 올라가 2차 개방델타(잔류회로)에 2차 상전압의 3배 영상전압이 나타난다.
V0=3×1103=3×110=190.53V_0 = 3\times\dfrac{110}{\sqrt{3}} = \sqrt{3}\times110 = 190.53 [V]
∴ 약 190.53 [V]
문제 12
고압 동력 부하의 사용 전력량을 측정하려 한다. CT·PT 취부 3상 적산전력량계를 그림처럼 오결선(1S와 1L, P1과 P3가 바뀜)했을 때, 어느 기간 사용 전력량이 300 [kWh]였다면 그 기간 실제 사용 전력량은 몇 [kWh]인가? (부하 역률 0.8)
문제 이미지
정답 및 해설
전류·전압 코일 위상이 어긋나게 오결선되면 계기 지시값은 W=W1+W2=2VIsin⁡θW=W_1+W_2=2VI\sin\theta가 된다. 역률 0.8이면 sin⁡θ=0.6\sin\theta=0.6이므로
VI=W2sin⁡θ=3002×0.6=250VI=\dfrac{W}{2\sin\theta}=\dfrac{300}{2\times0.6}=250
실제 전력량 W′=3 VIcos⁡θ=3×250×0.8=346.41W'=\sqrt{3}\,VI\cos\theta=\sqrt{3}\times250\times0.8=346.41 [kWh]
∴ 약 346.41 [kWh]
문제 13
3상 4선식 교류 380 [V], 50 [kVA] 부하가 변전실 배전반에서 270 [m] 떨어져 설치되어 있다. 허용전압강하와 배전용 케이블의 최소 굵기를 구하시오. (전기사용장소 내 시설 변압기이며, 케이블은 IEC 규격을 따른다.)
(1) 허용전압강하를 계산하시오.
(2) 케이블 굵기를 선정하시오.
정답 및 해설
(1) 전선 길이가 200 [m]를 초과하므로 전기사용장소 내 시설 변압기 공급 시 허용전압강하 7 [%]를 적용한다.
e=380×0.07=26.6e = 380\times0.07 = 26.6 [V] (선간전압 기준)

(2) 부하전류 I=P3 V=50×1033×380=75.97I=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V}=\dfrac{50\times10^3}{\sqrt{3}\times380}=75.97 [A]
3상 4선식 굵기는 상전압 기준 전압강하 사용: e′=3803×0.07=220×0.07=15.4e'=\dfrac{380}{\sqrt{3}}\times0.07=220\times0.07=15.4 [V]
A=17.8 L I1,000 e′=17.8×270×75.971,000×220×0.07=23.71A=\dfrac{17.8\,L\,I}{1{,}000\,e'}=\dfrac{17.8\times270\times75.97}{1{,}000\times220\times0.07}=23.71 [mm²]
∴ 표준규격 중 그 이상인 25 [mm²] 선정
문제 14
전압 22,900 [V], 주파수 60 [Hz], 선로길이 7 [km] 1회선의 3상 지중 송전선로가 있다. 3상 무부하 충전전류와 충전용량을 구하시오. (케이블 1선당 작용 정전용량 0.4 [μF/km])
(1) 충전전류
(2) 충전용량
정답 및 해설
(1) 충전전류는 상전압 기준으로 흐르므로
Ic=2πfCl⋅V3=2π×60×0.4×10−6×7×22,9003=13.96I_c = 2\pi f C l \cdot \dfrac{V}{\sqrt{3}} = 2\pi\times60\times0.4\times10^{-6}\times7\times\dfrac{22{,}900}{\sqrt{3}} = 13.96 [A]

(2) 3상 충전용량
Qc=3×2πfCl(V3)2×10−3=3 VIc×10−3=553.55Q_c = 3\times2\pi f C l \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2\times10^{-3} = \sqrt{3}\,V I_c\times10^{-3} = 553.55 [kVA]
문제 15
등주 길이 10 [m]인 250 [W] 메탈할라이드등을 도로에 대칭배열로 설치했을 때 다음 물음에 답하시오. (광속 20,000 [lm], 조도 22.5 [lx], 이용률 0.5, 감광보상률 1.5, 도로폭 20 [m])
(1) 등주 간격은 몇 [m]인가?
(2) 운전자 눈부심 방지를 위해 컷오프(cut-off)형 조명을 설치한 경우 등주 간격은 몇 [m]인가?
(3) 보수율은 얼마인가?
정답 및 해설
(1) 대칭배열 등주 간격 SS는 F U N=12 E W D SF\,U\,N=\dfrac{1}{2}\,E\,W\,D\,S에서 (도로폭 W=20W=20 [m] 기준)
S=F U N12 W E D=20,000×0.5×112×20×22.5×1.5=29.63S=\dfrac{F\,U\,N}{\frac{1}{2}\,W\,E\,D}=\dfrac{20{,}000\times0.5\times1}{\frac{1}{2}\times20\times22.5\times1.5}=29.63 [m]

(2) 컷오프형은 등주 간격을 높이 hh의 3배로 한다.
S=3h=3×10=30S=3h=3\times10=30 [m]

(3) 보수율은 감광보상률의 역수이므로
M=1D=11.5=0.67M=\dfrac{1}{D}=\dfrac{1}{1.5}=0.67