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전기기사 실기 2020년 1회 기출유형문제

총 16문항 · 주관식 · A4 약 1장

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전기기사 실기 2020년 1회 기출유형문제

총 16문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

형광등을 벽면 위쪽 모서리에 숨겨 그 빛이 벽면을 직접 비추도록 한 건축화 조명 방식의 명칭은?

정답 및 해설

코니스 조명(cornice lighting)

천장과 벽이 맞닿는 모서리(코니스)에 광원을 숨기고 그 빛으로 아래쪽 벽면을 직접 비추는 방식이다.

[해설]

천장과 벽이 만나는 모서리를 코니스라고 한다. 여기에 광원을 숨겨 아래쪽 벽면을 직접 비추는 건축화 조명이 코니스 조명이다.

혼동 주의: 빛을 천장 쪽으로 올려 반사광으로 밝히면 코브 조명이다. 벽면 중간에 달아 위·아래로 함께 비추면 밸런스 조명이다.

문제 2

가공 송전선로(ACSR 전선)에 설치하는 댐퍼(damper)의 역할을 쓰시오.

정답 및 해설

전선에 바람이 스칠 때 생기는 미풍진동(aeolian vibration)을 흡수·억제해 지지점 부근의 피로 단선을 막는다.

[해설]

댐퍼는 가공전선의 미풍진동(aeolian vibration)을 흡수·억제하는 진동 방지 장치다.

미풍진동은 약한 바람이 전선 뒤에 소용돌이를 만들면서 생기는 작은 상하 진동이다.

이 진동이 계속되면 클램프로 물린 지지점 부근이 반복해서 굽혀지다 피로로 소선이 끊어지기 때문에 댐퍼를 지지점 가까이에 단다.

혼동 주의: 갤로핑·슬리트 점프는 상간 단락이 문제라 댐퍼가 아닌 상간 스페이서·오프셋으로 대응한다.

문제 3

고압 및 특고압 전로 중 피뢰기를 시설하여야 하는 장소 4가지를 쓰시오.

정답 및 해설

① 발전소·변전소 또는 이에 준하는 장소의 가공전선 인입구 및 인출구
② 특고압 가공전선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압측 및 특고압측
③ 고압 및 특고압 가공전선로에서 공급을 받는 수용장소의 인입구
④ 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳

[해설]

KEC 341.13(피뢰기의 시설)에 따르면 뇌서지가 들어오거나 이상전압이 커지기 쉬운 다음 네 곳, 또는 이에 근접한 곳에 피뢰기를 시설한다.

발전소·변전소 등의 가공전선 인입구·인출구는 선로의 뇌서지가 설비로 들어오는 관문이다.
특고압 가공전선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압측·특고압측에 두어 변압기 권선을 보호한다.
고압·특고압 가공전선로에서 공급받는 수용장소의 인입구에 두어 수용가 설비로 서지가 들어가는 것을 막는다.
가공전선로와 지중전선로의 접속점은 서지 임피던스가 달라 진행파가 반사되면서 전압이 높아진다.

외우는 요령: 발전소·변전소 인출입구, 배전용 변압기, 수용장소 인입구, 가공-지중 접속점의 네 키워드로 기억한다.

문제 4

CT의 과전류 강도는 열적 과전류 강도와 기계적 과전류 강도로 나뉜다. 각각의 계산식을 쓰시오.
(1) 열적 과전류 강도
(2) 기계적 과전류 강도

정답 및 해설

변류기(CT) 과전류강도는 정격1차전류에 대한 배수로 정의한다.

(1) 열적 과전류강도 : 통전시간 t[s] 동안 견디는 강도. 1초 기준 정격과전류강도

S_n

에서 환산.

S = \dfrac{S_n}{\sqrt{t}}

(정격과전류강도 ÷

\sqrt{\text{통전시간}}

)

(2) 기계적 과전류강도 : 단락전류의 전자기력에 견디는 강도. 단락전류를 정격1차전류로 나눈 배수.

S_m = \dfrac{I_s}{I_n}

(단락전류 ÷ 정격1차전류). 통상 열적 과전류강도의 약 2.5배 적용.

[해설]

CT 과전류강도는 정격 1차전류에 대한 배수로 표시하며, 통전시간을 견디는 열적강도와 전자기력을 견디는 기계적강도로 구분한다.

열적 과전류강도는 통전시간이 길수록 견딜 수 있는 배수가 줄어들어 1초 기준 정격과전류강도 $S_n$ 을 통전시간 t의 제곱근으로 나눈 $S=\dfrac{S_n}{\sqrt t}$ 로 환산한다.

기계적 과전류강도는 단락전류의 전자기력에 견디는 능력으로, 단락전류를 정격 1차전류로 나눈 배수 $S_m=\dfrac{I_s}{I_n}$ 로 표시하며 통상 열적강도의 약 2.5배로 설계한다.

문제 5

전등을 3개소에서 점멸하기 위해 3로 스위치 2개와 4로 스위치 1개를 조합한다. 동작이 완전하도록 계통도 결선을 완성하시오.

정답 및 해설

3개소 점멸은 양 끝에 3로 스위치 2개, 가운데에 4로 스위치 1개를 직렬로 둔다.

결선 : 전원 → 첫 3로 스위치(공통단자 입력, 진행단자 2개) → 4로 스위치(진행선 2개를 교차/직진 절체) → 둘째 3로 스위치(진행단자 2개 입력, 공통단자 출력) → 전등 → 전원 귀로.

4로 스위치가 두 여행선(traveler)을 교차/직진으로 바꾸므로 어느 스위치를 눌러도 점멸된다. 개소를 더 늘리려면 두 3로 스위치 사이에 4로 스위치를 추가한다.

[해설]

3개소 점멸은 양 끝에 3로 스위치 2개, 가운데에 4로 스위치 1개를 둔다. 전원의 한 선은 전등을 거쳐 둘째 3로 스위치로 가고, 다른 한 선은 첫 3로 스위치로 간다.

첫 3로 스위치는 공통단자로 전원선을 받아 진행단자 2개 중 하나로 내보낸다.
4로 스위치는 여행선(traveler, 스위치 사이를 잇는 2가닥 선) 2개를 직진 또는 교차로 바꿔 넘긴다.
둘째 3로 스위치는 진행단자 2개로 받아 공통단자에서 전등 쪽 선으로 내보낸다.

어느 스위치를 조작해도 전류 경로가 이어지거나 끊기므로 세 곳 모두에서 점멸할 수 있다. 점멸 개소를 늘리려면 두 3로 스위치 사이에 4로 스위치를 더 넣는다.

문제 6

다음은 22,900[V]를 수전하는 자가용 수전설비 도면이다. (도면: ASS → LA(E₀ 접지) → PF(전력퓨즈) → MOF → 3φ TR 500[kVA], 22,900/380/220[V], %Z=5[%]). 각 물음에 답하시오.
(1) ASS LOCK 전류의 최소값은 얼마이며, ASS의 LOCK 역할을 설명하시오.
(2) 도면에서 피뢰기의 정격전압과 피보호기 제1대상 기기는?
(3) 한류형 Fuse의 단점 2가지를 적으시오.
(4) 22.9[kV-Y] 선로용 MOF 변류기의 정격 과전류 강도는 정격 1차 전류 60[A] 이하일 때 ( ㉠ )배 이상, 75[A] 이하일 때 ( ㉡ )배 이상, 60[A] 초과일 때 ( ㉢ )배 이상의 것을 선정한다. ( )에 답하시오.
(5) 3상 단락전류와 2상 단락전류를 각각 계산하시오.

정답 및 해설

(1) ASS LOCK 전류 최소값 : 900[A]
LOCK 역할 : 자동고장구분개폐기(ASS)의 제어부 기억(memory) 기능. 전원측 차단기나 리클로저가 1회 순시 동작해 정전되면 그 무전압 순간에 ASS를 개방해 고장구간을 분리한다. 사고전류가 LOCK 전류(900[A]) 이상이면 ASS가 록(lock)되어 무전압 시 개방된다.

(2) 정격전압 : 18[kV] / 피보호기 제1대상 : 전력용 변압기(주변압기)

(3) ① 재투입(재사용)이 불가능하다. ② 결상(단상) 보호능력이 없다. (그 밖에 한류 차단 시 큰 이상전압을 유발한다.)

(4) ㉠ 75 ㉡ 40 ㉢ 40

(5) 변압기 %Z=5[%]로 2차측 단락전류를 구한다.
① 3상 단락전류 : 2차 정격전류

I_n = \dfrac{500 \times 10^3}{\sqrt{3}\times 380} = 759.67\,

[A],

I_s = \dfrac{100}{\%Z}\,I_n = \dfrac{100}{5}\times 759.67 = 15{,}193.43\,

[A]
② 2상(선간) 단락전류 : 선간 단락전류는 3상 단락전류의

\dfrac{\sqrt{3}}{2}

배이므로

I_{s2} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\,I_{s3} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\times 15{,}193.43 = 13{,}157.4\,

[A]

[해설]

22.9[kV-Y] 수전설비에서 ASS·LA·PF·MOF를 고르는 기준과, 변압기 %Z로 단락전류를 구하는 문항이다.

ASS LOCK 전류 최소값은 900[A]이다. 사고전류가 이 값 이상이면 ASS는 스스로 차단하지 않고 잠긴(lock) 상태로 있다가, 전원측 리클로저·차단기가 순시 동작해 무전압이 된 순간에 개방해 고장구간을 떼어 낸다.
피뢰기 정격전압은 18[kV]이고, 제1 보호대상은 값이 가장 비싸고 절연이 약한 주변압기다.
한류형 퓨즈는 한 번 녹으면 재투입(재사용)을 할 수 없다.
한류형 퓨즈는 한 상만 녹아 결상 운전이 되어도 이를 보호하지 못한다.
MOF 변류기의 정격 과전류강도는 정격 1차전류 60[A] 이하면 75배 이상이고, 60[A] 초과면 75[A] 이하 구간을 포함해 40배 이상이다.

3상 단락전류는 2차 정격전류에 100/%Z를 곱해 구한다.
$I_n = \dfrac{500 \times 10^3}{\sqrt{3}\times 380} = 759.67$ [A]
$I_{s3} = \dfrac{100}{5}\times 759.67 = 15{,}193.43$ [A]

2상(선간) 단락전류는 3상 단락전류의 √3/2배다.
$I_{s2} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\times 15{,}193.43 = 13{,}157.4$ [A]

문제 7

건물 보수공사에서 32[W]×3 매입 개방형 형광등 30등을 32[W]×3 매입 루버형으로 교체하고, 20[W]×2 펜던트형 형광등 20등을 20[W]×2 직부 개방형으로 교체하였다. 철거되는 20[W]×2 펜던트형 등기구는 재사용한다. 천장 구멍 뚫기·취부테 설치·등기구 보강 작업은 계상하지 않으며, 공구손료 등을 제외한 직접 노무비만 계산하시오.
(단, 인공계산은 소수점 셋째 자리까지 구하고, 내선전공 노임은 225,408원으로 한다.)

[형광등 기구 설치 품(단위: 등, 적용직종: 내선전공)]

종 별	직부형	팬던트형	반매입 및 매입형
10[W] 이하×1	0.123	0.150	0.182
20[W] 이하×1	0.141	0.168	0.214
20[W] 이하×2	0.177	0.215	0.273
20[W] 이하×3	0.223	-	0.335
20[W] 이하×4	0.323	-	0.489
30[W] 이하×1	0.150	0.177	0.227
30[W] 이하×2	0.189	-	0.310
40[W] 이하×1	0.223	0.268	0.340
40[W] 이하×2	0.277	0.332	0.415
40[W] 이하×3	0.359	0.432	0.545
40[W] 이하×4	0.468	-	0.710
110[W] 이하×1	0.414	0.495	0.627
110[W] 이하×2	0.505	0.601	0.764

[적용 가산 조건] 매입 하면 개방형 기준이며 루버 또는 아크릴 커버형일 경우 해당 등기구 설치 품의 110[%]. 매입·반매입 등기구 보강대 별도 설치 시 20[%] 별도 계상. 철거 30[%], 재사용 철거 50[%].

정답 및 해설

32[W]는 표의 40[W] 이하 항목을 적용한다.

① 설치 인공
32[W]×3 매입 루버형 (매입형 0.545 × 루버 1.1) :

0.545 \times 30 \times 1.1 = 17.985

[인]
20[W]×2 직부 개방형 (직부형 0.177) :

0.177 \times 20 = 3.54

[인]

② 철거 인공
32[W]×3 매입 개방형 철거 (×2 항목 매입형 0.415, 철거 30[%]) :

0.415 \times 30 \times 0.3 = 3.735

[인]
20[W]×2 펜던트형 재사용 철거 (팬던트 0.215, 재사용 철거 50[%]) :

0.215 \times 20 \times 0.5 = 2.15

[인]

③ 인공계 :

17.985 + 3.54 + 3.735 + 2.15 = 27.41

[인]

④ 직접 노무비 :

27.41 \times 225{,}408 = 6{,}178{,}433.28

[원]

정답 : 6,178,433.28[원]

[해설]

노무비는 표의 등기구별 설치 품에 가산조건(매입루버 110%, 철거·재사용철거 비율)을 적용한 인공수를 모두 합산한 뒤 내선전공 노임을 곱해 구한 것이 핵심이다.

신설되는 32[W]×3 매입 루버형은 매입형 기준 품 0.545에 루버 가산 110[%]를 곱하고, 20[W]×2 직부 개방형은 직부형 품 0.177을 그대로 적용해 각각 $0.545\times30\times1.1=17.985$ 인, $0.177\times20=3.54$ 인이 설치 인공이다.

철거되는 32[W]×3 매입 개방형은 철거 30[%]를, 재사용되는 20[W]×2 펜던트형은 재사용 철거 50[%]를 적용해 각각 $0.415\times30\times0.3=3.735$ 인, $0.215\times20\times0.5=2.15$ 인이 되며, 넷을 합한 총 인공 27.41인에 노임 225,408원을 곱하면 $27.41\times225{,}408=6{,}178{,}433.28$ 원이다.

문제 8

소선 지름 3.2[mm]인 경동연선의 총 소선 가닥수가 37가닥일 때, 연선의 바깥지름을 구하시오.

정답 및 해설

총 가닥수

N = 3n(n+1)+1

(n = 층수)

① 층수 :

37 = 3n(n+1)+1

→

n(n+1)=12

→

n = 3

(3층)

② 바깥지름 :

D = (2n+1)\,d

d = 3.2

[mm]

D = (2\times 3 + 1)\times 3.2 = 7 \times 3.2 = 22.4

[mm]

정답 : 22.4[mm]

[해설]

같은 굵기의 소선을 중심 1가닥 둘레에 층층이 감은 동심연선은 층수 n으로 가닥수와 바깥지름이 정해진다.

가닥수 공식에 37을 넣어 층수를 구한다.
$N = 3n(n+1)+1$
$37 = 3n(n+1)+1 \;\Rightarrow\; n(n+1) = 12 \;\Rightarrow\; n = 3$

바깥지름은 지름 방향으로 소선이 (2n+1)개 늘어선 길이와 같다.
$D = (2n+1)\,d = (2\times 3 + 1)\times 3.2 = 22.4\,[mm]$

외우는 요령: 층수 1·2·3에 따른 가닥수 7·19·37을 외워 두면 n을 바로 알 수 있다.

문제 9

그림은 변류기를 영상 접속해 잔류 회로에 지락계전기 DG를 삽입한 것이다. 선로전압 66[kV], 중성점은 300[Ω] 저항 접지, 변류비 300/5[A]이다. 송전전력 20,000[kW], 역률 0.8(지상)에서 a상에 완전 지락사고가 발생했다. 각 물음에 답하시오. (단, 부하의 정상·역상 임피던스 등 기타 정수는 무시한다.)
(1) 지락계전기 DG에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?
(2) a상 전류계 A에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?
(3) b상 전류계 B에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?
(4) c상 전류계 C에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?

정답 및 해설

(1) 지락전류

I_g = \dfrac{V/\sqrt{3}}{R} = \dfrac{66{,}000/\sqrt{3}}{300} = 127.02

[A]
DG 전류

I_{dg} = I_g \times \dfrac{1}{CT비} = 127.02 \times \dfrac{5}{300} = 2.12

[A]

(2) 부하 선전류

I_l = \dfrac{20{,}000}{\sqrt{3}\times 66 \times 0.8} = 218.69

[A] =

174.95 - j131.22

[A]
a상은 부하전류와 지락전류(실수분)가 합성 :

I_a = \sqrt{(174.95+127.02)^2 + 131.22^2} = 329.25

[A]
전류계 A :

329.25 \times \dfrac{5}{300} = 5.49

[A]

(3) b상은 부하전류만 흐름 :

I_b = 218.69 \times \dfrac{5}{300} = 3.64

[A]

(4) c상도 부하전류만 흐름 :

I_c = 218.69 \times \dfrac{5}{300} = 3.64

[A]

[해설]

저항 접지 계통에서 1선이 완전지락되면 지락전류는 상전압을 중성점 저항으로 나눈 값이다. CT를 영상 접속한 잔류회로의 DG에는 이 지락전류만 변류비만큼 줄어 흐른다.

지락전류와 DG 전류
$I_g = \dfrac{66{,}000/\sqrt{3}}{300} = 127.02\,[A]$
$I_{dg} = 127.02 \times \dfrac{5}{300} = 2.12\,[A]$

부하 선전류(지상 역률 0.8이므로 유효분과 무효분으로 나눔)
$I_l = \dfrac{20{,}000}{\sqrt{3}\times66\times0.8} = 218.69\,[A] = 174.95 - j131.22\,[A]$

a상의 지락전류는 저항으로 흐르므로 상전압과 위상이 같고(실수분), 그래서 부하전류의 유효분에 더해진다.
$I_a = \sqrt{(174.95+127.02)^2+131.22^2} = 329.25\,[A]$
$A = 329.25\times\dfrac{5}{300} = 5.49\,[A]$

b·c상은 사고가 없는 상이라 부하전류만 흐른다.
$B = C = 218.69\times\dfrac{5}{300} = 3.64\,[A]$

문제 10

차동계전기로 보호되는 Δ-Y 결선 30[MVA], 33/11[kV] 변압기가 그림과 같이 있다. 고장전류가 정격전류의 200[%] 이상에서 동작하는 계전기의 전류값은? (단, 1차측·2차측 CT 변류비는 각각 500/5[A], 2,000/5[A].)

정답 및 해설

차동계전기는 양측 CT 2차전류의 차로 동작한다. Δ측(1차) CT는 Y로, Y측(2차) CT는 Δ로 접속하므로 2차측에

\sqrt{3}

을 곱한다.

① 1차(33[kV] Δ측) CT 2차전류 :

i_1 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 33}\times \dfrac{5}{500} = 5.25

[A]
② 2차(11[kV] Y측) CT 2차전류 :

i_2 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 11}\times \dfrac{5}{2{,}000}\times \sqrt{3} = 6.82

[A]

③ 정격의 200[%]에서 동작하므로 동작전류 = 차전류 × 2 :

i = 2\,|i_1 - i_2| = 2\,|5.25 - 6.82| = 3.14

[A]

정답 : 3.14[A]

[해설]

차동계전기(87)는 변압기 양쪽 CT 2차전류의 차로 동작한다. Δ-Y 변압기는 CT를 반대로(Δ측은 Y, Y측은 Δ) 결선해 위상을 맞추므로, Δ로 결선한 11[kV]측 CT 전류에는 √3을 곱한다.

33[kV](Δ)측 CT 2차전류는 다음과 같다.
$i_1 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 33}\times \dfrac{5}{500} = 5.25$ [A]

11[kV](Y)측 CT 2차전류는 Δ결선 보정을 넣어 구한다.
$i_2 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 11}\times \dfrac{5}{2{,}000}\times \sqrt{3} = 6.82$ [A]

정격의 200[%]에서 동작하므로 동작전류는 차전류의 2배다.
$i = 2\,|5.25 - 6.82| = 3.14$ [A]로 3.14[A]이다.

문제 11

3층 사무실 건물에서 3상 3선식 6,000[V]를 200[V]로 강압 수전하는 설비이다. 부하 설비가 표와 같을 때 참고자료를 이용해 답하시오.
[표1] 동력 부하 설비 — 합계: 상용 동력 25.8[kW], 하계 동력 52.0[kW], 동계 동력 9.4[kW]. (난방: 보일러 펌프 6.0[kW]×1, 오일 기어 펌프 0.4[kW]×1, 온수 순환 펌프 3.0[kW]×1 / 공기 조화: 패키지 콤프레셔·콤프레셔 팬·냉각수 펌프=하계 45.0, 상용 16.5 등 / 급수배수: 양수 펌프 3.0 / 기타: 소화 펌프 5.5, 셔터 0.4)
[표2] 조명·콘센트 부하 — 전등: 수은등A 1,040[VA], 수은등B 1,120[VA], 형광등 45,100[VA], 백열전등 600[VA]. 콘센트: 일반 12,000, 환기팬용 440, 히터용 3,000, 복사기용 3,600, 텔레타이프용 2,400, 룸쿨러용 7,200[VA]. 기타: 전화 교환용 정류기 800[VA]. (총계 77,300[VA])
(1) 동계 난방 때 온수 순환 펌프는 상시 운전, 보일러용·오일 기어 펌프 수용률 60[%]일 때 난방 동력 수용 부하[kW]는?
(2) 동력 부하 역률이 전부 80[%]라면 상용·하계·동계 동력별 피상 전력[kVA]은?
(3) 총 전기 설비 용량은 몇 [kVA] 기준이어야 하는가?
(4) 전등 수용률 70[%], 콘센트 설비 수용률 50[%]라면 몇 [kVA] 단상 변압기에 연결해야 하는가? (전화 교환용 정류기는 100[%] 수용률 포함, 변압기 예비율 무시)
(5) 동력 설비 부하 수용률이 모두 60[%]라면 동력 부하용 3상 변압기 용량[kVA]은? (역률 80[%], 예비율 무시)
(6) 이 건물 변압기 총 용량[kVA]은?
(7) 단상·3상 변압기 1차측 전력 퓨즈 정격 전류[A]는? (① 단상 ② 3상)
(8) 동력용 변압기 용량에서 역률을 95[%]로 개선하려는 콘덴서 용량[kVA]은?

정답 및 해설

(1) 온수 순환 펌프(3.0) 상시, 보일러·오일 기어(6.0+0.4) 수용률 60[%]:

3.0 + (6.0 + 0.4)\times 0.6 = 6.84

[kW]

(2) 역률 80[%], 피상 = 동력[kW] ÷ 0.8:
상용

\dfrac{25.8}{0.8} = 32.25

[kVA] / 하계

\dfrac{52.0}{0.8} = 65

[kVA] / 동계

\dfrac{9.4}{0.8} = 11.75

[kVA]

(3) 총 설비용량 = (상용+하계 동력 피상) + 조명·콘센트 총 용량. 하계>동계이므로 하계 채택:

32.25 + 65 + 77.3 = 174.55

[kVA]

(4) 전등:

(1{,}040 + 1{,}120 + 45{,}100 + 600)\times 0.7 \times 10^{-3} = 33.5

[kVA]
콘센트:

(12{,}000 + 440 + 3{,}000 + 3{,}600 + 2{,}400 + 7{,}200)\times 0.5 \times 10^{-3} = 14.32

[kVA]
기타(정류기):

800 \times 1 \times 10^{-3} = 0.8

[kVA]
합계

33.5 + 14.32 + 0.8 = 48.62

[kVA] → 단상 변압기 50[kVA] 선정

(5) 동력(상용+하계) 수용률 60[%], 역률 80[%]:

\dfrac{25.8 + 52.0}{0.8}\times 0.6 = 58.35

[kVA] → 3상 변압기 75[kVA] 선정

(6) 총 변압기 용량 = 50 + 75 = 125 [kVA]

(7) 1차 정격전류 기준 전력퓨즈 선정(6[kV]급)
① 단상 50[kVA]:

I_n = \dfrac{50}{6} = 8.33

[A] → 정격 20[A] (관행상 정격전류의 2배)
② 3상 75[kVA]:

I_n = \dfrac{75}{\sqrt{3}\times 6} = 7.22

[A] → 정격 7.5[A]

(8) 동력용 75[kVA], 역률 0.8→0.95(역률개선표 계수 0.42):

Q_c = 75 \times 0.8 \times 0.42 = 25.2

[kVA]

[해설]

이 문항은 동력부하와 조명·콘센트부하에 각각 수용률을 적용해 변압기 용량을 산정하고, 총 설비용량은 계절별 동력부하 중 더 큰 하계 부하를 기준으로 조명·콘센트와 합산한다는 원칙을 확인하는 문항이다.

난방부하는 상시 운전되는 설비(온수순환펌프)는 수용률 100[%]로 그대로 더하고 간헐 운전 설비(보일러·오일기어펌프)에만 수용률 60[%]를 적용하며, 동력부하의 피상전력은 주어진 역률 0.8로 $kW\div0.8$ 해 구한다.

총 전기설비용량은 상용 동력과 계절별 동력 중 더 큰 하계 동력을 채택해 조명·콘센트 총용량과 합산하는데, 이는 상용+동계 조합보다 상용+하계 조합이 더 큰 부하 상태이기 때문이다.

전등·콘센트용 단상변압기와 동력용 3상변압기는 각각 수용률을 적용한 최대수요를 표준용량으로 올림 선정하며, 총 변압기 용량은 두 변압기 용량의 합이다. 1차측 전력퓨즈는 변압기 정격전류를 기준으로 표준정격 중 가까운 값을 선정하고, 역률개선 콘덴서 용량은 개선 전·후 역률각의 탄젠트 차에 유효전력을 곱해 구한다.

문제 12

그림과 같은 평형 3상 회로로 운전하는 유도전동기가 있다. 2개의 전력계 W₁, W₂와 전압계 V, 전류계 A를 접속하니 지시값이 W₁=2[kW], W₂=6.9[kW], V=200[V], I=30[A]였다. 답하시오.
(1) 이 유도전동기의 역률은 몇 [%]인가?
(2) 역률을 90[%]로 개선하려면 콘덴서는 몇 [kVA]가 필요한가?
(3) 이 전동기로 매분 20[m] 속도로 물체를 권상하면 몇 [ton]까지 가능한가? (단, 종합효율은 80[%]로 한다.)

정답 및 해설

2전력계법 : 유효전력

P = W_1 + W_2 = 8.9

[kW]

(1) 역률

\cos\theta = \dfrac{W_1 + W_2}{\sqrt{3}\,VI} = \dfrac{(2+6.9)\times 10^3}{\sqrt{3}\times 200 \times 30} = 0.8564 = 85.64

[%]

(2) 콘덴서 용량

Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1-0.8564^2}}{0.8564} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 8.9 \times (0.6037 - 0.4843) = 1.06

[kVA]

(3) 권상 출력식

P = \dfrac{M\,V}{6.12\,\eta}

[kW] (M[ton], V[m/min])에서

M = \dfrac{6.12\,\eta\,P}{V} = \dfrac{6.12 \times 0.8 \times 8.9}{20} = 2.18

[ton]

정답 : (1) 85.64[%] (2) 1.06[kVA] (3) 2.18[ton]

[해설]

2전력계법에서는 두 전력계 지시값을 더한 것이 3상 유효전력이다.
$P = W_1 + W_2 = 2 + 6.9 = 8.9\,[kW]$

역률은 유효전력을 피상전력(√3VI)으로 나눈 값이다.
$\cos\theta = \dfrac{8.9\times10^3}{\sqrt{3}\times200\times30} = 0.8564 = 85.64\,[\%]$

콘덴서 용량은 역률 개선 전과 후의 무효전력 차이만큼 필요하다.
$Q_c = P(\tan\theta_1 - \tan\theta_2)$
$= 8.9\times\left(\dfrac{\sqrt{1-0.8564^2}}{0.8564} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 8.9\times(0.6029-0.4843)$
$= 1.06\,[kVA]$

권상기 출력식(M[ton], V[m/min])을 무게 M에 대해 푼다.
$P = \dfrac{MV}{6.12\,\eta}$
$M = \dfrac{6.12\,\eta\,P}{V} = \dfrac{6.12\times0.8\times8.9}{20} = 2.18\,[ton]$

문제 13

가로 8[m], 세로 10[m], 방바닥에서 천장까지 높이 4.8[m]인 방에 조명기구를 천장 직부형으로 시설한다. 이 방의 실지수를 구하시오. (단, 작업면 책상 높이는 방바닥에서 0.8[m]이다.)

정답 및 해설

실지수

RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)}

등기구 높이 H = 천장높이 − 작업면높이 =

4.8 - 0.8 = 4.0

[m] (직부형이라 천장에 부착)

RI = \dfrac{8 \times 10}{4.0 \times (8 + 10)} = \dfrac{80}{72} = 1.11

정답 : 1.11

[해설]

실지수는 방의 가로·세로 길이와, 광원에서 작업면까지의 높이 H로 방의 모양을 수치로 나타낸 값이다.

천장 직부형은 등기구가 천장에 붙어 있으므로, H는 천장 높이에서 작업면 높이를 뺀 값이다.
$H = 4.8 - 0.8 = 4.0\,[m]$
$RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)} = \dfrac{8 \times 10}{4.0 \times (8 + 10)} = 1.11$

혼동 주의: 바닥에서 천장까지의 높이 4.8[m]를 그대로 넣으면 안 되고, 펜던트형이면 매단 길이만큼 H에서 더 뺀다.

문제 14

공칭 변류비가 100/5인 변류기가 있다. 1차·2차 전류를 측정하니 각각 250[A], 10[A]였다. 이 변류기의 비오차는 몇 [%]인가?

정답 및 해설

비오차

\varepsilon = \dfrac{\text{공칭변류비} - \text{실제변류비}}{\text{실제변류비}} \times 100

[%]

공칭변류비

= \dfrac{100}{5} = 20

, 실제변류비

= \dfrac{250}{10} = 25

\varepsilon = \dfrac{20 - 25}{25}\times 100 = -20

[%]

정답 : −20[%]

[해설]

비오차는 공칭변류비와 실제(측정)변류비의 차이를 실제변류비에 대한 비율로 나타낸 값이다.

공칭변류비는 $\dfrac{100}{5}=20$ , 실제변류비는 측정된 1차·2차전류비 $\dfrac{250}{10}=25$ 다.

비오차 $\varepsilon=\dfrac{20-25}{25}\times100=-20\,[\%]$ 로, 음수는 공칭변류비가 실제보다 작다는 것을 의미한다.

문제 15

그림과 같은 방전특성을 갖는 부하에 필요한 축전지 용량은 몇 [Ah]인지 구하시오. (단, 방전전류 I₁=200[A], I₂=300[A], I₃=150[A], I₄=100[A], 방전시간 T₁=130분, T₂=120분, T₃=40분, T₄=5분, 용량환산시간 K₁=2.45, K₂=2.45, K₃=1.46, K₄=0.45, 보수율 0.7을 적용한다.)

정답 및 해설

계단형 방전특성의 축전지 용량 :

C = \dfrac{1}{L}\big[K_1 I_1 + K_2(I_2 - I_1) + K_3(I_3 - I_2) + K_4(I_4 - I_3)\big]

[Ah] (L = 보수율)

C = \dfrac{1}{0.7}\big[2.45\times 200 + 2.45\times(300-200) + 1.46\times(150-300) + 0.45\times(100-150)\big]

= \dfrac{1}{0.7}\big[490 + 245 - 219 - 22.5\big] = \dfrac{493.5}{0.7} = 705

[Ah]

정답 : 705[Ah]

[해설]

계단형 방전특성의 축전지 용량은 구간마다 용량환산시간 K에 전류 증분을 곱해 더한 뒤 보수율 L로 나눈다.

그림처럼 T₁은 방전 시작부터, T₂·T₃·T₄는 각 전류가 바뀐 시점부터 방전 끝까지의 시간이다. 전류가 줄어드는 구간은 증분이 음수라서 용량에서 빠진다.

$C=\dfrac{1}{L}\big[K_1I_1+K_2(I_2-I_1)+K_3(I_3-I_2)+K_4(I_4-I_3)\big]$
$C=\dfrac{1}{0.7}\big[2.45\times200+2.45\times(300-200)+1.46\times(150-300)+0.45\times(100-150)\big]$
$=\dfrac{1}{0.7}\big[490+245-219-22.5\big]=\dfrac{493.5}{0.7}$
C = 705[Ah]

혼동 주의: 보수율 0.7은 곱하지 않고 나눈다. 세월이 지나면서 줄어드는 용량만큼 미리 여유를 두는 값이기 때문이다.

문제 16

단상 변압기 500[kVA] 3대와 예비 변압기 500[kVA] 1대를 보유한 자가용 수용가에서 3상 부하를 운전하는 경우, 낼 수 있는 변압기 최대출력은 몇 [kVA]인가?

정답 및 해설

단상 변압기 3대 + 예비 1대 = 총 4대. 4대를 V결선 2뱅크로 운용하면 3상 부하에 최대출력을 낸다.

V결선 1뱅크 출력

= \sqrt{3}\times 500

[kVA], 2뱅크이므로

P = 2 \times \sqrt{3}\times 500 = 1{,}732.05

[kVA]

정답 : 1,732.05[kVA]

[해설]

단상 변압기 4대(예비 포함)를 2대씩 묶어 V결선 2뱅크로 병렬 운전하면 3상 출력이 가장 커진다.

V결선 1뱅크는 단상 변압기 1대 용량의 $\sqrt{3}$ 배를 낸다.
$P = 2 \times \sqrt{3} \times 500 = 1{,}732.05\,[kVA]$

혼동 주의: 3대만 △결선하면 1,500[kVA]에 그치므로, 4대를 모두 쓰는 V결선 2뱅크가 더 크다.

전기기사 실기 기출문제모두CBT · moducbt.com

전기기사 실기 2020년 1회 기출유형문제

총 16문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

형광등을 벽면 위쪽 모서리에 숨겨 그 빛이 벽면을 직접 비추도록 한 건축화 조명 방식의 명칭은?

정답 및 해설

코니스 조명(cornice lighting)

천장과 벽이 맞닿는 모서리(코니스)에 광원을 숨기고 그 빛으로 아래쪽 벽면을 직접 비추는 방식이다.

[해설]

천장과 벽이 만나는 모서리를 코니스라고 한다. 여기에 광원을 숨겨 아래쪽 벽면을 직접 비추는 건축화 조명이 코니스 조명이다.

혼동 주의: 빛을 천장 쪽으로 올려 반사광으로 밝히면 코브 조명이다. 벽면 중간에 달아 위·아래로 함께 비추면 밸런스 조명이다.

문제 2

가공 송전선로(ACSR 전선)에 설치하는 댐퍼(damper)의 역할을 쓰시오.

정답 및 해설

전선에 바람이 스칠 때 생기는 미풍진동(aeolian vibration)을 흡수·억제해 지지점 부근의 피로 단선을 막는다.

[해설]

댐퍼는 가공전선의 미풍진동(aeolian vibration)을 흡수·억제하는 진동 방지 장치다.

미풍진동은 약한 바람이 전선 뒤에 소용돌이를 만들면서 생기는 작은 상하 진동이다.

이 진동이 계속되면 클램프로 물린 지지점 부근이 반복해서 굽혀지다 피로로 소선이 끊어지기 때문에 댐퍼를 지지점 가까이에 단다.

혼동 주의: 갤로핑·슬리트 점프는 상간 단락이 문제라 댐퍼가 아닌 상간 스페이서·오프셋으로 대응한다.

문제 3

고압 및 특고압 전로 중 피뢰기를 시설하여야 하는 장소 4가지를 쓰시오.

정답 및 해설

[해설]

KEC 341.13(피뢰기의 시설)에 따르면 뇌서지가 들어오거나 이상전압이 커지기 쉬운 다음 네 곳, 또는 이에 근접한 곳에 피뢰기를 시설한다.

발전소·변전소 등의 가공전선 인입구·인출구는 선로의 뇌서지가 설비로 들어오는 관문이다.
특고압 가공전선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압측·특고압측에 두어 변압기 권선을 보호한다.
고압·특고압 가공전선로에서 공급받는 수용장소의 인입구에 두어 수용가 설비로 서지가 들어가는 것을 막는다.
가공전선로와 지중전선로의 접속점은 서지 임피던스가 달라 진행파가 반사되면서 전압이 높아진다.

외우는 요령: 발전소·변전소 인출입구, 배전용 변압기, 수용장소 인입구, 가공-지중 접속점의 네 키워드로 기억한다.

문제 4

CT의 과전류 강도는 열적 과전류 강도와 기계적 과전류 강도로 나뉜다. 각각의 계산식을 쓰시오.
(1) 열적 과전류 강도
(2) 기계적 과전류 강도

정답 및 해설

변류기(CT) 과전류강도는 정격1차전류에 대한 배수로 정의한다.

(1) 열적 과전류강도 : 통전시간 t[s] 동안 견디는 강도. 1초 기준 정격과전류강도

S_n

에서 환산.

S = \dfrac{S_n}{\sqrt{t}}

(정격과전류강도 ÷

\sqrt{\text{통전시간}}

)

(2) 기계적 과전류강도 : 단락전류의 전자기력에 견디는 강도. 단락전류를 정격1차전류로 나눈 배수.

S_m = \dfrac{I_s}{I_n}

(단락전류 ÷ 정격1차전류). 통상 열적 과전류강도의 약 2.5배 적용.

[해설]

CT 과전류강도는 정격 1차전류에 대한 배수로 표시하며, 통전시간을 견디는 열적강도와 전자기력을 견디는 기계적강도로 구분한다.

문제 5

전등을 3개소에서 점멸하기 위해 3로 스위치 2개와 4로 스위치 1개를 조합한다. 동작이 완전하도록 계통도 결선을 완성하시오.

정답 및 해설

[해설]

첫 3로 스위치는 공통단자로 전원선을 받아 진행단자 2개 중 하나로 내보낸다.
4로 스위치는 여행선(traveler, 스위치 사이를 잇는 2가닥 선) 2개를 직진 또는 교차로 바꿔 넘긴다.
둘째 3로 스위치는 진행단자 2개로 받아 공통단자에서 전등 쪽 선으로 내보낸다.

문제 6

정답 및 해설

I_n = \dfrac{500 \times 10^3}{\sqrt{3}\times 380} = 759.67\,

[A],

I_s = \dfrac{100}{\%Z}\,I_n = \dfrac{100}{5}\times 759.67 = 15{,}193.43\,

[A]
② 2상(선간) 단락전류 : 선간 단락전류는 3상 단락전류의

\dfrac{\sqrt{3}}{2}

배이므로

I_{s2} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\,I_{s3} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\times 15{,}193.43 = 13{,}157.4\,

[A]

[해설]

22.9[kV-Y] 수전설비에서 ASS·LA·PF·MOF를 고르는 기준과, 변압기 %Z로 단락전류를 구하는 문항이다.

ASS LOCK 전류 최소값은 900[A]이다. 사고전류가 이 값 이상이면 ASS는 스스로 차단하지 않고 잠긴(lock) 상태로 있다가, 전원측 리클로저·차단기가 순시 동작해 무전압이 된 순간에 개방해 고장구간을 떼어 낸다.
피뢰기 정격전압은 18[kV]이고, 제1 보호대상은 값이 가장 비싸고 절연이 약한 주변압기다.
한류형 퓨즈는 한 번 녹으면 재투입(재사용)을 할 수 없다.
한류형 퓨즈는 한 상만 녹아 결상 운전이 되어도 이를 보호하지 못한다.
MOF 변류기의 정격 과전류강도는 정격 1차전류 60[A] 이하면 75배 이상이고, 60[A] 초과면 75[A] 이하 구간을 포함해 40배 이상이다.

3상 단락전류는 2차 정격전류에 100/%Z를 곱해 구한다.
$I_n = \dfrac{500 \times 10^3}{\sqrt{3}\times 380} = 759.67$ [A]
$I_{s3} = \dfrac{100}{5}\times 759.67 = 15{,}193.43$ [A]

2상(선간) 단락전류는 3상 단락전류의 √3/2배다.
$I_{s2} = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\times 15{,}193.43 = 13{,}157.4$ [A]

문제 7

종 별	직부형	팬던트형	반매입 및 매입형
10[W] 이하×1	0.123	0.150	0.182
20[W] 이하×1	0.141	0.168	0.214
20[W] 이하×2	0.177	0.215	0.273
20[W] 이하×3	0.223	-	0.335
20[W] 이하×4	0.323	-	0.489
30[W] 이하×1	0.150	0.177	0.227
30[W] 이하×2	0.189	-	0.310
40[W] 이하×1	0.223	0.268	0.340
40[W] 이하×2	0.277	0.332	0.415
40[W] 이하×3	0.359	0.432	0.545
40[W] 이하×4	0.468	-	0.710
110[W] 이하×1	0.414	0.495	0.627
110[W] 이하×2	0.505	0.601	0.764

정답 및 해설

32[W]는 표의 40[W] 이하 항목을 적용한다.

① 설치 인공
32[W]×3 매입 루버형 (매입형 0.545 × 루버 1.1) :

0.545 \times 30 \times 1.1 = 17.985

[인]
20[W]×2 직부 개방형 (직부형 0.177) :

0.177 \times 20 = 3.54

[인]

② 철거 인공
32[W]×3 매입 개방형 철거 (×2 항목 매입형 0.415, 철거 30[%]) :

0.415 \times 30 \times 0.3 = 3.735

[인]
20[W]×2 펜던트형 재사용 철거 (팬던트 0.215, 재사용 철거 50[%]) :

0.215 \times 20 \times 0.5 = 2.15

[인]

③ 인공계 :

17.985 + 3.54 + 3.735 + 2.15 = 27.41

[인]

④ 직접 노무비 :

27.41 \times 225{,}408 = 6{,}178{,}433.28

[원]

정답 : 6,178,433.28[원]

[해설]

문제 8

소선 지름 3.2[mm]인 경동연선의 총 소선 가닥수가 37가닥일 때, 연선의 바깥지름을 구하시오.

정답 및 해설

총 가닥수

N = 3n(n+1)+1

(n = 층수)

① 층수 :

37 = 3n(n+1)+1

→

n(n+1)=12

→

n = 3

(3층)

② 바깥지름 :

D = (2n+1)\,d

d = 3.2

[mm]

D = (2\times 3 + 1)\times 3.2 = 7 \times 3.2 = 22.4

[mm]

정답 : 22.4[mm]

[해설]

같은 굵기의 소선을 중심 1가닥 둘레에 층층이 감은 동심연선은 층수 n으로 가닥수와 바깥지름이 정해진다.

가닥수 공식에 37을 넣어 층수를 구한다.
$N = 3n(n+1)+1$
$37 = 3n(n+1)+1 \;\Rightarrow\; n(n+1) = 12 \;\Rightarrow\; n = 3$

바깥지름은 지름 방향으로 소선이 (2n+1)개 늘어선 길이와 같다.
$D = (2n+1)\,d = (2\times 3 + 1)\times 3.2 = 22.4\,[mm]$

외우는 요령: 층수 1·2·3에 따른 가닥수 7·19·37을 외워 두면 n을 바로 알 수 있다.

문제 9

정답 및 해설

(1) 지락전류

I_g = \dfrac{V/\sqrt{3}}{R} = \dfrac{66{,}000/\sqrt{3}}{300} = 127.02

[A]
DG 전류

I_{dg} = I_g \times \dfrac{1}{CT비} = 127.02 \times \dfrac{5}{300} = 2.12

[A]

(2) 부하 선전류

I_l = \dfrac{20{,}000}{\sqrt{3}\times 66 \times 0.8} = 218.69

[A] =

174.95 - j131.22

[A]
a상은 부하전류와 지락전류(실수분)가 합성 :

I_a = \sqrt{(174.95+127.02)^2 + 131.22^2} = 329.25

[A]
전류계 A :

329.25 \times \dfrac{5}{300} = 5.49

[A]

(3) b상은 부하전류만 흐름 :

I_b = 218.69 \times \dfrac{5}{300} = 3.64

[A]

(4) c상도 부하전류만 흐름 :

I_c = 218.69 \times \dfrac{5}{300} = 3.64

[A]

[해설]

지락전류와 DG 전류
$I_g = \dfrac{66{,}000/\sqrt{3}}{300} = 127.02\,[A]$
$I_{dg} = 127.02 \times \dfrac{5}{300} = 2.12\,[A]$

부하 선전류(지상 역률 0.8이므로 유효분과 무효분으로 나눔)
$I_l = \dfrac{20{,}000}{\sqrt{3}\times66\times0.8} = 218.69\,[A] = 174.95 - j131.22\,[A]$

b·c상은 사고가 없는 상이라 부하전류만 흐른다.
$B = C = 218.69\times\dfrac{5}{300} = 3.64\,[A]$

문제 10

정답 및 해설

차동계전기는 양측 CT 2차전류의 차로 동작한다. Δ측(1차) CT는 Y로, Y측(2차) CT는 Δ로 접속하므로 2차측에

\sqrt{3}

을 곱한다.

① 1차(33[kV] Δ측) CT 2차전류 :

i_1 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 33}\times \dfrac{5}{500} = 5.25

[A]
② 2차(11[kV] Y측) CT 2차전류 :

i_2 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 11}\times \dfrac{5}{2{,}000}\times \sqrt{3} = 6.82

[A]

③ 정격의 200[%]에서 동작하므로 동작전류 = 차전류 × 2 :

i = 2\,|i_1 - i_2| = 2\,|5.25 - 6.82| = 3.14

[A]

정답 : 3.14[A]

[해설]

33[kV](Δ)측 CT 2차전류는 다음과 같다.
$i_1 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 33}\times \dfrac{5}{500} = 5.25$ [A]

11[kV](Y)측 CT 2차전류는 Δ결선 보정을 넣어 구한다.
$i_2 = \dfrac{30\times 10^3}{\sqrt{3}\times 11}\times \dfrac{5}{2{,}000}\times \sqrt{3} = 6.82$ [A]

정격의 200[%]에서 동작하므로 동작전류는 차전류의 2배다.
$i = 2\,|5.25 - 6.82| = 3.14$ [A]로 3.14[A]이다.

문제 11

정답 및 해설

(1) 온수 순환 펌프(3.0) 상시, 보일러·오일 기어(6.0+0.4) 수용률 60[%]:

3.0 + (6.0 + 0.4)\times 0.6 = 6.84

[kW]

(2) 역률 80[%], 피상 = 동력[kW] ÷ 0.8:
상용

\dfrac{25.8}{0.8} = 32.25

[kVA] / 하계

\dfrac{52.0}{0.8} = 65

[kVA] / 동계

\dfrac{9.4}{0.8} = 11.75

[kVA]

(3) 총 설비용량 = (상용+하계 동력 피상) + 조명·콘센트 총 용량. 하계>동계이므로 하계 채택:

32.25 + 65 + 77.3 = 174.55

[kVA]

(4) 전등:

(1{,}040 + 1{,}120 + 45{,}100 + 600)\times 0.7 \times 10^{-3} = 33.5

[kVA]
콘센트:

(12{,}000 + 440 + 3{,}000 + 3{,}600 + 2{,}400 + 7{,}200)\times 0.5 \times 10^{-3} = 14.32

[kVA]
기타(정류기):

800 \times 1 \times 10^{-3} = 0.8

[kVA]
합계

33.5 + 14.32 + 0.8 = 48.62

[kVA] → 단상 변압기 50[kVA] 선정

(5) 동력(상용+하계) 수용률 60[%], 역률 80[%]:

\dfrac{25.8 + 52.0}{0.8}\times 0.6 = 58.35

[kVA] → 3상 변압기 75[kVA] 선정

(6) 총 변압기 용량 = 50 + 75 = 125 [kVA]

(7) 1차 정격전류 기준 전력퓨즈 선정(6[kV]급)
① 단상 50[kVA]:

I_n = \dfrac{50}{6} = 8.33

[A] → 정격 20[A] (관행상 정격전류의 2배)
② 3상 75[kVA]:

I_n = \dfrac{75}{\sqrt{3}\times 6} = 7.22

[A] → 정격 7.5[A]

(8) 동력용 75[kVA], 역률 0.8→0.95(역률개선표 계수 0.42):

Q_c = 75 \times 0.8 \times 0.42 = 25.2

[kVA]

[해설]

문제 12

정답 및 해설

2전력계법 : 유효전력

P = W_1 + W_2 = 8.9

[kW]

(1) 역률

\cos\theta = \dfrac{W_1 + W_2}{\sqrt{3}\,VI} = \dfrac{(2+6.9)\times 10^3}{\sqrt{3}\times 200 \times 30} = 0.8564 = 85.64

[%]

(2) 콘덴서 용량

Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1-0.8564^2}}{0.8564} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 8.9 \times (0.6037 - 0.4843) = 1.06

[kVA]

(3) 권상 출력식

P = \dfrac{M\,V}{6.12\,\eta}

[kW] (M[ton], V[m/min])에서

M = \dfrac{6.12\,\eta\,P}{V} = \dfrac{6.12 \times 0.8 \times 8.9}{20} = 2.18

[ton]

정답 : (1) 85.64[%] (2) 1.06[kVA] (3) 2.18[ton]

[해설]

2전력계법에서는 두 전력계 지시값을 더한 것이 3상 유효전력이다.
$P = W_1 + W_2 = 2 + 6.9 = 8.9\,[kW]$

역률은 유효전력을 피상전력(√3VI)으로 나눈 값이다.
$\cos\theta = \dfrac{8.9\times10^3}{\sqrt{3}\times200\times30} = 0.8564 = 85.64\,[\%]$

권상기 출력식(M[ton], V[m/min])을 무게 M에 대해 푼다.
$P = \dfrac{MV}{6.12\,\eta}$
$M = \dfrac{6.12\,\eta\,P}{V} = \dfrac{6.12\times0.8\times8.9}{20} = 2.18\,[ton]$

문제 13

정답 및 해설

실지수

RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)}

등기구 높이 H = 천장높이 − 작업면높이 =

4.8 - 0.8 = 4.0

[m] (직부형이라 천장에 부착)

RI = \dfrac{8 \times 10}{4.0 \times (8 + 10)} = \dfrac{80}{72} = 1.11

정답 : 1.11

[해설]

실지수는 방의 가로·세로 길이와, 광원에서 작업면까지의 높이 H로 방의 모양을 수치로 나타낸 값이다.

혼동 주의: 바닥에서 천장까지의 높이 4.8[m]를 그대로 넣으면 안 되고, 펜던트형이면 매단 길이만큼 H에서 더 뺀다.

문제 14

공칭 변류비가 100/5인 변류기가 있다. 1차·2차 전류를 측정하니 각각 250[A], 10[A]였다. 이 변류기의 비오차는 몇 [%]인가?

정답 및 해설

비오차

\varepsilon = \dfrac{\text{공칭변류비} - \text{실제변류비}}{\text{실제변류비}} \times 100

[%]

공칭변류비

= \dfrac{100}{5} = 20

, 실제변류비

= \dfrac{250}{10} = 25

\varepsilon = \dfrac{20 - 25}{25}\times 100 = -20

[%]

정답 : −20[%]

[해설]

비오차는 공칭변류비와 실제(측정)변류비의 차이를 실제변류비에 대한 비율로 나타낸 값이다.

공칭변류비는 $\dfrac{100}{5}=20$ , 실제변류비는 측정된 1차·2차전류비 $\dfrac{250}{10}=25$ 다.

비오차 $\varepsilon=\dfrac{20-25}{25}\times100=-20\,[\%]$ 로, 음수는 공칭변류비가 실제보다 작다는 것을 의미한다.

문제 15

정답 및 해설

계단형 방전특성의 축전지 용량 :

C = \dfrac{1}{L}\big[K_1 I_1 + K_2(I_2 - I_1) + K_3(I_3 - I_2) + K_4(I_4 - I_3)\big]

[Ah] (L = 보수율)

C = \dfrac{1}{0.7}\big[2.45\times 200 + 2.45\times(300-200) + 1.46\times(150-300) + 0.45\times(100-150)\big]

= \dfrac{1}{0.7}\big[490 + 245 - 219 - 22.5\big] = \dfrac{493.5}{0.7} = 705

[Ah]

정답 : 705[Ah]

[해설]

계단형 방전특성의 축전지 용량은 구간마다 용량환산시간 K에 전류 증분을 곱해 더한 뒤 보수율 L로 나눈다.

혼동 주의: 보수율 0.7은 곱하지 않고 나눈다. 세월이 지나면서 줄어드는 용량만큼 미리 여유를 두는 값이기 때문이다.

문제 16

단상 변압기 500[kVA] 3대와 예비 변압기 500[kVA] 1대를 보유한 자가용 수용가에서 3상 부하를 운전하는 경우, 낼 수 있는 변압기 최대출력은 몇 [kVA]인가?

정답 및 해설

단상 변압기 3대 + 예비 1대 = 총 4대. 4대를 V결선 2뱅크로 운용하면 3상 부하에 최대출력을 낸다.

V결선 1뱅크 출력

= \sqrt{3}\times 500

[kVA], 2뱅크이므로

P = 2 \times \sqrt{3}\times 500 = 1{,}732.05

[kVA]

정답 : 1,732.05[kVA]

[해설]

단상 변압기 4대(예비 포함)를 2대씩 묶어 V결선 2뱅크로 병렬 운전하면 3상 출력이 가장 커진다.

V결선 1뱅크는 단상 변압기 1대 용량의 $\sqrt{3}$ 배를 낸다.
$P = 2 \times \sqrt{3} \times 500 = 1{,}732.05\,[kVA]$

혼동 주의: 3대만 △결선하면 1,500[kVA]에 그치므로, 4대를 모두 쓰는 V결선 2뱅크가 더 크다.