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전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제

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전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제

총 15문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

다음 PLC 래더다이어그램을 논리회로로 나타내시오. (단, AND·OR·NOT만 쓰고 2입력 1출력 소자만 사용한다.)

[래더다이어그램]
· 1행: P000(a) — P001(b) 직렬 → P002(b)와 직렬 → 출력코일 P010
· 2행: P010(a)이 P000·P001 직렬군과 병렬(자기유지)로 P002 앞 마디에 합류
· 3행: P003(a) — P004(a) 직렬군이 코일 직전(P002 뒤) 마디에 병렬로 합류

정답 및 해설

b접점인 P001·P002는 부정(NOT)으로 처리한다.
출력 P010의 논리식:

P010 = \{(P000 \cdot \overline{P001} + P010) \cdot \overline{P002}\} + (P003 \cdot P004)

2입력 1출력 소자로 쪼개면
①

A = P000 \cdot \overline{P001}

(P001 반전 후 AND)
②

B = A + P010

(자기유지 OR)
③

C = B \cdot \overline{P002}

(P002 반전 후 AND)
④

D = P003 \cdot P004

(AND)
⑤

P010 = C + D

(OR)

요약: P001·P002를 NOT으로 반전한 뒤 ①~⑤ 순서로 2입력 AND·OR를 잇고, 출력 P010을 ② OR단에 자기유지로 되먹임한다.

[해설]

래더를 논리회로로 바꿀 때는 a접점은 그대로, b접점은 NOT으로 두고, 직렬은 AND·병렬은 OR로 옮긴다.

P010 자기유지 접점은 P000·P001 직렬군과 병렬이고, P003·P004 직렬군은 P002 뒤 마디로 합류한다.
$P010 = \{(P000 \cdot \overline{P001} + P010) \cdot \overline{P002}\} + (P003 \cdot P004)$

P000과 NOT P001을 AND — 1행 앞쪽 직렬.
그 결과와 P010을 OR — 출력을 입력으로 되먹이는 자기유지.
그 결과와 NOT P002를 AND — P002 b접점 직렬.
P003과 P004를 AND — 3행 직렬군.
두 결과를 OR — 코일 직전 마디의 병렬 합류로 P010 출력.

혼동 주의: P003·P004 항은 P002 뒤에서 합류하므로 NOT P002와 곱해지지 않는 별도 OR항이다.

문제 2

다음 동작설명에 맞게 조작회로의 접점을 완성하시오.

[동작설명]
· PB1 누름 → MC1·T1 여자, MC1-a로 GL 점등
· T1 경과 → MC2·T2 여자, FR-a로 RL·FR-b로 YL 점등, 부저는 YL과 교차 동작. 동시에 MC1 소자로 GL 소등
· T2 경과 → MC2·T2 소자, FR·RL·YL 소등·부저 정지
· EOCR 동작 시 회로 차단·WL 점등

정답 및 해설

기동·자기유지·타이머 순차제어에 EOCR 트립회로를 더한 구성이다.

① 기동: PB1(a, 자동복귀)와 MC1(a)를 병렬로 자기유지 → MC1·T1 동시 여자, MC1-a로 GL 점등.
② T1 한시 후: T1 한시a접점으로 MC2·T2 여자. MC2-b를 MC1 유지회로에 직렬로 넣어 MC1 소자→GL 소등. FR(플리커릴레이) 동작 → FR-a로 RL, FR-b로 YL 점등, 부저는 FR-a/FR-b 교번으로 YL과 교차 동작.
③ T2 한시 후: T2 한시b접점으로 MC2·T2 소자 → FR·RL·YL 소등, 부저 정지.
④ EOCR 트립: EOCR-b를 주회로에 직렬로 두어 동작 시 전회로 차단, EOCR-a로 WL 점등.

정지용 PB-OFF(b)는 자기유지 회로에 직렬로 둔다.

[해설]

자기유지·타이머 순차제어에 EOCR(전자식 과전류계전기) 트립 보호를 더한 시퀀스다. 접점은 동작설명 순서대로 채운다.

기동 — 누르는 동안만 닫히는 PB1에 MC1-a를 병렬로 달아, 손을 떼도 MC1·T1이 유지되고 MC1-a로 GL이 켜진다.
T1 한시 후 — T1 한시a접점이 닫혀 MC2·T2가 여자되고, MC1 유지회로에 직렬로 넣은 MC2-b가 열려 MC1이 풀리면서 GL이 꺼진다.
점멸 — FR(플리커릴레이, 일정 주기로 a·b접점을 번갈아 여닫는 릴레이)이 동작해 FR-a로 RL, FR-b로 YL이 번갈아 켜지고, 부저는 YL과 엇갈려 울린다.
T2 한시 후 — T2 한시b접점이 열려 MC2·T2가 풀리고, 이어서 FR·RL·YL이 꺼지며 부저도 멈춘다.
과전류 — EOCR-b를 전원선에 직렬로 두어 트립 시 회로 전체를 끊고, EOCR-a로 WL을 켠다.

정지용 PB0(b접점)는 EOCR-b와 함께 공통 전원선에 직렬로 들어가 있어서, 누르면 회로 전체가 처음 상태로 돌아간다.

혼동 주의: 한시a접점은 설정시간이 지나면 닫히고, 한시b접점은 설정시간이 지나면 열린다.

문제 3

전기안전관리자는 「국가표준기본법」 제14조 및 「교정대상 및 주기설정을 위한 지침」 제4조에 따라 다음 계측장비를 주기 교정하여야 한다. 권장 교정 및 시험주기의 빈칸을 채우시오.

구분	계측장비	권장 교정 및 시험주기(년)
계측장비 교정	계전기 시험기	( ① )
	절연내력 시험기	( ② )
	절연유 내압 시험기	( ③ )
	적외선 열화상 카메라	( ④ )
	전원 품질 분석기	( ⑤ )

정답 및 해설

「전기안전관리자의 직무에 관한 고시」 별표상 표의 5개 계측장비는 모두 권장 교정주기가 1년이다.

① 1년
② 1년
③ 1년
④ 1년
⑤ 1년

[해설]

전기안전관리자의 직무에 관한 고시 별표에서 정한 계측장비 권장 교정주기로 보면, 표에 있는 다섯 장비는 모두 1년이다.

계전기 시험기는 보호계전기의 동작값·동작시간을 시험하는 장비로 1년마다 교정한다.
절연내력 시험기는 고전압을 가해 절연을 확인하는 장비로 1년마다 교정한다.
절연유 내압 시험기는 변압기 절연유의 절연파괴전압을 재는 장비로 1년마다 교정한다.
적외선 열화상 카메라는 접속부 과열을 찾는 장비로 1년마다 교정한다.
전원 품질 분석기는 고조파·전압변동 등을 측정하는 장비로 1년마다 교정한다.

외우는 요령: 전기안전관리자가 쓰는 계측장비 교정주기는 모두 1년이다.

문제 4

저압 옥내배선을 케이블공사로 시설할 때, 장소별 가능(O)·불가능(X)으로 표의 빈칸을 완성하시오.

옥내	옥측		옥외	물기가 있는 장소
옥내	건조한 장소 / 습기가 많은 장소	우선내 / 우선외	옥외	물기가 있는 장소

정답 및 해설

케이블공사는 사용전압·장소 제한이 가장 적어, 저압에서는 어느 장소에도 시설할 수 있다.

· 옥내(건조한 장소): O
· 옥내(습기가 많은 장소): O
· 옥측(우선내): O
· 옥측(우선외): O
· 옥외: O
· 물기가 있는 장소: O

즉 모든 칸이 O이다.

[해설]

케이블공사는 케이블 자체의 절연체와 외장이 전선을 보호하므로, 저압 배선 공사방법 중 시설장소 제한이 가장 적다.

따라서 옥내(건조한 장소·습기가 많은 장소), 옥측(우선내·우선외), 옥외, 물기가 있는 장소의 모든 칸이 O이다.

혼동 주의: 금속덕트공사와 라이팅덕트공사는 옥내의 건조한 장소로 제한되므로, 이런 표 문제에서 X가 섞이는 대표 공사방법이다.

문제 5

설계감리원은 서류를 갖추고 세부양식은 발주자 승인을 받아 설계감리과정을 기록하며, 완료와 함께 발주자에게 제출하여야 한다. 다음 중 구비서류가 아닌 것은?
① 근무상황부 ② 설계감리일지
③ 공사기성신청서 ④ 설계감리기록부
⑤ 설계자와 협의사항 기록부 ⑥ 공사예정공정표
⑦ 설계수행계획서 ⑧ 설계감리 주요 검토결과
⑨ 설계도서 검토의견서

정답 및 해설

「설계감리업무 수행지침」상 설계감리원의 구비·제출 서류는 근무상황부, 설계감리일지, 설계감리지시부, 설계감리기록부, 설계감리요청서, 설계자와 협의사항 기록부, 설계감리 주요검토결과, 설계도서 검토의견서, 설계감리 수행계획서 등이다.

「공사기성신청서」는 시공단계에서 수급인이 기성을 청구하는 서류이므로 설계감리 구비서류가 아니다.

정답: ③ 공사기성신청서

[해설]

설계감리업무 관련 서류는 설계 단계에서 감리원이 작성·비치하는 서류들로, 공사기성신청서는 시공 단계에서 수급인이 기성금을 청구할 때 쓰는 서류이므로 성격이 다르다.

근무상황부·설계감리일지·설계감리기록부·협의사항 기록부·검토결과·검토의견서 등은 모두 설계감리 과정을 기록해 발주자에게 제출하는 서류인 반면, 공사기성신청서는 설계가 아닌 시공관리 영역의 서류라는 점이 구분 기준이다.

문제 6

Δ-Y 결선 주변압기 보호용 비율차동계전기의 간략 회로도이다. 주변압기 1차·2차측 변류기(CT)의 미결선된 2차 회로를 완성하시오.

[회로] 1차측 R·S·T → 주변압기(1차 Δ / 2차 Y) → 2차측에 동작코일 87R·87S·87T 배치, 양측 CT 2차 회로 미결선

정답 및 해설

비율차동계전기는 변압기 1·2차 전류의 크기·위상을 맞춰야 한다. 변압기가 Δ-Y이면 1·2차 전류에 30° 위상차가 생기므로, CT는 변압기와 반대로 결선해 보상한다.

· 변압기 1차 Δ → 그 측 CT 2차는 Y(성형)
· 변압기 2차 Y → 그 측 CT 2차는 Δ(환상)

이로써 양측 CT 2차 전류 위상이 맞아, 정상·외부고장 시 동작코일(87R·87S·87T) 차전류가 0이 되고 내부고장 시에만 차전류가 흘러 동작한다. CT 비는 양측 2차 정격전류가 같아지도록 정한다.

[해설]

비율차동계전기(87)는 정상·외부고장 시 양측 CT 2차 전류의 크기·위상이 같아 차전류가 0이어야 한다. Δ-Y 변압기는 1·2차 전류에 30° 위상차를 만들므로 CT를 변압기와 반대로 결선해 상쇄한다.

1차측(변압기 Δ) CT — 2차를 Y(성형)로 결선한다.
2차측(변압기 Y) CT — 2차를 Δ(환상)로 결선한다.

위상을 맞춘 양측 CT 2차 회로를 87R·87S·87T 동작코일에 연결하면 내부고장 시에만 차전류가 흘러 동작한다. CT 비는 양측 2차 정격전류가 같아지도록 정한다.

문제 7

어느 빌딩 수용가가 자가용 디젤발전기를 계획한다. 아래 부하 종류·특성과 조건·참고자료로 전부하 운전에 필요한 발전기 용량[kVA]을 표의 빈칸을 채우며 선정하시오.

부하의 종류	출력[kW]	극수	대수	적용부하	기동방법
전동기	37	6	1	소화전 펌프	리액터 기동
	22	6	2	급수펌프	리액터 기동
	11	6	2	배풍기	Y-Δ 기동
	5.5	4	1	배수펌프	직입 기동
전등, 기타	50	-	-	비상조명	-

[조건] ① 전동기 기동 시 필요용량은 무시. ② 동력 수용률: 최대 입력 전동기 1대 100[%], 그 외 80[%], 전등·기타 100[%]. ③ 전등·기타 역률 100[%]. (효율·역률은 KSC 4202 표 참조: 37kW 6극 η86.5% pf80.0%, 22kW 6극 η85.5% pf78.5%, 11kW 6극 η84.0% pf77.0%, 5.5kW 4극 η82.5% pf79.5%)

정답 및 해설

각 전동기 입력[kVA]

= \dfrac{\text{출력}}{\eta \cdot \cos\theta}

로 계산한다.

· 37kW 1대:

\dfrac{37}{0.865 \times 0.80} = 53.47

[kVA]
· 22kW 1대:

\dfrac{22}{0.855 \times 0.785} = 32.78

[kVA] (2대)
· 11kW 1대:

\dfrac{11}{0.84 \times 0.77} = 17.01

[kVA] (2대)
· 5.5kW 1대:

\dfrac{5.5}{0.825 \times 0.795} = 8.39

[kVA]
· 전등·기타:

\dfrac{50}{1.0 \times 1.0} = 50

[kVA]

동력 수용률: 입력 최대인 53.47kVA 1대는 100[%], 나머지 전동기는 80[%].
나머지 전동기 입력 합

= 32.78 \times 2 + 17.01 \times 2 + 8.39 = 107.97

[kVA]
동력 수용분

= 53.47 \times 1.0 + 107.97 \times 0.8 = 139.85

[kVA]
전등·기타(100[%])

= 50

[kVA]

발전기 필요용량

= 139.85 + 50 = 189.85

[kVA]
표2 자가용 디젤 표준출력(50, 100, 150, 200, 300, 400 [kVA]) 중 만족하는 최소값은

200

[kVA].

[해설]

발전기 용량은 각 부하의 입력 kVA를 구한 뒤 수용률을 곱해 합산한다.

전동기 입력은 $\dfrac{\text{출력}}{\eta\cos\theta}$ 로 환산하며, 입력이 가장 큰 37kW(53.47kVA) 1대만 100%이고 나머지는 80%이다.
$53.47\times1.0+(32.78\times2+17.01\times2+8.39)\times0.8=139.85$ [kVA]

전등·기타는 역률과 수용률이 모두 100%이므로 50kVA를 그대로 더한다.
$139.85+50=189.85$ [kVA] → 표준출력 중 이를 넘는 최소값인 200 [kVA]

혼동 주의: 2대씩인 22kW와 11kW는 1대 입력에 2를 곱해야 하며, 계산값보다 큰 최소 표준용량으로 올려서 선정한다.

문제 8

그림과 같은 철골공장(가로 50[m] × 세로 25[m])에 백열등 전반조명으로 평균조도 200[lx]를 얻으려 한다. 광원 소비전력을 구하기 위해 순서대로 답하시오.
[조건] ① 천정·벽면 반사율 30[%] ② 광원은 천장면하 1[m]에 부착 ③ 천장 높이 9[m] ④ 감광보상률은 보수상태 "양" ⑤ 직접조명 배광 ⑥ 금속 반사갓 직부형 ⑦ 등기구 가로 8등 × 세로 4등(총 32등). (그림에 함께 제시된 [표1] 실지수 기호표, [표2] 조명률표·감광보상률표, [표3] 백열등 특성표를 참고하시오.)
(1) 광원의 높이[m] (2) 실지수의 기호와 실지수 (3) 조명률 (4) 감광보상률 (5) 총 광속 (6) 전등 한 등의 광속[lm] (7) 선정할 전등의 와트 수[W]

정답 및 해설

(1) 광원의 높이
천장 9[m]에서 천장면하 1[m]에 부착, 작업면을 바닥(0[m])으로 보므로

H = 9 - 1 = 8

[m]

(2) 실지수

RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)} = \dfrac{50 \times 25}{8 \times (50+25)} = 2.08

기호표 1.75~2.25 범위 → 기호 E, 실지수 2.0

(3) 조명률
직접조명(전구), 천장·벽 반사율 0.3, 실지수 E2.0 → 표에서

U = 0.47

(47[%])

(4) 감광보상률
직접조명·전구·보수상태 "양" →

D = 1.3

(5) 총 광속
광속법

NF = \dfrac{E \cdot A \cdot D}{U} = \dfrac{200 \times (50 \times 25) \times 1.3}{0.47} = 691{,}489

[lm]

(6) 한 등의 광속
총 등수

N = 8 \times 4 = 32

[등]

F = \dfrac{NF}{N} = \dfrac{691{,}489}{32} = 21{,}609

[lm]

(7) 와트 수 선정
백열등 특성표에서 21,609[lm] 이상에 가장 가까운 L100V 1000W(21,000[lm]) →

1000

[W] 선정.

[해설]

광속법 조명설계는 총 광속 NF = EAD/U를 기본식으로 쓴다. 표는 실지수 기호표 → 조명률·감광보상률표 → 백열등 특성표 순서로 찾는다.

광원 높이는 작업면(바닥)에서 광원까지의 거리이므로, 천장고에서 천장면하 거리 1[m]를 뺀다.
$H=9-1=8$ [m]

실지수는 방의 가로·세로와 광원 높이로 방의 형태를 수치로 나타낸 값이다.
$RI=\dfrac{XY}{H(X+Y)}=\dfrac{50\times25}{8\times(50+25)}\fallingdotseq2.08$
표1의 2.25~1.75 구간 → 기호 E, 실지수 2.0

표2의 E 2.0 행에서 천장 반사율 0.30·벽 0.3 칸을 읽으면 $U=0.47$ 이다. 감광보상률은 전구·보수상태 "양" 칸에서 $D=1.3$ 이다.

총 광속을 구한 뒤 총 등수 8×4=32등으로 나눠 한 등의 광속을 구한다.
$NF=\dfrac{EAD}{U}=\dfrac{200\times(50\times25)\times1.3}{0.47}\fallingdotseq691{,}489$ [lm]
$F=\dfrac{691{,}489}{32}\fallingdotseq21{,}609$ [lm]

표3에서 가장 가까운 규격은 1000[W](21,000[lm])이다. 표의 광속은 약 ±10[%] 허용차가 있는 중심값이라 21,609[lm]와의 차이는 이 범위 안에 든다.

혼동 주의: 보수에 따른 광속 감소를 미리 채워 주는 감광보상률 D는 분자에, 조명률 U는 분모에 온다.

문제 9

전기설비기술기준에 따라 사용전압 154[kV] 중성점 직접접지식 전로의 절연내력 시험전압[V]을 구하고 시험방법을 쓰시오. (단, 정격전압으로 계산.)

정답 및 해설

(1) 시험전압
단서에 따라 최대사용전압을 정격전압 154,000[V]로 본다.
60[kV] 초과·중성점 직접접지식이므로 시험전압 배수는 0.72배.

V = 154{,}000 \times 0.72 = 110{,}880

[V]

(2) 시험방법
시험전압 110,880[V]를 전로와 대지 사이에 연속 10분간 가했을 때 견디면 합격이다.

[해설]

전기설비기술기준(KEC)의 절연내력 시험전압은 최대사용전압에 전압 구간과 접지방식별 배율을 곱해 구한다. 이 문제는 단서(정격전압으로 계산)에 따라 최대사용전압을 154kV 그대로 쓴다. 154kV는 60kV 초과 170kV 이하 중성점 직접접지식에 해당하므로 배율 0.72배를 쓴다.

시험전압
$154{,}000 \times 0.72 = 110{,}880$ [V]

시험방법은 110,880V를 전로와 대지 사이에 연속 10분간 가해 견디는지 확인하는 것이다. 혼동 주의: 단서 없이 공칭전압을 최대사용전압으로 환산하라고 하면 154,000×1.15/1.1=161,000V에 0.72배를 곱한다. 170kV 초과 직접접지식(발·변전소 등)은 배율이 0.64배다.

문제 10

정격용량 18.5[kW], 정격전압 380[V], 역률 70[%] 전동기 부하에 콘덴서를 Y결선으로 설치해 역률을 90[%]로 개선하려 한다. (단, 주파수 60[Hz].)
(1) 콘덴서 용량[kVA]
(2) 정전용량[μF]

정답 및 해설

(1) 콘덴서 용량

Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1} - \dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)

= 18.5\left(\dfrac{\sqrt{1-0.7^2}}{0.7} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 18.5 \times (1.0202 - 0.4843) = 9.91

[kVA]

(2) 정전용량 (Y결선)
Y결선은 각 상이 상전압

\dfrac{V}{\sqrt{3}}

를 받으므로 3상 용량

Q_c = 3 \cdot 2\pi f C \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2 = 2\pi f C V^2

C = \dfrac{Q_c}{2\pi f V^2} = \dfrac{9.91 \times 10^3}{2\pi \times 60 \times 380^2} = 182.1 \times 10^{-6}

[F]

C = 182.1

[μF]

[해설]

역률 개선용 콘덴서 용량은 개선 전후의 무효전력 차인 $Q_c=P(\tan\theta_1-\tan\theta_2)$ 이다.

콘덴서 용량은 다음과 같다.
$Q_c=18.5\times(1.0202-0.4843)=9.91$ [kVA]

Y결선은 각 상에 상전압 $V/\sqrt3$ 가 걸리므로 $Q_c=2\pi fCV^2$ 이 된다.
$C=\dfrac{9.91\times10^3}{2\pi\times60\times380^2}\approx182.1\times10^{-6}$ [F] → 182.1 [μF]

혼동 주의: Δ결선은 각 상에 선간전압이 걸려 $Q_c=3\cdot2\pi fCV^2$ 이므로, 같은 용량이면 Y결선에 필요한 정전용량이 Δ결선의 3배이다.

문제 11

예상 고장전류 실효값 48162[A], 보호도체 절연물 상수 k=143, 보호장치 순시차단시간 0.1초일 때 보호도체 단면적은 몇 [mm²] 이상이어야 하는가? (단, 자동차단시간 5초 이내, 설계여유 1.25 적용.)

정답 및 해설

차단시간 5초 이내일 때 보호도체 최소 단면적(단열 단시간 통전식)

S = \dfrac{\sqrt{I^2 t}}{k} = \dfrac{\sqrt{48{,}162^2 \times 0.1}}{143} = 106.5

[mm²]
설계여유 1.25 적용

S = 106.5 \times 1.25 = 133.13

[mm²]
따라서 133.13[mm²] 이상이어야 한다.

[해설]

KEC 보호도체 단면적 식은 자동차단시간 5초 이내에 쓰며, 고장전류가 흐르는 짧은 동안 열이 밖으로 빠지지 않는다고 보는 단열 가정 식이다.

k=143은 보호도체 재질과 절연물 종류로 정해지는 상수다.

최소 단면적
$S = \dfrac{\sqrt{I^2 t}}{k} = \dfrac{\sqrt{48{,}162^2 \times 0.1}}{143}$
$= 106.5$ [mm²]
설계여유 적용
$106.5 \times 1.25 = 133.13$ [mm²]

t에는 자동차단 한계인 5초가 아니라 보호장치 실제 차단시간 0.1초를 넣고, 마지막에 1.25배 여유를 곱한다.

문제 12

용량 200[kVA], 전압 200[V]인 6펄스 3상 UPS로 공급하는 설비의 기본파 전류와 제5고조파 전류를 계산하시오. (단, 역률·효율 100[%], 제5고조파 저감계수 0.5.)
(1) 기본파 전류
(2) 제5고조파 전류

정답 및 해설

(1) 기본파 전류
3상이므로

I_1 = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{200 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 200} = 577.35

[A]

(2) 제5고조파 전류
이상적 6펄스 정류기의 제n고조파는 기본파의

\dfrac{1}{n}

이다. 제5고조파에 저감계수 0.5를 적용하면

I_5 = \dfrac{I_1}{5} \times 0.5 = \dfrac{577.35}{5} \times 0.5 = 57.74

[A]

[해설]

3상 기본파 전류는 피상전력을 $\sqrt3V$ 로 나눠 구한다.
$I_1=\dfrac{200\times10^3}{\sqrt3\times200}=577.35$ [A]

이상적인 6펄스 정류기에서 제n고조파는 기본파의 1/n이며, 여기에 저감계수 0.5를 곱한다.
$I_5=\dfrac{577.35}{5}\times0.5=57.74$ [A]

혼동 주의: 6펄스 정류기의 고조파 차수는 6n±1(제5·7·11·13차)이며, 제3고조파는 이론상 나타나지 않는다.

문제 13

머레이 루프(Murray loop)법으로 선로 고장점을 찾으려 한다. 길이 4[km](0.2[Ω/km]) 선로에 그림처럼 접지고장이 생겼을 때, 고장점까지 거리 X[km]를 구하시오. (단, G는 검류계, 170[Ω]과 90[Ω]에서 브리지가 평형.)

정답 및 해설

머레이 루프는 휘트스톤 브리지 원리로, 평형 시 변 저항비가 고장점까지·왕복 도체저항비와 같다. 선로 1조 길이 4[km]이므로 루프 전체는 왕복

2L = 2 \times 4 = 8

[km].
고장측 변 90[Ω], 건전측 변 170[Ω]에서 평형:

X = \dfrac{90}{170+90} \times 2L = \dfrac{90}{260} \times 8 = 2.77

[km]
(저항은 길이에 비례하므로 0.2[Ω/km]는 비에서 상쇄되어 결과에 영향 없다.)

[해설]

머레이 루프법은 건전 도체와 고장 도체를 끝에서 이어 루프로 만들고 휘트스톤 브리지 평형 조건으로 고장점을 찾는다. 그림에서 90[Ω] 변은 고장 도체의 X 구간 쪽, 170[Ω] 변은 건전 도체를 거쳐 돌아오는 나머지(2L−X) 쪽이다.

루프 전체는 왕복 2L = 2 × 4 = 8[km]이고, 평형 시 마주 보는 변의 곱이 같다.
$P \cdot X = Q(2L - X)$
$X = \dfrac{Q}{P+Q} \times 2L = \dfrac{90}{170+90} \times 8$
$X = 2.77$ [km]

도체 저항 0.2[Ω/km]는 양변에 똑같이 곱해져 상쇄되므로 결과에 영향이 없다.

문제 14

송전단 전압 3300[V], 수전단 전압 3150[V]인 3상 송전선로의 고유저항이 ρ=1.818×10⁻²[Ω·mm²/m]일 때 전선 굵기는? (단, 정격용량 1000[kW], 길이 3[km], 리액턴스 무시. 굵기 후보[mm²]: 70, 95, 120, 150, 185)

정답 및 해설

리액턴스를 무시하므로 3상 전압강하

e = \sqrt{3}\,I\,R

이다.
수전단 기준 부하전류(역률 100[%])

I = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V_r} = \dfrac{1000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 3150} = 183.3

[A]
전압강하

e = V_s - V_r = 3300 - 3150 = 150

[V]
선저항

R = \dfrac{e}{\sqrt{3}\,I} = \dfrac{150}{\sqrt{3} \times 183.3} = 0.4725

[Ω]
고유저항식

R = \rho\dfrac{L}{A}

에서 (1선 길이 L=3000[m])

A = \rho\dfrac{L}{R} = 1.818 \times 10^{-2} \times \dfrac{3000}{0.4725} = 115.43

[mm²]
후보 중 이를 만족하는 최소 굵기는

120

[mm²].

[해설]

리액턴스를 무시하므로 3상 전압강하 $e=\sqrt3\,IR$ (저항분만 작용)에서 선로저항을 역산하고, 고유저항식 $R=\rho\dfrac{L}{A}$ 로 단면적을 구한다.

$I=\dfrac{1000\times10^3}{\sqrt3\times3150}=183.3$ [A]
$e=3300-3150=150$ [V]
$R=\dfrac{150}{\sqrt3\times183.3}=0.4725$ [Ω]
$A=1.818\times10^{-2}\times\dfrac{3000}{0.4725}=115.43$ [mm²]

계산값 이상인 규격 중 가장 작은 120 mm²를 고른다. 혼동 주의: L은 왕복이 아닌 1선 길이 3,000 m이다.

문제 15

그림·조건·참고표를 이용해 3상 단락용량, 3상 단락전류, 차단기 차단용량 등을 계산하시오.

[조건] 변압기 60[kV]/6.6[kV], 3000[kVA]×3. 6.6[kV]측 선로: 지중선 100[mm²]×0.095[km], 가공선 100[mm²]×0.4[km], 60[mm²]×1.4[km], 38[mm²]×0.7[km], 5[mm]×1.2[km]. 수전설비 1차측 1상당 합성 %X_G=1.5[%], 변압기 명판 7.4[%]/3000[kVA](기준용량 10000[kVA]).
참고표(10000[kVA] 기준 %r·%x[%/km]) 지중100mm²(6kV): %r=4.2 %x=1.7; 가공100mm²(6kV): %r=4.1 %x=7.5; 가공60mm²: %r=7.0 %x=7.9; 가공38mm²: %r=11.2 %x=8.2; 가공5mm: %r=20.8 %x=8.8. 정격차단용량 표준치(7200[V]): 25,50,(75),100,150,(200),250[MVA]
(1) 합성 %임피던스 (2) 3상 단락용량 (3) 3상 단락전류 (4) 정격차단용량 계산 및 표 선정

정답 및 해설

(기준용량 10000[kVA]로 모든 %값을 환산한다.)

(1) 합성 %임피던스
변압기:

\%Z_T = 7.4 \times \dfrac{10{,}000}{3{,}000} = 24.67

[%] (리액턴스로 취급)
선로 %R = 4.2×0.095 + 4.1×0.4 + 7.0×1.4 + 11.2×0.7 + 20.8×1.2 = 44.64 [%]
선로 %X = 1.7×0.095 + 7.5×0.4 + 7.9×1.4 + 8.2×0.7 + 8.8×1.2 = 30.52 [%]
전체 %X = %X_G + %Z_T + 선로%X = 1.5 + 24.67 + 30.52 = 56.69 [%], 전체 %R = 44.64 [%]

\%Z = \sqrt{44.64^2 + 56.69^2} = 72.15

[%]

(2) 3상 단락용량

P_s = \dfrac{100}{\%Z} \times P_n = \dfrac{100}{72.15} \times 10{,}000 = 13{,}859

[kVA] ≒ 13.86 [MVA]

(3) 3상 단락전류 (6.6[kV]측)
기준전류

I_n = \dfrac{P_n}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{10{,}000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 6{,}600} = 874.8

[A]

I_s = \dfrac{100}{\%Z} \times I_n = \dfrac{100}{72.15} \times 874.8 = 1{,}212.4

[A]

(4) 정격차단용량
차단기 정격전압 7.2[kV] 기준 차단용량

P_c = \sqrt{3} \times V_n \times I_s'

로, 단락용량과 거의 같은 약 13.86[MVA]가 된다.

P_c = \sqrt{3} \times 7.2 \times (1{,}212.4 \times \tfrac{6.6}{7.2}) = 13.86

[MVA]
표준 차단용량(7200[V]: 25, 50, …) 중 만족하는 최소값은

25

[MVA].

[해설]

이 문제는 발전기·변압기·선로 각 구간의 %임피던스를 하나의 기준용량(10,000kVA)으로 통일해 합성한 뒤, 이를 이용해 단락용량·단락전류·차단기 정격을 차례로 구하는 절차형 문제다.

변압기 %X는 명판용량 기준값을 $\%X'=\%X\times(P_n/P)$ 로 환산하고, 선로는 구간별 %r·%x에 각 구간 길이(km)를 곱해 누적한 뒤 전체를 $\%Z=\sqrt{\%R^2+\%X^2}$ 로 합성하는 순서가 핵심이다.

3상 단락용량은 $P_s=(100/\%Z)\times P_n$ , 단락전류는 같은 비율을 기준전류에 곱해 구하며, 정격차단용량은 계산된 단락용량 이상인 표준 차단용량 계열 중 최소값으로 선정한다.

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전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제

총 15문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

정답 및 해설

b접점인 P001·P002는 부정(NOT)으로 처리한다.
출력 P010의 논리식:

P010 = \{(P000 \cdot \overline{P001} + P010) \cdot \overline{P002}\} + (P003 \cdot P004)

2입력 1출력 소자로 쪼개면
①

A = P000 \cdot \overline{P001}

(P001 반전 후 AND)
②

B = A + P010

(자기유지 OR)
③

C = B \cdot \overline{P002}

(P002 반전 후 AND)
④

D = P003 \cdot P004

(AND)
⑤

P010 = C + D

(OR)

요약: P001·P002를 NOT으로 반전한 뒤 ①~⑤ 순서로 2입력 AND·OR를 잇고, 출력 P010을 ② OR단에 자기유지로 되먹임한다.

[해설]

래더를 논리회로로 바꿀 때는 a접점은 그대로, b접점은 NOT으로 두고, 직렬은 AND·병렬은 OR로 옮긴다.

P000과 NOT P001을 AND — 1행 앞쪽 직렬.
그 결과와 P010을 OR — 출력을 입력으로 되먹이는 자기유지.
그 결과와 NOT P002를 AND — P002 b접점 직렬.
P003과 P004를 AND — 3행 직렬군.
두 결과를 OR — 코일 직전 마디의 병렬 합류로 P010 출력.

혼동 주의: P003·P004 항은 P002 뒤에서 합류하므로 NOT P002와 곱해지지 않는 별도 OR항이다.

문제 2

정답 및 해설

[해설]

자기유지·타이머 순차제어에 EOCR(전자식 과전류계전기) 트립 보호를 더한 시퀀스다. 접점은 동작설명 순서대로 채운다.

기동 — 누르는 동안만 닫히는 PB1에 MC1-a를 병렬로 달아, 손을 떼도 MC1·T1이 유지되고 MC1-a로 GL이 켜진다.
T1 한시 후 — T1 한시a접점이 닫혀 MC2·T2가 여자되고, MC1 유지회로에 직렬로 넣은 MC2-b가 열려 MC1이 풀리면서 GL이 꺼진다.
점멸 — FR(플리커릴레이, 일정 주기로 a·b접점을 번갈아 여닫는 릴레이)이 동작해 FR-a로 RL, FR-b로 YL이 번갈아 켜지고, 부저는 YL과 엇갈려 울린다.
T2 한시 후 — T2 한시b접점이 열려 MC2·T2가 풀리고, 이어서 FR·RL·YL이 꺼지며 부저도 멈춘다.
과전류 — EOCR-b를 전원선에 직렬로 두어 트립 시 회로 전체를 끊고, EOCR-a로 WL을 켠다.

정지용 PB0(b접점)는 EOCR-b와 함께 공통 전원선에 직렬로 들어가 있어서, 누르면 회로 전체가 처음 상태로 돌아간다.

혼동 주의: 한시a접점은 설정시간이 지나면 닫히고, 한시b접점은 설정시간이 지나면 열린다.

문제 3

구분	계측장비	권장 교정 및 시험주기(년)
계측장비 교정	계전기 시험기	( ① )
	절연내력 시험기	( ② )
	절연유 내압 시험기	( ③ )
	적외선 열화상 카메라	( ④ )
	전원 품질 분석기	( ⑤ )

정답 및 해설

「전기안전관리자의 직무에 관한 고시」 별표상 표의 5개 계측장비는 모두 권장 교정주기가 1년이다.

① 1년
② 1년
③ 1년
④ 1년
⑤ 1년

[해설]

전기안전관리자의 직무에 관한 고시 별표에서 정한 계측장비 권장 교정주기로 보면, 표에 있는 다섯 장비는 모두 1년이다.

계전기 시험기는 보호계전기의 동작값·동작시간을 시험하는 장비로 1년마다 교정한다.
절연내력 시험기는 고전압을 가해 절연을 확인하는 장비로 1년마다 교정한다.
절연유 내압 시험기는 변압기 절연유의 절연파괴전압을 재는 장비로 1년마다 교정한다.
적외선 열화상 카메라는 접속부 과열을 찾는 장비로 1년마다 교정한다.
전원 품질 분석기는 고조파·전압변동 등을 측정하는 장비로 1년마다 교정한다.

외우는 요령: 전기안전관리자가 쓰는 계측장비 교정주기는 모두 1년이다.

문제 4

저압 옥내배선을 케이블공사로 시설할 때, 장소별 가능(O)·불가능(X)으로 표의 빈칸을 완성하시오.

옥내	옥측		옥외	물기가 있는 장소
옥내	건조한 장소 / 습기가 많은 장소	우선내 / 우선외	옥외	물기가 있는 장소

정답 및 해설

[해설]

케이블공사는 케이블 자체의 절연체와 외장이 전선을 보호하므로, 저압 배선 공사방법 중 시설장소 제한이 가장 적다.

따라서 옥내(건조한 장소·습기가 많은 장소), 옥측(우선내·우선외), 옥외, 물기가 있는 장소의 모든 칸이 O이다.

혼동 주의: 금속덕트공사와 라이팅덕트공사는 옥내의 건조한 장소로 제한되므로, 이런 표 문제에서 X가 섞이는 대표 공사방법이다.

문제 5

정답 및 해설

[해설]

문제 6

정답 및 해설

[해설]

1차측(변압기 Δ) CT — 2차를 Y(성형)로 결선한다.
2차측(변압기 Y) CT — 2차를 Δ(환상)로 결선한다.

문제 7

부하의 종류	출력[kW]	극수	대수	적용부하	기동방법
전동기	37	6	1	소화전 펌프	리액터 기동
	22	6	2	급수펌프	리액터 기동
	11	6	2	배풍기	Y-Δ 기동
	5.5	4	1	배수펌프	직입 기동
전등, 기타	50	-	-	비상조명	-

정답 및 해설

각 전동기 입력[kVA]

= \dfrac{\text{출력}}{\eta \cdot \cos\theta}

로 계산한다.

· 37kW 1대:

\dfrac{37}{0.865 \times 0.80} = 53.47

[kVA]
· 22kW 1대:

\dfrac{22}{0.855 \times 0.785} = 32.78

[kVA] (2대)
· 11kW 1대:

\dfrac{11}{0.84 \times 0.77} = 17.01

[kVA] (2대)
· 5.5kW 1대:

\dfrac{5.5}{0.825 \times 0.795} = 8.39

[kVA]
· 전등·기타:

\dfrac{50}{1.0 \times 1.0} = 50

[kVA]

동력 수용률: 입력 최대인 53.47kVA 1대는 100[%], 나머지 전동기는 80[%].
나머지 전동기 입력 합

= 32.78 \times 2 + 17.01 \times 2 + 8.39 = 107.97

[kVA]
동력 수용분

= 53.47 \times 1.0 + 107.97 \times 0.8 = 139.85

[kVA]
전등·기타(100[%])

= 50

[kVA]

발전기 필요용량

= 139.85 + 50 = 189.85

[kVA]
표2 자가용 디젤 표준출력(50, 100, 150, 200, 300, 400 [kVA]) 중 만족하는 최소값은

200

[kVA].

[해설]

발전기 용량은 각 부하의 입력 kVA를 구한 뒤 수용률을 곱해 합산한다.

전등·기타는 역률과 수용률이 모두 100%이므로 50kVA를 그대로 더한다.
$139.85+50=189.85$ [kVA] → 표준출력 중 이를 넘는 최소값인 200 [kVA]

혼동 주의: 2대씩인 22kW와 11kW는 1대 입력에 2를 곱해야 하며, 계산값보다 큰 최소 표준용량으로 올려서 선정한다.

문제 8

정답 및 해설

(1) 광원의 높이
천장 9[m]에서 천장면하 1[m]에 부착, 작업면을 바닥(0[m])으로 보므로

H = 9 - 1 = 8

[m]

(2) 실지수

RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)} = \dfrac{50 \times 25}{8 \times (50+25)} = 2.08

기호표 1.75~2.25 범위 → 기호 E, 실지수 2.0

(3) 조명률
직접조명(전구), 천장·벽 반사율 0.3, 실지수 E2.0 → 표에서

U = 0.47

(47[%])

(4) 감광보상률
직접조명·전구·보수상태 "양" →

D = 1.3

(5) 총 광속
광속법

NF = \dfrac{E \cdot A \cdot D}{U} = \dfrac{200 \times (50 \times 25) \times 1.3}{0.47} = 691{,}489

[lm]

(6) 한 등의 광속
총 등수

N = 8 \times 4 = 32

[등]

F = \dfrac{NF}{N} = \dfrac{691{,}489}{32} = 21{,}609

[lm]

(7) 와트 수 선정
백열등 특성표에서 21,609[lm] 이상에 가장 가까운 L100V 1000W(21,000[lm]) →

1000

[W] 선정.

[해설]

광속법 조명설계는 총 광속 NF = EAD/U를 기본식으로 쓴다. 표는 실지수 기호표 → 조명률·감광보상률표 → 백열등 특성표 순서로 찾는다.

광원 높이는 작업면(바닥)에서 광원까지의 거리이므로, 천장고에서 천장면하 거리 1[m]를 뺀다.
$H=9-1=8$ [m]

표2의 E 2.0 행에서 천장 반사율 0.30·벽 0.3 칸을 읽으면 $U=0.47$ 이다. 감광보상률은 전구·보수상태 "양" 칸에서 $D=1.3$ 이다.

표3에서 가장 가까운 규격은 1000[W](21,000[lm])이다. 표의 광속은 약 ±10[%] 허용차가 있는 중심값이라 21,609[lm]와의 차이는 이 범위 안에 든다.

혼동 주의: 보수에 따른 광속 감소를 미리 채워 주는 감광보상률 D는 분자에, 조명률 U는 분모에 온다.

문제 9

전기설비기술기준에 따라 사용전압 154[kV] 중성점 직접접지식 전로의 절연내력 시험전압[V]을 구하고 시험방법을 쓰시오. (단, 정격전압으로 계산.)

정답 및 해설

(1) 시험전압
단서에 따라 최대사용전압을 정격전압 154,000[V]로 본다.
60[kV] 초과·중성점 직접접지식이므로 시험전압 배수는 0.72배.

V = 154{,}000 \times 0.72 = 110{,}880

[V]

(2) 시험방법
시험전압 110,880[V]를 전로와 대지 사이에 연속 10분간 가했을 때 견디면 합격이다.

[해설]

시험전압
$154{,}000 \times 0.72 = 110{,}880$ [V]

문제 10

정답 및 해설

(1) 콘덴서 용량

Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1} - \dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)

= 18.5\left(\dfrac{\sqrt{1-0.7^2}}{0.7} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 18.5 \times (1.0202 - 0.4843) = 9.91

[kVA]

(2) 정전용량 (Y결선)
Y결선은 각 상이 상전압

\dfrac{V}{\sqrt{3}}

를 받으므로 3상 용량

Q_c = 3 \cdot 2\pi f C \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2 = 2\pi f C V^2

C = \dfrac{Q_c}{2\pi f V^2} = \dfrac{9.91 \times 10^3}{2\pi \times 60 \times 380^2} = 182.1 \times 10^{-6}

[F]

C = 182.1

[μF]

[해설]

역률 개선용 콘덴서 용량은 개선 전후의 무효전력 차인 $Q_c=P(\tan\theta_1-\tan\theta_2)$ 이다.

콘덴서 용량은 다음과 같다.
$Q_c=18.5\times(1.0202-0.4843)=9.91$ [kVA]

Y결선은 각 상에 상전압 $V/\sqrt3$ 가 걸리므로 $Q_c=2\pi fCV^2$ 이 된다.
$C=\dfrac{9.91\times10^3}{2\pi\times60\times380^2}\approx182.1\times10^{-6}$ [F] → 182.1 [μF]

혼동 주의: Δ결선은 각 상에 선간전압이 걸려 $Q_c=3\cdot2\pi fCV^2$ 이므로, 같은 용량이면 Y결선에 필요한 정전용량이 Δ결선의 3배이다.

문제 11

정답 및 해설

차단시간 5초 이내일 때 보호도체 최소 단면적(단열 단시간 통전식)

S = \dfrac{\sqrt{I^2 t}}{k} = \dfrac{\sqrt{48{,}162^2 \times 0.1}}{143} = 106.5

[mm²]
설계여유 1.25 적용

S = 106.5 \times 1.25 = 133.13

[mm²]
따라서 133.13[mm²] 이상이어야 한다.

[해설]

KEC 보호도체 단면적 식은 자동차단시간 5초 이내에 쓰며, 고장전류가 흐르는 짧은 동안 열이 밖으로 빠지지 않는다고 보는 단열 가정 식이다.

k=143은 보호도체 재질과 절연물 종류로 정해지는 상수다.

최소 단면적
$S = \dfrac{\sqrt{I^2 t}}{k} = \dfrac{\sqrt{48{,}162^2 \times 0.1}}{143}$
$= 106.5$ [mm²]
설계여유 적용
$106.5 \times 1.25 = 133.13$ [mm²]

t에는 자동차단 한계인 5초가 아니라 보호장치 실제 차단시간 0.1초를 넣고, 마지막에 1.25배 여유를 곱한다.

문제 12

정답 및 해설

(1) 기본파 전류
3상이므로

I_1 = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{200 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 200} = 577.35

[A]

(2) 제5고조파 전류
이상적 6펄스 정류기의 제n고조파는 기본파의

\dfrac{1}{n}

이다. 제5고조파에 저감계수 0.5를 적용하면

I_5 = \dfrac{I_1}{5} \times 0.5 = \dfrac{577.35}{5} \times 0.5 = 57.74

[A]

[해설]

3상 기본파 전류는 피상전력을 $\sqrt3V$ 로 나눠 구한다.
$I_1=\dfrac{200\times10^3}{\sqrt3\times200}=577.35$ [A]

이상적인 6펄스 정류기에서 제n고조파는 기본파의 1/n이며, 여기에 저감계수 0.5를 곱한다.
$I_5=\dfrac{577.35}{5}\times0.5=57.74$ [A]

혼동 주의: 6펄스 정류기의 고조파 차수는 6n±1(제5·7·11·13차)이며, 제3고조파는 이론상 나타나지 않는다.

문제 13

정답 및 해설

머레이 루프는 휘트스톤 브리지 원리로, 평형 시 변 저항비가 고장점까지·왕복 도체저항비와 같다. 선로 1조 길이 4[km]이므로 루프 전체는 왕복

2L = 2 \times 4 = 8

[km].
고장측 변 90[Ω], 건전측 변 170[Ω]에서 평형:

X = \dfrac{90}{170+90} \times 2L = \dfrac{90}{260} \times 8 = 2.77

[km]
(저항은 길이에 비례하므로 0.2[Ω/km]는 비에서 상쇄되어 결과에 영향 없다.)

[해설]

루프 전체는 왕복 2L = 2 × 4 = 8[km]이고, 평형 시 마주 보는 변의 곱이 같다.
$P \cdot X = Q(2L - X)$
$X = \dfrac{Q}{P+Q} \times 2L = \dfrac{90}{170+90} \times 8$
$X = 2.77$ [km]

도체 저항 0.2[Ω/km]는 양변에 똑같이 곱해져 상쇄되므로 결과에 영향이 없다.

문제 14

정답 및 해설

리액턴스를 무시하므로 3상 전압강하

e = \sqrt{3}\,I\,R

이다.
수전단 기준 부하전류(역률 100[%])

I = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V_r} = \dfrac{1000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 3150} = 183.3

[A]
전압강하

e = V_s - V_r = 3300 - 3150 = 150

[V]
선저항

R = \dfrac{e}{\sqrt{3}\,I} = \dfrac{150}{\sqrt{3} \times 183.3} = 0.4725

[Ω]
고유저항식

R = \rho\dfrac{L}{A}

에서 (1선 길이 L=3000[m])

A = \rho\dfrac{L}{R} = 1.818 \times 10^{-2} \times \dfrac{3000}{0.4725} = 115.43

[mm²]
후보 중 이를 만족하는 최소 굵기는

120

[mm²].

[해설]

리액턴스를 무시하므로 3상 전압강하 $e=\sqrt3\,IR$ (저항분만 작용)에서 선로저항을 역산하고, 고유저항식 $R=\rho\dfrac{L}{A}$ 로 단면적을 구한다.

$I=\dfrac{1000\times10^3}{\sqrt3\times3150}=183.3$ [A]
$e=3300-3150=150$ [V]
$R=\dfrac{150}{\sqrt3\times183.3}=0.4725$ [Ω]
$A=1.818\times10^{-2}\times\dfrac{3000}{0.4725}=115.43$ [mm²]

계산값 이상인 규격 중 가장 작은 120 mm²를 고른다. 혼동 주의: L은 왕복이 아닌 1선 길이 3,000 m이다.

문제 15

정답 및 해설

(기준용량 10000[kVA]로 모든 %값을 환산한다.)

(1) 합성 %임피던스
변압기:

\%Z_T = 7.4 \times \dfrac{10{,}000}{3{,}000} = 24.67

\%Z = \sqrt{44.64^2 + 56.69^2} = 72.15

[%]

(2) 3상 단락용량

P_s = \dfrac{100}{\%Z} \times P_n = \dfrac{100}{72.15} \times 10{,}000 = 13{,}859

[kVA] ≒ 13.86 [MVA]

(3) 3상 단락전류 (6.6[kV]측)
기준전류

I_n = \dfrac{P_n}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{10{,}000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 6{,}600} = 874.8

[A]

I_s = \dfrac{100}{\%Z} \times I_n = \dfrac{100}{72.15} \times 874.8 = 1{,}212.4

[A]

(4) 정격차단용량
차단기 정격전압 7.2[kV] 기준 차단용량

P_c = \sqrt{3} \times V_n \times I_s'

로, 단락용량과 거의 같은 약 13.86[MVA]가 된다.

P_c = \sqrt{3} \times 7.2 \times (1{,}212.4 \times \tfrac{6.6}{7.2}) = 13.86

[MVA]
표준 차단용량(7200[V]: 25, 50, …) 중 만족하는 최소값은

25

[MVA].

[해설]