전기기사 실기 2022년 1회 기출유형문제 시험지 PDF 다운로드

차단기가 끊기면 오히려 위험하거나 보호가 불필요한 곳은 시설 금지.

① 접지공사의 접지선(접지도체)
② 다선식 전로의 중성선
③ 저압 가공전선로의 접지측 전선

우선순위 높은 것 → 낮은 것 순.

① 공사시방서
② 설계도면
③ 전문시방서
④ 표준시방서
⑤ 산출내역서
⑥ 승인된 상세시공도면
⑦ 관계법령의 유권해석
⑧ 감리자의 지시사항

[암기] 공사시방서 → 설계도면 → 전문시방서 → 표준시방서 → 산출내역서 → 승인된 상세시공도면 → 관계법령의 유권해석 → 감리자의 지시사항

(1) 배타적 부정 논리합 회로(Exclusive-NOR, XNOR). 두 입력이 같으면 1, 다르면 0인 일치회로.

(2) $Y=\overline{A \oplus B}=\overline{A}\,\overline{B}+AB$

(3) 진리표

A	B	Y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

곱(AND)=직렬, 합(OR)=병렬. 두 괄호항을 직렬로 잇고 괄호 안 합(+)은 접점 병렬.

· 제1군 (X+Ȳ+Z): a접점 X, b접점 Ȳ, a접점 Z 병렬
· 제2군 (Y+Z̄): a접점 Y, b접점 Z̄ 병렬
· 제1군 — 제2군 직렬 후 출력(코일·램프)에 접속

[형태] [X∥Ȳ∥Z] — [Y∥Z̄] — (출력)

(1) CVCF = 정전압 정주파수 장치(Constant Voltage Constant Frequency). 입력 전원의 전압·주파수가 변해도 일정한 전압·주파수를 부하에 공급하는 무정전 전원장치.

(2) 건전 피더 ELB₂ 지락전류는 그 피더 대지정전용량(라인필터 $C_2$ + 케이블 $C_{L2}$)으로 흐른다.
$C=C_2+C_{L2}=0.1+0.2=0.3$[μF]
$I_g=3\times 2\pi f\,C E=3\times 2\pi\times 60\times 0.3\times 10^{-6}\times 220=0.0746$[A]
∴ $I_g \fallingdotseq 74.64$[mA]

(3) [동작 상한] 정격감도전류는 전 지락전류의 $\dfrac{1}{3}$ 이하에서 동작해야 한다.
전 지락전류 $I=3\times 2\pi f\,(C_s+C_1+C_{L1}+C_2+C_{L2})E$
$=3\times 2\pi\times 60\times (5+0.1+0.2+0.1+0.2)\times 10^{-6}\times 220 \fallingdotseq 1393.36$[mA]
동작 상한 = $\dfrac{1}{3}\times 1393.36 \fallingdotseq 464.45$[mA]

[부동작 하한] 건전 피더 지락전류(74.64[mA])의 2배 이상.
부동작 하한 = $2\times 74.64 \fallingdotseq 149.29$[mA]

∴ 정격감도전류 범위: 약 $149.29$[mA] ~ $464.45$[mA]

정상 시 각 PT는 선간전압 380[V]를 받아 2차에 $380\times\dfrac{110}{380}=110$[V]를 내고, 개방단 V₃도 110[V]를 지시한다.

(1) L₁ 단선 시: PT₁은 L₁측 단자가 끊겨 가압 안 됨 → V₁=0[V]. PT₂는 L₂-L₃ 정상 가압 → V₂=110[V]. 개방단 V₃는 PT₂ 2차만 나타나 V₃=110[V].
① V₁ = 0[V]
② V₂ = 110[V]
③ V₃ = 110[V]

(2) L₂(공통선) 단선 시: 공통점 L₂가 끊기면 PT₁(L₁측)·PT₂(L₃측)가 직렬이 되어 살아있는 선간전압 L₁-L₃(=380[V])을 둘이 나눠 받는다. 임피던스가 같아 각각 190[V]씩이므로 2차는 $190\times\dfrac{110}{380}=55$[V].
① V₁ = 55[V]
② V₂ = 55[V]
③ V₃ = 110[V] (개방단은 두 2차 전압의 합 = 선간 L₁-L₃ 환산 110[V])

(1) 모든 리액턴스를 100[MVA] 공통 기준으로 환산하면
$X_{ps}=9$[%], $X_{st}=3\times\dfrac{100}{50}=6$[%], $X_{pt}=8.5\times\dfrac{100}{50}=17$[%]
각 권선 환산식(100[MVA] 기준):
$X_p=\dfrac{X_{ps}+X_{pt}-X_{st}}{2}=\dfrac{9+17-6}{2}=10$[%]
$X_s=\dfrac{X_{ps}+X_{st}-X_{pt}}{2}=\dfrac{9+6-17}{2}=-1$[%]
$X_t=\dfrac{X_{pt}+X_{st}-X_{ps}}{2}=\dfrac{17+6-9}{2}=7$[%]
이를 각 권선 자기 용량 기준으로 환산:
① 1차(100[MVA] 기준): $10$[%]
② 2차(50[MVA] 기준): $-1\times\dfrac{50}{100}=-0.5$[%]
③ 3차(50[MVA] 기준): $7\times\dfrac{50}{100}=3.5$[%]
(2차가 음(−)인 것은 3권선 변압기에서 정상적으로 나타난다.)

(2) 손실을 무시한 전력 평형으로 푼다. 1차 입력 100[MVA](역률 0.9 앞섬): $P_1=100\times0.9=90$[MW], $Q_1=100\times0.4359 \fallingdotseq 43.59$[MVar](진상). 3차에는 50[MVA] 진상 무효전력만 접속($P_3=0,\;Q_3=50$[MVar] 진상).
2차 유효분: $P_2=P_1-P_3=90$[MW]
2차 무효분: $Q_2=Q_1-Q_3=43.59-50=-6.41$[MVar]
① 2차측 출력 $S_2=\sqrt{90^2+6.41^2} \fallingdotseq 90.23$[MVA] (≈ 90230[kVA])
② 2차측 역률 $\cos\theta=\dfrac{90}{90.23} \fallingdotseq 0.9975$, 약 99.75[%]

(3) 1차 전압 154[kV](정격)에서 각 모선 전압은 권선 경로의 %리액턴스 강하로 구한다. 100[MVA] 기준 $X_p=10,\;X_s=-1,\;X_t=7$[%].
[2차] 경로 $X_p+X_s=9$[%], 통과 무효분 $q_2=6.41/100$:
$\varepsilon_2=q_2\times(X_p+X_s)=0.0641\times9 \fallingdotseq 0.58$[%]
① 2차 모선 전압 $V_2=66\times(1-0.0058) \fallingdotseq 65.62$[kV]
[3차] 경로 $X_p+X_t=17$[%], 진상 무효 $q_3=-50/100$(전압 상승):
$\varepsilon_3=q_3\times(X_p+X_t)=-0.5\times17=-8.5$[%]
② 3차 모선 전압 $V_3=15.4\times(1+0.085) \fallingdotseq 16.71$[kV] (진상 무효로 정격보다 상승)

피뢰기 정격전압은 1선 지락 시 건전상 상용주파 이상전압을 견디도록 정한다.
$V_n=\alpha\times\beta\times V_m$ (α: 접지계수, β: 유도계수, $V_m$: 계통 최고전압).
154[kV] 최고전압은 약 168[kV]이므로
$V_n=0.75\times1.1\times168=138.6$[kV]
이보다 큰 가장 가까운 표준 정격 선택.
∴ $144$[kV]

기존 부하(500[kVA], 역률 0.6 지상)의 유효전력 $P_0=500\times0.6=300$[kW].
커패시터로 역률을 개선하면 변압기는 합성 피상전력을 최대 500[kVA]까지 부담할 수 있다. 합성 역률이 90[%]가 되는 한계까지 증설하면 변압기가 공급 가능한 합성 유효전력은
$P=500\times0.9=450$[kW]
따라서 증설 가능한 부하(역률 0.9)의 유효전력은
$\Delta P=P-P_0=450-300=150$[kW]
∴ $150$[kW]

1선당 작용 정전용량 $C=0.4\times7=2.8$[μF].

(1) 상전압 기준
$I_c=2\pi f C E=2\pi f C\dfrac{V}{\sqrt{3}}=2\pi\times60\times2.8\times10^{-6}\times\dfrac{22900}{\sqrt{3}}$
$I_c \fallingdotseq 13.96$[A]

(2) 충전용량(3상)
$Q_c=\sqrt{3}\,V I_c=2\pi f C V^2=2\pi\times60\times2.8\times10^{-6}\times22900^2$
$Q_c \fallingdotseq 553554$[VA] $\fallingdotseq 553.55$[kVA]

수요 피상전력 $S=\dfrac{P}{\cos\theta}=\dfrac{5000}{0.9} \fallingdotseq 5555.56$[kVA].
네트워크 수전은 1회선 고장 시 남은 (n−1)대 변압기가 과부하율 내에서 전 부하를 부담해야 한다.
$(n-1)\times P_{TR}\times \text{과부하율} \ge S$
$P_{TR}\ge\dfrac{S}{(n-1)\times1.3}=\dfrac{5555.56}{3\times1.3} \fallingdotseq 1424.5$[kVA]
∴ 네트워크 변압기 1대 용량은 약 $1424.5$[kVA] 이상.

커패시터 전류 $I=\dfrac{V}{X_C}=2\pi f C V$로 주파수에 비례.
$\dfrac{I_{60}}{I_{50}}=\dfrac{f_2}{f_1}=\dfrac{60}{50}=1.2$
$\left(\dfrac{60}{50}-1\right)\times100=20$[%]
∴ 20[%] 증가.

분류기 배율 $m=\dfrac{I}{I_a}=\dfrac{6}{1}=6$.
분류기 저항 $R_s=\dfrac{R_a}{m-1}$ ($R_a$: 전류계 내부저항).
$R_s=\dfrac{20\times10^3}{6-1}=\dfrac{20000}{5}=4000$[Ω]
∴ $4000$[Ω] (=4[kΩ])

봉형 접지전극 1개의 접지저항 공식.
$R=\dfrac{\rho}{2\pi L}\ln\dfrac{2L}{r}=\dfrac{\rho}{2\pi L}\ln\dfrac{4L}{d}$
[m] 단위로 $\rho=400$[Ω·m], $L=2.4$[m], $d=0.019$[m] 대입:
$R=\dfrac{400}{2\pi\times2.4}\ln\dfrac{4\times2.4}{0.019}=\dfrac{400}{15.08}\times\ln(505.26)$
$R \fallingdotseq 26.526\times6.225 \fallingdotseq 165.13$[Ω]
∴ $R \fallingdotseq 165.13$[Ω]

연산자 $a=1\angle 120^\circ$를 써서 대칭좌표법으로 각 성분을 계산한다.

(1) 영상분: $V_0=\dfrac{1}{3}(V_a+V_b+V_c)$
$V_0 \fallingdotseq 1.47\angle 45.11^\circ$[V]

(2) 정상분: $V_1=\dfrac{1}{3}(V_a+aV_b+a^2V_c)$
$V_1 \fallingdotseq 3.97\angle 20.54^\circ$[V]

(3) 역상분: $V_2=\dfrac{1}{3}(V_a+a^2V_b+aV_c)$
$V_2 \fallingdotseq 2.52\angle -19.7^\circ$[V]

값 정리:
· $\sum P=30$[kVA]
· $\sum P_m=37\times1+10\times5=87$[kW]
· $P_L=37$[kW]
· $a=1.45,\;c=2,\;k=1.45$
대입:
$PG \ge \big\{30+(87-37)\times1.45+(37\times1.45\times2)\big\}\times1.45$
$=\big\{30+72.5+107.3\big\}\times1.45=209.8\times1.45$
$PG \fallingdotseq 304.21$[kVA]
∴ 약 $304.21$[kVA]

전압변동률 정의 $\varepsilon=\dfrac{V_{20}-V_2}{V_2}\times100$로부터 무부하 2차 전압을 구한다.
$V_{20}=V_2(1+\varepsilon)=115\times(1+0.02)=117.3$[V]
권수비가 $a=\dfrac{V_1}{V_{20}}=20$이므로 1차 전압은
$V_1=a\times V_{20}=20\times117.3=2346$[V]
∴ $V_1=2346$[V]

전력량을 가중치로 좌표의 가중평균을 내면 부하중심.
$X=\dfrac{\sum (W_i x_i)}{\sum W_i},\quad Y=\dfrac{\sum (W_i y_i)}{\sum W_i}$
총 전력량 $\sum W=120+60+20+320=520$[kWh].
$X=\dfrac{120\times4+60\times9+20\times9+320\times6}{520}=\dfrac{480+540+180+1920}{520}=\dfrac{3120}{520}=6$[m]
$Y=\dfrac{120\times4+60\times3+20\times9+320\times12}{520}=\dfrac{480+180+180+3840}{520}=\dfrac{4680}{520}=9$[m]
∴ $(X,\,Y)=(6,\,9)$[m]