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전기기사 실기 2023년 3회 기출유형문제
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문제 1
연료전지(Fuel cell) 발전의 특징을 3가지 쓰시오.
정답 및 해설
① 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환해 발전효율이 높다.
② 회전부가 없어 소음·진동이 적고 신뢰도가 높다.
③ 연소가 없어 SOx·NOx 배출이 적은 친환경 설비이며, 소규모·분산형 설계가 가능하다.
문제 2
동기발전기를 병렬운전하기 위한 조건을 4가지만 쓰시오.
정답 및 해설
① 기전력의 크기가 같을 것
② 기전력의 위상이 같을 것
③ 기전력의 주파수가 같을 것
④ 기전력의 파형이 같을 것
문제 3
진공차단기(VCB)의 특징을 3가지 쓰시오.
정답 및 해설
① 차단시간이 가장 짧아 고속 개폐·차단성능이 우수하다(단, 개폐서지 발생 우려).
② 소호·절연 매질이 고진공이라 기름·가스가 불필요하고 화재 위험이 없어 옥내 설치에 적합하다.
③ 소형·경량·불연성·저소음이며 보수가 적고 수명이 길다.
문제 4
다음 차단기의 종류이다. 명칭을 쓰시오. (예 : ELB - 누전차단기)
(1) OCB :
(2) GCB :
(3) ABB :
(4) MBB :
정답 및 해설
(1) OCB : 유입차단기 (Oil Circuit Breaker)
(2) GCB : 가스차단기 (Gas Circuit Breaker)
(3) ABB : 공기차단기 (Air Blast Breaker)
(4) MBB : 자기차단기 (Magnetic Blast Breaker)
문제 5
차단기의 트립방식에 대한 다음 설명을 보고 빈칸에 들어갈 명칭을 쓰시오.
트립방식설명
①차단기의 주회로에 접속된 변류기의 2차 전류에 의해 트립되는 방식
②충전된 콘덴서의 에너지에 의해 트립되는 방식
③부족전압 트립장치에 인가되어 있는 전압의 저하에 의해 트립되는 방식
정답 및 해설
① 과전류 트립방식 (변류기 2차전류 트립방식)
② 콘덴서 트립방식 (CTD 방식)
③ 부족전압 트립방식 (UVR 방식)
문제 6
한국전기설비규정(KEC)의 과전류 보호에 관한 설명이다. 빈칸에 알맞은 내용을 쓰시오.
【조건】
중성선을 ( ① ) 및 ( ② )하는 회로의 경우에 설치하는 개폐기 및 차단기는 ( ① )시에는 중성선이 선도체보다 늦게 ( ① )되어야 하며, ( ② )시에는 선도체와 동시 또는 그 이전에 ( ② )되는 것을 설치하여야 한다.
정답 및 해설
① 차단
② 재폐로

중성선이 먼저 끊겨 선도체만 활선으로 남는 위험을 막기 위함이다.
문제 7
다음 조건의 ①에 알맞은 내용을 써 넣으시오.
【조건】
그림과 같이 분기회로(S2)의 보호장치(P2)는 (P2)의 전원 측에서 분기점(O) 사이에 다른 분기회로 또는 콘센트의 접속이 없고, 단락의 위험과 화재 및 인체에 대한 위험성이 최소화되도록 시설된 경우, 분기회로의 보호장치(P2)는 분기회로의 분기점(O)으로부터 ( ① )까지 이동하여 설치할 수 있다.
문제 이미지
정답 및 해설
① 3[m]

KEC 212.4.2(과부하 보호장치 설치위치 예외): 분기점(O)~보호장치(P2) 사이 전선(S2)에 다른 분기회로·콘센트 접속이 없고 단락·화재·인체 위험이 최소화되도록 시설하면 보호장치를 분기점에서 3[m] 이내로 옮길 수 있다.
문제 8
다음 논리회로를 보고 다음과 같은 진리표를 완성하시오. (단, L은 Low이고, H는 High이다.) [논리회로: A·B를 입력으로 하는 AND 게이트의 출력과 C를 입력으로 하는 OR 게이트, 출력 X. 즉 X = (A·B) + C]
ALLLLHHHH
BLLHHLLHH
CLHLHLHLH
X
문제 이미지
정답 및 해설
출력 논리식: X=(A⋅B)+CX = (A \cdot B) + C
A·B가 모두 H이거나 C가 H이면 X=H, 그 밖에는 X=L.
ALLLLHHHH
BLLHHLLHH
CLHLHLHLH
XLHLHLHHH
문제 9
그림은 전자개폐기(MC)에 의한 시퀀스 회로를 개략적으로 그린 것이다. 이 그림을 보고 다음 각 물음에 답하시오. [개략도: 3상 전원선 L1·L2·L3, 전자접촉기 MC 주접점 3개, 그 아래 열동계전기 THR, 부하 전동기 M. 기동용 푸시버튼 PB1, 정지용 푸시버튼 PB2 표시.]
(1) 그림과 같은 회로용 전자개폐기 MC의 보조접점을 사용하여 자기유지가 될 수 있는 일반적인 시퀀스 회로로 다시 작성하여 그리시오.
(2) 시간 t1에 열동계전기가 작동하고, 시간 t4에서 수동으로 복귀하였다. 이때의 동작을 타임차트로 표시하시오. [주어진 타임차트: PB1(t1~t4 동작), THR, MC 의 시간축 t1, t2, t3, t4 표시]
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 자기유지 제어회로
제어전원 L1–L2 사이에 정지용 b접점 PB2(상시 닫힘)와 기동용 a접점 PB1(상시 열림)을 직렬 연결하고, PB1에 전자접촉기 MC의 a접점(보조접점)을 병렬로 접속해 자기유지를 구성한다. 이어 열동계전기 THR의 b접점을 직렬로 넣어 MC 코일에 연결한다.
→ PB1을 누르면 MC가 여자되고 MC-a접점으로 자기유지되며, PB2를 누르거나 THR이 동작하면 회로가 끊겨 MC가 소자된다.

(2) 타임차트
PB1을 누르면 MC가 여자(ON)되어 자기유지로 ON을 유지한다.
시간 t1에 THR이 동작하면 THR-b접점이 열려 MC 코일이 소자, MC는 즉시 OFF된다.
THR은 t1부터 동작 상태를 유지하다가 t4에서 수동 복귀하면 OFF로 돌아간다.
단, THR이 복귀해도 자기유지는 이미 풀렸으므로 MC는 PB1을 다시 누르기 전까지 OFF를 유지한다.
(MC: 기동~t1 ON → t1에서 OFF 유지 / THR: t1~t4 ON)
정답 이미지
문제 10
22.9[kV-Y] 중성선 다중접지 전선로에 정격전압 13.2[kV], 정격용량 250[kVA]의 단상변압기 3대를 이용해 아래 그림과 같이 Y-Δ 결선하고자 한다. 답하시오. [그림: 3상 전선로 A·B·C·N(중성선), 각 상에 전력퓨즈 PF, 1차 Y결선(중성점 ※표 부분), 2차 Δ결선(부하측), 단상변압기 3대 250×3 [kVA].]
(1) 변압기 1차측 Y결선의 중성점(※표 부분)을 전선로의 N선에 연결해야 하는가, 안 되는가? ※ 연결해야 하면 그 이유, 안 되면 안 되는 이유를 설명하시오.
(2) 전력퓨즈(PF)의 용량은 몇 [A]인지 선정하시오. 단, 퓨즈는 전부하전류의 1.25배로 선정한다. - 퓨즈용량 : 10[A], 15[A], 20[A], 30[A], 40[A], 50[A], 65[A], 80[A], 100[A], 125[A]
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 연결하지 않는다 (중성점을 전선로 N선에 접속하지 않는다).
이유: Y-Δ 결선에서 1차 Y측 중성점을 다중접지 중성선에 연결하면, 한 상의 1차 퓨즈(PF)가 용단(1선 단선)될 때 변압기가 역결선 상태가 되어 순환전류가 흐르고 과부하로 소손될 수 있다. 그래서 1차 Y결선 중성점은 전선로 중성선에 잇지 않는다.

(2) 전부하전류
I=7503×22.9=18.91I = \dfrac{750}{\sqrt{3}\times 22.9} = 18.91 [A]
퓨즈 정격 If=18.91×1.25=23.64I_f = 18.91 \times 1.25 = 23.64 [A]
표에서 23.64[A]를 넘는 표준값은 30[A].
∴ 30[A] 선정
문제 11
현장에서 시험용 변압기가 없을 경우 그림과 같이 주상 변압기 2대와 수저항기를 사용하여 변압기의 절연내력시험을 할 수 있다. 이때 다음 각 물음에 답하시오. (단, 최대 사용 전압 6,900[V]의 변압기 권선을 시험할 경우이며, E2E1=105/6,300\dfrac{E_2}{E_1}=105/6{,}300[V]임)
(1) 절연내력시험전압은 몇 [V]이며, 이 시험전압을 몇 분간 가하여 이에 견디어야 하는가?
① 절연내력시험전압
② 가하는 시간
(2) 시험시 전압계 Ⓥ로 측정되는 전압은 몇 [V]인가?
(3) 도면에서 오른쪽 하단의 접지되어 있는 전류계는 어떤 용도로 사용되는가?
문제 이미지
정답 및 해설
(1) ① 최대사용전압 6,900[V]는 7,000[V] 이하이므로, 시험전압은 최대사용전압의 1.5배이다.
V=6,900×1.5=10,350V = 6{,}900 \times 1.5 = 10{,}350 [V]
② 10분간 (연속 10분간 가하여 견뎌야 한다)

(2) 시험전압은 주상변압기 2대를 직렬 승압해 얻으므로 전압계 Ⓥ는 1차측에서 측정된다. 시험전압 EE를 변압비로 환산하면
V=10,350×12×1056,300=86.25V = 10{,}350 \times \dfrac{1}{2} \times \dfrac{105}{6{,}300} = 86.25 [V]

(3) 절연내력시험 중 피시험 권선에 흐르는 누설전류(누전전류) 측정용이다.
문제 12
소선의 직경이 3.2mm인 37가닥의 연선을 사용할 경우 외경은 몇 mm인가?
정답 및 해설
37가닥 연선은 중심 소선 1가닥에 바깥쪽 3개 층이 더해진 구성이다.
(N=3n(n+1)+1N = 3n(n+1)+1에서 N=37N=37이면 n=3n=3층)

층수 n=3n=3인 연선의 외경 D=(2n+1)dD = (2n+1)d:
D=(2×3+1)×3.2=7×3.2=22.4D = (2 \times 3 + 1) \times 3.2 = 7 \times 3.2 = 22.4 [mm]
문제 13
6600/220[V]인 두 대의 단상 변압기 A, B가 있다. A는 30[kVA]로서 2차로 환산한 저항과 리액턴스의 값은 0.03[Ω], 0.04[Ω]이고, B의 용량은 20[kVA]로서 2차로 환산한 값은 0.03[Ω], 0.06[Ω]이다. 이 두 변압기를 병렬운전해서 40[kVA]의 부하를 건 경우, A기의 분담 부하[kVA]는 대략 얼마인가?
정답 및 해설
각 변압기의 %임피던스 (2차 220[V]=0.22[kV], 자기 용량 기준)
%ZA=PARA2+XA210 V2=30×0.032+0.04210×0.222=3.10\%Z_A = \dfrac{P_A\sqrt{R_A^2+X_A^2}}{10\,V^2} = \dfrac{30\times\sqrt{0.03^2+0.04^2}}{10\times 0.22^2} = 3.10 [%]
%ZB=PBRB2+XB210 V2=20×0.032+0.06210×0.222=2.77\%Z_B = \dfrac{P_B\sqrt{R_B^2+X_B^2}}{10\,V^2} = \dfrac{20\times\sqrt{0.03^2+0.06^2}}{10\times 0.22^2} = 2.77 [%]

분담부하는 정격용량에 비례, %임피던스에 반비례하므로
PA′PB′=%ZB%ZA⋅PAPB=2.773.10×3020=1.34\dfrac{P_A'}{P_B'} = \dfrac{\%Z_B}{\%Z_A}\cdot\dfrac{P_A}{P_B} = \dfrac{2.77}{3.10}\times\dfrac{30}{20} = 1.34
PA′+PB′=40P_A'+P_B'=40, PA′=1.34 PB′P_A'=1.34\,P_B'이므로 PA′1.34+PA′=40\dfrac{P_A'}{1.34}+P_A'=40
∴ PA′=22.91P_A' = 22.91 [kVA]
문제 14
어떤 공장의 1일 평균전력량 192[kWh], 1일 최대전력 12[kW], 최대전력일 때 전류값 34[A]이다. 다음에 답하시오. (단, 220[V], 11[kW]인 3상 유도전동기를 부하설비로 사용한다.)
(1) 일부하율은 몇 [%]인가?
(2) 최대공급전력일 때의 역률은 몇 [%]인가?
정답 및 해설
(1) 평균전력 = 19224=8\dfrac{192}{24} = 8 [kW]
일부하율=평균전력최대전력×100=192/2412×100=66.67\text{일부하율} = \dfrac{\text{평균전력}}{\text{최대전력}}\times 100 = \dfrac{192/24}{12}\times 100 = 66.67 [%]

(2) 최대전력 12[kW], 선전류 34[A], 선간전압 220[V]인 3상 부하의 역률
cos⁡θ=P3 V I×100=12×1033×220×34×100=92.62\cos\theta = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V\,I}\times 100 = \dfrac{12\times 10^3}{\sqrt{3}\times 220\times 34}\times 100 = 92.62 [%]
문제 15
정격차단전류가 24[kA], VCB의 정격전압이 170[kV]일 때 정격차단용량은 몇 [MVA]인가?
차단기의 정격용량[MVA]
58066007300920012000
정답 및 해설
정격차단용량
Ps=3×Vn×Is=3×170×24=7066.77P_s = \sqrt{3}\times V_n \times I_s = \sqrt{3}\times 170 \times 24 = 7066.77 [MVA]
7066.77[MVA]를 넘는 표준값은 7300[MVA].
∴ 7300[MVA] 선정
문제 16
Δ-Δ 결선으로 운전하던 중 한 상의 변압기에 고장으로 제거되어 V-V 결선으로 공급할 때 변압기의 출력비와 이용률은 각각 몇 [%]인가?
(1) 출력비
(2) 이용률
정답 및 해설
(1) 출력비 = PVPΔ=3 P13 P1=13=0.5774\dfrac{P_{V}}{P_{\Delta}} = \dfrac{\sqrt{3}\,P_1}{3\,P_1} = \dfrac{1}{\sqrt{3}} = 0.5774 → 57.74[%]

(2) 이용률 = 3 P12 P1=32=0.866\dfrac{\sqrt{3}\,P_1}{2\,P_1} = \dfrac{\sqrt{3}}{2} = 0.866 → 86.6[%]
문제 17
다음 표와 같은 부하설비가 있다. 여기에 공급할 변압기 용량[kVA]을 구하시오.
수용가설비용량[kW]수용률[%]부등률역률[%]
전등6080-95
전열4050-90
동력70401.490
단상변압기 표준용량 : 50, 75, 100, 150, 200, 300 [kVA]
정답 및 해설
① 유효전력
전등 60×0.8=4860\times 0.8 = 48 [kW]
전열 40×0.5=2040\times 0.5 = 20 [kW]
동력 70×0.41.4=20\dfrac{70\times 0.4}{1.4} = 20 [kW]

② 무효전력 (Q=P1−cos⁡2θcos⁡θ)\left(Q=P\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta}}{\cos\theta}\right)
전등 48×1−0.9520.95=15.7848\times\dfrac{\sqrt{1-0.95^2}}{0.95} = 15.78 [kVar]
전열 20×1−0.920.9=9.6920\times\dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9} = 9.69 [kVar]
동력 20×1−0.920.9=9.6920\times\dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9} = 9.69 [kVar]

③ 변압기 용량
Pa=(48+20+20)2+(15.78+9.69+9.69)2=94.76P_a = \sqrt{(48+20+20)^2 + (15.78+9.69+9.69)^2} = 94.76 [kVA]
표준용량 중 큰 값은 100[kVA].
∴ 100[kVA]
문제 18
도면과 같이 345[kV] 변전소의 단선도와 주요 재원을 이용해 답하시오.
【조건】
1. 주변압기 : 단권변압기 345[kV]/154[kV]/23[kV] Δ, 166.7[MVA]×3대 ≒ 500[MVA], %임피던스(500[MVA] 기준) OLTC 1차~2차:10[%], 1차~3차:78[%], 2차~3차:67[%]
2. 차단기 : 362[kV] GCB 25[GVA] 4,000[A]~2,000[A] / 170[kV] D.S 4,000[A]~2,000[A] / 25.8[kV] VCB ( )[MVA] 2,500[A]~1,200[A]
3. 단로기 : 362[kV] D.S, 170[kV] D.S, 25.8[kV] D.S
4. 피뢰기 : 288[kV] LA 10[kA], 144[kV] LA 10[kA], 21[kV] LA 10[kA]
5. 분로리액터 : 22[kV] sh.R 30[MVAR]
(1) 도면의 345[kV]측 모선방식은?
(2) 도면 ①번 기기의 설치목적은?
(3) 주어진 재원으로 주변압기 ①번 등가 %임피던스(ZP, ZS, ZT)를 구하고, ②번 23[kV]VCB의 차단용량을 계산하시오. (단, 100[MVA] 기준)
(4) 345[kV] GCB에 내장된 계전기용 BCT의 오차계급은 C800이다. 부담은 몇 [VA]인가?
(5) 도면 ③번 차단기의 설치목적을 설명하시오.
(6) 주변압기 1Bank(단상×3)를 증설해 병렬운전시키려 한다. 병렬운전 조건 4가지를 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 2중 모선방식의 1.5차단방식(one and a half breaker, 1.5 CB 방식).

(2) ①번 기기는 분로리액터(Sh.R)로, 장거리 송전선로의 충전전류에 의한 페란티 현상(경부하·무부하 시 수전단 전압 상승)을 막기 위해 설치한다.

(3) ① 100[MVA] 기준 환산(×100/500=×0.2): Z12=10×0.2=2[%]Z_{12}=10\times 0.2=2[\%], Z13=78×0.2=15.6[%]Z_{13}=78\times 0.2=15.6[\%], Z23=67×0.2=13.4[%]Z_{23}=67\times 0.2=13.4[\%]
각 권선 등가 %임피던스
ZP=12(Z12+Z13−Z23)=12(2+15.6−13.4)=2.1Z_P = \dfrac{1}{2}(Z_{12}+Z_{13}-Z_{23}) = \dfrac{1}{2}(2+15.6-13.4) = 2.1 [%]
ZS=12(Z12+Z23−Z13)=12(2+13.4−15.6)=−0.1Z_S = \dfrac{1}{2}(Z_{12}+Z_{23}-Z_{13}) = \dfrac{1}{2}(2+13.4-15.6) = -0.1 [%]
ZT=12(Z13+Z23−Z12)=12(15.6+13.4−2)=13.5Z_T = \dfrac{1}{2}(Z_{13}+Z_{23}-Z_{12}) = \dfrac{1}{2}(15.6+13.4-2) = 13.5 [%]
② 23[kV] VCB 설치점까지의 합성 %임피던스(전원 측 선로 %임피던스 0.4, 0.67 포함)
%Z=ZT+(ZP+0.4)(ZS+0.67)(ZP+0.4)+(ZS+0.67)=13.5+(2.1+0.4)(−0.1+0.67)(2.1+0.4)+(−0.1+0.67)=13.96\%Z = Z_T + \dfrac{(Z_P+0.4)(Z_S+0.67)}{(Z_P+0.4)+(Z_S+0.67)} = 13.5 + \dfrac{(2.1+0.4)(-0.1+0.67)}{(2.1+0.4)+(-0.1+0.67)} = 13.96 [%]
차단용량 Ps=100%Z×100=10013.96×100=716.33P_s = \dfrac{100}{\%Z}\times 100 = \dfrac{100}{13.96}\times 100 = 716.33 [MVA]

(4) C800 계급이므로 정격 부담전압은 800[V](2차 정격전류 5[A]의 20배, 즉 100[A] 기준). 부담 임피던스 Z=8005×20=8Z = \dfrac{800}{5\times 20} = 8 [Ω], 부담 VA=I2Z=52×8=200VA = I^2 Z = 5^2 \times 8 = 200 [VA]

(5) ③번 차단기(모선연락 차단기, Bus-tie CB)는 모선을 절체하거나 한쪽 모선을 무정전으로 점검·보수하기 위해 설치한다.

(6) ① 극성이 같을 것
② 정격전압(권수비)이 같을 것
③ %임피던스(임피던스 강하)가 같을 것
④ 내부저항과 누설리액턴스의 비가 같을 것
문제 1
연료전지(Fuel cell) 발전의 특징을 3가지 쓰시오.
정답 및 해설
① 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환해 발전효율이 높다.
② 회전부가 없어 소음·진동이 적고 신뢰도가 높다.
③ 연소가 없어 SOx·NOx 배출이 적은 친환경 설비이며, 소규모·분산형 설계가 가능하다.
문제 2
동기발전기를 병렬운전하기 위한 조건을 4가지만 쓰시오.
정답 및 해설
① 기전력의 크기가 같을 것
② 기전력의 위상이 같을 것
③ 기전력의 주파수가 같을 것
④ 기전력의 파형이 같을 것
문제 3
진공차단기(VCB)의 특징을 3가지 쓰시오.
정답 및 해설
① 차단시간이 가장 짧아 고속 개폐·차단성능이 우수하다(단, 개폐서지 발생 우려).
② 소호·절연 매질이 고진공이라 기름·가스가 불필요하고 화재 위험이 없어 옥내 설치에 적합하다.
③ 소형·경량·불연성·저소음이며 보수가 적고 수명이 길다.
문제 4
다음 차단기의 종류이다. 명칭을 쓰시오. (예 : ELB - 누전차단기)
(1) OCB :
(2) GCB :
(3) ABB :
(4) MBB :
정답 및 해설
(1) OCB : 유입차단기 (Oil Circuit Breaker)
(2) GCB : 가스차단기 (Gas Circuit Breaker)
(3) ABB : 공기차단기 (Air Blast Breaker)
(4) MBB : 자기차단기 (Magnetic Blast Breaker)
문제 5
차단기의 트립방식에 대한 다음 설명을 보고 빈칸에 들어갈 명칭을 쓰시오.
트립방식설명
①차단기의 주회로에 접속된 변류기의 2차 전류에 의해 트립되는 방식
②충전된 콘덴서의 에너지에 의해 트립되는 방식
③부족전압 트립장치에 인가되어 있는 전압의 저하에 의해 트립되는 방식
정답 및 해설
① 과전류 트립방식 (변류기 2차전류 트립방식)
② 콘덴서 트립방식 (CTD 방식)
③ 부족전압 트립방식 (UVR 방식)
문제 6
한국전기설비규정(KEC)의 과전류 보호에 관한 설명이다. 빈칸에 알맞은 내용을 쓰시오.
【조건】
중성선을 ( ① ) 및 ( ② )하는 회로의 경우에 설치하는 개폐기 및 차단기는 ( ① )시에는 중성선이 선도체보다 늦게 ( ① )되어야 하며, ( ② )시에는 선도체와 동시 또는 그 이전에 ( ② )되는 것을 설치하여야 한다.
정답 및 해설
① 차단
② 재폐로

중성선이 먼저 끊겨 선도체만 활선으로 남는 위험을 막기 위함이다.
문제 7
다음 조건의 ①에 알맞은 내용을 써 넣으시오.
【조건】
그림과 같이 분기회로(S2)의 보호장치(P2)는 (P2)의 전원 측에서 분기점(O) 사이에 다른 분기회로 또는 콘센트의 접속이 없고, 단락의 위험과 화재 및 인체에 대한 위험성이 최소화되도록 시설된 경우, 분기회로의 보호장치(P2)는 분기회로의 분기점(O)으로부터 ( ① )까지 이동하여 설치할 수 있다.
문제 이미지
정답 및 해설
① 3[m]

KEC 212.4.2(과부하 보호장치 설치위치 예외): 분기점(O)~보호장치(P2) 사이 전선(S2)에 다른 분기회로·콘센트 접속이 없고 단락·화재·인체 위험이 최소화되도록 시설하면 보호장치를 분기점에서 3[m] 이내로 옮길 수 있다.
문제 8
다음 논리회로를 보고 다음과 같은 진리표를 완성하시오. (단, L은 Low이고, H는 High이다.) [논리회로: A·B를 입력으로 하는 AND 게이트의 출력과 C를 입력으로 하는 OR 게이트, 출력 X. 즉 X = (A·B) + C]
ALLLLHHHH
BLLHHLLHH
CLHLHLHLH
X
문제 이미지
정답 및 해설
출력 논리식: X=(A⋅B)+CX = (A \cdot B) + C
A·B가 모두 H이거나 C가 H이면 X=H, 그 밖에는 X=L.
ALLLLHHHH
BLLHHLLHH
CLHLHLHLH
XLHLHLHHH
문제 9
그림은 전자개폐기(MC)에 의한 시퀀스 회로를 개략적으로 그린 것이다. 이 그림을 보고 다음 각 물음에 답하시오. [개략도: 3상 전원선 L1·L2·L3, 전자접촉기 MC 주접점 3개, 그 아래 열동계전기 THR, 부하 전동기 M. 기동용 푸시버튼 PB1, 정지용 푸시버튼 PB2 표시.]
(1) 그림과 같은 회로용 전자개폐기 MC의 보조접점을 사용하여 자기유지가 될 수 있는 일반적인 시퀀스 회로로 다시 작성하여 그리시오.
(2) 시간 t1에 열동계전기가 작동하고, 시간 t4에서 수동으로 복귀하였다. 이때의 동작을 타임차트로 표시하시오. [주어진 타임차트: PB1(t1~t4 동작), THR, MC 의 시간축 t1, t2, t3, t4 표시]
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 자기유지 제어회로
제어전원 L1–L2 사이에 정지용 b접점 PB2(상시 닫힘)와 기동용 a접점 PB1(상시 열림)을 직렬 연결하고, PB1에 전자접촉기 MC의 a접점(보조접점)을 병렬로 접속해 자기유지를 구성한다. 이어 열동계전기 THR의 b접점을 직렬로 넣어 MC 코일에 연결한다.
→ PB1을 누르면 MC가 여자되고 MC-a접점으로 자기유지되며, PB2를 누르거나 THR이 동작하면 회로가 끊겨 MC가 소자된다.

(2) 타임차트
PB1을 누르면 MC가 여자(ON)되어 자기유지로 ON을 유지한다.
시간 t1에 THR이 동작하면 THR-b접점이 열려 MC 코일이 소자, MC는 즉시 OFF된다.
THR은 t1부터 동작 상태를 유지하다가 t4에서 수동 복귀하면 OFF로 돌아간다.
단, THR이 복귀해도 자기유지는 이미 풀렸으므로 MC는 PB1을 다시 누르기 전까지 OFF를 유지한다.
(MC: 기동~t1 ON → t1에서 OFF 유지 / THR: t1~t4 ON)
정답 이미지
문제 10
22.9[kV-Y] 중성선 다중접지 전선로에 정격전압 13.2[kV], 정격용량 250[kVA]의 단상변압기 3대를 이용해 아래 그림과 같이 Y-Δ 결선하고자 한다. 답하시오. [그림: 3상 전선로 A·B·C·N(중성선), 각 상에 전력퓨즈 PF, 1차 Y결선(중성점 ※표 부분), 2차 Δ결선(부하측), 단상변압기 3대 250×3 [kVA].]
(1) 변압기 1차측 Y결선의 중성점(※표 부분)을 전선로의 N선에 연결해야 하는가, 안 되는가? ※ 연결해야 하면 그 이유, 안 되면 안 되는 이유를 설명하시오.
(2) 전력퓨즈(PF)의 용량은 몇 [A]인지 선정하시오. 단, 퓨즈는 전부하전류의 1.25배로 선정한다. - 퓨즈용량 : 10[A], 15[A], 20[A], 30[A], 40[A], 50[A], 65[A], 80[A], 100[A], 125[A]
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 연결하지 않는다 (중성점을 전선로 N선에 접속하지 않는다).
이유: Y-Δ 결선에서 1차 Y측 중성점을 다중접지 중성선에 연결하면, 한 상의 1차 퓨즈(PF)가 용단(1선 단선)될 때 변압기가 역결선 상태가 되어 순환전류가 흐르고 과부하로 소손될 수 있다. 그래서 1차 Y결선 중성점은 전선로 중성선에 잇지 않는다.

(2) 전부하전류
I=7503×22.9=18.91I = \dfrac{750}{\sqrt{3}\times 22.9} = 18.91 [A]
퓨즈 정격 If=18.91×1.25=23.64I_f = 18.91 \times 1.25 = 23.64 [A]
표에서 23.64[A]를 넘는 표준값은 30[A].
∴ 30[A] 선정
문제 11
현장에서 시험용 변압기가 없을 경우 그림과 같이 주상 변압기 2대와 수저항기를 사용하여 변압기의 절연내력시험을 할 수 있다. 이때 다음 각 물음에 답하시오. (단, 최대 사용 전압 6,900[V]의 변압기 권선을 시험할 경우이며, E2E1=105/6,300\dfrac{E_2}{E_1}=105/6{,}300[V]임)
(1) 절연내력시험전압은 몇 [V]이며, 이 시험전압을 몇 분간 가하여 이에 견디어야 하는가?
① 절연내력시험전압
② 가하는 시간
(2) 시험시 전압계 Ⓥ로 측정되는 전압은 몇 [V]인가?
(3) 도면에서 오른쪽 하단의 접지되어 있는 전류계는 어떤 용도로 사용되는가?
문제 이미지
정답 및 해설
(1) ① 최대사용전압 6,900[V]는 7,000[V] 이하이므로, 시험전압은 최대사용전압의 1.5배이다.
V=6,900×1.5=10,350V = 6{,}900 \times 1.5 = 10{,}350 [V]
② 10분간 (연속 10분간 가하여 견뎌야 한다)

(2) 시험전압은 주상변압기 2대를 직렬 승압해 얻으므로 전압계 Ⓥ는 1차측에서 측정된다. 시험전압 EE를 변압비로 환산하면
V=10,350×12×1056,300=86.25V = 10{,}350 \times \dfrac{1}{2} \times \dfrac{105}{6{,}300} = 86.25 [V]

(3) 절연내력시험 중 피시험 권선에 흐르는 누설전류(누전전류) 측정용이다.
문제 12
소선의 직경이 3.2mm인 37가닥의 연선을 사용할 경우 외경은 몇 mm인가?
정답 및 해설
37가닥 연선은 중심 소선 1가닥에 바깥쪽 3개 층이 더해진 구성이다.
(N=3n(n+1)+1N = 3n(n+1)+1에서 N=37N=37이면 n=3n=3층)

층수 n=3n=3인 연선의 외경 D=(2n+1)dD = (2n+1)d:
D=(2×3+1)×3.2=7×3.2=22.4D = (2 \times 3 + 1) \times 3.2 = 7 \times 3.2 = 22.4 [mm]
문제 13
6600/220[V]인 두 대의 단상 변압기 A, B가 있다. A는 30[kVA]로서 2차로 환산한 저항과 리액턴스의 값은 0.03[Ω], 0.04[Ω]이고, B의 용량은 20[kVA]로서 2차로 환산한 값은 0.03[Ω], 0.06[Ω]이다. 이 두 변압기를 병렬운전해서 40[kVA]의 부하를 건 경우, A기의 분담 부하[kVA]는 대략 얼마인가?
정답 및 해설
각 변압기의 %임피던스 (2차 220[V]=0.22[kV], 자기 용량 기준)
%ZA=PARA2+XA210 V2=30×0.032+0.04210×0.222=3.10\%Z_A = \dfrac{P_A\sqrt{R_A^2+X_A^2}}{10\,V^2} = \dfrac{30\times\sqrt{0.03^2+0.04^2}}{10\times 0.22^2} = 3.10 [%]
%ZB=PBRB2+XB210 V2=20×0.032+0.06210×0.222=2.77\%Z_B = \dfrac{P_B\sqrt{R_B^2+X_B^2}}{10\,V^2} = \dfrac{20\times\sqrt{0.03^2+0.06^2}}{10\times 0.22^2} = 2.77 [%]

분담부하는 정격용량에 비례, %임피던스에 반비례하므로
PA′PB′=%ZB%ZA⋅PAPB=2.773.10×3020=1.34\dfrac{P_A'}{P_B'} = \dfrac{\%Z_B}{\%Z_A}\cdot\dfrac{P_A}{P_B} = \dfrac{2.77}{3.10}\times\dfrac{30}{20} = 1.34
PA′+PB′=40P_A'+P_B'=40, PA′=1.34 PB′P_A'=1.34\,P_B'이므로 PA′1.34+PA′=40\dfrac{P_A'}{1.34}+P_A'=40
∴ PA′=22.91P_A' = 22.91 [kVA]
문제 14
어떤 공장의 1일 평균전력량 192[kWh], 1일 최대전력 12[kW], 최대전력일 때 전류값 34[A]이다. 다음에 답하시오. (단, 220[V], 11[kW]인 3상 유도전동기를 부하설비로 사용한다.)
(1) 일부하율은 몇 [%]인가?
(2) 최대공급전력일 때의 역률은 몇 [%]인가?
정답 및 해설
(1) 평균전력 = 19224=8\dfrac{192}{24} = 8 [kW]
일부하율=평균전력최대전력×100=192/2412×100=66.67\text{일부하율} = \dfrac{\text{평균전력}}{\text{최대전력}}\times 100 = \dfrac{192/24}{12}\times 100 = 66.67 [%]

(2) 최대전력 12[kW], 선전류 34[A], 선간전압 220[V]인 3상 부하의 역률
cos⁡θ=P3 V I×100=12×1033×220×34×100=92.62\cos\theta = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V\,I}\times 100 = \dfrac{12\times 10^3}{\sqrt{3}\times 220\times 34}\times 100 = 92.62 [%]
문제 15
정격차단전류가 24[kA], VCB의 정격전압이 170[kV]일 때 정격차단용량은 몇 [MVA]인가?
차단기의 정격용량[MVA]
58066007300920012000
정답 및 해설
정격차단용량
Ps=3×Vn×Is=3×170×24=7066.77P_s = \sqrt{3}\times V_n \times I_s = \sqrt{3}\times 170 \times 24 = 7066.77 [MVA]
7066.77[MVA]를 넘는 표준값은 7300[MVA].
∴ 7300[MVA] 선정
문제 16
Δ-Δ 결선으로 운전하던 중 한 상의 변압기에 고장으로 제거되어 V-V 결선으로 공급할 때 변압기의 출력비와 이용률은 각각 몇 [%]인가?
(1) 출력비
(2) 이용률
정답 및 해설
(1) 출력비 = PVPΔ=3 P13 P1=13=0.5774\dfrac{P_{V}}{P_{\Delta}} = \dfrac{\sqrt{3}\,P_1}{3\,P_1} = \dfrac{1}{\sqrt{3}} = 0.5774 → 57.74[%]

(2) 이용률 = 3 P12 P1=32=0.866\dfrac{\sqrt{3}\,P_1}{2\,P_1} = \dfrac{\sqrt{3}}{2} = 0.866 → 86.6[%]
문제 17
다음 표와 같은 부하설비가 있다. 여기에 공급할 변압기 용량[kVA]을 구하시오.
수용가설비용량[kW]수용률[%]부등률역률[%]
전등6080-95
전열4050-90
동력70401.490
단상변압기 표준용량 : 50, 75, 100, 150, 200, 300 [kVA]
정답 및 해설
① 유효전력
전등 60×0.8=4860\times 0.8 = 48 [kW]
전열 40×0.5=2040\times 0.5 = 20 [kW]
동력 70×0.41.4=20\dfrac{70\times 0.4}{1.4} = 20 [kW]

② 무효전력 (Q=P1−cos⁡2θcos⁡θ)\left(Q=P\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta}}{\cos\theta}\right)
전등 48×1−0.9520.95=15.7848\times\dfrac{\sqrt{1-0.95^2}}{0.95} = 15.78 [kVar]
전열 20×1−0.920.9=9.6920\times\dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9} = 9.69 [kVar]
동력 20×1−0.920.9=9.6920\times\dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9} = 9.69 [kVar]

③ 변압기 용량
Pa=(48+20+20)2+(15.78+9.69+9.69)2=94.76P_a = \sqrt{(48+20+20)^2 + (15.78+9.69+9.69)^2} = 94.76 [kVA]
표준용량 중 큰 값은 100[kVA].
∴ 100[kVA]
문제 18
도면과 같이 345[kV] 변전소의 단선도와 주요 재원을 이용해 답하시오.
【조건】
1. 주변압기 : 단권변압기 345[kV]/154[kV]/23[kV] Δ, 166.7[MVA]×3대 ≒ 500[MVA], %임피던스(500[MVA] 기준) OLTC 1차~2차:10[%], 1차~3차:78[%], 2차~3차:67[%]
2. 차단기 : 362[kV] GCB 25[GVA] 4,000[A]~2,000[A] / 170[kV] D.S 4,000[A]~2,000[A] / 25.8[kV] VCB ( )[MVA] 2,500[A]~1,200[A]
3. 단로기 : 362[kV] D.S, 170[kV] D.S, 25.8[kV] D.S
4. 피뢰기 : 288[kV] LA 10[kA], 144[kV] LA 10[kA], 21[kV] LA 10[kA]
5. 분로리액터 : 22[kV] sh.R 30[MVAR]
(1) 도면의 345[kV]측 모선방식은?
(2) 도면 ①번 기기의 설치목적은?
(3) 주어진 재원으로 주변압기 ①번 등가 %임피던스(ZP, ZS, ZT)를 구하고, ②번 23[kV]VCB의 차단용량을 계산하시오. (단, 100[MVA] 기준)
(4) 345[kV] GCB에 내장된 계전기용 BCT의 오차계급은 C800이다. 부담은 몇 [VA]인가?
(5) 도면 ③번 차단기의 설치목적을 설명하시오.
(6) 주변압기 1Bank(단상×3)를 증설해 병렬운전시키려 한다. 병렬운전 조건 4가지를 쓰시오.
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 2중 모선방식의 1.5차단방식(one and a half breaker, 1.5 CB 방식).

(2) ①번 기기는 분로리액터(Sh.R)로, 장거리 송전선로의 충전전류에 의한 페란티 현상(경부하·무부하 시 수전단 전압 상승)을 막기 위해 설치한다.

(3) ① 100[MVA] 기준 환산(×100/500=×0.2): Z12=10×0.2=2[%]Z_{12}=10\times 0.2=2[\%], Z13=78×0.2=15.6[%]Z_{13}=78\times 0.2=15.6[\%], Z23=67×0.2=13.4[%]Z_{23}=67\times 0.2=13.4[\%]
각 권선 등가 %임피던스
ZP=12(Z12+Z13−Z23)=12(2+15.6−13.4)=2.1Z_P = \dfrac{1}{2}(Z_{12}+Z_{13}-Z_{23}) = \dfrac{1}{2}(2+15.6-13.4) = 2.1 [%]
ZS=12(Z12+Z23−Z13)=12(2+13.4−15.6)=−0.1Z_S = \dfrac{1}{2}(Z_{12}+Z_{23}-Z_{13}) = \dfrac{1}{2}(2+13.4-15.6) = -0.1 [%]
ZT=12(Z13+Z23−Z12)=12(15.6+13.4−2)=13.5Z_T = \dfrac{1}{2}(Z_{13}+Z_{23}-Z_{12}) = \dfrac{1}{2}(15.6+13.4-2) = 13.5 [%]
② 23[kV] VCB 설치점까지의 합성 %임피던스(전원 측 선로 %임피던스 0.4, 0.67 포함)
%Z=ZT+(ZP+0.4)(ZS+0.67)(ZP+0.4)+(ZS+0.67)=13.5+(2.1+0.4)(−0.1+0.67)(2.1+0.4)+(−0.1+0.67)=13.96\%Z = Z_T + \dfrac{(Z_P+0.4)(Z_S+0.67)}{(Z_P+0.4)+(Z_S+0.67)} = 13.5 + \dfrac{(2.1+0.4)(-0.1+0.67)}{(2.1+0.4)+(-0.1+0.67)} = 13.96 [%]
차단용량 Ps=100%Z×100=10013.96×100=716.33P_s = \dfrac{100}{\%Z}\times 100 = \dfrac{100}{13.96}\times 100 = 716.33 [MVA]

(4) C800 계급이므로 정격 부담전압은 800[V](2차 정격전류 5[A]의 20배, 즉 100[A] 기준). 부담 임피던스 Z=8005×20=8Z = \dfrac{800}{5\times 20} = 8 [Ω], 부담 VA=I2Z=52×8=200VA = I^2 Z = 5^2 \times 8 = 200 [VA]

(5) ③번 차단기(모선연락 차단기, Bus-tie CB)는 모선을 절체하거나 한쪽 모선을 무정전으로 점검·보수하기 위해 설치한다.

(6) ① 극성이 같을 것
② 정격전압(권수비)이 같을 것
③ %임피던스(임피던스 강하)가 같을 것
④ 내부저항과 누설리액턴스의 비가 같을 것