제너 다이오드는 역방향 항복 영역에서 전류가 크게 변해도 양단 전압이 거의 일정하게 유지되는 특성을 이용해, 기준전압을 만들거나 전압을 일정하게 유지하는 정전압 회로에 널리 사용된다.

터널 다이오드는 부성저항 특성을 이용한 고속 스위칭·발진용, 바랙터 다이오드는 가변용량 특성을 이용한 동조회로용, 쇼트키 다이오드는 순방향 전압강하가 작은 고속 스위칭용으로 각각 용도가 다르다.

열전도율은 단위 두께, 단위 온도차당 단위 면적을 통해 흐르는 열량을 나타내는 물성값이다.

따라서 열전도율의 단위는 kcal/(m·h·℃)로 표시한다.

3상 동기전동기는 부하가 변해도 회전속도가 동기속도로 고정되어 있어 속도변동률이 거의 0에 가깝고, 3상 유도전동기(농형·권선형)도 비교적 낮은 슬립으로 운전되어 속도변동이 크지 않다.

이에 비해 단상 유도전동기는 회전자계가 아닌 맥동자계로 기동·운전되는 구조적 특성상 효율과 역률이 낮고 슬립이 상대적으로 크기 때문에, 부하 변화에 따른 속도변동률이 가장 크게 나타난다.

금속의 전해정제(electrorefining)에서는 순도가 낮은 조(粗)금속을 양극(anode)으로, 순금속 박판을 음극(cathode)으로 하여 전해액 속에서 전류를 흘려 양극의 금속을 음극에 순수한 상태로 석출시킨다.

따라서 "금속을 음극으로 하고 순금속을 양극으로 한다"는 설명은 전극의 역할이 반대로 서술된 것이므로 틀린 설명에 해당한다.

전해정제는 양극의 금속이 녹아 음극에 석출되는 과정이어서 이론 분해전압이 낮아 전해채취에 비해 전력소비가 적고 순도가 높은 금속을 얻을 수 있으며, 구리(Cu)의 전해정제에서 황산(H2SO4)과 황산구리(CuSO4)의 혼합용액을 전해액으로 사용하는 것도 맞는 설명이다.

루소선도는 세로축에 배광각, 가로축에 광도를 잡아 면적으로 광속을 읽는 선도다. 그림에서 세로축은 아래가 $0^\circ$(직하 방향), 위가 $180^\circ$이고 가로 폭은 100[cd]다. 아래쪽 A에서 B($90^\circ$)까지는 곡선이 오른쪽 변에 붙어 있어 하반구(0°~90°) 광도가 100[cd]로 일정하고, $90^\circ$부터 C($180^\circ$)까지만 4분원 BC를 따라 광도가 줄어든다.

따라서 하반구 광속은 광도가 100[cd]로 일정한 구간을 구면에 대해 적분하면 된다. $F=\int_{0}^{\pi/2} I\cdot 2\pi\sin\theta\,d\theta = 2\pi I\left[-\cos\theta\right]_{0}^{\pi/2}=2\pi I(1-\cos 90^\circ)$

값을 넣으면 $F=2\pi\times 100\times(1-0)=200\pi\approx 628[\mathrm{lm}]$이다. 루소선도의 면적법 $F=\dfrac{2\pi}{R}S$(R은 루소원 반지름)로 풀어도, 하반구에 해당하는 도형이 가로 100[cd]·세로 R인 직사각형이므로 $F=\dfrac{2\pi}{R}\times 100R=200\pi\approx 628[\mathrm{lm}]$로 같은 값이 나온다. 4분원 BC가 걸린 $90^\circ\sim180^\circ$ 구간은 상반구이므로 이 문제의 계산에는 쓰지 않는다.

고주파 유전가열은 절연물(유전체)에 고주파 전계를 가하여 유전체손에 의해 재료 내부에서 직접 열을 발생시키는 가열 방식으로, 목재·비닐과 같이 전기가 잘 통하지 않는 절연성 재료의 건조·접착에 주로 이용된다.

목재의 건조, 목재의 접착, 비닐막의 접착은 모두 절연성 재료를 균일하게 가열해야 하는 작업으로 유전가열의 대표적 응용에 해당한다.

반면 공구와 같은 금속 표면의 경화·처리는 도체에 와전류를 유도해 표면을 가열하는 고주파 유도가열의 응용 분야이므로 유전가열의 응용으로 볼 수 없다.

백열전구의 광속(및 이에 비례하는 조도)은 인가전압의 거듭제곱에 비례하며, 광속의 전압 지수를 n이라 하면 $\dfrac{E_2}{E_1} = \left(\dfrac{V_2}{V_1}\right)^{n}$의 관계가 성립한다.

주어진 값을 대입하면 $E_2 = 120 \times \left(\dfrac{218}{220}\right)^{3.6} \approx 120 \times 0.9677 \approx 116\ \mathrm{lx}$로 계산된다.

전압이 220V에서 218V로 소폭 낮아지면서 광속과 조도가 함께 감소한 결과이다.

서로 다른 두 금속(또는 반도체)을 접합해 회로를 만들고 외부에서 전류(기전력)를 흘려주면 각 접점에서 열을 흡수하거나 발생시키는 현상을 펠티에(Peltier) 효과라 하며, 전자냉동·항온장치 등에 응용된다.

반대로 두 접점 사이에 온도차를 주었을 때 기전력이 발생하는 현상은 제벡(Seebeck) 효과로, 열전대의 원리이며 본 문항과는 인과관계의 방향이 반대이다.

핀치 효과는 액체 도체에 대전류가 흐를 때 전자기력으로 단면이 수축하는 현상, 톰슨 효과는 하나의 도체 내에 온도구배와 전류가 함께 존재할 때 열의 흡수·발생이 일어나는 현상으로 모두 접합부의 열전현상과는 다르다.

전기차의 속도제어에서 유도전동기 등을 구동할 때 주파수를 변화시켜 속도를 제어하면 자속이 변해 토크 특성이 나빠질 수 있으므로, 주파수 변화에 맞추어 전압도 함께 비례적으로 제어하여 자속을 일정하게 유지하는 방식이 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 제어시스템이다.

저항 제어나 초퍼 제어는 전압(전류)만을 직접 조절하는 방식이고, 위상 제어는 사이리스터의 점호각을 조절하는 방식으로 주파수와 전압을 동시에 비례 제어하는 방식과는 다르다.

직류전동기의 속도제어법 중 계자전류를 조정하여 자속을 변화시키는 계자 제어법은 속도가 변하더라도 출력(속도×토크에 비례)이 거의 일정하게 유지되는 정출력 제어에 해당한다.

이에 비해 전압 제어법(워드레오나드 방식 포함)이나 전기자 저항 제어법은 전기자에 가해지는 전압·전류를 직접 조정하는 방식으로, 자속을 일정하게 유지하며 토크를 거의 일정하게 유지하는 정토크 제어에 해당한다.

SCR(사이리스터)은 반도체 소자이므로 열용량이 작아 온도 상승에 민감하고 과열에 약한 것이 특징이며, 사용 시 방열에 유의해야 한다. 이는 "열용량이 커서 고온에 강하다"는 설명과 반대되므로 틀린 특징이다.

반면 SCR은 접점의 아크가 생기지 않아 열 발생이 적고, 통전 중 양극(anode)의 전압강하가 작으며, 위상제어를 할 때 부하의 역률각 이하 구간에서는 점호각을 조절해도 제어가 되지 않는다는 점은 모두 SCR이 갖는 특징에 해당한다.

전선을 접속할 때는 접속으로 인해 전기저항이 증가하지 않도록 하고, 접속 부분에서 전선의 세기(강도)를 20% 이상 감소시키지 않도록 하며, 절연 성능이 원래 절연물과 동등 이상이 되도록 충분히 피복해야 한다.

따라서 "접속으로 인한 도체 단면적을 현저히 감소시키게 한다"는 설명은 오히려 지켜야 할 유의사항과 반대되는 내용이므로 옳지 않은 설명이다.

형광등용 안정기 중 래피드스타트(rapid start)식은 필라멘트를 예열함과 동시에 고전압을 인가하여, 점등관(글로우스타터)의 방전·바이메탈 동작 같은 대기시간 없이 전원 투입과 거의 동시에 곧바로 점등되는 방식이다.

점등관식(글로우스타트식)은 점등관 동작을 거쳐야 하므로 점등까지 시간 지연이 있고, 필라멘트 단락식 역시 즉시 점등되는 방식은 아니므로 정답과는 다르다.

배전선로에서 전선을 지지하기 위해 전주에 설치하며, 애자를 부착할 수 있도록 단면이 □(각)형으로 성형된 형강을 경완철(경완금)이라 하며, 완금(암)의 역할을 한다.

분기고리·행거밴드·인류스트랍은 각각 전선의 분기, 케이블 지지, 인류(끝단 고정) 등 별도 목적의 부속 자재로, 단면이 각형인 지지용 형강을 의미하지 않는다.

송전철탑의 상부구조는 전선을 지지하는 암(arm)과 이를 연결하는 수평재·보조재 등으로 구성되어 철탑의 몸체와 완금 부분을 이룬다.

이에 비해 주각재는 철탑을 지반(기초)에 고정시키는 다리 부분의 부재로 하부(기초)구조에 속하므로 상부구조를 구성하는 부재로 볼 수 없다.

특고압 배전선로에서 고장이 발생하면 즉시 회로를 차단한 뒤 일정 시간이 지나 자동으로 재투입(재폐로)을 시도하여 순간적인 고장에 의한 정전을 최소화하는 보호기기를 리클로저(Recloser)라 한다.

ASS(자동고장구분개폐기)·ALTS(자동부하전환개폐기)·ASBS는 고장구간 분리나 전원전환 기능을 수행하는 개폐기이지만, 정해진 시퀀스에 따라 재폐로 동작까지 스스로 수행하는 것은 리클로저의 고유 기능이다.

공기 중의 산소를 감극제(양극 산화제)로 이용하여 방전 반응을 진행시키는 전지를 공기 습전지라 하며, 별도의 감극제를 내장하지 않고 공기 중 산소를 지속적으로 소비하며 작동하는 것이 특징이다.

표준전지·일반 건전지·내한 건전지는 각각 기준 전압원, 이산화망간 등의 감극제를 사용하는 일반적인 전지로 공기 중 산소를 감극제로 쓰지 않는다는 점에서 차이가 있다.

배전선로의 지지물로는 목주·철주·철근콘크리트주 등이 사용될 수 있으나, 이 중 철근콘크리트 전주가 내구성과 경제성, 유지보수 편의성이 우수하여 가장 널리 보급되어 사용되고 있다.

철탑은 주로 송전선로에, 강판주나 강관 전주는 특수한 조건이나 제한된 장소에 부분적으로 사용되는 정도이므로 일반 배전선로 지지물의 대표는 아니다.

도전재료(전선 등 전기를 통하기 위한 재료)는 전류를 잘 흘려보내야 하므로 전기저항이 작아야 (즉 도전율이 높아야) 하며, 이 밖에 내식성이 우수하고 접속·가공이 쉬우며 자원이 풍부해 가격이 저렴해야 한다.

따라서 "전기 저항이 클 것"이라는 조건은 도전재료가 갖추어야 할 성질과 반대되는 서술이므로 옳지 않은 요구조건이다.

납축전지에서 방전 시에는 음극의 납(Pb)과 양극의 이산화납(PbO2)이 모두 황산과 반응하여 황산납(PbSO4)으로 변하고, 충전 시에는 그 반대로 음극은 PbSO4에서 Pb로, 양극은 PbSO4에서 PbO2(이산화납)로 환원·산화된다.

제시된 설명 중 "충전시 양극 : PbSO4 → PbO"는 충전 후 양극 활물질이 PbO2가 되어야 함에도 PbO로 표기되어 있어 화학식이 틀린 설명이다.

나머지 음극의 충·방전 반응과 양극의 방전 반응(PbO2 → PbSO4)은 납축전지의 일반적인 반응식과 일치한다.

△-△ 결선으로 운전하던 150kVA 단상변압기 3대 중 1대가 고장나 나머지 2대로 V-V 결선을 구성하면, 출력 가능 용량은 단상변압기 1대 용량의 $\sqrt{3}$배가 된다.

따라서 $P_V = \sqrt{3} \times 150 \approx 259.8\ \mathrm{kVA}$로 계산되어 약 260kVA까지 부하를 걸 수 있다.

송전계통의 안정도를 높이려면 계통의 리액턴스를 줄여 전달할 수 있는 최대전력을 크게 하고, 전압변동을 작게 하며, 제동저항기나 중간조상기를 설치해 계통의 동요를 억제하는 방법이 사용된다.

그런데 "직렬리액턴스를 크게 한다"는 오히려 송전선로의 리액턴스를 증가시켜 전달 가능한 최대전력을 줄이고 안정도를 떨어뜨리는 조치이므로, 안정도 증진 방법과는 반대되는 설명이다.

부하율은 어떤 기간의 평균전력을 그 기간의 최대전력으로 나눈 값으로 정의한다. 즉 $\text{부하율}=\dfrac{\text{평균전력}}{\text{최대전력}}\times 100[\%]$이며, 기준 기간이 하루면 일부하율, 한 달이면 월부하율, 1년이면 연부하율이 된다.

연부하율이므로 기준 기간은 1년, 시간으로는 $365\times 24=8760$시간이다. 연간 사용 전력량이 $E[\mathrm{kWh}]$로 주어졌으므로 연평균전력은 전력량을 시간으로 나눈 $\dfrac{E}{8760}[\mathrm{kW}]$가 된다.

연간 최대전력이 $W[\mathrm{kW}]$이므로 $\text{연부하율}=\dfrac{E/8760}{W}\times 100=\dfrac{E}{8760W}\times 100[\%]$이다. 8760을 분자에 두면 전력량을 평균전력으로 환산하는 방향이 거꾸로 되고, $\sqrt{3}$이 붙은 식은 선전류·상전류 관계를 끌어온 것이라 부하율 정의와 무관하다. 부하율은 항상 1보다 작아 100[%] 이하라는 점으로도 식의 방향을 확인할 수 있다.

차단기의 정격차단시간은 차단기에 트립 지령이 내려져 트립코일이 여자(勵磁)된 시점부터 접점이 개리되어 아크가 완전히 소호될 때까지 걸리는 시간으로 정의된다.

고장 발생 시점이나 가동접촉자의 시동·개구 시점을 기준으로 하는 것은 정격차단시간의 정의와는 다르며, 트립코일 여자를 기준점으로 한다는 점이 핵심이다.

3상으로 결선된 변압기의 한 상이 단선(결상)되면 나머지 상에 과대한 전류가 흘러 변압기가 소손될 위험이 있으므로, 이를 검출하여 보호하기 위해 설치하는 계전기가 결상 계전기이다.

단락 계전기는 단락사고, 지락 계전기는 지락사고, 과전압 계전기는 이상전압 상승을 검출하는 것이 목적으로 단상 운전에 의한 소손 방지와는 검출 대상이 다르다.

인터록(interlock)은 차단기와 단로기의 조작 순서를 기계적·전기적으로 구속하여 안전사고를 방지하는 장치로, 원칙적으로 차단기가 열려(개방되어) 있어야만 단로기를 닫거나 열 수 있도록 규제한다.

부하전류가 흐르는 상태에서 단로기를 조작하면 아크에 의한 사고 위험이 있으므로, 조작자의 의중이나 차단기가 닫힌 상태에서의 단로기 조작을 허용하지 않는 것이 인터록의 목적이다.

그림은 22[kV]·20000[kVA] 전원에서 나온 3상 3선식 선로의 끝 P점에서 3상 단락이 발생한 계통이다. 저항분을 무시하라고 했으므로 $\%Z=\%X=8[\%]$로 두고 %임피던스법으로 $I_s=\dfrac{100}{\%Z}I_n$을 적용한다.

먼저 기준(정격)전류를 구한다. $I_n=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V}=\dfrac{20000\times 10^{3}}{\sqrt{3}\times 22\times 10^{3}}\approx 524.9[\mathrm{A}]$

따라서 3상 단락전류는 $I_s=\dfrac{100}{8}\times 524.9\approx 6561[\mathrm{A}]$이다. 단락용량으로 확인해도 같은데, $P_s=\dfrac{100}{\%Z}P_n=\dfrac{100}{8}\times 20000=250000[\mathrm{kVA}]$이고 $I_s=\dfrac{250000\times 10^{3}}{\sqrt{3}\times 22\times 10^{3}}\approx 6561[\mathrm{A}]$로 일치한다. $\sqrt{3}$을 빠뜨리면 $I_n=909[\mathrm{A}]$가 되어 $I_s\approx 11364[\mathrm{A}]$라는 오답으로 빠지므로 주의한다.

전력계통에서 발생하는 내부 이상전압은 개폐서지에 의한 것이 대부분이며, 이 중에서도 무부하(충전전류만 흐르는) 선로를 차단할 때 발생하는 개폐서지의 배율이 가장 크게 나타난다.

유도성 소전류 차단, 수차발전기의 부하 차단, 부하가 걸린 선로의 투입 등도 이상전압을 유발할 수 있으나 그 크기는 무부하 선로의 충전전류 차단 시보다 작은 것으로 알려져 있다.

화력발전소의 재열기(reheater)는 고압 터빈을 통과하며 온도와 압력이 낮아진 증기를 보일러로 되돌려 다시 가열한 뒤 저압 터빈으로 보내는 설비로, 열효율 향상과 터빈 말단의 습분(수분) 감소를 목적으로 한다.

급수예열은 급수가열기(절탄기 등)의 역할이고, 공기예열은 공기예열기, 석탄건조는 별도 건조 설비의 역할이므로 재열기의 목적과는 구분된다.

3상 1회선 송전선의 작용정전용량은 $C=\dfrac{0.02413}{\log_{10}(D/r)}$ [㎌/km]로 구한다.

작용정전용량은 1선이 실제로 나타내는 정전용량으로, 대지정전용량 $C_s$와 선간정전용량 $C_m$을 합쳐 $C=C_s+3C_m$으로 정의된다. 이를 도체 배치로 정리하면 상수 0.02413과 등가선간거리 대 도체 반지름의 비 $D/r$에 대한 상용로그가 남는다.

• 분자를 0.2413으로 쓴 식: 상수의 소수점 위치가 한 자리 어긋나 정전용량이 10배로 커진다.
• 로그 안을 $D^2/r$로 쓴 식: 정전용량은 선간거리와 반지름의 비로 결정되므로 거리만 제곱해 넣을 근거가 없다.

플리커(flicker)를 줄이기 위한 전력 공급측 대책으로는 전용 변압기로 부하를 단독 공급하거나, 별도의 단독 공급 계통을 구성하고, 단락용량이 큰(계통 임피던스가 작은) 강한 계통에서 공급하여 전압변동의 영향을 줄이는 방법이 사용된다.

이에 비해 공급측 대책의 방향은 오히려 공급전압을 승압하여 같은 부하에서의 전압변동을 줄이는 것이므로, "공급전압을 낮춘다"는 조치는 플리커 경감 대책과 반대되는 내용이다.

송전전력, 송전거리, 전력손실률, 전선의 밀도(재질)가 일정하다는 조건에서, 전력손실은 전류의 제곱과 저항의 곱에 비례하고 전류는 전력을 전압으로 나눈 값에 비례하므로, 손실률을 일정하게 유지하려면 저항(즉 단면적의 역수)이 전류의 제곱, 곧 전압 제곱의 역수에 비례해야 한다.

따라서 전선의 단면적 A는 $A \propto \dfrac{1}{V^{2}}$의 관계, 즉 전압의 제곱에 반비례하며, 이는 송전전압을 높일수록 소요 전선 단면적(전선 중량)을 크게 줄일 수 있다는 승압의 경제적 이점을 보여준다.

동기조상기는 무부하로 운전하는 동기전동기의 계자전류(여자)를 조정하여 진상 또는 지상 무효전력을 공급함으로써 송전계통의 전압을 일정하게 유지하는 설비로, 이러한 동작은 동기전동기의 V특성을 이용한 것이다.

과여자로 운전하면 콘덴서(진상 무효전력 공급)처럼 작용하지만, 부족여자로 운전할 때는 리액터(지상 무효전력을 흡수)처럼 작용하는 것이지 "컨덕턴스로 사용한다"는 표현은 동기조상기의 동작 원리와 맞지 않는 설명이다.

비등수형 원자로(BWR)는 원자로 내부에서 냉각재(경수)를 직접 끓여 발생한 증기를 곧바로 터빈으로 보내는 방식이므로, 별도의 증기발생기(열교환기)를 필요로 하지 않는 것이 특징이다.

따라서 "열교환기가 필요하다"는 설명은 노심의 열을 2차 계통으로 전달하기 위해 증기발생기(열교환기)를 사용하는 가압수형 원자로(PWR)의 특징이므로 비등수형 원자로의 특색으로는 옳지 않다.

비등수형은 방사능을 띤 증기가 터빈까지 직접 순환하므로 기수분리를 철저히 해야 하고, 기포에 의한 자기제어성이 있으며, 1차 계통 순환펌프가 급수펌프뿐이어서 펌프동력이 작다는 점은 옳은 설명이다.

그림은 송전단 $E_s$와 수전단 $E_r$ 사이에 선로의 저항 $r$과 리액턴스 $x$가 직렬로 놓이고 전류 $I$가 흐르는 단거리 배전선로의 1선분 등가회로다. $E_s$·$E_r$가 대지전압으로 주어졌으므로 아래 계산은 모두 1상 기준이다.

송전단에서 보낸 유효전력과 수전단에서 받은 유효전력의 차이는 선로 저항에서 소비된 손실과 같다. 즉 $E_s I\cos\theta_s-E_r I\cos\theta_r=I^{2}r$이고, 양변을 $I$로 나누면 $E_s\cos\theta_s-E_r\cos\theta_r=Ir$이라는 1차식으로 정리된다.

값을 대입하면 $6600\times 0.9-6100\times 0.8=5940-4880=1060$이므로 $I=\dfrac{1060}{r}=\dfrac{1060}{20}=53[\mathrm{A}]$다. 이 관계는 유효분(저항분)의 전력 수지만으로 세운 것이라 리액턴스 $x=10[\Omega]$은 식에 나타나지 않는다. 한편 전압차 $6600-6100=500[\mathrm{V}]$를 그대로 임피던스로 나누는 식은 송·수전단 전압의 위상이 서로 다르다는 점을 무시한 것이어서 성립하지 않는다.

피뢰기의 제한전압이란 피뢰기가 방전 동작을 하고 있는 동안 피뢰기 단자에 남아 있는 전압의 파고값(최대값)을 의미하며, 이 값이 낮을수록 뒤에 연결된 기기를 이상전압으로부터 더 잘 보호할 수 있다.

충격파의 방전개시전압이나 상용주파 방전개시전압은 피뢰기가 동작을 시작하는 기준 전압을 의미하고, 단순히 통전 중 단자전압이라는 표현만으로는 파고값이라는 제한전압의 정의를 정확히 담지 못하므로 정답에서 제외된다.

3상 단락용량은 모선 전압과 등가 임피던스로 $P_s = \dfrac{V^{2}}{X}$와 같이 나타낼 수 있으므로, 등가 모선임피던스는 $X = \dfrac{V^{2}}{P_s}$로 구한다.

주어진 값을 대입하면 $X = \dfrac{154^{2}}{5000} = \dfrac{23716}{5000} \approx 4.74\ \Omega$로 계산된다.

피뢰기가 제 역할을 다하려면 이상전압이 유입될 때는 충격방전 개시전압이 낮아 신속히 방전을 시작하고, 방전이 끝난 뒤에는 속류를 확실히 차단하며, 반복 동작에 견디는 내구력을 갖추어야 한다.

또한 제한전압은 방전 중 피뢰기 단자에 남는 전압이므로 피보호기기의 절연강도보다 충분히 낮아야 하고 값이 낮을수록 보호 성능이 좋다. 따라서 "제한전압은 피뢰기의 정격전압과 같게 할 것"이라는 조건은 피뢰기의 구비조건이 될 수 없다.

저압 뱅킹 방식은 여러 변압기를 저압측에서 병렬 연결해 전압강하와 전압변동을 줄이는 효과가 있고, 배전선로의 손실계수는 부하율 F에 대해 F와 F²(제곱값) 사이의 값을 가지며, 수용률은 최대수용전력을 설비용량으로 나눈 값을 백분율로 나타낸 것이라는 설명은 모두 옳다.

반면 밸런서(balancer)는 부하 불평형에 따른 전압 불균형을 보정하기 위해 단상 3선식 배전에 설치하는 설비이므로, "단상 2선식에 필요하다"는 설명은 적용 대상이 잘못되어 옳지 않다.

그림은 발전기(Z_G, 중성점 임피던스 Z_GN) → Δ-Y 결선 변압기(TR 11/154[kV], Z_t) → 154[kV] 송전선로(Z_l) → 지락점(Z_gf)으로 이어지는 계통이다. 변압기의 11[kV] 측은 Δ 결선이고, 154[kV] 측은 Y 결선으로 중성점이 접지되어 있다.

영상전류는 Δ 권선 안에서만 순환하고 발전기 쪽으로는 흘러나가지 못한다. 따라서 고장점에서 본 영상회로에는 발전기의 Z_G와 중성점 임피던스 Z_GN이 전혀 나타나지 않고, 선로의 영상임피던스 Z_l과 변압기의 영상임피던스 Z_t만 직렬로 남는다. 접지된 Y 중성점이 영상전류의 귀로가 된다.

한편 지락 임피던스 Z_gf는 대칭좌표법으로 옮길 때 3배(3Z_gf)로 환산되어 영상회로에 삽입된다. 1선 지락에서는 I₀=I₁=I₂이고 실제 지락전류가 3I₀이므로, Z_gf에서의 전압강하 3I₀Z_gf를 영상회로 한 갈래의 임피던스로 표현하면 3Z_gf가 되기 때문이다.

그러므로 고장점에서 본 영상 %임피던스는 $Z_0 = Z_l + Z_t + 3Z_{gf}$ 이다.

정전압 계통(무한모선)에 접속되어 운전되는 동기발전기는 단자전압이 계통에 의해 고정되고 유효전력은 원동기 입력으로 정해진다. 이 상태에서 여자(계자전류)를 약하게 하면 발전기 전류 중 단자전압보다 앞선(진상) 무효전류 성분이 커지고, 반대로 여자를 강하게 하면 뒤진(지상) 무효전류가 커진다.

단자전압은 무한모선 조건이므로 여자 변화와 관계없이 일정하게 유지되고, 출력(유효전력) 역시 원동기 입력이 그대로이므로 변하지 않는다. 따라서 "전압이 강하한다"거나 "출력이 감소한다"는 설명은 옳지 않다.

정류회로에서 부하전류가 다이오드 하나가 견딜 수 있는 정격전류를 초과할 우려가 있을 때는, 여러 개의 다이오드를 병렬로 연결하여 전체 전류를 분담시킴으로써 개별 다이오드에 흐르는 전류를 정격 이내로 낮추는 방법을 사용한다.

다이오드를 직렬로 연결하는 것은 역방향 과전압에 대비하기 위한 방법이므로, 과전류로 인한 소손 방지에는 병렬 연결이 적절하다.

직류발전기의 외부 특성곡선은 계자전류와 회전속도를 일정하게 유지한 상태에서 부하전류의 변화에 따라 단자전압이 어떻게 변화하는지를 나타낸 곡선이다.

계자전류와 단자전압(유기기전력)의 관계를 나타낸 것은 무부하 포화곡선(무부하 특성곡선)이고, 부하전류와 유기기전력의 관계를 나타낸 것은 내부 특성곡선이므로, 부하전류-단자전압 관계를 나타내는 외부 특성곡선과는 구분된다.

직류기의 전기자 반작용은 전기자 전류가 만드는 자속이 주자속에 영향을 주어 합성 자속을 감소시켜 유기기전력을 줄이고, 중성축을 발전기에서는 회전방향으로, 전동기에서는 회전방향과 반대방향으로 이동시키는 것이 주된 영향이다.

중성축이 이동한 상태에서 브러시에 의해 단락된 코일에 기전력이 유기되는 것은 정류를 방해해 불꽃(섬락)을 일으키는 원인이 될 뿐이며, 전기자 반작용은 앞서 본 것처럼 자속을 줄여 브러시 사이에 나타나는 유기기전력을 오히려 감소시킨다. 따라서 "브러시 사이의 유기기전력이 증가한다"는 전기자 반작용의 영향으로 볼 수 없다.

정류기의 맥동률은 직류 출력전압에 대한 교류분(리플)의 비율로 정의된다.

교류분의 진폭은 부하전압에 맥동률을 곱하여 구하며, $2000 \times 0.03 = 60\ \mathrm{V}$가 된다.

3상 동기발전기의 정격전류는 정격용량(피상전력)을 $\sqrt{3}$과 정격 선간전압의 곱으로 나누어 구한다.

$I_n = \dfrac{100{,}000}{\sqrt{3}\times 3300} \approx 17.5\ \mathrm{A}$로 계산된다.

3상 유도전동기의 입력전력은 $P_{in}=\sqrt{3}\,V I \cos\theta$로 구하며, $\sqrt{3}\times200\times21.5\times0.86 \approx 6405\ \mathrm{W}$이다.

출력은 입력에 효율을 곱한 값이므로 $6405\times0.85 \approx 5444\ \mathrm{W}$가 된다.

그림에서 두 변압기의 고압측이 직렬로 3300[V]에 걸려 있으므로 두 변압기에는 같은 전류가 흐르고, 저압측 저항을 고압측으로 환산하면 권수비 $a = \frac{3000}{100} = 30$의 제곱배가 된다.
환산 저항은 $5\times30^2 = 4500\,[\Omega]$, $7\times30^2 = 6300\,[\Omega]$이다.
$E_1$은 5[Ω]이 달린 변압기의 고압측 전압이므로 직렬 분압으로 $E_1 = 3300\times\frac{4500}{4500+6300} = 1375\,[V]$이다.

단절권은 코일 간격을 극간격보다 짧게 감는 방식으로, 특정 차수의 고조파 기전력을 효과적으로 제거하여 파형을 개선한다.

또한 코일 끝부분(코일 엔드)의 길이가 짧아지므로 사용되는 권선(동량)이 절약되는 이점이 있어 실제 교류기에서 널리 채택된다.

전절권은 코일 간격이 극간격과 같아 고조파 제거 효과가 없고, 분포권은 고조파 저감에는 유리하나 권선 절약 효과와는 무관하다.

다극기에서 전기각과 기계각의 관계는 $\theta_e = \dfrac{p}{2}\,\theta_m$이다(p는 극수).

12극이므로 $\theta_e = \dfrac{12}{2}\times 15^\circ = 90^\circ$가 된다.

2차 입력(공극전력)과 2차 동손, 기계적 출력의 비는 $1 : s : (1-s)$이므로, 2차 입력은 $P_2 = \dfrac{P_{c2}}{s} = \dfrac{94.25}{0.05} = 1885\ \mathrm{W}$이다.

토크는 2차 입력을 동기각속도로 나누어 구한다. 4극 60Hz의 동기속도는 $N_s = \dfrac{120\times60}{4}=1800\ \mathrm{rpm}$, 각속도는 $\omega_s = \dfrac{2\pi N_s}{60}\approx188.5\ \mathrm{rad/s}$이므로 $T=\dfrac{1885}{188.5}\approx10.0\ \mathrm{N{\cdot}m}$가 된다.

변압기 철심의 자화특성(히스테리시스)은 비선형이므로, 정현파 자속(기전력)을 만들기 위해 필요한 여자전류는 정현파가 아니라 고조파(주로 3고조파)를 포함한 왜형파 형태를 띤다.

즉 기전력을 정현파로 유지하려면 여자전류 파형이 일그러질 수밖에 없다는 것이 자화곡선의 비선형성에서 비롯되는 특성이다.

선형전동기는 구조상 고정자와 가동자 사이에 기계적 여유(활주 간격)를 확보해야 하므로, 회전형 전동기에 비해 오히려 공극이 크다. 따라서 공극이 작다는 설명은 틀린 내용이다.

선형전동기는 회전운동을 거치지 않고 직접 직선운동을 얻을 수 있고, 감속기어 등을 거치지 않는 직접구동 방식이라 부하관성의 영향을 그대로 받으며, 전원의 상 순서를 바꾸면 추력(이동) 방향이 바뀐다는 점은 모두 올바른 설명이다.

변압기의 전일효율은 하루 동안의 출력전력량 합을 출력전력량과 손실전력량 합으로 나눈 값으로 정의된다.

부하가 시간에 따라 변동할 때 전일효율이 최대가 되는 조건은 하루 중 무부하손(철손)의 총합과 부하손(동손)의 총합이 같아지는 시점이며, 이는 특정 순간의 효율 최대 조건(철손=동손)을 하루 전체로 확장한 것이다.

부하 토크가 일정한 상태에서 전동기에 걸리는 전압이 10[%] 상승하면 슬립은 오히려 작아지고 회전속도는 증가하므로, 속도가 감소한다는 서술이 틀린 설명이다.

슬립이 작은 정격 운전 영역에서 유도전동기의 토크는 전압의 제곱과 슬립에 비례하는 관계 $T \propto V^2 \cdot s$를 가지므로, 일정 토크를 유지하려면 전압이 오르는 만큼 슬립이 줄어들어야 하고, 슬립이 작아지면 회전속도 $N=N_s(1-s)$는 커진다.

한편 전압 상승은 철심의 자속을 늘려 히스테리시스손과 와류손 같은 철손을 증가시키고 여자(무효)전류도 늘어나 효율은 오히려 낮아진다. 따라서 속도 감소를 제외한 나머지 변화들은 실제로 나타나는 현상이다.

대칭 3상 권선에 평형 3상 전류가 흐를 때 발생하는 회전자계의 회전속도는 전원 주파수에 의해 정해지는 동기속도와 정확히 같다. 따라서 회전자계 속도가 동기속도보다 늦다는 설명은 틀린 내용이다.

상 순서를 바꾸면 회전자계의 방향이 바뀌고, 회전자계의 주기는 공급 전류의 주기와 같으며, 3상 회전자계의 세기는 각 코일이 만드는 최대 자계의 1.5배가 된다는 점은 모두 옳은 설명이다.

균압환(균압접속)은 병렬회로수가 극수와 같아 병렬 회로 사이에 기전력 불평형이 생기기 쉬운 단중 중권에서 순환전류를 억제하기 위해 사용하는 것이며, 병렬회로수가 항상 2인 단중 파권에는 원칙적으로 필요하지 않다.

단중 중권의 병렬회로수는 극수 P와 같고, 파권은 병렬회로수가 2로 고정되어 낮은 전류·높은 전압 출력에 유리하며, 이 때문에 파권의 유기전압은 같은 조건의 중권보다 P/2배 높아진다는 설명은 모두 옳다.

스테핑 모터는 디지털 펄스 신호로 직접 위치・속도를 제어할 수 있는 전동기로, 펄스 하나마다 정해진 각도만큼 회전하며 오차가 누적되지 않는다.

회전각은 입력펄스 수에 비례하고 회전속도는 펄스 주파수에 비례하며, 특히 기동・정지 특성이 우수하여 빈번한 시동・정지・역전 제어에 적합하다는 것이 대표적인 장점이다. 따라서 기동・정지 특성이 나쁘다는 설명은 틀린 내용이다.

변압기의 효율이 최대가 되는 부하율은 무부하손(철손)과 부하손(동손)이 같아지는 지점이며, 부하율 $m = \sqrt{\dfrac{P_i}{P_c}}$로 구한다($P_i$는 철손, $P_c$는 전부하동손).

$m=\sqrt{\dfrac{1.6}{2.4}} \approx 0.82$이므로, 전부하의 약 82[%] 부하에서 효율이 최대가 된다.

동기발전기의 제동권선은 회전자 표면에 농형으로 감아둔 권선으로, 부하 급변이나 계통 외란 시 발생하는 회전자의 속도 진동(난조)을 자체 유도전류로 억제하는 역할을 한다.

이 때문에 제동권선의 가장 대표적이고 핵심적인 작용은 난조방지작용으로 설명된다.

오차 신호가 변화하는 속도(기울기)에 비례하여 조작량을 조절하는 제어 동작은 미분동작이다.

오차가 실제로 커지기 전에 그 변화 경향을 미리 검출해 대응하므로, 오차의 급격한 확대를 사전에 억제하는 데 효과적이다.

주어진 상태방정식의 시스템 행렬 A가 2×2이므로 상태변수는 두 개이고, 따라서 x는 (2×1) 벡터이며 이 계는 2차 제어계이다.

특성방정식은 |sI − A| = 0 에서 $\begin{vmatrix} s & -1 \\ 2 & s+3 \end{vmatrix} = s(s+3) + 2 = s^{2} + 3s + 2 = (s+1)(s+2) = 0$ 이므로 특성근은 s = −1, s = −2 이다.

두 특성근이 모두 서로 다른 음의 실근이므로 이 계는 감쇠비 ζ > 1 인 과제동(over damped) 상태이며, 응답에 진동이 나타나지 않는다. 부족제동(under damped)은 특성근이 공액복소근일 때(0 < ζ < 1) 나타나는 상태이므로, 이 계를 부족제동이라고 한 설명이 틀렸다.

궤적이 원점을 중심으로 반지름이 일정한 원을 그리며 화살표를 따라 한 바퀴 도는 모양이다.
이는 주파수가 변해도 크기는 변하지 않고 위상만 계속 뒤지는 요소로, 부동작 시간요소 $G(j\omega)=e^{-j\omega L}$의 벡터궤적이다.
실제로 $|G(j\omega)|=1$로 일정하고 $\angle G(j\omega)=-\omega L$이므로 $\omega$가 커질수록 원 위를 계속 회전한다.
비례요소는 실축 위의 한 점, 1차 지연요소는 제4상한의 반원, 2차 지연요소는 제3·4상한을 지나는 열린 곡선이 되어 그림과 다르다.

그림의 이산치계는 r(t) 뒤에 샘플러가 있고, $\dfrac{1}{S+1}$ 블록을 거친 뒤 다시 샘플러가 놓이며, 이어서 $\dfrac{2}{S+2}$ 블록을 지나 C(t)가 나오는 구조다. 두 전달요소 사이에 샘플러가 들어 있으므로 각 요소를 따로 z변환한 뒤 곱하면 된다.

주어진 관계 $\mathcal{Z}\left[\dfrac{1}{s+a}\right] = \dfrac{z}{z-e^{-aT}}$ 를 적용하면 앞 블록은 $\dfrac{z}{z-e^{-T}}$, 뒤 블록은 $\dfrac{2z}{z-e^{-2T}}$ 가 된다.

따라서 $\dfrac{C(z)}{R(z)} = \dfrac{z}{z-e^{-T}} \cdot \dfrac{2z}{z-e^{-2T}} = \dfrac{2z^{2}}{(z-e^{-T})(z-e^{-2T})}$ 이다. 만약 두 블록 사이에 샘플러가 없다면 $\dfrac{2}{(s+1)(s+2)}$ 전체를 한 번에 z변환해야 하므로 결과가 달라진다는 점이 이 문제의 핵심이다.

그림의 회로는 NOR 게이트 2개로 구성되어 있다. 앞단 NOR의 입력은 A와 B이므로 출력은 $\overline{A+B}$ 이고, 이 출력과 분기된 B가 뒷단 NOR의 두 입력으로 들어가 X가 된다.

따라서 $X = \overline{\overline{A+B} + B}$ 이며, 드모르간 정리를 적용하면 $X = \overline{\overline{A+B}} \cdot \overline{B} = (A+B)\,\overline{B}$ 가 된다.

전개하면 $X = A\overline{B} + B\overline{B} = A\overline{B} + 0 = A\overline{B}$ 이다. 즉 이 회로는 A가 1이고 B가 0일 때만 출력이 1이 되는 회로로 간단해진다.

그림의 신호흐름선도에서 입력 R(s)에서 출력 C(s)로 가는 전향경로는 1·a·b·1 = ab 하나뿐이다.

루프는 두 개다. 이득 b로 진행했다가 이득 4로 되돌아오는 $L_1 = 4b$, 그리고 이득 a·b로 진행했다가 이득 5로 앞쪽 마디까지 되돌아오는 $L_2 = 5ab$ 이다. 두 루프는 마디를 공유하므로 비접촉 루프는 존재하지 않는다.

메이슨 공식에 의해 $\Delta = 1 - (L_1 + L_2) = 1 - 4b - 5ab$ 이고, 전향경로가 두 루프 모두와 접촉하므로 $\Delta_1 = 1$ 이다.

따라서 $\dfrac{C(s)}{R(s)} = \dfrac{P_1 \Delta_1}{\Delta} = \dfrac{ab}{1 - 4b - 5ab}$ 이다.

응답이 $c(t) = 1 - e^{-\frac{1}{T}t}$ 라는 것은 출력이 0에서 출발해 진동 없이 지수적으로 최종값 1에 접근한다는 뜻이다. t = T 에서 최종값의 약 63.2%에 도달하며, 이때 T가 시정수가 된다.

이 응답을 라플라스 변환하면 $C(s) = \dfrac{1}{s} - \dfrac{1}{s + \frac{1}{T}} = \dfrac{1}{s(1+Ts)}$ 이고, 입력이 단위계단 $R(s) = \dfrac{1}{s}$ 이므로 전달함수는 $G(s) = \dfrac{C(s)}{R(s)} = \dfrac{1}{1+Ts}$ 이다.

이는 1차 지연요소의 표준형이므로 이 계는 1차지연제어계다. 비례제어계라면 응답이 입력에 비례한 일정값으로 즉시 나타나고, 적분제어계라면 시간에 비례해 계속 증가하며, 2차지연제어계는 감쇠비에 따라 진동이나 오버슈트를 동반하는 응답이 되어 모두 이 식과 맞지 않는다.

근궤적의 개수는 개루프 전달함수의 극점 수와 영점 수 중 큰 값과 같다. 특성방정식 1 + G(s)H(s) = 0 의 차수만큼 근이 존재하고, 그 근들이 K의 변화에 따라 각각 궤적을 그리기 때문이다.

주어진 식에서 분모가 $s^{2}(s+2)(s+3)$ 이므로 극점은 s = 0 (2중근), s = −2, s = −3 으로 모두 4개이고, 분자가 K(s+1) 이므로 영점은 s = −1 하나뿐이다.

따라서 근궤적의 수는 max(4, 1) = 4개이다. K가 0에서 ∞로 변할 때 4개의 근이 각각 궤적을 그리며, 그중 1개는 유한 영점 s = −1로 수렴하고 나머지 3개는 점근선을 따라 무한대로 발산한다.

주파수 응답을 이용한 제어계 설계에서 안정도를 가늠하는 대표적 척도로는 공진치(피크값), 위상여유, 이득여유가 있으며, 이 값들을 통해 계통이 얼마나 안정한지를 판단한다.

반면 고유주파수는 계의 응답 속도(진동 성분의 주기)를 나타내는 값일 뿐, 그 자체로는 안정도 여유를 직접 나타내는 척도가 아니다.

나이퀴스트 선도의 임계점 (-1, j0)은 크기가 1이고 위상이 $-180^\circ$인 점을 의미한다.

보드선도로 환산하면 크기 1은 $20\log_{10}1 = 0\ \mathrm{dB}$에 해당하고 위상은 $-180^\circ$ 그대로 나타나므로, 이 점이 이득여유와 위상여유를 판단하는 기준점이 된다.

평형 3상 Δ(삼각) 결선에서는 각 상 권선의 양 끝이 곧 두 인출선의 접속점이 된다. 즉 한 상의 권선전압이 그대로 두 선 사이에 걸리므로 선간전압과 상전압이 같다.

따라서 $E_l = E_p$ 이며 위상차도 없다. 대신 전류는 각 꼭짓점에서 두 상전류가 합성되어 선전류가 되므로 $I_l = \sqrt{3}\,I_p$ 로 상전류의 √3배가 되고 위상은 상전류보다 30° 뒤진다.

반대로 Y(성형) 결선에서는 각 상 권선이 선과 중성점 사이에 걸리므로 $E_l = \sqrt{3}\,E_p$, $I_l = I_p$ 가 된다. 두 결선의 전압·전류 관계가 서로 반대로 대응한다는 점을 함께 기억하면 혼동하지 않는다.

저항 부하의 소비전력은 전압의 제곱에 비례한다($P=\dfrac{V^2}{R}$).

전압이 정격의 80[%]로 낮아지면 전력은 $1000\times0.8^2=640\ \mathrm{W}$로 줄어든다.

그림은 3[V] 직류전원 — 스위치 S — 2[Ω] 저항 — 1/4[F] 콘덴서가 직렬로 이어진 R-C 회로다. 콘덴서는 윗단이 (+)로 표시되어 있고 초기전압 V_c(0) = 1[V]가 전원전압을 상쇄하는 방향으로 충전되어 있다.

복소영역에서 KVL을 세우면 $\dfrac{3}{s} = 2I(s) + \dfrac{1}{Cs}I(s) + \dfrac{V_c(0)}{s}$ 이다. C = 1/4[F] 이므로 $\dfrac{1}{Cs} = \dfrac{4}{s}$ 이고, 초기전압 항을 좌변으로 넘기면 실효 구동전압은 $\dfrac{3-1}{s} = \dfrac{2}{s}$ 가 된다.

따라서 $I(s) = \dfrac{\frac{2}{s}}{2 + \frac{4}{s}} = \dfrac{2}{2s+4} = \dfrac{1}{s+2}$ 이다.

검산해 보면 역변환 결과가 $i(t) = e^{-2t}\,[\mathrm{A}]$ 로, t = 0 에서 (3−1)/2 = 1[A]로 시작해 시정수 $RC = 2 \times \dfrac{1}{4} = 0.5\,[\mathrm{s}]$ 로 감쇠하는 R-C 과도현상과 정확히 일치한다.

접지된 아래 도선을 기준으로 잡으면 10[V] 전원의 + 단자 쪽 마디가 10[V]이므로 $i_x=\frac{10-V}{2}$, 곧 $2i_x=10-V$이다.
3[A] 전류원은 화살표가 위를 향해 마디 V로 3[A]를 밀어 넣고, 종속전원은 + 가 위쪽이므로 1[Ω]의 오른쪽 마디 전위는 $2i_x$이다.
마디 V에서 KCL을 세우면 $\frac{V-10}{2}+\frac{V-2i_x}{1}=3$이고, $2i_x=10-V$를 대입하면 $\frac{V-10}{2}+2V-10=3$이다.
양변에 2를 곱하면 $5V=36$에서 $V=7.2$[V]이고, $i_x=\frac{10-7.2}{2}=1.4$[A]이다.

그림은 기전력 V와 내부저항 R를 가진 전원의 단자 A-B에 부하 R_L을 접속한 회로다. 회로에 흐르는 전류가 $I=\dfrac{V}{R+R_L}$이므로 부하가 소비하는 전력은 $P=I^2R_L=\dfrac{V^2R_L}{(R+R_L)^2}$이다.

최대전력 전달조건은 이 식을 R_L에 대해 미분해 0으로 두어 얻으며, 그 결과는 $R_L=R$, 즉 부하저항을 전원 내부저항과 같게 맞추는 것이다.

이 조건을 대입하면 $P_{max}=\dfrac{V^2R}{(2R)^2}=\dfrac{V^2}{4R}$이 된다. 이때 전원이 공급하는 전체 전력 $\dfrac{V^2}{2R}$ 중 절반만 부하에 전달되고 나머지 절반은 내부저항 R에서 손실되므로 전력전달 효율은 50%다.

그림의 T형 회로는 좌우에 같은 $L$ 이 직렬로 들어가고 가운데에 $C$ 가 병렬로 걸린 구조다.
좌측 직렬 임피던스를 $Z_1$, 우측을 $Z_2$, 병렬 가지의 어드미턴스를 $Y$ 라 하면 T형 4단자망에서 $A=1+Z_1 Y$, $D=1+Z_2 Y$ 이다.
그림에서 좌우 인덕턴스가 서로 같으므로 $Z_1=Z_2=j\omega L$ 이고, 따라서 $A=D$ 가 성립한다.
입력측과 출력측을 바꾸어도 특성이 변하지 않는 대칭 4단자망의 조건이 바로 $A=D$ 이다.

분포정수 회로에서 단위길이당 직렬임피던스를 Z, 병렬어드미턴스를 Y라 하면 특성임피던스는 $Z_0=\sqrt{\dfrac{Z}{Y}}$, 전파정수는 $\gamma=\sqrt{ZY}$로 정의된다.

두 식을 곱하면 $\gamma Z_0=\sqrt{ZY}\cdot\sqrt{\dfrac{Z}{Y}}=Z$가 되고, 나누면 $\dfrac{\gamma}{Z_0}=Y$가 된다.

따라서 송전단에서 본 직렬임피던스는 $Z=\gamma Z_0$, 병렬어드미턴스는 $Y=\dfrac{\gamma}{Z_0}$이다. 무한장 선로를 송전단에서 본 입력임피던스가 특성임피던스 $Z_0$ 자체라는 사실과 혼동하지 않아야 한다.

그림에서 $-j30\,\Omega$ 은 입력에 직렬로 들어가고, $80\,\Omega$ 과 $j60\,\Omega$ 은 서로 병렬로 묶여 있다.
병렬부는 $\dfrac{80\times j60}{80+j60}=28.8+j38.4\,\Omega$ 이므로 전체 임피던스는 $Z=-j30+28.8+j38.4=28.8+j8.4\,\Omega$ 이다.
직렬형 $Z=r+jx$ 를 등가 병렬형으로 바꾸면 $R=\dfrac{r^2+x^2}{r}$, $X=\dfrac{r^2+x^2}{x}$ 이고, 여기서 $r^2+x^2=28.8^2+8.4^2=900$ 이다.
따라서 $R=\dfrac{900}{28.8}=31.25\,\Omega$, $X=\dfrac{900}{8.4}$ 는 약 $107.15\,\Omega$ 이므로 유도성 리액턴스 $j107.15\,\Omega$ 이 된다.

시간이 충분히 지난 뒤의 값(정상값)은 최종값 정리 $f(\infty)=\lim_{s\to0}sF(s)$로 구한다.

$sF(s)=\dfrac{5s+3}{s+1}$이므로 $s\to0$을 대입하면 $\dfrac{3}{1}=3$이다. $sF(s)$의 극점이 $s=-1$ 하나로 좌반평면에 있으므로 최종값 정리를 적용할 수 있다.

부분분수로 확인해도 $F(s)=\dfrac{3}{s}+\dfrac{2}{s+1}$, 역변환하면 $f(t)=3+2e^{-t}$이므로 $t\to\infty$에서 지수항이 소멸해 정상값은 3이 된다.

평형 3상 회로의 무효전력은 $Q=\sqrt{3}\,V_L I_L \sin\theta$로 구하며, 역률이 80[%]이므로 $\sin\theta=0.6$이다.

$Q=\sqrt{3}\times200\times10\sqrt{3}\times0.6 = 200\times10\times3\times0.6=3600\ \mathrm{Var}$가 된다.

동일 지지물에 고압 가공전선과 저압 가공전선을 병가할 때는 두 전선 사이의 절연 여유를 확보하기 위해 이격거리를 두도록 규정하고 있으며, 일반적인 경우 그 이격거리는 50[cm] 이상이어야 한다(고압측이 케이블인 경우에는 완화된 값이 적용된다).

이는 출제 당시(구 전기설비기술기준 판단기준) 기준이다.

이 문항은 출제 당시 법령을 기준으로 한 문항입니다. 이후 관련 규정이 개정되어 현행 기준과 다를 수 있으니, 시험을 준비하실 때는 최신 법령을 함께 확인하시기 바랍니다.

출제 당시 전기설비기술기준상 전압의 종별은 저압을 교류 600[V] 이하(직류는 750[V] 이하)로, 고압을 그 초과 구간부터 7000[V] 이하로 분류하였다.

따라서 교류 600[V]는 저압 구간의 상한에 해당하여 저압으로 분류된다.

이 문항은 출제 당시 법령을 기준으로 한 문항입니다. 이후 관련 규정이 개정되어 현행 기준과 다를 수 있으니, 시험을 준비하실 때는 최신 법령을 함께 확인하시기 바랍니다.

출제 당시 기준으로 고압용 전로에 시설하는 기계기구의 철대 및 금속제 외함에는 제1종 접지공사를 하도록 규정되어 있었다.

이는 저압용 기계기구 외함에 적용되는 제3종(또는 특별 제3종) 접지공사보다 더 엄격한 접지저항 기준이 요구되는 항목이다.

저압 옥상전선로는 절연전선을 사용하고, 지름 2.6[mm] 이상의 경동선(또는 이와 동등 이상의 세기・굵기)을 사용하도록 규정되어 있다.

전선과 그 전선로를 시설하는 조영재 사이의 이격거리는 일반적으로 2[m] 이상(전선이 고압 절연전선・특고압 절연전선 또는 케이블인 경우에는 1[m])으로 규정되어 있어, 0.5[m]로 서술한 것은 잘못된 설명이다(출제 당시 기준).

전선이 상시 부는 바람 등에 의해 식물에 접촉하지 않도록 시설해야 한다는 것은 옳은 설명이다.

철도를 횡단하는 가공전선은 레일면상 6.5[m] 이상의 높이를 확보해야 하고, 다리 하부 등 특수한 장소에 시설하는 저압 전기철도용 급전선은 지표상 3.5[m]까지 감할 수 있다는 것은 옳은 설명이다.

횡단보도교 위에 시설하는 가공전선의 높이는 고압의 경우 노면상 3.5[m] 이상이 원칙이며, 저압의 경우도 특별히 절연된 전선(케이블 등)을 사용하지 않는 한 3.5[m] 이상을 확보해야 하므로, 저압을 단순히 3[m] 이상으로 서술한 것은 조건이 빠진 잘못된 설명이다(출제 당시 기준).

옥외에 시설하는 변전소 등의 울타리・담에서 충전부분까지의 거리와 울타리 높이의 합계는 사용전압 구간별로 정해져 있으며, 35[kV] 이하 구간에서는 그 합계가 5[m] 이상이 되도록 규정되어 있다(출제 당시 기준).

중성점 다중접지식 전로의 절연내력 시험전압은 최대사용전압에 $0.92$를 곱하여 구한다.

$22{,}900\times0.92 \approx 21{,}068\ \mathrm{V}$로 계산된다.

터널 등 저압 전구선에 편조 고무코드를 사용하는 경우, 단면적은 0.75[mm²] 이상이 되도록 규정되어 있다(출제 당시 기준).

고압 가공전선이 사람이 쉽게 접촉할 우려가 있는 건조물의 상부 조영재 옆쪽(또는 아래쪽)에 시설되는 경우, 케이블이 아닌 전선의 이격거리는 1.2[m] 이상이 되도록 규정되어 있다(위쪽인 경우는 2[m] 이상, 출제 당시 기준).

제2종 보안장치 등 적절한 보호설비가 갖추어지지 않은 25[kV] 이하 특고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 통신선(또는 이에 직접 접속하는 통신선)은, 유도 및 절연파괴 위험으로부터 안전하도록 도전성이 없는 광섬유 케이블을 사용하여야 한다.

동선 계열의 케이블이나 절연전선은 고전압 유도의 영향을 받을 수 있어 이러한 조건에서는 사용할 수 없다.

사용전압이 400[kV] 이상인 특고압 가공전선이 건조물과 제2차 접근상태로 시설되는 경우에는 일반 특고압보다 훨씬 엄격한 추가 조건이 붙는다.

그 조건 가운데 하나가, 전선의 높이가 최저인 상태에서 가공전선과 건조물 상부 사이의 수직거리를 28[m] 이상 확보하도록 한 규정이며, 765[kV] 가공전선도 여기에 해당한다(출제 당시 기준).

전동기 정격전류의 합계가 50[A]를 초과하는 경우, 저압 옥내간선의 허용전류는 전동기 전류 합계의 1.1배에 다른 부하(전열기 등)의 전류 합계를 더하여 구한다.

전동기 전류 합계는 $20+40=60\ \mathrm{A}$로 50[A]를 넘으므로, $60\times1.1 + (10\times5) = 66+50 = 116\ \mathrm{A}$ 이상의 허용전류를 갖는 전선을 사용해야 한다.

의료장소 접지 규정상, 인접한 의료장소와 바닥면적 합계가 50[m²] 이하인 경우에는 기준접지바(접지단자반)를 공용으로 사용할 수 있다.

금속관・합성수지관・플로어덕트 공사는 관이나 덕트 내부에 전선을 넣어 시설하는 방식으로, 원칙적으로 절연전선을 사용해야 한다.

반면 버스덕트 공사는 나도체인 도체(부스바)를 덕트 안에 절연물로 지지하여 시설하는 방식이 표준이므로, 전선이 반드시 절연전선이어야 할 필요는 없다.

폭발성 또는 연소성 가스가 침입할 우려가 있는 장소에 시설하는 지중전선로의 지중함은, 그 크기가 1[m³] 이상인 경우 가스를 방산시키기 위한 통풍장치 등 적당한 설비를 시설하도록 규정되어 있다.

이 문항은 출제 당시 법령을 기준으로 한 문항입니다. 이후 관련 규정이 개정되어 현행 기준과 다를 수 있으니, 시험을 준비하실 때는 최신 법령을 함께 확인하시기 바랍니다.

특고압 전기집진장치에 전원을 공급하는 케이블을 사람이 접촉할 우려가 없도록 시설하는 경우, 그 케이블 피복에 사용하는 금속체는 원칙적인 접지보다 완화된 제3종 접지공사로 시설할 수 있다(출제 당시 판단기준).

이 접지의 목적은 케이블 피복이 지락사고 시 충전되는 것을 막고 대지전위 상승을 억제하는 데 있으며, 사람 접촉 우려가 없다는 조건이 전제되어 있어 상대적으로 완화된 접지공사가 허용된다.

제1종·제2종·특별 제3종 접지공사는 각각 고압·특고압 기기의 외함, 고압과 저압의 혼촉 방지, 400V 이상 저압기기의 외함 등 다른 상황에 적용되는 규정으로 이 문제의 조건과는 맞지 않는다.

가공전선로 지지물에 시설하는 지선은 지지물을 대신해 큰 인장력을 부담하므로 충분한 여유를 두어야 하며, 허용인장하중에 대한 안전율은 일반적으로 2.5 이상이 되도록 시설한다(출제 당시 기준).

다만 목주나 A종 철주 등 일부 지지물의 경우에는 이보다 낮은 안전율(1.5 이상)이 적용되는 예외가 있으나, 문제에서 묻는 일반적인 기준값은 2.5이다.

제2종 접지공사는 원칙적으로 변압기의 시설장소마다 시행해야 하며, 저압측 사용전압이 300V 이하인 경우 중성점 대신 저압측의 1단자에 접지공사를 시행할 수 있고, 가공 공동지선을 설치할 때는 각 변압기를 중심으로 지름 400m 이내 지역에 대해 접지를 시행해야 한다는 규정은 모두 옳다.

다만 토지의 상황에 의하여 규정된 접지저항 값을 얻기 어려운 경우, 가공접지선(나동선 등)을 사용해 접지극을 변압기 시설장소로부터 200m까지 떼어 놓을 수 있도록 완화하고 있다(출제 당시 판단기준). 따라서 이 거리를 100m로 서술한 부분이 틀린 설명이다.

가공전선로 지지물에 시설하는 통신선(또는 이에 접속되는 가공통신선)이 도로를 횡단하는 경우, 지표상 6m 이상의 높이로 시설하는 것이 일반적인 기준이다(출제 당시 판단기준).

다만 저압·고압 가공전선로 지지물에 시설되는 것으로서 교통에 지장이 없는 경우에는 5m까지 낮출 수 있는 예외가 있으나, 이는 특정 조건에서의 완화 규정이고 문제에서 묻는 일반적인 기준값은 6m이다.

사용전압이 35kV 이하인 특고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우, 지표상 높이는 6m 이상이어야 한다(출제 당시 판단기준). 22.9kV는 이 범위에 속하므로 도로 횡단 시 최소 높이는 6m이다.

참고로 특고압 가공전선이 철도나 궤도를 횡단할 때는 이보다 높은 6.5m가, 횡단보도교 위를 지나는 경우에는 예외적으로 더 낮은 높이가 적용되는 등 장소별로 기준이 다르게 규정되어 있다.