전기기사 실기 2019년 1회 기출유형문제 해설

Question 1

스폿 네트워크(Spot Network) 방식의 특징 3가지를 쓰시오.

Accepted Answer

① 배전선 1회선 또는 변압기 사고 시에도 무정전 공급이 가능하다.
② 전압 변동률이 작다.
③ 부하 변동에 대한 탄력성이 좋다.

(참고: 기기 이용률·신뢰도는 높으나 설비비가 비싸고 네트워크 프로텍터 등 보호장치가 복잡하다.)

Question 2

태양광 발전의 장점과 단점을 각각 쓰시오.

Accepted Answer

[장점]
① 용량에 무관하게 발전효율이 일정하다.
② 일조만 있으면 어디든 설치 가능하고 보수가 쉽다.
③ 에너지원이 무한정·반영구적이다.
④ 직달광뿐 아니라 산란광도 활용한다.

[단점]
① 에너지 밀도가 낮아 넓은 설치 면적이 필요하다.
② 흐리거나 비 오는 날 발전량이 떨어져 출력이 불안정하다.

Question 3

진공차단기(VCB)의 특징 3가지를 쓰시오.

Accepted Answer

① 소형·경량이고 화재 위험이 없어 안전하다.
② 동작 소음이 작고 차단부 수명이 길다.
③ 고속 개폐가 가능하고 차단 성능이 우수하다.

(참고: 진공 중 아크 소호로 절연회복이 빠르나, 개폐 서지가 잘 생겨 서지흡수기가 필요하다.)

Question 4

부하 역률 개선에 관한 다음 물음에 답하시오.

(1) 역률을 개선하는 원리를 간단히 설명하시오.
(2) 부하설비 역률이 낮아질 때 수용가가 입을 수 있는 손해 2가지를 쓰시오.
(3) 3상 부하 30[kW], 역률 65[%]인 어느 공장에서 역률을 90[%]로 개선하려면 전력용 콘덴서 용량은 몇 [kVA]인가?

Accepted Answer

(1) 진상 콘덴서를 유도성 부하에 병렬 접속하여, 부하의 지상 무효전력을 콘덴서의 진상 무효전력으로 상쇄해 역률을 높인다.

(2) ① 전력손실 증가
② 한전 역률요금으로 전기요금 증가
(이 밖에 전압강하 증가, 설비용량 여유 감소)

(3) 콘덴서 용량

Q_c = P\left(\dfrac{\sin\theta_1}{\cos\theta_1}-\dfrac{\sin\theta_2}{\cos\theta_2}\right) = 30\left(\dfrac{\sqrt{1-0.65^2}}{0.65}-\dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 20.54

[kVA]

Question 5

공급변압기 2차측 단자(전기사업자에게 공급받는 경우 인입선 접속점)에서 최원단 부하까지 전선 길이가 60[m]를 넘으면, 전압강하는 아래 표 값에 따라야 한다. 빈칸 ①~④에 들어갈 수치(%)를 쓰시오.

전선의 길이	전기사업자로부터 저압으로 전기를 공급받는 경우	사용장소 안에 시설한 전용 변압기에서 공급하는 경우
120[m] 이하	4[%]	( ③ )
200[m] 이하	( ① )	6[%]
200[m] 초과	( ② )	( ④ )

Accepted Answer

60[m] 초과 시 전압강하 허용값(KEC 232.3.9 표):
① 5[%]
② 6[%]
③ 5[%]
④ 7[%]

전선의 길이	전기사업자 공급	전용 변압기 공급
120[m] 이하	4[%]	5[%]
200[m] 이하	5[%]	6[%]
200[m] 초과	6[%]	7[%]

(참고: 60[m] 이하면 전기사업자 공급 3[%], 전용 변압기 공급 5[%].)

Question 6

접지저항 측정에 관한 물음에 답하시오.

(1) 접지저항 측정에 쓰는 계기 또는 측정 방법을 쓰시오.
(2) 본 접지 E에 제1보조접지 P, 제2보조접지 C를 둘 때 본 접지 E의 접지저항은 몇 [Ω]인가? (단, E-P 86[Ω], E-C 92[Ω], P-C 160[Ω].)

Accepted Answer

(1) ① 계기: 접지저항계(어스 테스터)
② 측정법: 콜라우시 브리지(Kohlrausch bridge)를 이용한 3극(3전극) 접지저항 측정법

(2) 3전극(전위강하)법에서 본 접지의 접지저항

R_E = \dfrac{1}{2}\left(R_{EP}+R_{EC}-R_{PC}\right) = \dfrac{1}{2}(86+92-160) = 9

[Ω]
R_EP=R_E+R_P, R_EC=R_E+R_C, R_PC=R_P+R_C 이므로 위 식에서 R_E만 남아 9[Ω]이 된다.

Question 7

그림 회로의 출력을 입력변수로 나타내고, AND 1개·OR 2개·NOT 1개로 구성한 등가회로를 그리시오.

(회로: A·B·C를 받는 NOR 게이트와 D·E·F를 받는 NOR 게이트의 두 출력에 입력 G를 더해 받는 최종 NOR 게이트의 출력이 X이다.)

Accepted Answer

① 출력식: 최종단이 NOR이므로 X = \overline{\overline{A+B+C}+\overline{D+E+F}+G} 드모르간 정리로 정리하면 X = (A+B+C)\cdot(D+E+F)\cdot\overline{G} ② 등가회로(AND 1·OR 2·NOT 1): A,B,C를 OR 1, D,E,F를 OR 2로 묶고 G를 NOT으로 반전한 뒤, 세 신호 (A+B+C)·(D+E+F)·Ḡ 를 3입력 AND에 넣어 X를 얻는다.

Question 8

그림은 단락·지락 보호에 쓰이는 통상적 방식으로 주보호와 후비보호 기능을 갖는다. 도면을 보고 다음 물음에 답하시오. (1) 사고점이 F₁, F₂, F₃, F₄일 때 주보호·후비보호에 관한 아래 표의 빈칸 (①, ②)를 채우시오. 사고점 주보호 후비보호 F₁ OC₁₂ + CB₁₂ AND OC₁₃ + CB₁₃ ( ① ) F₂ ( ② ) OC₁ + CB₁ AND OC₂ + CB₂ F₃ OC₄ + CB₄ AND OC₇ + CB₇ OC₃ + CB₃ AND OC₆ + CB₆ F₄ OC₈ + CB₈ OC₄ + CB₄ AND OC₇ + CB₇…

Accepted Answer

(1) 보호계전 협조 ① (F₁ 후비보호) OC₁₂ + CB₁₂ AND OC₁₃ + CB₁₃ — 전원측 변전소 차단기로 후비보호한다. ※ 인쇄 정답은 ①을 F₁ 후비보호 칸으로 보고 OC₁₂+CB₁₂ AND OC₁₃+CB₁₃ 로 표기(전력회사 변전소측 보호). 주보호의 OC₁₂/OC₁₃ 와 같은 계전기가 후비보호로도 동작한다고 본 표기다. ② (F₂ 주보호) RDf₁ + CB₃ + CB₄ AND OC₃ + CB₃ — F₂(주변압기 내부사고)는 비율차동계전기 RDf₁ 이 검출해 CB₃·CB₄ 를 차단하고 OC₃ 가 백업한다. (2)…

Question 9

답안지 그림의 수전설비 계통도(미완성)를 보고 답하시오.

(1) 계통도를 완성하시오.
(2) 통전 중인 변류기(CT) 2차측 기기를 교체할 때 가장 먼저 할 조치와 그 이유를 쓰시오.
(3) 도면에서 DS 대신 쓸 수 있는 기기는?
(4) 진공차단기(VCB)와 몰드변압기를 시설했다. 변압기 보호를 위해 설치할 기기와 그 위치를 쓰시오.

Accepted Answer

(1) 계통도 완성: 인입(3상) → DS(단로기) → PF(전력퓨즈) → LA(피뢰기, E₁ 접지) → CB(차단기) → CT(변류기). PF 1차측에서 PT(계기용변압기, 보통 2대 V결선)로 분기해 전압계 V·표시등 PL을 접속하고 PT 2차 1단을 접지(E₁)한다. CT 2차에는 전류계 A를 단다. CB 2차에서 모선 R·S·T를 인출해 전등용 변압기(단상, 1차 2선/2차 중성점 접지 E₁)와 동력용 변압기 3대(Δ-Δ 결선, 2차 R·S·T)에 접속한다. (2) ① 조치: 변류기(CT) 2차측을 단락한 뒤 교체한다. ②…

Question 10

다음 논리회로를 보고 물음에 답하시오.

(무접점 논리회로: 입력 PB₁ 과 자기유지 신호 MC를 OR한 출력을, PB₂ 를 NOT한 신호와 AND하여 MC 출력을 만든다. MC가 1이면 RL 점등, MC를 NOT하면 GL 점등. 출력 단자 RL·M·GL.)

(1) 유접점 시퀀스 결선도를 완성하시오.
(2) 다음 논리식을 완성하시오. ① MC = ② RL = ③ GL =

Accepted Answer

(1) 유접점 시퀀스 결선도: 3상 전원 → MCCB → MC 주접점(3극) → 전동기 M. 제어회로는 기동 PB₁(a접점)과 MC(a접점, 자기유지)를 병렬로 묶어 정지 PB₂(b접점)와 직렬 연결해 MC 코일을 여자한다. MC 코일과 병렬로 RL(MC a접점 점등)·GL(MC b접점 점등)을 접속한다.

(2) ①

MC = (PB_1 + MC)\cdot\overline{PB_2}

(PB₁ 기동, MC a접점 자기유지, PB₂ b접점 정지)
②

RL = MC

(운전표시등)
③

GL = \overline{MC}

(정지표시등)

Question 11

그림과 같은 3상 3선식 220[V] 수전회로가 있다. Ⓗ는 전열부하, Ⓜ은 역률 0.8의 전동기다. 그림을 보고 다음 물음에 답하시오.

(부하 배치 — 3상 3선식, 각 선간에 단상부하 접속: H 2[kW], H 3[kW], H 3[kW], M 0.5[kW] / H 3[kW], H 1.5[kW], H 1[kW], M 1[kW]. P, Q는 분기점)

(1) 저압 수전 3상 3선식 선로의 설비불평형률은 몇 [%] 이하로 해야 하는가?
(2) 그림의 설비불평형률은 몇 [%]인가? (단, P, Q점은 단선이 아닌 것으로 계산한다.)
(3) P, Q점에서 단선되면 설비불평형률은 몇 [%]가 되는가?

Accepted Answer

(1) 저압 수전 3상 3선식·3상 4선식 선로는 30[%] 이하로 한다. (단상 3선식은 40[%] 이하)

(2) 설비불평형률 = (각 선간 단상 부하설비용량의 최대-최소 차) ÷ (총 부하설비용량 × 1/3) × 100. 전동기는 역률 0.8로 입력환산(kW÷0.8)한다.

\dfrac{\left(3+1.5+\frac{1}{0.8}\right)-(3+1)}{\frac{1}{3}\left(2+3+\frac{0.5}{0.8}+3+1.5+\frac{1}{0.8}+3+1\right)}\times 100 = 34.15

[%]

(3) P, Q 단선 시 일부 선간 부하만 남으므로

\dfrac{\left(2+3+\frac{0.5}{0.8}\right)-3}{\frac{1}{3}\left(2+3+\frac{0.5}{0.8}+3+1.5+3\right)}\times 100 = 60

[%]

Question 12

어느 건물에 전등·일반 동력·하절기 동력·동절기 동력이 아래 표처럼 설치되어 있다. 변압기 용량을 구하시오. (단, 종합부하율 90[%], 각 부하군 간 부등률 1.35, 최대부하 여유도 15[%]로 본다.)

부하 종류	설비용량[kW]	수용률[%]
전등	100	70
일반 동력	250	50
하절기 동력	140	80
동절기 동력	60	60

변압기 용량[kVA]: 50, 100, 150, 200, 250, 300, 500, 750, 1,000

Accepted Answer

하절기·동절기 동력은 동시 사용하지 않으므로 큰 쪽만 더한다(하절기 140×0.8=112[kW] > 동절기 60×0.6=36[kW]). 각 최대수요전력 합을 부등률·부하율로 나눈 뒤 여유도(1.15)를 곱한다.

P = \dfrac{100\times0.7 + 250\times0.5 + 140\times0.8}{1.35\times0.9}\times 1.15 = 290.58

[kVA]
표준용량에서 이상으로 선정하면 300[kVA].

Question 13

그림과 같은 3상 3선식 배전선로가 있다. 다음 물음에 답하시오. (단, 전선 1가닥 저항은 0.5[Ω/km]이다.)

(배치: 송전점에서 급전선 3.6[km]를 거쳐 분기점 B. B에서 위로 1[km]인 A점에 10[A]·cosθ₁=1 부하, B점에 직접 20[A]·cosθ₂=0.8 부하, B에서 아래로 2[km]인 C점에 20[A]·cosθ₃=0.9 부하.)

(1) 급전선에 흐르는 전류는 몇 [A]인가? 계산 과정과 답을 쓰시오.
(2) 선로 손실 [W]을 구하시오.

Accepted Answer

(1) 각 부하전류를 유효-무효 성분으로 나눠 합성한다. 급전선 전류는 세 부하전류의 벡터합이다.

I = 10 + 20(0.8-j0.6) + 20\left(0.9-j\sqrt{1-0.9^2}\right) = 44 - j20.717 = 48.63

[A]
(|I| = √(44² + 20.717²) = 48.63[A])

(2) 선로손실은 구간별로 P=3I²R로 구해 합산한다. 급전선(3.6km, 48.63A), A지선(1km, 10A), C지선(2km, 20A).

P_\ell = 3\times 48.63^2\times(0.5\times3.6) + 3\times 10^2\times(0.5\times1) + 3\times 20^2\times(0.5\times2) = 14{,}120.34

[W]

Question 14

3상 3선식 1회선 배전선로에 역률 80[%](지상) 평형 3상 부하가 접속되어 있다. 변전소 인출구 전압 6,600[V], 부하 단자전압 6,000[V]일 때 부하전력은 얼마인가? (단, 전선 1가닥 저항 1.4[Ω], 리액턴스 1.8[Ω]이며 그 밖의 선로정수는 무시한다.)

Accepted Answer

3상 전압강하식 V_d = V_s - V_r = \sqrt{3}\,I(R\cos	heta + X\sin	heta) 에서 선전류를 구한다. I = \dfrac{V_s - V_r}{\sqrt{3}\,(R\cos	heta + X\sin	heta)} = \dfrac{6{,}600 - 6{,}000}{\sqrt{3}	imes(1.4	imes0.8 + 1.8	imes0.6)} = 157.46 [A] 부하전력 P = \sqrt{3}\,V_r I\cos	heta = \sqrt{3}	imes 6{,}000	imes 157.46\…

Question 15

단상 변압기 2대를 V결선해 운전하는 부하가 있다. 출력 11[kW]·역률 0.8·효율 0.85인 3상 유도전동기를 운전할 때 단상 변압기 1대의 용량은 얼마인가?
변압기 용량[kVA]: 5, 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200

Accepted Answer

V결선 3상 출력은 P = \sqrt{3}\,VI\cos	heta\cdot\eta, 변압기 1대 용량은 VI[VA]다. 출력 P=11[kW]를 공급하려면 VI = \dfrac{P}{\sqrt{3}\cos	heta\cdot\eta} = \dfrac{11}{\sqrt{3}	imes 0.8	imes 0.85} = 9.34 [kVA] 표준용량에서 이상으로 선정하면 1대 용량은 10[kVA].

Question 16

그림처럼 완전 확산형 조명기구가 설치되어 있다. 광원의 광도와 A점 수평면 조도를 계산하시오. (단, 조명기구 전광속은 18,500[lm]이다.)

(배치: 광원이 천장에 있고 그 바로 아래에서 수평으로 8[cm] 떨어진 A점. 광원의 수직거리(높이)는 6[cm]. 광원-A를 잇는 사거리 R, A점 입사각 θ.)

(1) 광원의 광도를 구하시오.
(2) A점 수평면 조도를 구하시오.

Accepted Answer

(1) 완전 확산형(균등 점광원)의 광도는 전광속을 4π로 나눈 값이다.

I = \dfrac{F}{4\pi} = \dfrac{18{,}500}{4\pi} = 1{,}472.18

[cd]

(2) 사거리

R = \sqrt{6^2 + 8^2} = 10

[cm]. 수평면 조도는 입사각 코사인 법칙으로 구하며, 수평면 법선이 연직이므로

E_h = \dfrac{I}{R^2}\cos(90^\circ - \theta) = \dfrac{I}{R^2}\cdot\dfrac{6}{R}

.

E_h = \dfrac{1{,}472.18}{\left(\sqrt{6^2+8^2}\right)^2}\times \dfrac{6}{\sqrt{6^2+8^2}} = 8.83

[lx]

사고점	주보호	후비보호
F₁	OC₁₂ + CB₁₂ AND OC₁₃ + CB₁₃	( ① )
F₂	( ② )	OC₁ + CB₁ AND OC₂ + CB₂
F₃	OC₄ + CB₄ AND OC₇ + CB₇	OC₃ + CB₃ AND OC₆ + CB₆
F₄	OC₈ + CB₈	OC₄ + CB₄ AND OC₇ + CB₇

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