전기기사 실기 2019년 2회 기출유형문제 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

3상 유도전동기는 상순(위상 순서)이 바뀌면 회전방향이 반대가 되므로, 역회전용 접촉기 52R은 3상 중 두 상(R·T)의 결선을 서로 바꿔 접속해 역회전을 만든다.

정회전·역회전 접촉기가 동시에 투입되면 상간 단락사고가 나므로, 각 코일 회로에 상대방 접촉기의 b접점을 직렬로 넣는 전기적 인터록을 구성하고, 정지용 OFF 버튼도 방향별로 따로 두어 해당 방향만 확실히 끊을 수 있게 한다.

RL·GL은 각각 정회전·역회전 접촉기 코일과 병렬로 연결해 현재 운전 방향을 표시등으로 알려준다.

[해설]

진공차단기(VCB)는 전류 차단 시 급준한 개폐서지(과전압)를 발생시키는데, 이 서지에 절연내력이 약한 부하는 SA(서지흡수기)로 보호해야 한다.

전동기와 몰드·건식 변압기는 절연구조상 서지에 취약해 SA 적용이 필요하지만, 유입식 변압기와 콘덴서는 자체적으로 서지를 흡수·완화하는 능력이 있어 SA가 불필요하다.

① 현장조건에의 부합 여부
② 시공의 실제 가능 여부
③ 설계도면·설계설명서·기술계산서·산출내역서 등 내용의 상호 일치 여부
④ 설계도서의 누락·오류 등 불명확한 부분의 존재 여부
⑤ 발주자가 제공한 물량내역서와 공사업자가 제출한 산출내역서의 수량 일치 여부

[해설]

「전기공사 감리업무 수행지침」에 따른 착공 전 설계도서 검토 항목이다. 위 5가지 외에 다른 사업 또는 다른 공정과의 상호 부합 여부, 시공상의 예상 문제점 및 대책 등도 검토 대상이므로 함께 정리해 둔다.

빈칸형으로 출제될 때 주로 가려지는 키워드는 시공의 실제 가능, 설계도면, 산출내역서, 설계도서의 누락·오류, 물량내역서 이다.

[해설]

지중선은 전선이 땅속에 있어 기상재해(풍수해·낙뢰 등)의 영향을 받지 않아 공급 신뢰도가 가공선보다 높고, 인축 접촉 위험이 없어 안전하며 도시 미관도 좋다.

반면 고장점을 찾아 복구하기까지 시간이 오래 걸리고 건설비가 가공선보다 훨씬 비싸며, 매설 후에는 회선 증설 등 설비 변경의 유연성이 떨어진다.

이런 장단점의 대비 때문에 실제로는 도심 밀집지역·중요 수용가는 지중선, 장거리·저밀도 지역은 가공선을 선택하는 절충이 이뤄진다.

[해설]

변류기의 공칭변류비(명판에 표시된 1차/2차 정격전류비)는 이상적인 값이고, 철심 여자전류 등으로 인해 실제변류비는 이와 미세하게 어긋나는데 이 어긋난 정도를 백분율로 나타낸 것이 비오차다.

비오차가 클수록 전력량계·보호계전기가 실제 전류를 왜곡해서 인식하므로, 계량용 CT는 특히 낮은 비오차 등급이 요구된다.

[해설]

MOF(계기용변성기함)는 PT와 CT를 한 함에 내장해 계량에 필요한 전압·전류를 전력량계와 최대수요전력계(DM)에 공급하는 기기이고, VS·AS는 각각 전압계·전류계를 상별로 절환해 측정하는 절환개폐기다.

DS(단로기)는 무부하 상태에서만 회로를 개폐할 수 있어 정격전압만 규정되며(22.9kV 계통은 25.8kV), 실제 부하전류 개폐와 단락전류 차단은 OCB(유입차단기)가 담당하고 PF(전력퓨즈)는 단락전류 차단만 전담한다.

지락보호는 ZCT가 영상전류를 검출해 GR(지락계전기)에 전달하면 GR이 차단기를 트립시키는 흐름으로 이뤄지며, 22.9kV측 피뢰기 접지는 현행 KEC 기준으로는 접지 종별 구분 없이 보호접지로 통일해 시공한다.

SC(전력용 콘덴서)는 진상전류를 공급해 지상 역률을 개선하는 역할을 하고, 기기 명판의 전류값(예: OCB 600A)은 그 기기가 상시 흘릴 수 있는 정격전류를 의미한다.

[해설]

지락사고 시 흐르는 영상전류(3I₀)를 검출하는 방법은 검출점에서 어떤 변류기를 쓰느냐에 따라 나뉜다.

• 영상변류기(ZCT) 하나로 3상 전선을 함께 관통시켜 영상분을 직접 검출한다.
• 각 상 CT 3개의 2차를 잔류회로로 접속해, 평상시 상쇄되는 전류의 나머지(잔류분)로 영상전류를 얻는다.
• 변압기·발전기 중성점 접지선에 CT를 설치해 그 선에 흐르는 영상전류를 직접 검출한다.

[해설]

분기회로 길이를 30m 이하로 제한하는 것은 전압강하와 전선 굵기를 합리적인 범위로 유지하기 위한 설계 관행이고, 사무실 분전반의 담당면적을 1,000㎡ 내외로 잡는 것도 같은 취지다.

과전류차단기 수(예비회로 포함)가 42개를 넘으면 한 함에 몰지 않고 2개 분전반으로 나누거나 독립된 자립형 분전반으로 만들어 유지보수·점검 편의성을 확보한다.

설치 높이는 비상시 사람이 도구 없이 선 자세로 즉시 조작할 수 있어야 한다는 원칙에서 나온 것으로, 표준형은 상단 1.8m, 소형은 중간 1.4m 또는 하단 1.0m 기준을 쓴다.

서로 다른 전원 계통을 한 분전반에 함께 수용할 때 격벽으로 나누는 것은 오조작이나 고장 파급이 다른 전원 계통으로 번지지 않도록 하기 위함이다.

[해설]

345kV급 대형변전소는 무정전으로 모선을 점검·전환할 수 있는 2중모선 1.5차단기방식을 채택하며, 모선연락 차단기는 모선을 전환할 때 생길 수 있는 일시적 단락을 막고 모선 점검 시에도 정전 없이 계통을 유지하게 해준다.

분로리액터(sh.R)는 심야 등 경부하 시 장거리 송전선의 충전전류(진상전류)로 수전단 전압이 오르는 페란티 현상을 억제하기 위해 설치한다.

단권변압기의 %임피던스는 1차-2차, 1차-3차, 2차-3차 세 값을 등가 T회로($Z_H$, $Z_M$, $Z_L$)로 환산해야 각 권선의 실제 임피던스를 분리해낼 수 있고, 이를 바탕으로 사고점까지의 합성 %Z로 단락전류·차단용량을 구한다.

계전기 정격부담은 오차계급(C800)이 정한 정격전류 20배에서의 임피던스를 전류제곱에 곱해 구하며, 변압기 병렬운전은 극성·권수비·%임피던스·저항리액턴스비(3상은 상회전·위상변위 포함)가 같아야 순환전류 없이 안정적으로 부하를 분담한다.

[해설]

축전지가 과방전되거나 극판에 백색 결정(설페이션)이 생기면 충·방전 능력이 떨어지는데, 이를 회복시키기 위해 정상 충전과 별도로 회복충전을 실시한다.

알칼리축전지는 연축전지(공칭 2.0V/cell)보다 셀당 공칭전압이 낮은 1.2V/cell이며, 대신 방전특성이 안정적이고 수명이 길다.

직렬로 이어진 55개 셀이 부하 최저전압과 전압강하분(115+5V)을 함께 감당해야 하므로, 셀 1개가 낼 수 있는 최저전압은 이를 55로 나눈 값으로 구한다.

비중은 표준인데 액면만 낮아져 극판이 드러났다면 황산을 보충하지 않고 증류수만 채워 액면을 회복시켜야 하며, 그렇지 않으면 농도가 표준보다 진해진다.

[해설]

GPT는 중성점이 접지된 Y결선 계기용변압기로, 평상시에는 3상 전압이 대칭이라 2차 개방델타(잔류회로) 양단 전압이 0에 가깝다.

1선이 완전 지락되면 건전상의 대지전위가 상전압의 √3배로 올라가면서 3상 벡터의 합이 0이 아니게 되고, 이때 잔류회로에는 2차 상전압의 3배에 해당하는 영상전압이 나타난다.

이 원리로 지락사고 유무를 잔류회로 전압계로 판별할 수 있으며, 계산은 2차 상전압 $\dfrac{110}{\sqrt{3}}$에 3을 곱하면 된다.

[해설]

정상적인 2요소법(2전력계법) 결선에서는 두 전력계 지시의 합이 3상 전력이 되지만, 전류코일과 전압코일의 대응이 뒤바뀌면 위상관계가 어긋나 계기 지시값이 $2VI\sin\theta$ 형태로 나와 원래의 전력과 다른 값을 가리키게 된다.

따라서 지시된 300kWh로부터 먼저 VI(전압·전류의 곱)를 역산한 뒤, 이를 정상적인 3상 전력식 $\sqrt{3}\,VI\cos\theta$에 대입해야 실제 사용 전력량을 구할 수 있다.

역률 0.8(sinθ=0.6)이 주어진 것은 오결선 지시값 계산에 sinθ가, 실제전력 계산에 cosθ가 각각 필요하기 때문이다.

[해설]

전압강하 허용값은 공급점에서 최원단 부하까지의 거리에 따라 완화되며, 60[m] 이하 구간에 쓰는 3[%]가 아니라 200[m]를 넘는 장거리 수전에는 7[%] 허용전압강하를 적용할 수 있다.

케이블 굵기는 전압강하 공식 $A=\dfrac{17.8\,L\,I}{1000\,e}$에 부하전류 I, 거리 L, 허용전압강하 e를 대입해 구하며, 3상 4선식은 상전압 기준 전압강하를 써야 한다.

계산값(23.71㎟)보다 작은 굵기를 쓰면 규정 전압강하를 초과하므로, 표준 공칭단면적 중 그 이상인 25㎟를 선정한다.

(1) 충전전류 $I_c=2\pi f C l\dfrac{V}{\sqrt{3}}\fallingdotseq 13.96$ [A]
(2) 충전용량 $Q_c=\sqrt{3}\,V I_c\fallingdotseq 553{,}554$ [VA] $\fallingdotseq 553.55$ [kVA]

[해설]

1선당 작용 정전용량 $C=0.4\times 7=2.8$ [μF]

(1) 충전전류 — 충전전류는 대지전압(상전압) 기준으로 흐른다.
$I_c=2\pi f C E=2\pi f C\dfrac{V}{\sqrt{3}}=2\pi\times 60\times 2.8\times 10^{-6}\times\dfrac{22{,}900}{\sqrt{3}}\fallingdotseq 13.96$ [A]

(2) 충전용량(3상)
$Q_c=3\times 2\pi f C\left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^{2}=\sqrt{3}\,V I_c=2\pi\times 60\times 2.8\times 10^{-6}\times 22{,}900^{2}\fallingdotseq 553{,}554$ [VA] $\fallingdotseq 553.55$ [kVA]

전류는 상전압 $\dfrac{V}{\sqrt{3}}$, 3상 용량은 선간전압 $V$의 제곱으로 정리된다는 점이 핵심이다.

[해설]

대칭배열 도로조명의 등주 간격은 필요조도를 만족하도록 광속·이용률·감광보상률과 도로폭·조도의 관계식에서 역산해 구한다.

컷오프형 등기구는 눈부심을 억제하도록 배광이 제한되어 있어, 이용률에 따른 계산 대신 등주 높이(h)의 3배를 간격 기준으로 삼는 실무 규칙을 적용한다.

보수율은 시간이 지나며 광속이 줄어드는 정도를 감안하는 값으로, 설계 시 곱하는 감광보상률의 역수로 정의된다.