전기기사 실기 2020년 2회 기출유형문제 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

전력퓨즈의 정격전압은 계통전압을 그대로 쓰지 않고 계통전압보다 한 단계 높은 표준값으로 정하며, 최대 설계전압은 다시 그보다 높게 잡아 퓨즈가 견뎌야 할 상한을 나타낸다. 따라서 한 행은 항상 계통전압 < 퓨즈 정격전압 < 최대 설계전압 순서로 짝을 이룬다.

빈칸을 열로 나누면 ①·③·⑤는 퓨즈 정격전압 열, ②·④는 최대 설계전압 열이다. 6.6[kV] 계통은 최대 설계전압 8.25[kV]와 짝인 7.5[kV], 22(22.9)[kV] 계통은 25.8[kV]와 짝인 23[kV], 154[kV] 계통은 169[kV]와 짝인 161[kV]가 정격전압이 된다.

반대로 ②·④는 이미 주어진 정격전압 15[kV]·69[kV]에 대응하는 최대 설계전압이므로 각각 15.5[kV], 72.5[kV]다. 세 값이 한 벌로 묶여 있는 표이므로 한 값만 알면 나머지를 짚어낼 수 있다.

[해설]

이 시퀀스는 자기유지 회로로 기동을 유지하고, 타이머 한시접점으로 Y결선에서 Δ결선으로 자동 전환하며, 상호 인터록으로 MCS·MCD 동시 투입을 막는 표준 Y-Δ 감압기동 회로다.

PBS(ON)을 누르면 MCM·MCS·타이머 T가 동시 여자되어 주회로가 Y결선으로 감압기동하고, MCM의 a접점을 PBS(ON)과 병렬로 걸어 손을 떼도 기동이 유지된다.

타이머 설정시간이 지나면 한시b접점이 MCS를 소자시키고 한시a접점이 MCD를 여자시켜 Δ결선 운전으로 넘어가며, 이때 MCD의 b접점이 타이머 코일 회로를 끊어 T를 소자시킨다.

MCS·MCD 회로에는 서로 상대 접점의 b접점을 직렬로 넣어 동시 투입을 방지하고, PBS(OFF)나 THR(열동계전기) 동작 시에는 제어전원이 차단돼 전 접촉기가 소자되며 초기상태로 복귀한다.

[해설]

각 부품은 고정·접속·보호 기능별로 구분되며, 형태와 용도의 차이로 명칭이 정해진다.

로크너트는 관과 박스를 나사로 조여 고정하고, 부싱은 관 끝에서 전선 피복을 보호하며, 커플링과 노멀밴드는 각각 직선·직각 접속에 쓰인다.

새들은 노출배관을 조영재에 고정하는 지지금구이고, 링리듀서는 노크아웃 구멍이 관보다 클 때 지름 차이를 메워준다.

스위치 박스와 아웃렛 박스는 각각 매입 스위치·콘센트 고정용, 전등·점멸기·콘센트 접속함용으로 용도가 나뉜다.

[해설]

착공신고서의 감리기록서류는 공사 진행을 관리·감독하기 위한 계획·품질·안전 관련 문서로 구성된다.

공사예정공정표는 전체 공사 일정을, 품질관리계획서는 시공 품질 확보 방안을, 안전관리계획서는 현장 안전대책을 각각 규정한다.

이 서류들은 시공관리책임자 지정통지서·작업인원 및 장비투입 계획서와 함께 감리자가 착공 전 적정성을 검토하는 기본 항목이다.

[해설]

단상유도전동기는 기동방식에 따라 회전방향을 바꾸는 방법이 다르며, 회전자계를 만드는 원리가 그 차이를 결정한다.

분상 기동형은 주권선과 기동(보조)권선의 위상차로 회전자계를 만들므로, 기동권선 두 선의 접속을 바꾸면 위상차 방향이 반대가 되어 역회전한다.

반발 기동형은 브러시 위치가 정류자 전류의 방향을 정하므로, 브러시를 이동시켜야 역회전이 가능하다.

쉐이딩 코일형은 셰이딩 코일이 자속의 이동 방향을 한쪽으로 고정하는 구조여서 회전방향을 바꿀 수 없다.

[해설]

차단기는 사용 전압대와 소호(消弧) 매체에 따라 종류가 나뉜다.

특고압·고압용은 GCB(가스차단기)가 SF₆ 가스로, ABB(공기차단기)가 압축공기로, VCB(진공차단기)가 진공 중 아크를 소호한다.

저압용은 ACB(기중차단기)·MCCB(배선용차단기)가 일반 회로 보호에, ELB(누전차단기)가 지락사고 검출·차단에 쓰인다.

[해설]

평균손실전력은 최대손실전력에 손실계수를 곱해 구하며, 부하율이 100%가 아닌 한 손실계수는 부하율보다 작다.

손실계수 $H=\alpha F+(1-\alpha)F^2=0.2\times0.6+0.8\times0.6^2=0.408$

평균손실전력 $=100\times0.408=40.8$ [kW]로, 부하율 60%를 그대로 곱한 60kW보다 작다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

1선이 완전지락되면 건전상의 대지전압이 상전압의 √3배(선간전압)로 상승하고, 2차 개방델타 단자에는 상전압의 3배에 해당하는 잔류전압이 나타난다.

1차측은 A선이 0V가 되면 중성점 전위가 이동해 B·C선 대지전압이 $\dfrac{6{,}600}{\sqrt{3}}\times\sqrt{3}=6{,}600$ [V]로 상승한다.

2차측도 같은 원리로 ⓑ·ⓒ 전구 전압은 $\dfrac{110}{\sqrt{3}}\times\sqrt{3}=110$ [V]가 되고, 개방델타(오픈델타) 결선의 특성상 전압계·경보벨에는 정상 시 0에 가깝던 전압이 $\dfrac{110}{\sqrt{3}}\times3=190.53$ [V]로 나타나 지락을 검출한다.

[해설]

수전용 차단기는 계산된 정격전류·단락전류를 표의 표준 용량 중 한 단계 위 값으로 선정한다.

기준용량은 $P_n=\sqrt{3}\,V I_n=\sqrt{3}\times6{,}600\times\left(\dfrac{58.5}{100}\times7{,}000\right)\times10^{-6}=46.81$ [MVA]로 50[MVA]를 선정한다.

차단용량은 $P_s=\sqrt{3}\,V I_s=\sqrt{3}\times6{,}600\times7{,}000\times10^{-6}=80.02$ [MVA]이므로 표에서 바로 위인 100[MVA]를 선정한다.

[해설]

3권선 변압기의 각 권선 리액턴스는 권선쌍 사이의 측정값을 먼저 공통 기준용량으로 환산한 뒤, Y등가회로 변환식으로 분리한다.

기준환산 $\%X_{12}=48,\ \%X_{23}=60,\ \%X_{31}=108$ [%]를 구한 다음 $\%X_1=\dfrac{1}{2}(\%X_{12}+\%X_{31}-\%X_{23})=48$ [%], $\%X_2=\dfrac{1}{2}(\%X_{12}+\%X_{23}-\%X_{31})=0$ [%], $\%X_3=\dfrac{1}{2}(\%X_{23}+\%X_{31}-\%X_{12})=60$ [%]로 분리한다.

2차 리액턴스가 0[%]로 나오는 것은 이례적으로 보이지만, 세 권선쌍 측정값의 조합에서 나온 정상적인 결과다.

[해설]

합성최대전력은 각 수용가의 개별 최대치 합이 아니라 같은 시각의 부하를 더한 값이므로, 일부하곡선에서 합계가 가장 큰 시간대(10~12시)의 값을 읽어 더한다.

그 시각 A 8,000·B 3,000·C 1,000이므로 $P_{max}=12{,}000$ [kW]이고, 종합부하율 $=\dfrac{4{,}500+2{,}400+900}{12{,}000}\times100=65$ [%], 부등률 $=\dfrac{8{,}000+4{,}000+2{,}000}{12{,}000}=1.17$이다.

종합역률은 각 부하의 무효전력을 더해 구한다. $Q=8{,}000\times0+3{,}000\times\dfrac{0.6}{0.8}+1{,}000\times\dfrac{0.8}{0.6}=3{,}583.33$ [kVar]이므로 $\cos\theta=\dfrac{12{,}000}{\sqrt{12{,}000^2+3{,}583.33^2}}\times100=95.82$ [%]다.

A수용가의 첨두부하는 8,000[kW](10~12시 지속)이고, 하루 공급전력량은 24시간 평균전력으로 $4{,}500\times24\times10^{-3}=108$ [MWh]다.

[해설]

지그재그(양쪽) 배치는 한 등이 담당하는 면적이 도로 폭×등 간격의 절반이 되므로, 광속 계산에서 분모가 2배로 커진다.

담당면적 $A=\dfrac{30\times30}{2}=450$ [m²], 소요광속 $F=\dfrac{E\,A}{U\,M}=\dfrac{6\times450}{0.32\times0.8}=10{,}546.9$ [lm]이다.

이 값이 표의 300[W] 수은등 구간(10,000~11,000[lm])에 들어가므로 300[W]를 선정한다.

[해설]

간선 보호기기는 전동기 kW 총계로 표의 해당 행을 잡고, 기동기 사용 여부에 따른 열에서 차단기·개폐기 용량을 읽는 것이 절차다.

총계 $3.7+7.5+22=33.2$ [kW]이므로 이를 포함하는 한 단계 위 37.5[kW] 이하 행을 적용하고, 기동기를 쓰는 22[kW] 전동기가 있으므로 기동기 사용 열에서 과전류차단기 150[A]·개폐기 200[A]를 선정한다.

간선 굵기는 공사방법 B1·XLPE 조건의 허용전류표에서 50[mm²]이고, 분기회로는 각 전동기 정격으로 표를 찾아 7.5[kW]는 10[mm²], 22[kW]는 25[mm²]가 된다.

충전기 2차 전류 $I = \dfrac{\text{축전지 정격용량[Ah]}}{\text{정격방전율[h]}} + \dfrac{\text{상시부하[VA]}}{\text{표준전압[V]}}$

(1) 연축전지 : $I = \dfrac{200}{10} + \dfrac{10\times 10^{3}}{100} = 20 + 100 = 120$ [A]
(2) 알칼리축전지 : $I = \dfrac{200}{5} + \dfrac{10\times 10^{3}}{100} = 40 + 100 = 140$ [A]

[해설]

부동충전방식에서 충전기의 2차 전류는 축전지의 충전전류와 상시부하 전류의 합이다.

충전전류는 축전지 정격용량을 정격방전율(시간율)로 나눈 값이므로 연축전지는 $\dfrac{200}{10} = 20$[A], 알칼리축전지는 $\dfrac{200}{5} = 40$[A] 이다. 상시부하 전류는 역률이 1이므로 $\dfrac{10\times 10^{3}}{100} = 100$[A] 로 두 경우 모두 같다.

정격방전율(시간율)은 연축전지 10[h], 알칼리축전지 5[h]가 표준값이라는 점을 함께 기억한다.

[해설]

추가접지는 중성선(접지측 전선)에 시설되어 변압기 2종접지 R₂와 병렬로 들어가 합성저항을 낮추므로, 추가접지가 있으면 지락전류가 오히려 커진다.

추가접지가 없으면 R₂·R₃가 직렬이라 $I_g=\dfrac{100}{10+10}=5$ [A]이다.

추가접지가 있으면 R₂와 추가접지 3Ω이 병렬로 합쳐져 $R=10+\dfrac{10\times3}{10+3}=12.307$ [Ω], $I_g=\dfrac{100}{12.307}=8.13$ [A]로 커진다.

지락전류가 커지는 것은 과전류차단기 동작을 확실하게 만들기 위한 접지 보강의 목적과 맞아떨어지는 결과다.

[해설]

이 문제는 기준용량 100MVA로 전원·선로·변압기의 %임피던스를 통일해 합성한 뒤, 저압측 단락전류를 구하는 표준 계통해석 절차다.

전원측은 단락용량으로부터 $\%Z=\dfrac{100}{1{,}000}\times100=10$ [%]을 구하고, X/R비 10을 이용해 %R·%X로 분해한다.

선로는 옴 임피던스를 $\%Z=\dfrac{100{,}000\times Z[\Omega]}{10\times kV^2}$ 식으로 %임피던스화하고, 변압기는 자기 용량 기준 %Z를 $\%Z_T=7\times\dfrac{100{,}000}{2{,}500}=280$ [%]로 환산한다.

세 구간의 %R·%X를 각각 더해 합성 $\%Z=301.088$ [%]를 얻고, $I_s=\dfrac{100}{\%Z}I_n$으로 저압측(380V) 단락전류 50.46[kA]를 산출한다.