전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

래더다이어그램을 논리회로로 바꿀 때는 a접점은 그대로, b접점은 NOT으로 치환하고, 직렬 마디는 AND, 병렬 마디는 OR로 옮기면 된다.

1행의 P000(a)-P001(b)-P002(b) 직렬만 보면 $P000\cdot\overline{P001}\cdot\overline{P002}$가 되지만, 2행에서 출력 P010(a)이 P000·P001 직렬군과 병렬로 자기유지를 이루므로 P002 앞에서 $(P000\cdot\overline{P001}+P010)$이 먼저 묶이는 순서가 중요하다.

3행의 P003·P004 직렬군은 P002 뒤(코일 직전) 마디에 병렬로 합류하므로 $\overline{P002}$가 곱해지는 항이 아니라 별도의 OR항으로 더해지며, 2입력 소자로 쪼갤 때 이 결합 순서를 지키는 것이 채점 포인트다.

[해설]

이 회로는 PB1 기동→MC1 자기유지→T1 한시→MC2/T2 동작→T2 한시 후 복귀의 순차 제어에 EOCR 트립 보호를 더한 표준 시퀀스 구성이다.

MC1의 자기유지는 PB1과 MC1-a를 병렬로 구성해 이루어지고, T1 한시a접점이 닫혀 MC2가 여자되면 MC1 유지회로에 직렬로 넣어 둔 MC2-b접점이 열려 MC1이 소자되는 것이 GL이 꺼지는 이유다.

FR(플리커릴레이)의 a·b접점이 번갈아 동작해 RL·YL과 부저가 서로 교대로 점멸하는 구조이며, EOCR-b를 주회로에 직렬로 넣어 과전류 시 전체 회로를 차단하고 EOCR-a로 WL을 점등시키는 보호회로 구성이 채점 포인트다.

[해설]

전기안전관리 업무에 사용하는 계측장비는 측정 정확도가 시간이 지나며 변동될 수 있어, 관련 고시에서 정한 권장 교정·시험주기에 따라 정기적으로 교정을 받아야 한다.

계전기 시험기·절연내력 시험기·절연유 내압 시험기·적외선 열화상 카메라·전원 품질 분석기는 모두 사용 빈도와 열화 특성을 고려해 동일하게 1년 주기로 교정하도록 정해져 있다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

케이블공사는 전선 자체가 절연·외장으로 보호돼 있어 옥내·옥측·옥외를 가리지 않고, 건조한 곳부터 물기가 있는 장소까지 저압 배선의 시설장소 제한이 가장 적은 공사방법이다.

금속덕트·버스덕트·라이팅덕트공사가 건조한 장소로 시설장소가 제한되고 애자사용공사도 습기·물기 있는 장소에서는 이격거리를 더 크게 요구하는 것과 달리, 케이블공사는 케이블 자체의 구조가 이를 대신하므로 표의 모든 칸이 O(가능)로 채워진다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

설계감리업무 관련 서류는 설계 단계에서 감리원이 작성·비치하는 서류들로, 공사기성신청서는 시공 단계에서 수급인이 기성금을 청구할 때 쓰는 서류이므로 성격이 다르다.

근무상황부·설계감리일지·설계감리기록부·협의사항 기록부·검토결과·검토의견서 등은 모두 설계감리 과정을 기록해 발주자에게 제출하는 서류인 반면, 공사기성신청서는 설계가 아닌 시공관리 영역의 서류라는 점이 구분 기준이다.

[해설]

비율차동계전기는 변압기 1·2차 전류 위상이 일치해야 정상 시 차전류가 0이 되므로, Δ-Y 결선 변압기가 만드는 위상차를 CT 결선으로 상쇄해 주어야 한다.

변압기가 1차 Δ·2차 Y로 전류에 30° 위상차가 생기므로, 이를 보상하려면 CT는 변압기와 반대로 결선한다. 즉 Δ측 CT는 Y로, Y측 CT는 Δ로 접속한다.

이렇게 하면 정상·외부고장에서는 양측 CT 2차 전류가 크기·위상 모두 일치해 동작코일(87R·87S·87T)에 차전류가 흐르지 않고, 변압기 내부고장 시에만 차전류가 발생해 계전기가 동작한다는 것이 채점 포인트다.

[해설]

비상 발전기 용량은 각 부하의 입력(피상전력)을 구한 뒤, 수용률을 적용해 동시에 사용될 것으로 보는 부하만 합산하는 방식으로 산정한다.

전동기 입력은 $\text{출력}/(\eta\cos\theta)$로 환산하며, 조건에 따라 입력이 가장 큰 전동기 1대는 수용률 100%, 나머지 전동기는 80%, 전등·기타는 100%를 적용해 합산하는 순서가 핵심이다.

이렇게 구한 필요용량은 표준 발전기 출력 계열 중 이를 만족하는 최소 규격인 200kVA로 선정하며, 계산값보다 한 단계 위 표준용량으로 올림 선정하는 것이 채점 포인트다.

[해설]

광속법 조명설계는 광원 높이 H → 실지수 → 조명률 U → 감광보상률 D → 총 광속 → 등당 광속 순으로 표를 조회해 가며 진행하는 절차형 문제다. 작업면을 바닥으로 보므로 광원 높이는 천장 높이 9m에서 매단 길이 1m를 뺀 8m가 된다.

실지수는 $RI=\dfrac{XY}{H(X+Y)}$로 2.08이며, 기호표의 1.75~2.25 구간에 들어가므로 기호 E(실지수 2.0)로 읽는다. 조명률은 이 실지수와 천장·벽 반사율 30%, 금속 반사갓 직부형의 직접조명 배광을 조명률표에서 교차 조회해 얻고, 감광보상률은 광원 종류(전구)와 보수상태 "양"으로 별도 표에서 읽는 값이다.

총 광속은 $NF=\dfrac{EAD}{U}$로 구하는데, 보수에 따른 광속 감소를 미리 보상하는 감광보상률 D가 분자에 온다는 점이 실수하기 쉬운 부분이다. 이를 총 등수 32로 나눈 한 등의 광속을 백열등 특성표와 대조해 그에 가장 가까운 규격의 와트 수를 선정한다.

[해설]

절연내력 시험전압은 먼저 정격전압으로부터 최대사용전압을 환산한 뒤, 전압 구간과 접지방식에 따른 배율표를 곱해 구한다.

154kV는 60kV 초과 중성점 직접접지식 구간에 해당해 배율이 0.72로 가장 낮게 적용되는데, 직접접지 계통은 지락 시에도 이상전압 상승이 적어 절연내력 요구수준이 상대적으로 낮기 때문이다.

시험방법은 구한 시험전압을 전로와 대지 사이에 연속 10분간 인가해 절연파괴 없이 견디는지로 판정하며, 이 인가시간을 정확히 쓰는 것이 채점 포인트다.

[해설]

역률 개선용 콘덴서 용량은 개선 전후 무효율의 차이만큼을 상쇄하는 무효전력으로, $Q_c=P(\tan\theta_1-\tan\theta_2)$ 형태의 공식으로 구한다.

Y결선 콘덴서는 각 상에 선간전압이 아닌 상전압($V/\sqrt3$)이 걸리므로, 3상 전체 무효전력식을 정리하면 $Q_c=2\pi fCV^2$로 Δ결선(3배 계수)과 식이 달라지는 점이 채점 포인트다.

따라서 같은 콘덴서 용량이라도 Y결선은 Δ결선보다 더 큰 정전용량이 필요하며, 결선방식을 문제 조건대로 반영하지 않으면 값이 어긋난다.

[해설]

보호도체의 최소 단면적은 고장전류가 짧은 시간 동안 흘러도 도체가 단열(단시간 통전)로 견딜 수 있는 굵기를, KEC의 $S=\sqrt{I^2t}/k$ 식으로 구한다.

여기서 k값(143)은 보호도체 재질·절연물 종류에 따른 상수이고, t는 보호장치의 순시차단시간(0.1초)을 그대로 대입하며 자동차단시간 5초 이내 조건에서 사용하는 식이라는 점이 채점 포인트다.

식으로 구한 값에 설계여유 1.25배를 곱해 실제 채용 단면적을 정하는 마지막 단계를 빠뜨리지 않아야 한다.

[해설]

3상 부하의 기본파 전류는 피상전력을 $\sqrt3\,V$로 나눠 구하며, 6펄스 정류기의 이론적 고조파 차수는 제(6n±1)차여서 제5·제7고조파가 대표적으로 나타난다.

이상적인 6펄스 정류기에서 제n고조파 크기는 기본파의 1/n로 감소하는데(제5고조파는 이론상 기본파의 1/5), 실제로는 회로 조건에 따라 크기가 줄어들므로 문제에서 준 저감계수 0.5를 곱해 최종 제5고조파 전류를 구한다.

[해설]

머레이 루프법은 고장난 선로와 건전한 선로를 루프로 묶어 휘트스톤 브리지를 구성하고, 평형 시 두 변의 저항비가 도체 길이비와 같다는 원리로 고장점까지의 거리를 구하는 방법이다.

선로 1조 길이가 4km이므로 루프 전체 길이는 왕복 8km이며, 평형 조건에서 고장측 변(90Ω)과 전체 변저항(170+90Ω)의 비를 루프 전체 길이에 곱해 고장점 거리를 구한다.

도체의 단위저항(0.2Ω/km)은 브리지 비율식에서 분자·분모 모두에 동일하게 곱해져 상쇄되므로 결과값에 영향을 주지 않는다는 것이 이 문제의 핵심이다.

[해설]

리액턴스를 무시하는 조건이므로 3상 전압강하는 저항분만으로 결정되며, 허용 전압강하로부터 필요한 선로저항(R)을 역산한 뒤 고유저항식으로 전선 단면적을 구한다.

부하전류는 수전단 전압과 정격용량(역률 100%)으로 구하고, 전압강하식 $e=\sqrt3\,IR$을 R에 대해 정리한 뒤 $R=\rho L/A$에서 편도(1선) 길이 3,000m를 대입해야 한다는 점이 채점 포인트다.

계산된 이론 단면적보다 크거나 같은 표준 규격 중 가장 작은 값을 선정해야 하므로, 후보 중 120mm²가 정답이 된다.

[해설]

이 문제는 발전기·변압기·선로 각 구간의 %임피던스를 하나의 기준용량(10,000kVA)으로 통일해 합성한 뒤, 이를 이용해 단락용량·단락전류·차단기 정격을 차례로 구하는 절차형 문제다.

변압기 %X는 명판용량 기준값을 $\%X'=\%X\times(P_n/P)$로 환산하고, 선로는 구간별 %r·%x에 각 구간 길이(km)를 곱해 누적한 뒤 전체를 $\%Z=\sqrt{\%R^2+\%X^2}$로 합성하는 순서가 핵심이다.

3상 단락용량은 $P_s=(100/\%Z)\times P_n$, 단락전류는 같은 비율을 기준전류에 곱해 구하며, 정격차단용량은 계산된 단락용량 이상인 표준 차단용량 계열 중 최소값으로 선정한다.