전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제 기출문제 해설 페이지

전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    1전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    KEC상 피뢰기를 설치해야 하는 장소이다. 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오.

    (1) ( ① )의 가공전선 인입구·인출구
    (2) ( ② )에 접속하는 ( ③ ) 변압기의 고압·특고압측
    (3) 고압·특고압 가공전선로에서 공급받는 ( ④ )의 인입구
    (4) 가공전선로와 ( ⑤ )가 접속되는 곳
    해설
    KEC 341.13(피뢰기 설치) — 고압·특고압 전로의 다음 장소에 시설.

    ① 발전소·변전소 또는 이에 준하는 장소
    ② 특고압 가공전선로
    ③ 배전용
    ④ 수용장소
    ⑤ 지중전선로

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    2전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    「전기안전관리자 직무에 관한 고시」 내용이다. 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오.

    전기안전관리자는 기록 서류(전자문서 포함)를 설치장소 또는 사업장마다 비치하고 ( ① )간 보존해야 한다. 다만 전기안전종합정보시스템에 매월 ( ② ) 이상 점검 결과 등을 입력한 경우 제출하지 않을 수 있다.
    해설
    「전기안전관리자 직무에 관한 고시」 점검 기록 보존 규정.

    ① 4년
    ② 1회

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    3전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    주택용 배선용 차단기의 과전류트립 동작시간 및 특성표이다. 빈칸에 알맞은 내용을 쓰시오.
    형순시트립범위
    ①3InI_n 초과 ~ 5InI_n 이하
    ②5InI_n 초과 ~ 10InI_n 이하
    ③10InI_n 초과 ~ 20InI_n 이하
    [비고] 1. B, C, D: 순시트립전류에 따른 차단기 분류 2. InI_n: 차단기 정격전류
    정격전류의 구분시간정격전류의 배수(모든 극에 통전)
    부동작전류동작전류
    63A 이하60분( ④ )( ⑤ )
    63A 초과120분( ④ )( ⑤ )
    해설
    주택용 배선용차단기는 순시트립 범위로 형을 분류 — B형(3~5InI_n), C형(5~10InI_n), D형(10~20InI_n). 부동작전류 정격의 1.13배, 동작전류 1.45배.

    ① B
    ② C
    ③ D
    ④ 1.13배
    ⑤ 1.45배

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    4전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    다음 그림은 TN-S 계통접지이다. 중성선(N), 보호선(PE), 보호선·중성선 겸용선(PEN)을 표시하여 도면을 완성하시오. (해당 도체가 쓰이지 않는 계통이면 표시하지 않는다.)
    문제이미지
    해설
    [TN-S 계통]
    전원 한 점(중성점)을 직접 접지하고, 계통 전체에서 중성선(N)과 보호선(PE)을 분리해 배선한다. PEN(겸용선)은 쓰지 않는다.

    [도면 완성]
    변압기 중성점을 계통접지하고 L1·L2·L3·N·PE 5선을 부하까지 끌어간다.
    N과 PE는 전 구간에서 서로 분리된 별도 도체로 배선하고, 부하 노출도전부는 PE에만 접속한다.
    TN-S 계통이므로 PEN(겸용선)은 표시하지 않는다.

    ※ 근거: KEC 203.2 TN 계통, 그림 203.2-1(계통 내에서 별도의 중성선과 보호도체가 있는 TN-S 계통).
    문제이미지

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    5전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    유도전동기 IM을 현장과 제어실 두 곳 어디에서나 기동·정지할 수 있도록, 전자접촉기(MC)와 누름버튼 스위치 PBS-ON·PBS-OFF를 사용한 제어회로를 점선 안에 그리시오.
    문제이미지
    해설
    [2개소 기동·정지 자기유지 회로]

    · 정지용 PBS-OFF(b접점) 2개 직렬 — 어느 곳에서든 정지
    · 기동용 PBS-ON(a접점) 2개 병렬 — 어느 곳에서든 기동
    · 기동회로와 병렬로 MC-a접점을 두어 자기유지, 그 뒤 MC 코일 접속

    [동작] PBS-ON → MC 여자, MC-a로 자기유지. PBS-OFF → 직렬 b접점이 열려 MC 소자.
    문제이미지

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    6전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    다음 그림은 저항 R=20R=20Ω, 전압 V=2202sin⁡(120πt)V=220\sqrt{2}\sin(120\pi t) V, 변압기 권수비 1:1인 브리지 회로이다. 각 물음에 답하시오. (단, 직류측 평활회로는 없다.)

    (1) 점선 안에 브리지 회로를 완성하시오.
    (2) VdcV_{dc}의 평균전압[V]을 구하시오.
    (3) R의 평균전류[A]를 구하시오.
    문제이미지
    해설
    단상 전파(브리지) 정류회로.

    (1) 다이오드 4개를 브리지로 결선. 변압기 2차 양단에서 두 다이오드는 (+)측 공통 캐소드, 나머지 둘은 (-)측 공통 애노드로 묶고 출력을 부하 R에 연결.

    (2) 실효값 V=22022=220V=\frac{220\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=220 V.
    단상 전파정류 직류 평균전압 Vdc=0.9 V=0.9×220=198V_{dc}=0.9\,V=0.9\times 220=198 V.

    (3) I=VdcR=19820=9.9I=\frac{V_{dc}}{R}=\frac{198}{20}=9.9 A.
    문제이미지

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    7전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    스위치 S1,S2,S3S_1, S_2, S_3로 직접 제어되는 계전기 A, B, C가 있다. 전등 Y1,Y2Y_1, Y_2가 진리표대로 점등될 때 각 물음에 답하시오. (단, 접점은 최소 개수로 표시한다.)
    ABCY1Y_1Y2Y_2
    00011
    00100
    01001
    01101
    10011
    10100
    11011
    11101
    (1) Y1,Y2Y_1, Y_2의 논리식을 쓰시오. (단, 최대한 간이화한다.)
    (2) 논리식을 무접점 회로로 그리시오.
    (3) 논리식을 유접점 회로로 그리시오.
    문제이미지
    해설
    진리표 최소항을 카르노맵으로 간이화.

    (1) Y1Y_1=1인 입력 (000),(100),(110) →
    Y1=A‾ B‾ C‾+AB‾ C‾+ABC‾=C‾(A+B‾)=AC‾+B‾ C‾Y_1=\overline{A}\,\overline{B}\,\overline{C}+A\overline{B}\,\overline{C}+AB\overline{C}=\overline{C}(A+\overline{B})=A\overline{C}+\overline{B}\,\overline{C}
    Y2Y_2=0인 입력 (001),(101) →
    Y2=B‾ C‾=B+C‾Y_2=\overline{\overline{B}\,C}=B+\overline{C}

    (2) 무접점:
    · Y1Y_1 — (A OR NOT B)를 OR게이트에, 그 출력과 NOT C를 AND게이트에 입력
    · Y2Y_2 — B와 NOT C를 OR게이트에 입력

    (3) 유접점:
    · Y1Y_1 — C의 b접점에 (A의 a접점 ∥ B의 b접점)을 직렬, 끝에 등 Y1Y_1
    · Y2Y_2 — (B의 a접점 ∥ C의 b접점)에 등 Y2Y_2
    문제이미지

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    8전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    그림과 같은 송전계통의 S점에서 3상 단락사고가 발생했다. 도면과 조건을 참고해 답하시오.

    [조건]
    번호기기명용량전압%Z
    1발전기(G)50,000 [kVA]11 [kV]25
    2변압기(T₁)50,000 [kVA]11/154 [kV]10
    3송전선—154 [kV]8 (10,000 [kVA] 기준)
    4변압기(T₂) 1차25,000 [kVA]154 [kV]12 (25,000 [kVA] 기준, 1차~2차)
    변압기(T₂) 2차30,000 [kVA]77 [kV]16 (25,000 [kVA] 기준, 2차~3차)
    변압기(T₂) 3차10,000 [kVA]11 [kV]9.5 (10,000 [kVA] 기준, 3차~1차)
    5조상기(C)10,000 [kVA]11 [kV]15
    (1) 표의 변압기(T₂) 1·2·3차 %임피던스를 기준용량 10[MVA]로 환산하시오. (① 1차 ② 2차 ③ 3차)
    (2) 변압기(T₂)의 1차(%Z₁)·2차(%Z₂)·3차(%Z₃) %임피던스를 구하시오.
    (3) 단락점 S에서 본 전원측 합성 %임피던스를 구하시오.
    (4) 단락점의 차단용량을 구하시오.
    (5) 단락점의 고장전류를 구하시오.
    문제이미지
    해설
    (1) 10[MVA] 기준 환산(%Z'=%Z×기준/원기준):
    ① 1차~2차: 12×1025=4.812\times\frac{10}{25}=4.8 [%]
    ② 2차~3차: 16×1025=6.416\times\frac{10}{25}=6.4 [%]
    ③ 3차~1차: 9.5×1010=9.59.5\times\frac{10}{10}=9.5 [%]

    (2) 3권선 변압기 Y등가 변환:
    ① %Z1=12(%Z12+%Z31−%Z23)=12(4.8+9.5−6.4)=3.95\%Z_1=\frac{1}{2}(\%Z_{12}+\%Z_{31}-\%Z_{23})=\frac{1}{2}(4.8+9.5-6.4)=3.95 [%]
    ② %Z2=12(%Z12+%Z23−%Z31)=12(4.8+6.4−9.5)=0.85\%Z_2=\frac{1}{2}(\%Z_{12}+\%Z_{23}-\%Z_{31})=\frac{1}{2}(4.8+6.4-9.5)=0.85 [%]
    ③ %Z3=12(%Z23+%Z31−%Z12)=12(6.4+9.5−4.8)=5.55\%Z_3=\frac{1}{2}(\%Z_{23}+\%Z_{31}-\%Z_{12})=\frac{1}{2}(6.4+9.5-4.8)=5.55 [%]

    (3) 각 기기 10[MVA] 환산: 발전기 25×1050=525\times\frac{10}{50}=5, T₁ 10×1050=210\times\frac{10}{50}=2, 송전선 8, 조상기 15(이미 10MVA 기준).
    단락점(2차)에서 본 전원측은 [G+T₁+선로+%Z₁] 경로와 [조상기+%Z₃] 경로가 병렬, 거기에 %Z₂가 직렬.
    %Z=(5+2+8+3.95)(5.55+15)(5+2+8+3.95)+(5.55+15)+0.85=10.71\%Z=\frac{(5+2+8+3.95)(5.55+15)}{(5+2+8+3.95)+(5.55+15)}+0.85=10.71 [%]

    (4) 차단용량 Ps=100%Z×Pn=10010.71×10=93.37P_s=\frac{100}{\%Z}\times P_n=\frac{100}{10.71}\times 10=93.37 [MVA]

    (5) 단락점은 2차(77[kV])이므로 정격전류 In=10×1063×77×103=74.98I_n=\frac{10\times10^{6}}{\sqrt{3}\times77\times10^{3}}=74.98 [A],
    고장전류 Is=100%Z×In=10010.71×10×1063×77×103=700.1I_s=\frac{100}{\%Z}\times I_n=\frac{100}{10.71}\times\frac{10\times10^{6}}{\sqrt{3}\times77\times10^{3}}=700.1 [A]

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    9전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    평형 3상 회로에 그림처럼 접속한 전압계 지시 220 [V], 전류계 지시 20 [A], 전력계 지시 2 [kW]일 때 각 물음에 답하시오. (전력계는 1상분 전력을 지시, Y결선 부하 Z)

    (1) 부하(Z)의 소비전력[kW]은?
    (2) 부하 임피던스 Z[Ω]를 복소수로 나타내시오.
    문제이미지
    해설
    (1) 전력계는 1상 유효전력 W1=2W_1=2 [kW] 지시 → 3상 소비전력 P=3W1=3×2=6P=3W_1=3\times2=6 [kW].

    (2) Y결선이므로 상전압 Vp=2203V_p=\frac{220}{\sqrt{3}} [V], 선전류=상전류 I=20I=20 [A].
    R=W1I2=2,000202=5R=\frac{W_1}{I^{2}}=\frac{2{,}000}{20^{2}}=5 [Ω]
    ∣Z∣=VpI=220/320=6.35|Z|=\frac{V_p}{I}=\frac{220/\sqrt{3}}{20}=6.35 [Ω]
    X=∣Z∣2−R2=6.352−52=3.92X=\sqrt{|Z|^{2}-R^{2}}=\sqrt{6.35^{2}-5^{2}}=3.92 [Ω]
    ∴ Z=5+j3.92Z=5+j3.92 [Ω]

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    10전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    변류비 50/5인 변류기 2대를 그림처럼 교차결선했더니 전류계에 2 [A]가 흘렀다. CT 1차측 전류를 구하시오.
    문제이미지
    해설
    변류기 2대를 교차(차동)결선하면 전류계에는 두 CT 2차전류의 차가 흐르고, 그 크기는 2차전류의 3\sqrt{3}배.

    A=3 I′A=\sqrt{3}\,I' → 2차전류 I′=A3=23I'=\frac{A}{\sqrt{3}}=\frac{2}{\sqrt{3}} [A]
    1차 전류 I1=505×I′=10×23=11.55I_1=\frac{50}{5}\times I'=10\times\frac{2}{\sqrt{3}}=11.55 [A]

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    11전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    그림처럼 점광원에서 원뿔 밑면까지 거리가 4 [m], 밑면 반지름이 3 [m]인 원형면의 평균 조도가 100 [lx]일 때, 이 점광원의 평균 광도[cd]를 구하시오.
    문제이미지
    해설
    점광원에서 꼭짓점까지 거리 r=42+32=5r=\sqrt{4^{2}+3^{2}}=5 [m], 입사각 cos⁡θ=442+32=45=0.8\cos\theta=\frac{4}{\sqrt{4^{2}+3^{2}}}=\frac{4}{5}=0.8.

    전광속 F=I⋅ω=I⋅2π(1−cos⁡θ)F=I\cdot\omega=I\cdot2\pi(1-\cos\theta) [lm].
    평균조도 E=FS=I⋅2π(1−cos⁡θ)πR2=2I(1−cos⁡θ)R2E=\frac{F}{S}=\frac{I\cdot2\pi(1-\cos\theta)}{\pi R^{2}}=\frac{2I(1-\cos\theta)}{R^{2}} (R=밑면 반지름 3[m]).
    100=2I(1−0.8)32100=\frac{2I(1-0.8)}{3^{2}} → I=100×92×0.2=2,250I=\frac{100\times9}{2\times0.2}=2{,}250 [cd]

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    12전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    전동기 부하의 역률 개선을 위해 역률개선용 저압콘덴서를 병렬로 설치해 역률을 90 [%] 이상으로 유지하려 한다. 다음 물음에 답하시오.

    (1) 정격전압 380[V], 정격출력 7.5[kW], 역률 80[%]인 전동기의 역률을 90[%]로 개선하는 데 필요한 3상 콘덴서 용량[kVA]을 구하시오.
    (2) (1)의 3상 콘덴서 용량[kVA]을 [μF]로 환산하시오. (단, 콘덴서는 Δ결선, 정격주파수 60[Hz])
    해설
    (1) Qc=P(1−cos⁡2θ1cos⁡θ1−1−cos⁡2θ2cos⁡θ2)=7.5(0.60.8−1−0.920.9)=1.99Q_c=P\left(\frac{\sqrt{1-\cos^{2}\theta_1}}{\cos\theta_1}-\frac{\sqrt{1-\cos^{2}\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)=7.5\left(\frac{0.6}{0.8}-\frac{\sqrt{1-0.9^{2}}}{0.9}\right)=1.99 [kVA]

    (2) Δ결선 콘덴서는 1상에 선간전압이 걸리므로 Qc=3⋅2πfCV2Q_c=3\cdot2\pi f C V^{2}.
    C=Qc3⋅2πfV2=1.99×1033×2π×60×3802×106=12.19C=\frac{Q_c}{3\cdot2\pi f V^{2}}=\frac{1.99\times10^{3}}{3\times2\pi\times60\times380^{2}}\times10^{6}=12.19 [μF]

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    13전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    분전반에서 긍장 50 [m] 거리에 380 [V], 4극 3상 유도전동기 37 [kW]를 설치했다. 전압강하를 5 [V] 이하로 하려면 전선 굵기[mm²]를 얼마로 해야 적당한가? (단, 전동기 전부하전류 75 [A], 3상 3선식 회로)
    해설
    3상 3선식 전압강하 e=30.8 L I1,000 Ae=\frac{30.8\,L\,I}{1{,}000\,A}에서
    A=30.8 L I1,000 e=30.8×50×751,000×5=23.1A=\frac{30.8\,L\,I}{1{,}000\,e}=\frac{30.8\times50\times75}{1{,}000\times5}=23.1 [mm²].

    계산값 23.1[mm²]보다 큰 표준 규격 선정 → A=25A=25 [mm²]

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    14전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    다음 그림은 설비용량 10[kW]인 A, B 수용가의 부하곡선이다. 각 물음에 답하시오.
    (A부하: 0~6시 2kW, 6~12시 6kW, 12~18시 8kW, 18~24시 2kW. B부하: 0~6시 2kW, 6~12시 4kW, 12~18시 2kW, 18~24시 6kW)

    (1) A, B 각 수용가의 수용률을 구하시오.
    (2) A, B 각 수용가의 부하율을 구하시오.
    (3) 부등률을 구하시오.
    문제이미지
    해설
    (1) 수용률 = (최대수용전력/설비용량)×100
    A: 최대 8[kW] → 810×100=80\frac{8}{10}\times100=80 [%]
    B: 최대 6[kW] → 610×100=60\frac{6}{10}\times100=60 [%]

    (2) 부하율 = (평균전력/최대전력)×100
    A: (2+6+8+2)×68×24×100=56.25\frac{(2+6+8+2)\times6}{8\times24}\times100=56.25 [%]
    B: (2+4+2+6)×66×24×100=58.33\frac{(2+4+2+6)\times6}{6\times24}\times100=58.33 [%]

    (3) 부등률 = 각 부하 최대전력의 합/합성 최대전력. 12~18시(A 8)와 18~24시(B 6) 등을 합산해 합성 최대전력이 10[kW]가 되는 시간대 기준 → 8+610=1.4\frac{8+6}{10}=1.4

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    15전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    다음 불평형 3상 교류회로의 대칭분이 아래와 같을 때 각 상 전류 Ia,Ib,IcI_a, I_b, I_c를 구하시오. (단, 상순은 a→b→c)
    영상분1.8∠−159.17∘1.8\angle{-159.17^{\circ}}
    정상분8.95∠1.14∘8.95\angle{1.14^{\circ}}
    역상분2.51∠96.55∘2.51\angle{96.55^{\circ}}
    (1) IaI_a (2) IbI_b (3) IcI_c
    해설
    대칭분 합성식: Ia=I0+I1+I2I_a=I_0+I_1+I_2, Ib=I0+a2I1+aI2I_b=I_0+a^{2}I_1+aI_2, Ic=I0+aI1+a2I2I_c=I_0+aI_1+a^{2}I_2 (단 a=1∠120∘a=1\angle{120^{\circ}}).

    (1) Ia=1.8∠−159.17∘+8.95∠1.14∘+2.51∠96.55∘=7.27∠16.23∘I_a=1.8\angle{-159.17^{\circ}}+8.95\angle{1.14^{\circ}}+2.51\angle{96.55^{\circ}}=7.27\angle{16.23^{\circ}} [A]

    (2) Ib=1.8∠−159.17∘+(1∠240∘)(8.95∠1.14∘)+(1∠120∘)(2.51∠96.55∘)=12.80∠−128.80∘I_b=1.8\angle{-159.17^{\circ}}+(1\angle{240^{\circ}})(8.95\angle{1.14^{\circ}})+(1\angle{120^{\circ}})(2.51\angle{96.55^{\circ}})=12.80\angle{-128.80^{\circ}} [A]

    (3) Ic=1.8∠−159.17∘+(1∠120∘)(8.95∠1.14∘)+(1∠240∘)(2.51∠96.55∘)=7.23∠123.65∘I_c=1.8\angle{-159.17^{\circ}}+(1\angle{120^{\circ}})(8.95\angle{1.14^{\circ}})+(1\angle{240^{\circ}})(2.51\angle{96.55^{\circ}})=7.23\angle{123.65^{\circ}} [A]

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    16전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    그림과 같이 변압기가 설치되어 있다. 도면과 조건을 이용해 각 물음에 답하시오.
    A군B군
    설비용량[kW]5030
    역률11
    수용률0.60.5
    부등률1.21.2
    변압기간 부등률1.3
    (1) A군에 필요한 변압기 용량[kVA]을 구하시오.
    (2) B군에 필요한 변압기 용량[kVA]을 구하시오.
    (3) 고압간선에 걸리는 최대부하[kW]를 구하시오.
    문제이미지
    해설
    변압기 용량 =설비용량×수용률부등률×cos⁡θ=\frac{\text{설비용량}\times\text{수용률}}{\text{부등률}\times\cos\theta} (역률 1).

    (1) A군: 50×0.61.2=25\frac{50\times0.6}{1.2}=25 [kVA]
    (2) B군: 30×0.51.2=12.5\frac{30\times0.5}{1.2}=12.5 [kVA]
    (3) 고압간선 최대부하 = (변압기 용량 합)/변압기간 부등률 = 25+12.51.3=28.85\frac{25+12.5}{1.3}=28.85 [kW]

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    17전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    3,150/210 [V] 변압기 두 대의 용량이 각각 250 [kVA], 200 [kVA], %임피던스 강하가 각각 2.7 [%], 3 [%]일 때 병렬 합성 용량[kVA]은?
    해설
    병렬운전 시 부하분담은 정격용량에 비례, %임피던스에 반비례.

    PaPb=PA/%ZaPB/%Zb=250/2.7200/3=2518\frac{P_a}{P_b}=\frac{P_A/\%Z_a}{P_B/\%Z_b}=\frac{250/2.7}{200/3}=\frac{25}{18}
    분담비 큰 A변압기가 먼저 정격(250[kVA]) 도달.
    이때 B의 분담 Pb=1825×250=180P_b=\frac{18}{25}\times250=180 [kVA].
    ∴ 합성 용량 =250+180=430=250+180=430 [kVA]

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    18전기기사 실기 2023년 2회 기출유형문제
    고압측 1선지락사고 시 지락전류가 100 [A]인 전로에 접속된 주상변압기 380 [V]측 한 단자에 중성점 접지공사를 할 때, 접지저항값을 얼마 이하로 유지해야 하는지 구하시오. (단, 1초 초과 2초 이내에 전로를 자동 차단하는 장치를 설치한 경우)
    해설
    중성점 접지(고저압 혼촉 방지)에서 1초 초과 2초 이내 자동 차단장치 설치 시 접지저항 R=300IgR=\frac{300}{I_g} 이하.

    R=300Ig=300100=3R=\frac{300}{I_g}=\frac{300}{100}=3 [Ω] 이하

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