전기기사실기(단답형) 수변전설비 해설 페이지

1) 주회로의 결선방법 2) 변전실의 위치와 면적 3) 변전실의 형식 4) 감시 및 제어방식 5) 필요한전력의 추정 6) 수전전압 및 수전방식 [tip] 수배내려 주변감시 필수

[해설]

수배전반 설계는 필요한 전력을 먼저 추정하고, 이어서 수전 조건·회로 구성·설치 공간·운용 방식 순서로 검토한다.

• 필요한 전력의 추정 — 부하설비와 수용률로 최대수요전력을 산정해 설비 용량의 기준을 잡는다.
• 수전전압 및 수전방식 — 계약전력에 맞춰 특고압·고압 여부와 1회선·2회선 등 수전 형태를 정한다.
• 주회로의 결선방법 — 차단기·변압기를 어떻게 연결하느냐에 따라 공급 신뢰도가 정해진다.
• 변전실의 위치와 면적 — 부하 중심에 가깝고, 기기 반입과 증설이 가능한 위치와 크기를 확보한다.
• 변전실의 형식 — 개방형·큐비클형 등 설치 형태를 정한다.
• 감시 및 제어방식 — 현장에서 개별 제어할지, 중앙감시·원격제어로 할지 정한다.

필요한 전력 추정이 모든 항목의 출발점이다. 이것이 정해져야 수전전압, 변압기 용량, 변전실 면적이 차례로 결정된다.

1) 유지보수 및 점검이 용이한 곳 2) 부하의 중심에서 가까울 것 3) 인입선의 인입이 쉬울 것 4) 기기 반출입에 지장이 없을 것 5) 침수, 기타 재해발생의 우려가 적은 곳 6) 간선처리 및 증설이 용이한 곳 7) 발전기실, 축전지실이 가급적 가까운 곳 8) 화재폭발의 위험성이 적을 것 [tip] 변전실 위에서 자유부인 기침하며 간 발화

[해설]

변전실 위치는 기능면(운전·보수·안전)과 경제면(배선비·증설비)을 함께 만족하도록 고른다.

• 유지보수·점검이 쉬운 곳이어야 운전 인력과 점검 시간이 줄어든다.
• 부하 중심에 가까울수록 배전거리가 짧아져 전압강하와 전력손실, 간선 비용이 줄어든다.
• 인입선을 끌어들이기 쉬워야 수전 공사가 간단하다.
• 변압기 같은 대형 기기를 들이고 내가는 통로에 지장이 없어야 한다.
• 침수 등 재해 우려가 적어야 하므로 지하 최저층처럼 물이 고이는 곳은 피한다.
• 간선을 뽑아내기 쉽고 장래 부하 증가에 맞춰 설비를 늘릴 공간이 있어야 한다.
• 발전기실·축전지실이 가까우면 비상전원 연계 배선이 짧아진다.
• 화재·폭발 위험이 적은 곳이어야 위험물 취급 장소와의 간섭을 피할 수 있다.

외우는 요령은 "변전실 위에서 자유부인 기침하며 간 발화"의 유·부·인·기·침·간·발·화를 유지보수·부하중심·인입·기기반출입·침수·간선증설·발전기실·화재폭발에 차례로 대응시키는 것이다.

1) 안전성 2) 경제성 3) 주변환경 4) 신뢰성 5) 보수점검 유지 6) 조작 및 취급 [tip] 안경 주신 보조는 변비 기븐이다

[해설]

변전설비 기본계획은 안전성·신뢰성·경제성을 기본 축으로 세우고, 설치 여건과 운용 편의까지 함께 따진다.

• 안전성 — 감전·화재·폭발 같은 사고 위험을 줄이도록 설비를 구성한다.
• 신뢰성 — 고장이 나도 정전을 줄여 전력을 안정적으로 공급한다.
• 경제성 — 설비비에 운전비·손실비까지 더한 총비용을 합리적인 수준으로 맞춘다.
• 주변환경 — 설치 장소의 소음·진동·염해·침수 여건과 주변에 주는 영향을 고려한다.
• 보수점검 유지 — 점검 통로와 교체 공간을 확보해 유지관리가 쉽게 한다.
• 조작 및 취급 — 운전원이 오조작 없이 쉽게 다룰 수 있게 한다.

외우는 요령: 앞의 세 항목은 설비 계획의 기본 원칙이고, 뒤의 세 항목은 설치 장소와 운용 편의에 관한 것으로 묶어 외운다.

1) 감시기능 2) 제어기능 3) 기록기능 4) 계측제어 [tip] 감제기계

[해설]

배전반의 감시제어기기는 수변전 계통의 상태를 보고·조작하고·남기고·재는 네 가지 기능으로 구성된다.

• 감시기능 — 전압·전류·차단기 개폐 상태와 경보를 표시해 운전원이 확인하게 한다.
• 제어기능 — 차단기·개폐기의 투입과 차단을 원격 또는 현장에서 조작한다.
• 기록기능 — 고장·경보·조작 이력과 운전 데이터를 남긴다.
• 계측제어 — 전압·전류·전력·전력량 등을 측정해 운전 판단의 근거로 쓴다.

외우는 요령: 앞 글자를 따 "감제기계"(감시·제어·기록·계측)로 묶는다.

설비 사용을 동시에 하는 정도를 나타낸다

[해설]

수용률은 설치된 부하설비가 동시에 사용되는 정도를 나타내는 값이다.
수용률 = 최대수요전력 ÷ 부하설비 합계용량 × 100 [%]

모든 설비가 한꺼번에 최대로 가동되지는 않으므로 수용률은 보통 100% 이하이며, 변압기 용량을 정할 때 쓴다.

혼동 주의: 부하율은 설비가 얼마나 유효하게 쓰이는지를, 부등률은 각 부하의 최대전력이 발생하는 시각이 어긋난 정도(1 이상)를 나타낸다.

최대전력을 소비하는 기기의 사용 시간대가 서로 다르다

[해설]

부등률은 여러 부하의 최대전력이 발생하는 시간대가 서로 다르다는 정도를 나타내는 값이다.

부등률 = 각 부하 최대수용전력의 합 ÷ 합성 최대수용전력
시간대가 어긋날수록 합성 최대전력이 작아져 부등률은 커지고, 항상 1 이상이다.

혼동 주의: 수용률은 최대수용전력 ÷ 설비용량으로 1 이하, 부하율은 평균전력 ÷ 최대전력으로 역시 1 이하다.

공급 설비가 유효하게 사용되고 있는지를 나타낸다

[해설]

부하율은 공급설비가 시간에 걸쳐 얼마나 고르게, 유효하게 사용되는지를 나타내는 지표다.

$\text{부하율} = \dfrac{\text{평균전력}}{\text{최대전력}} \times 100\%$

부하율이 높을수록 최대전력과 평균전력의 차이가 작아 설비 이용률이 좋다는 뜻이고, 낮으면 첨두부하 시간에만 집중적으로 쓰여 설비가 비효율적으로 운용된다는 의미다.

PT사고시 계통에 고장확대를 방지하기 위해서

[해설]

계기용 변압기(PT) 1차측 퓨즈는 PT 자체 사고가 계통으로 번지는 것을 막는 보호장치다.

PT 내부 단락이나 절연 파괴가 생기면 퓨즈가 먼저 용단돼 PT만 모선에서 떼어 낸다. 그 결과 주 차단기가 트립되지 않아 고장 확대와 정전 범위 확산을 막는다.

1) 전력용 콘덴서(병렬 콘덴서)를 설치하여 역률을 개선하다 2) 뱅크를구성하여 효율적인 운전관리를 한다 3) 최대 수요전력 제어시스템을 채택한다 4) 고효율 변압기를 채택한다

[해설]

수변전설비의 에너지 절감은 손실 저감과 피크 억제·운전 최적화의 두 방향으로 접근한다.

• 전력용 콘덴서 — 부하에 병렬로 달아 역률을 개선하면 무효전류가 줄어 선로·변압기 손실이 감소한다.
• 뱅크 구성 — 변압기를 여러 대로 나눠 부하에 맞는 대수만 운전하면 경부하 때 무부하손이 줄어든다.
• 최대 수요전력 제어시스템 — 목표 전력을 넘을 것 같으면 일부 부하를 끊어 피크와 기본요금을 낮춘다.
• 고효율 변압기 — 아몰퍼스 철심 등을 써서 주로 철손을 크게 줄여 상시 손실을 낮춘다.

혼동 주의: 역률 개선은 무효전력을 줄이는 것이어서 유효전력 사용량은 그대로다. 대신 손실과 역률에 따른 요금 할증이 줄어든다.

변압기 1 차측과 2 차측의 위상차를 보정하기 위하여 △-Y로 결선하여야 한다

[해설]

주변압기를 Y-△로 결선하면 1차와 2차 전류 사이에 30° 위상차가 생겨, 비율차동계전기에 들어가는 두 전류가 정상 상태에서도 어긋난다.

그래서 CT는 변압기와 반대로 △-Y 결선한다. 변압기 Y측 CT는 △로, △측 CT는 Y로 묶어 30° 위상차를 되돌려 맞춘다.

위상을 보정하지 않으면 정상 부하에서도 차전류가 흘러 계전기가 오동작한다.

전력강계에 공급하기 위하여 고전압·대전류를 저전압·소전류로 변성

[해설]

MOF(계기용변성기함)는 CT와 PT를 한 외함에 넣은 전력수급용 변성기로, 거래용 전력량계에 계량용 전압·전류를 공급한다.

전력량계는 고전압·대전류를 직접 측정할 수 없다. 그래서 PT는 전압을 110 V로, CT는 전류를 5 A로 낮춰 전달한다.

모범답안의 '전력강계'는 전력량계의 오기다. 핵심어는 고전압·대전류를 저전압·소전류로 '변성'한다는 것이다.

보호범위를 넓히기 위하여

[해설]

CT를 차단기 전원측에 두면 차단기 자체와 그 부하측 구간까지 보호계전기가 감시하므로 보호범위가 넓어진다.

차단기 부하측에 CT를 두면 CT와 전원 사이, 곧 차단기 부분의 고장을 검출하지 못하는 사각지대가 생긴다.

PT 절연파괴시 고·저압 혼촉 사고로 인한 2 차측 전위상승 억제

[해설]

PT 2차측 접지는 고·저압 혼촉에 대비한 보호접지다.

PT 절연이 파괴되면 1차 고압이 2차 회로로 넘어와, 사람이 만지는 계기·계전기 배선이 고압 전위를 띠게 된다. 2차측 한 점을 접지해 두면 혼촉전류가 대지로 흘러 2차측 전위 상승이 억제된다.

혼동 주의: CT 2차측도 같은 이유로 접지한다. 다만 CT는 통전 중 2차측을 개방하면 고전압이 유기되므로 개방도 금지한다.

1 차측 부하전류가 모두 여자전류가 되어 2 차측에 고전압이 유기되어 절연파괴 위험

[해설]

변류기(CT)는 2차 전류가 1차 전류의 자속을 상쇄하도록 동작하므로, 2차를 개방하면 상쇄 작용이 사라져 1차 부하전류 전부가 여자전류가 된다.

그러면 철심이 과포화되고 2차 권선에 고전압이 유기돼 절연파괴와 감전 위험이 생긴다. 계기를 떼어 낼 때는 반드시 2차측을 단락한 뒤 작업한다.

혼동 주의: 계기용 변압기(PT)는 반대로 2차측을 단락하면 안 된다.

1) 신뢰성 2) 선택성 3) 감도 4) 속도

[해설]

보호계전기는 고장을 확실하게, 필요한 구간만, 작은 이상까지, 빠르게 잡아내야 하므로 네 가지 특성이 요구된다.

• 신뢰성 — 고장 시 반드시 동작하고 정상일 때는 오동작하지 않는다.
• 선택성 — 고장 구간만 골라 차단해 정전 범위를 최소로 줄인다.
• 감도 — 작은 고장전류나 미세한 이상도 검출한다.
• 속도 — 고장을 신속히 제거해 기기 손상과 계통 파급을 막는다.

혼동 주의: 선택성은 동작시간 협조로 확보하므로 후비보호는 주보호에 비해 일부러 늦게 동작하도록 정정한다.

1) 과부하 내량이 클 것 2) 부하특성이 좋을것 3) 주파수·온도변화에 보상이 되도록 할것 4) 기계적 강도가클 것 5) 옥내 및 옥외에 설치가 적당한 것

[해설]

적산전력계는 장기간 옥내외에서 정확하게 전력량을 계량해야 하므로 다음과 같은 특성이 요구된다.

• 과부하 내량이 커야 순간적인 전류 증가에도 손상되지 않는다.
• 부하특성이 좋아야 부하가 변해도 계량 오차가 작다.
• 주파수·온도 변화에 대한 보상이 있어야 계절·환경과 관계없이 정확도가 유지된다.
• 기계적 강도가 커야 진동·충격에 강하다.
• 옥내·옥외 어디든 설치할 수 있는 내후성이 있어야 한다.

지락사고시 지락전류 일부가 다른 접지선의 접지점을 통해 흐르게 되어 지락전류 검출이 저하되어 지락계전기가 동작하지 않을 수 있다.

[해설]

관통형 영상변류기(ZCT)는 관통하는 도체 전류의 벡터합, 곧 지락전류만큼만 2차 출력을 낸다.

케이블 차폐층의 양끝접지선은 ZCT를 관통시켜 차폐층을 흐르는 전류가 서로 상쇄되도록 한 구조다.

이 접지선이 다른 접지선과 닿으면 지락전류 일부가 다른 접지점으로 우회해 ZCT를 거치지 않고 대지로 빠진다.

검출되는 영상전류가 실제보다 작아져 정정치에 못 미치면 지락계전기가 동작하지 않을 수 있다.

그래서 ZCT를 지난 접지선은 다른 접지계통과 절연해 단독으로 접지한다.

단상一영상변류기를 이용한 저항연결 방식 3상一접지형 계기용 변압기(GPT)

[해설]

영상전압은 지락사고 때 나타나는 3상 전압의 합성분(영상분)이다. 평상시에는 합이 0이라 나타나지 않고 지락이 생기면 나타나므로, 지락 검출용 신호로 쓴다.

• 단상에서는 영상변류기(ZCT)로 지락전류를 잡고, 그 출력을 저항에 흘려 전압 신호로 바꾼다.
• 3상에서는 접지형 계기용 변압기(GPT)의 2차를 오픈델타로 결선해, 지락 시 개방단에 나타나는 영상전압을 검출한다.

혼동 주의: ZCT는 영상전류를, GPT는 영상전압을 검출한다. 단상 방식은 전류를 저항으로 전압으로 바꾸는 간접 방식이다.

2차측 단락

[해설]

변류기(CT)는 2차 부하(계기·계전기)가 거의 단락 상태로 쓰이는 기기라 통전 중에는 2차측을 절대 개방하면 안 된다. 기기를 떼는 순간 2차가 열리므로 먼저 단락편 등으로 2차측을 단락한 뒤 교체한다.

2차가 개방되면 2차 기자력이 사라져 1차 전류 전부가 여자전류가 되고, 철심이 포화하면서 2차에 매우 높은 전압이 유기된다. 이 고전압이 절연파괴·감전·CT 과열 소손을 일으킨다.

혼동 주의: 계기용 변압기(PT)는 반대로 2차측 단락이 금지되고 개방은 괜찮다.

차단기 : 부하전류 및 고장전류를 차단하는 기능이 있다 단로기 : 부하전류 및 고장전류를 차단하는 기능이 없다

[해설]

차단기와 단로기의 핵심 차이는 부하전류·고장전류를 차단할 수 있는 소호 기능의 유무다.

구분	기능
차단기(CB)	소호장치를 갖춰 부하전류 및 고장전류를 차단 가능
단로기(DS)	소호기능이 없어 부하전류·고장전류 차단 불가, 무부하 상태에서 회로 분리만 담당

이 때문에 단로기는 반드시 차단기가 먼저 회로를 차단한 무부하(무전류) 상태에서만 조작해야 하며, 통전 중 단로기를 개방하면 아크로 인한 큰 사고로 이어진다.

차단기가 계통에 사용될 때 차단-투입-차단의 동작을 반복하게 되는데 그 시간 간격을 나타내는 일련의 동작을 규정한 것

[해설]

동작책무는 차단기가 계통에서 수행하는 차단-투입-차단의 반복 동작과 그 사이 시간 간격을 하나의 순서로 정해 둔 것이다. 차단기는 이 일련의 동작을 정격대로 해낼 수 있어야 한다.

표기에서 O는 차단, CO는 투입 직후 차단을 뜻한다. 예를 들어 일반용은 O-1분-CO-3분-CO, 재폐로를 쓰는 고속도 재투입용은 O-θ-CO-1분-CO처럼 규정한다.

외우는 요령: 동작책무 = 동작 순서 + 시간 간격, 두 요소를 함께 쓴다.

규정된 시간동안 차단기에 흘러도 이상이 없는 전류

[해설]

정격 단시간 전류는 차단기가 규정된 짧은 시간(통상 1초) 동안 흘려도 이상이 없는 전류다. 열적·기계적(전자력) 내량을 나타내는 값이다.

단락 사고가 나면 계전기가 동작해 트립될 때까지 잠깐 큰 고장전류가 흐른다. 이 값은 그동안 차단기가 과열이나 전자력으로 손상되지 않고 견디는지 판단하는 기준이다.

혼동 주의: 정격 차단전류는 차단기가 끊을 수 있는 최대 전류이고, 정격 단시간 전류는 끊지 않고 견디는 전류다.

1) 유입차단기(OCB : Oil Circuit Breaker) 2) 진공차단기(VCB : Vacuum Circuit Breaker), Vacuum : 진공 3) 자기차단기(MBB : Magnetic Blow-out Circuit Breaker), Magnetic : 자기 4) 공기차단기(ABB : AirBlast Circuit Breaker) 5) 가스차단기(GCB : Gas Circuit Breaker)

[해설]

차단기는 아크를 소멸시키는 소호매질이 무엇이냐에 따라 종류가 나뉜다.

• 유입차단기(OCB): 절연유가 아크열로 분해되며 발생하는 가스로 냉각·소호
• 진공차단기(VCB): 고진공에서 아크가 급속히 확산·소멸하는 성질 이용
• 자기차단기(MBB): 자계로 아크를 소호실로 밀어내 냉각·소호
• 공기차단기(ABB): 압축공기를 아크에 직접 분사해 소호
• 가스차단기(GCB): SF6가스의 우수한 절연·소호능력을 이용

현재 배전급 수변전설비는 VCB, 특고압 이상 대용량 계통은 GCB가 주로 채용되며, OCB·MBB·ABB는 화재·소음 등의 단점으로 국내 신설 설비에서는 잘 쓰이지 않는다.

최대수요 전력량계

[해설]

MDW는 일정 수요시한(국내 전기요금 기준은 15분) 동안의 평균 사용전력을 계속 갱신하며 그중 최대값(최대수요전력)을 지시·기록하는 계기다.

전력회사는 이 최대수요전력을 근거로 계약전력과 기본요금을 산정하므로, MDW는 수용가의 부하관리(피크 억제) 및 전기요금 산정에 직결되는 핵심 계기다.

1) 유입 차단기 2) 진공 차단기 3) 가스 차단기

[해설]

고압 이상 계통에서는 절연유·진공·SF₆ 가스를 소호매질로 쓰는 유입차단기·진공차단기·가스차단기가 대표적이다.

• 유입차단기 — 절연유로 아크를 냉각·소호하며 예전 수변전설비에 많았다.
• 진공차단기 — 소형·무화재·보수 간편해 고압 수변전설비의 주력이다.
• 가스차단기 — 소호능력이 커서 특고압·초고압 대용량 계통에 쓰인다.

혼동 주의: 기중차단기(ACB)는 대기 중에서 소호하는 저압용이라 여기에 들지 않는다.

1) 2 전류 요소 2) 단일 전압요소 3) 단일 전류요소 4) 전압·전류 요소

[해설]

보호계전기의 4요소는 동작을 판단할 때 쓰는 전기량의 종류와 개수로 나눈 것이다.

• 2 전류 요소는 두 전류를 비교해 그 차이나 비율로 동작한다(예: 비율차동계전기).
• 단일 전압요소는 전압 하나로 동작한다(예: 과전압·부족전압계전기).
• 단일 전류요소는 전류 하나의 크기로 동작한다(예: 과전류계전기).
• 전압·전류 요소는 전압과 전류를 함께 이용해 임피던스나 위상으로 동작한다(예: 거리계전기·방향계전기).

외우는 요령: 전류 둘, 전압 하나, 전류 하나, 전압+전류로 입력 조합만 기억한다.

1) 콘덴서 트립방식 : 콘덴서에 충전된 에너지에 의해 트립되는 방식 2) 직류전압 트립방식 : 별도로 설치된 축전지의 직류전원(압)에 의해 트립되는 방식 3) 과전류 트립방식 : 변류기의 2 차전류(과전류)에 의해 트립되는 방식 4) 부족전압 트립방식 : 전압의 저하에 의해 트립되 는 방식

[해설]

트립방식은 차단기 트립코일을 여자시키는 에너지를 어디서 얻느냐에 따른 분류다.

• 콘덴서 트립방식 — 평소 충전해 둔 콘덴서의 방전 에너지로 트립한다.
• 직류전압 트립방식 — 별도 축전지의 직류전원으로 트립하므로 가장 확실하다.
• 과전류 트립방식 — 사고 시 변류기 2차 과전류를 그대로 트립코일에 흘려 트립한다.
• 부족전압 트립방식 — 전압이 떨어지면 트립코일(부족전압코일)이 풀려 트립한다.

외우는 요령: 전원을 따로 두는 것(콘덴서·직류)과 계통 신호를 직접 쓰는 것(과전류·부족전압)으로 나눠 기억한다.

ABB : 특고압용(66[kv]) ACB : 저압용

[해설]

ABB와 ACB는 둘 다 공기로 아크를 소호하지만 쓰이는 전압 구간이 다르다.

• ABB(공기차단기)는 특고압용(66kV급)으로, 압축공기를 아크에 불어 소호한다.
• ACB(기중차단기)는 저압용으로, 대기 중에서 아크를 늘이고 식혀 소호한다.

혼동 주의: 이름이 비슷하다. ABB의 B는 Blast(압축공기 분사)라 특고압용, ACB는 Air(대기) 중 차단이라 저압용으로 구별한다.

1) 변류기(CT) 2) 계기용 변압기(PT) 3) 차단기(CB) 4) 단로기(DS)

[해설]

GIS는 SF₆ 가스를 채운 밀폐 금속 용기 안에 수변전 주요 기기를 한데 넣은 개폐설비다.

• 변류기(CT) — 대전류를 작은 전류로 바꿔 계기·계전기에 공급한다.
• 계기용 변압기(PT) — 고전압을 낮은 전압으로 바꿔 계기·계전기에 공급한다.
• 차단기(CB) — 부하전류와 사고전류를 개폐·차단한다.
• 단로기(DS) — 무부하 상태에서 회로를 분리해 점검 시 안전을 확보한다.

기기를 가스 절연 용기에 집약하므로 기중절연 방식보다 설치면적이 작고 충전부가 노출되지 않는다.

1) 소형화할수 있다 2) 소음이 적어 환경조화를 기할 수 있다 3) 대기중 오염물의 영향을 받지 않아 신뢰성이 높다 4) 충전부가 완전 밀폐되어 있어 안전성이 높다 5) 공장조립이 가능하여 공사기간을 단축할 수 있다 6) 보수점검 주기가 길어진다(고장이 잘 안나니까 가끔만 해줘도 된다고 이해하세요)

[해설]

GIS(가스절연 개폐장치)의 장점은 대부분 충전부를 SF₆ 가스로 채운 금속함에 완전 밀폐한 구조에서 나온다.

• 소형화 — SF₆의 절연성능이 공기보다 커서 설치면적이 크게 줄어든다.
• 저소음 — 밀폐 구조라 소음이 적어 도심에서도 환경과 조화를 이룬다.
• 높은 신뢰성 — 먼지·염분 등 대기 오염물의 영향을 받지 않는다.
• 높은 안전성 — 충전부가 드러나지 않아 감전 위험이 적다.
• 공기 단축 — 공장에서 조립해 반입하므로 현장 공사기간이 짧아진다.
• 긴 점검주기 — 고장이 적어 보수·점검을 드물게 해도 된다.

혼동 주의: 이 장점들은 모두 밀폐 구조에서 나온다. 반대로 내부 점검이 어렵고 가격이 비싼 것은 단점이다.

1) 소호능력이 뛰어나다(공기의 약100 배) 2) 열전도성이 뛰어나다 3) 무색·무취·무해한 불연기체로 유독가스가 발생하지 않는다 4) 안전성이 뛰어나다 5) 절연내력이 뛰어나다 6) 불활성이므로 화재위험이 없다 7) 절연회복이 빠르다

[해설]

SF₆ 가스는 절연·소호 성능이 뛰어나 가스차단기(GCB)와 GIS의 절연매질로 쓰인다.

• 소호능력 — 공기의 약 100배로 아크를 빨리 끈다.
• 열전도성 — 아크 열을 잘 빼앗아 냉각 효과가 크다.
• 무색·무취·무해 — 순수 가스 자체는 독성이 없는 불연성 기체다.
• 안전성 — 화학적으로 안정해 잘 변질되지 않는다.
• 절연내력 — 같은 압력에서 공기보다 높아(약 2~3배) 기기를 작게 만든다.
• 불활성 — 타지 않으므로 화재 위험이 없다.
• 절연회복 — 아크 소멸 뒤 절연이 빨리 회복돼 재점호가 잘 안 일어난다.

혼동 주의: 아크로 분해된 생성물은 유독할 수 있어 점검 시 환기에 유의한다.

1 ) 탭 : 과전류 계전기의 최소동작전류를 정정(설정) 2) 레버 : 과전류 계전기의 동작시간을 정정(설정)

[해설]

과전류 계전기(OCR)는 탭과 레버로 언제, 얼마나 빨리 동작할지를 정정한다.

• 탭은 계전기가 동작을 시작하는 최소동작전류를 정한다.
• 레버는 동작전류를 넘은 뒤 실제 트립까지 걸리는 동작시간을 정한다.

실무에서는 탭으로 부하전류와 고장전류를 가르고, 레버로 상위·하위 계전기의 동작시간 차를 둬 보호협조를 맞춘다.

1) 케이블 절연파괴에 의한 단락 2) 인축의 접촉에 의한 단락 3) 변압기 내부 절연불량에 의한 단락 4) 모선에서의 선간 및 3 상 단락

[해설]

변전실의 과전류 계전기는 단락전류가 흐를 때 동작하며, 단락은 대부분 절연 파괴나 충전부 접촉에서 생긴다.

• 케이블 절연파괴 — 열화된 케이블 절연이 무너져 도체끼리 맞닿는다.
• 인축의 접촉 — 사람이나 쥐·새 같은 동물이 충전부 사이에 닿아 단락 경로가 생긴다.
• 변압기 내부 절연불량 — 권선 절연이 나빠져 변압기 안에서 단락된다.
• 모선의 선간·3상 단락 — 모선 상 사이가 직접 단락되며, 이때 고장전류가 가장 크다.

혼동 주의: 지락사고는 대지로 전류가 빠지는 고장이라 지락계전기가 담당하며, 단락과 구분해서 외운다.

1 ) 고성능·다기능 가능 2) 소형화 할 수 있다 3) 융통성이 있다 4) 변성기의 부담이 작아진다 5) 신뢰도가 높다

[해설]

디지털 계전기는 입력 전압·전류를 A/D 변환한 뒤 마이크로프로세서가 연산해 동작 여부를 판정하는 계전기다.

• 고성능·다기능 — 소프트웨어로 여러 보호요소를 한 장치에 넣고 정밀하게 연산한다.
• 소형화 — 여러 계전기를 하나로 통합해 설치 공간이 줄어든다.
• 융통성 — 정정값과 동작특성을 프로그램으로 쉽게 바꿀 수 있다.
• 변성기 부담 감소 — 입력 소비전력이 작아 CT·PT에 걸리는 부담(VA)이 줄어든다.
• 신뢰도 향상 — 자기진단 기능으로 장치 이상을 스스로 검출한다.

혼동 주의: 서지·노이즈에 약하다는 점은 디지털 계전기의 단점이므로 장점과 섞어 쓰지 않는다.

무부하 상태에서 정격전압의 110%를 인가하여 계기의 원판이 1회전 이상 회전하는 현상

[해설]

잠동현상은 전력량계에서 부하전류가 없는데도 원판이 저절로 도는 오차 현상이다.

시험할 때는 무부하 상태에서 정격전압의 110%를 걸어 준다. 이때 원판이 1회전 이상 돌면 잠동으로 본다.

원인은 전압코일 자속이 만든 약한 구동력이 제동력을 넘어서기 때문이다. 원판의 작은 구멍 같은 잠동 방지 장치로 막는다.

1) 원판에 작은 철편을 붙인다 2) 원판에 작은 구멍을 뚫는다

[해설]

잠동은 전력량계에 부하전류가 없는데도 경부하 보상력 등 때문에 원판이 천천히 계속 도는 현상이다.

원판에 작은 구멍을 뚫으면 구멍이 전압자극 밑에 왔을 때 와전류 분포가 바뀌어 원판이 그 자리에 멈춘다.

원판에 작은 철편을 붙이면 전압 자석이 철편을 끌어당겨 원판을 붙잡아 두므로 무부하 회전이 억제된다.

1) 차단기의 단락용량 결정 2) 보호계전기 정정 3) 기기에 가해지는 전자력 추정

[해설]

단락전류 계산은 계통 설계 시 기기가 견뎌야 할 고장전류 크기를 미리 산정하기 위한 것이다.

• 차단기의 단락(차단)용량을 결정하는 근거가 된다
• 보호계전기의 정정값(동작전류·시간)을 설정하는 데 쓰인다
• 단락 시 기기에 가해지는 전자력을 추정해 기계적 강도를 검토한다

계통내의 각 기기·기구 및 애자 상호간에 적정한 절연강도를 지니게 함으로써 계통설계를 경제적,합리적으로 할 수 있게 한것

[해설]

절연협조는 계통 안의 기기·기구·애자가 서로 균형 잡힌 절연강도를 갖도록 배분하는 설계 개념이다.

기준점은 피뢰기 제한전압이며, 이보다 변압기 등 기기, 선로애자 순으로 절연강도를 높여 이상전압이 피뢰기에서 먼저 처리되게 한다.

그 결과 모든 기기를 과도하게 높은 절연으로 만들 필요가 없어 계통설계가 경제적·합리적이 된다.

동심 중성선 수밀형 저독성 난연성 전력케이블

[해설]

FR-CNCO-W는 배전선로용 케이블 기호로 동심 중성선 수밀형 저독성 난연성 전력케이블을 뜻한다.

• FR — 불이 잘 번지지 않는 난연성(Flame Retardant).
• CN — 중성선을 절연체 바깥에 동심원으로 감은 동심 중성선(Concentric Neutral).
• C — 가교폴리에틸렌(XLPE) 절연.
• O — 할로겐이 없어 연소 시 유독가스가 적은 폴리올레핀 시스로, 저독성의 근거가 된다.
• W — 물이 케이블 길이 방향으로 스며들지 못하게 한 수밀형.

혼동 주의: 기존 CNCV-W는 V(PVC) 시스라 연소 때 유독가스가 나오며, 이 시스를 폴리올레핀으로 바꾼 것이 FR-CNCO-W이다.

1) 한류 리액터 설치 2) 고 임피던스 기기 채택 3) 고장전류 제한기 채택 4) 모선계통 분리운용 5) 모선전압 격상

[해설]

단락용량은 단락전류에 비례하므로 계통의 임피던스를 키우거나 고장전류 경로를 나누어 줄인다.

• 한류 리액터 설치 — 직렬 리액턴스를 넣어 단락전류를 제한한다.
• 고 임피던스 기기 채택 — %임피던스가 큰 변압기·발전기를 써서 고장전류를 줄인다.
• 고장전류 제한기 채택 — 고장 순간 임피던스가 커지는 한류기로 전류의 첨두를 억제한다.
• 모선계통 분리운용 — 병렬 경로를 나눠 고장점에서 본 합성 임피던스를 키운다.
• 모선전압 격상 — 전압을 높여 같은 전력에서 흐르는 전류와 단락전류를 줄인다.

외우는 요령: 다섯 대책은 임피던스 증가 아니면 계통 분리 중 하나로 묶인다.

선로애자 > 결합 콘덴서 > 기기부싱 > 변압기 > 피뢰기

[해설]

이 순서는 절연협조에 따라 피뢰기의 제한전압을 가장 낮게 잡고 다른 기기는 이보다 높은 기준충격 절연강도(BIL)를 갖게 한 결과다.

그래야 이상전압이 들어올 때 피뢰기가 가장 먼저 방전해 뒤쪽 기기를 보호한다.

보호 대상인 변압기가 피뢰기 바로 위이고, 기기부싱과 결합 콘덴서를 거쳐 선로애자가 가장 높다.

외우는 요령: 선로 쪽에서 기기 쪽으로 갈수록 BIL이 낮아지고 피뢰기가 맨 끝이다.

1 ) 인버터 : 역변환 장치, 직류一교류 로 변환 2) 컨버터 : 순변환 장치, 교류一직류 로 변환 3) CVCF : 정전압 정주파수 전원공급장치, V : 전압, F : 주파수

[해설]

전력변환은 방향에 따라 순변환(교류→직류)과 역변환(직류→교류)으로 나뉜다.

• 인버터 — 역변환 장치로 직류를 교류로 바꾼다.
• 컨버터 — 순변환 장치로 교류를 직류로 바꾼다.
• CVCF — 정전압 정주파수(Constant Voltage Constant Frequency) 전원공급장치로, V는 전압이고 F는 주파수다.

혼동 주의: "역"이 인버터, "순"이 컨버터이며, CVCF는 전압·주파수를 일정하게 유지해 UPS 출력단에 쓰인다.

1) 최종확인 2) 접지선 제거 3) 점검 기록

[해설]

보수·점검을 마치고 재송전하기 전에는 작업 상태를 원래대로 되돌리고 확인하는 절차를 지켜야 한다.

• 최종확인 — 공구·이물질이 남았는지, 작업자가 모두 철수했는지, 배선이 복구됐는지 확인한다.
• 접지선 제거 — 작업 중 걸어 둔 단락접지선을 떼지 않고 송전하면 단락·지락사고가 난다.
• 점검 기록 — 점검 결과와 조치 내용을 남겨 유지보수 이력과 사고 원인 추적에 쓴다.

혼동 주의: 정전 작업 전 순서(개로·검전·접지)와 거꾸로, 작업 후에는 접지선을 걷어낸 뒤 송전한다.

1) 명칭 : 부하 개폐기 2) 기능과 역할 : - 무부하 및 부하 전류가 흐르고 있는 회로 개폐 - 개폐빈도가 낮은 송배전선 및 수변전 설비 인입구 개폐 3) 같은 용도로 사용되고 있는 기기 : 자동 고장구분 개폐기(ASS), 기중 부하 개폐기(IS)

[해설]

LBS(Load Breaking Switch)는 부하 개폐기로, 부하전류는 개폐할 수 있지만 고장전류는 차단하지 못한다.

• 기능 — 무부하 상태와 부하전류가 흐르는 상태의 회로를 모두 열고 닫는다.
• 역할 — 개폐빈도가 낮은 송배전선과 수변전 설비 인입구의 개폐에 쓴다.
• 같은 용도 기기 — 자동 고장구분 개폐기(ASS)와 기중 부하 개폐기(IS)가 있다.

혼동 주의: 단로기(DS)는 무부하 상태에서만 개폐할 수 있다는 점이 LBS와 다르다.

1) 비대칭파 제거법 2) 고조파 억제법 3) 감도 저하법

[해설]

변압기를 투입할 때 흐르는 여자 돌입전류는 내부고장이 아닌데도 비율차동계전기를 오동작시킬 수 있다. 돌입전류는 파형이 한쪽으로 치우치고 고조파가 많아서, 이 특징을 이용해 오동작을 막는다.

• 비대칭파 제거법 — 한쪽으로 치우친 비대칭 파형을 판별해 계전기 동작을 막는다.
• 고조파 억제법 — 돌입전류에 많은 제2고조파를 검출해 동작을 억제한다.
• 감도 저하법 — 투입 직후 잠깐 계전기 감도를 낮춰 돌입전류 구간을 넘긴다.

실무 의미: 요즘 디지털 계전기는 주로 제2고조파 억제 방식을 쓴다.

1) 명칭 : 기중형 고장구간 자동개폐기 2) 기능 : - 고장구간을 자동으로 개방하여 사고의 파급을 방지 - 전부하상태에서 자동 또는 수동으로 개방하여 과부하 보호

[해설]

AISS는 기중형 고장구간 자동개폐기로, 공기를 절연매체로 쓰며 특고압 수용가 인입구에 설치한다.

• 고장구간 자동 개방 — 수용가 쪽 사고 때 선로를 자동으로 끊어 사고가 배전선 전체로 번지지 않게 한다.
• 과부하 보호 — 전부하 상태에서도 자동 또는 수동으로 개방해 과부하로부터 설비를 보호한다.

외우는 요령: 앞의 A·I는 기중형(공기절연)을, SS는 고장구간 자동개폐기를 뜻한다.

1) 특징 : @ 단위 폐쇄 배전반이라 불리는 금속제 외함에 수전설비를 구성하는 기기들을 넣어서 제작한 것 @ 사고발생시 사고의 확대가 방지된다 @ 제작소에서 표준화 할수 있으므로 증설이나 보수에 편리하다 2) 장점 : 공사비가 저렴하다, 공사기간이 단축된다, 안정성이 높다, 신뢰도가 높다, 전용 면적을 줄일 수 있다(개방형에 비해 30[%]~40[%] 가량 줄일 수 있음)

[해설]

폐쇄형 수배전반은 수전설비 기기를 금속제 외함(단위 폐쇄 배전반)에 넣어 공장에서 만든 것이다. 개방형과 달리 사고가 나도 외함 안에 갇혀 확대가 방지된다.

제작소에서 표준화해 만들 수 있어 증설이나 보수가 편리하다.

• 공사비·공사기간 — 공장에서 완성해 들여오므로 공사비가 싸고 공기가 짧다.
• 안전성·신뢰도 — 충전부가 외함에 가려져 감전 위험이 적고 신뢰도가 높다.
• 전용면적 — 개방형보다 30~40[%] 정도 줄일 수 있다.

- 장점 @ 한쪽 Y결선의 중성점을 접지할 수 있다 @ y결선의 선간전압은 상전압의 ✓3 배 이므로 절연이 용이하다 - 단점 @ 중성점 접지로 인한 유도장해를 초래한다 @ 1 상이 고장나면 전원공급이 불가능하다

[해설]

Δ-Y 결선은 주로 송전단 승압용으로 쓰이며, 장단점은 Y측 중성점과 결선 구조에서 나온다.

• 중성점 접지 가능 — Y측 중성점을 접지해 이상전압을 억제할 수 있다.
• 절연 용이 — Y결선은 선간전압이 상전압의 √3배라 권선에 걸리는 전압이 낮아 절연이 쉽다.
• 유도장해 — 중성점이 접지돼 있어 지락 시 흐르는 영상전류가 통신선에 유도장해를 준다.
• 1상 고장 시 공급 불가 — Δ-Δ 결선처럼 V결선으로 바꿔 운전할 수 없다.

외우는 요령: 장점과 단점 모두 중성점 접지에서 갈라진다.

1) ASS : @ 무전압시 개방이 가능 @ 과부하시 자등으로 개폐할 수 있는 고장 구분 개폐기 @ 개폐기로서 돌입전류 억제기능이 있다. 2) 인터럽터 스위치 : @ 수동조작만 가능 @ 과부하시 자동으로 개폐할 수 없고 돌입전류 억제기능이 없다 @ 300[KVA] 이하에서 ASS 대신 사용한다

[해설]

ASS(자동고장구분개폐기)와 인터럽터 스위치는 모두 수전 인입구에 두는 고압 개폐기다. 둘의 차이는 자동 개폐 기능과 돌입전류 억제기능이 있느냐 없느냐다.

• ASS의 무전압 시 개방 — 상위 리클로저가 동작해 선로 전압이 없어진 사이에 스스로 열려 고장 구간을 떼어 낸다.
• ASS의 과부하 시 자동 개폐 — 수용가 쪽 고장이 계통 전체로 번지지 않게 구분하는 고장구분개폐기다.
• ASS의 돌입전류 억제기능 — 투입할 때 흐르는 큰 돌입전류에 잘못 동작하지 않게 막는다.
• 인터럽터 스위치의 수동조작 — 사람이 직접 조작해야만 열고 닫힌다.
• 인터럽터 스위치에는 자동 개폐 기능과 돌입전류 억제기능이 없다.
• 인터럽터 스위치의 적용 — 소용량인 300[kVA] 이하에서 ASS 대신 쓴다.

외우는 요령: ASS는 '자동·무전압 개방·돌입억제', 인터럽터 스위치는 '수동·기능 없음·300[kVA] 이하'로 대비해 둔다.

①: 1.3
②: 120
③: 1.25
④: 2

[해설]

KEC 고압 전로의 과전류차단기 시설 기준에서는 퓨즈가 평소 부하전류에는 견디고, 과전류가 흐르면 정해진 시간 안에 끊어지도록 용단특성을 규정한다.

포장 퓨즈는 정격전류의 1.3배에 견디고, 2배 전류에서 120분 안에 용단되어야 한다. 비포장 퓨즈는 정격전류의 1.25배에 견디고, 2배 전류에서 2분 안에 용단되어야 한다.

외우는 요령: '포장 1.3배·120분, 비포장 1.25배·2분'처럼 짝으로 묶어 외운다. 비포장 쪽이 견디는 배수는 낮고 용단은 훨씬 빠르다.

① 선택지락계전기(SGR)·방향지락계전기(DGR) 동작에 필요한 유효전류를 만든다.
② 제3고조파 전압 발생 방지
(그 외 : 중성점 불안정 등 이상현상 억제)

[해설]

한류저항기(NGR)는 중성점과 대지 사이에 넣는 저항으로, 지락이 나면 저항을 거쳐 흐르는 유효전류를 만든다.

• 선택지락계전기(SGR)·방향지락계전기(DGR)는 지락전류의 유효(저항)성분으로 고장 회선과 방향을 가리므로, 계전기가 동작할 만한 크기의 유효전류가 필요하다.
• 저항이 중성점 전위를 붙잡아 주어 제3고조파 전압이 생기는 것을 막는다.

그 밖에 중성점 전위가 흔들리는 이상현상도 억제한다.

(1) 리클로저(R/C)
(2) 선로개폐기(LS)

[해설]

두 기기는 모두 가공 배전선로와 수전설비에 쓰는 개폐기이며, 부하·고장전류를 끊을 수 있느냐로 갈린다.

• 리클로저(R/C) — 고장이 나면 스스로 차단해 아크를 끈 뒤 자동으로 재투입(재폐로)하는 차단기로, 낙뢰나 수목 접촉 같은 순간 고장에 따른 정전시간을 줄인다.
• 선로개폐기(LS) — 차단 능력이 없어 무부하 상태에서만 조작하며, 책임분계점에서 보수·점검 때 전로를 끊는 데 쓴다.

혼동 주의: 고장구간을 자동으로 떼어 내는 것은 섹셔널라이저(S/S)이고, 섹셔널라이저는 스스로 고장전류를 끊지 못해 리클로저와 함께 쓴다.

(1) 3극 50[A]
(2) 퓨즈 정격 20[A]
(3) 전류계(정격전류) 5[A]

[해설]

전류계붙이 개폐기 기호는 극수·정격전류, 퓨즈 정격, 전류계 정격을 차례로 적은 것이다.

• 3P50 — P는 극(pole)이라 3극, 정격전류 50[A]이다.
• f20A — f는 퓨즈(fuse)라 내장 퓨즈 정격이 20[A]이다.
• A5 — A는 전류계(ammeter)라 전류계 정격전류가 5[A]이다.

외우는 요령: 머리글자 P·f·A가 각각 극·퓨즈·전류계를 뜻한다.

① 50
② 170

[해설]

KEC(한국전기설비규정)의 상주 감시를 하지 않는 변전소 시설 기준에 나오는 두 수치다.

• 50[kV] — 50[kV]를 초과하는 특고압을 변성하는 설비까지 이 규정의 변전소 범위에 들어간다는 뜻이다.
• 170[kV] — 사용전압 170[kV] 이하의 변압기를 둔 변전소여야 기술원 수시 순회나 변전제어소 감시만으로 무인 운영할 수 있다.

혼동 주의: 170[kV]를 넘는 변압기를 둔 변전소는 더 엄격한 조건(변전제어소의 상시 감시)을 갖춰야 한다.

(1) 과전류계전기
(2) 지락계전기
(3) 결상계전기
(4) 과전압계전기
(5) 전력계전기

[해설]

보호계전기 약호는 검출하는 이상현상의 영문 머리글자에 Relay(R)를 붙여 만든다.

• OCR(Over Current Relay) — 과전류계전기.
• GR(Ground Relay) — 지락계전기.
• OPR(Open Phase Relay) — 결상계전기로, 3상 중 한 상이 끊기는 결상을 검출해 전동기 단상운전 소손을 막는다.
• OVR(Over Voltage Relay) — 과전압계전기.
• PWR(Power Relay) — 전력계전기.

혼동 주의: 과전압은 OVR, 부족전압은 UVR이다.

① 부하율을 높여 운전(첨두부하 평준화)
② 부등률을 높여 운전(부하 사용 시각 분산)
③ 부하의 역률 개선

[해설]

최대수요전력은 한때에 몰리는 피크 부하와 피상전력으로 결정되므로, 부하를 시간적으로 고르게 나누고 무효분을 줄이면 억제된다.

• 부하율 향상 — 평균전력을 최대전력에 가깝게 올리는 것으로, 첨두부하를 평준화한다.
• 부등률 향상 — 여러 부하가 최대가 되는 시각을 분산해 합성 최대전력을 낮춘다.
• 역률 개선 — 무효전력을 줄여 같은 유효전력을 공급하는 데 드는 피상전력(전류)을 낮춘다.

외우는 요령: 부하율과 부등률은 높일수록, 수용률은 낮을수록 설비를 효율적으로 쓰고 있다는 뜻이다.

절연내력 시험전압 = 최대사용전압 × 접지방식별 배수.

(1) 7,000[V] 이하 비접지 : ×1.5
(2) 7,000[V] 초과 25,000[V] 이하 중성점 다중접지 : ×0.92

[tip] 시험전압은 최대사용전압에 배수를 곱한 값(저압은 최저 500[V])

[해설]

한국전기설비규정(KEC)의 절연내력 시험전압은 최대사용전압에 접지방식별 배수를 곱해 정한다.

• 7,000[V] 이하 비접지 — 최대사용전압의 1.5배(최저 500[V]).
• 7,000[V] 초과 25,000[V] 이하 중성점 다중접지 — 최대사용전압의 0.92배.

다중접지 계통은 지락 시 건전상 전압 상승이 작아 배수가 1보다 낮다.

명칭 : 자동부하전환개폐기(Automatic Load Transfer Switch)

용도 : 상용전원 정전 또는 전압이 일정값 이하로 떨어지면 예비전원으로 자동 절환하여 중요 부하에 무정전 전원을 공급하는 개폐기.

[해설]

ALTS는 자동부하전환개폐기(Automatic Load Transfer Switch)로, 상용·예비 두 전원 사이에 설치하는 전원 절환 장치다.

상용전원이 정전되거나 전압이 일정값 이하로 떨어지면 예비전원으로 자동 절환한다.

병원·전산실처럼 정전이 치명적인 중요 부하에 끊김 없이 전원을 공급하는 것이 목적이다.

ASS(자동고장구분개폐기)는 수용가 내부 고장을 계통에서 떼어 내는 기기로, 전원을 바꿔 주는 ALTS와 용도가 다르니 혼동하지 않는다.

① 환상(루프) 모선 방식
② 2중 모선 방식
③ 1.5 차단기(one and a half breaker) 모선 방식

(이 외 : 단일 모선 방식)

[해설]

변전소 모선 결선방식은 공급 신뢰도와 설비비의 절충으로 고른다.

• 환상(루프) 모선 방식 — 모선을 고리로 이어 한 구간이 고장 나도 반대쪽으로 우회 공급한다.
• 2중 모선 방식 — 모선을 두 개 두어 한쪽 점검 중에도 다른 쪽으로 공급한다.
• 1.5 차단기 방식 — 두 회선에 차단기 3대를 두어 차단기 하나를 점검·고장으로 빼도 정전이 없다.

그 외 가장 간단하고 값싼 단일 모선 방식도 있으나 모선 사고 시 전체가 정전된다.

22.9[kV] 큐비클식 수변전설비 변전실의 유효높이는 4.5[m] 이상으로 한다.

[해설]

수변전설비 변전실 설계기준은 수전전압과 설비 형식(개방형·큐비클식)에 따라 변전실 유효높이를 정해 두었다.

22.9[kV] 특고압 수전에 폐쇄형 큐비클식을 쓰면 유효높이는 4.5[m] 이상이다. 유효높이는 기기 반입·설치와 점검 공간, 케이블 배선을 고려한 바닥에서 천장 구조물까지의 높이다.

혼동 주의: 충전부가 드러나 이격거리가 더 필요한 개방형은 같은 전압이어도 큐비클식보다 높게 잡는다.

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.)

[해설]

진공차단기(VCB)는 진공 속에서 아크를 소호하므로 기름·가스 없이 작고 빠르게 차단한다.

• 소형·경량이고 기름을 쓰지 않아 화재 위험이 없다.
• 동작 소음이 작고 접점 소모가 적어 차단부 수명이 길다.
• 진공은 절연회복이 빨라 고속 개폐가 가능하고 차단 성능이 우수하다.

혼동 주의: 전류를 급격히 끊어 개폐 서지가 생기기 쉬우므로 서지흡수기를 함께 설치한다.

(1) 조치 : 변류기(CT) 2차측을 단락한 뒤 교체한다.
이유 : CT 2차가 개방된 채 1차에 전류가 흐르면 2차에 고전압이 유기되어 절연이 파괴되고 작업자 감전 위험이 있다.

(2) LBS(고압부하개폐기) — 부하전류 개폐가 가능하고 한류퓨즈와 조합하면 단락보호도 된다.

(3) 기기 : 서지흡수기(SA, Surge Absorber)
위치 : VCB 2차측과 몰드변압기 1차측 사이. VCB 개폐 서지로부터 변압기를 보호한다.

[해설]

세 물음 모두 수전설비 취급 안전에 관한 것으로, CT 2차 개방, 부하전류 개폐 능력, 차단기 개폐 서지를 다룬다.

• CT 2차측 교체 — 먼저 2차측을 단락해야 하는데, 1차 전류가 흐르는 채로 2차가 열리면 고전압이 유기되어 절연이 파괴되고 작업자가 감전될 수 있기 때문이다.
• DS 대체 — DS는 무부하 개폐만 되므로, 부하전류를 개폐할 수 있는 LBS(고압부하개폐기)로 대신하며 한류퓨즈와 조합하면 단락보호도 된다.
• 몰드변압기 보호 — VCB 2차측과 몰드변압기 1차측 사이에 서지흡수기(SA)를 달아 VCB 개폐 서지를 흡수한다.

혼동 주의: 몰드변압기는 절연 내력이 유입식보다 낮아 개폐 서지 대책이 필요하며, 외부 뇌서지를 막는 피뢰기(LA)와 SA는 역할이 다르다.

① 설명 : 비오차는 CT의 공칭(정격) 변류비가 실제 변류비에 대해 얼마나 벗어나는지를 백분율로 나타낸 오차이다.
② 공식 : $\varepsilon = \dfrac{\text{공칭변류비} - \text{실제변류비}}{\text{실제변류비}} \times 100$ [%]

[해설]

비오차는 CT의 공칭(정격)변류비가 실제변류비에서 얼마나 벗어나는지를 백분율로 나타낸 오차이다.

공칭변류비와 실제변류비의 차를 실제변류비로 나눈다.
$\varepsilon = \dfrac{\text{공칭변류비} - \text{실제변류비}}{\text{실제변류비}} \times 100\ [\%]$

비오차가 크면 계기 지시와 보호계전기 동작이 부정확해진다.

(1) DM : 최대수요전력계
(2) OCB : 부하전류 개폐 및 단락(고장)전류 차단
(3) PF : 단락전류 차단
(4) SC : 진상전류를 공급해 부하 역률 개선
(5) MOF : PT·CT를 한 함에 내장해 전력량계에 계량용 전압·전류 공급
(6) GR : 지락전류를 검출해 차단기를 트립
(7) ZCT : 영상전류를 검출해 GR에 공급
(8) OS : 유입개폐기
(9) VS : 전압계용 절환개폐기, AS : 전류계용 절환개폐기

[해설]

단선결선도의 기기는 계측·보호·개폐·역률 개선 가운데 한 역할을 맡으므로, 약호와 역할을 짝지어 외운다.

• DM — 최대수요전력계로, MOF에서 받은 전압·전류로 최대수요전력을 잰다.
• OCB — 유입차단기로, 부하전류를 개폐하고 단락(고장)전류를 차단한다.
• PF — 전력퓨즈로, 단락전류 차단만 맡는다.
• SC — 전력용 콘덴서로, 진상전류를 공급해 역률을 개선한다.
• MOF — 계기용 변성기함으로, PT·CT를 한 함에 넣어 전력량계에 계량용 전압·전류를 준다.
• GR — 지락계전기로, 지락전류를 검출해 차단기를 트립시킨다.
• ZCT — 영상변류기로, 영상전류를 검출해 GR에 보낸다.
• OS — 유입개폐기다.
• VS·AS — 전압계용·전류계용 절환개폐기로, 계기 하나로 여러 상을 번갈아 측정하게 해 준다.

혼동 주의: ZCT는 검출, GR은 판단·트립 지령, 차단기는 실제 차단을 맡으므로 셋을 한 세트로 기억한다.

정격전압 = 공칭전압 × $\dfrac{1.2}{1.1}$배.
(1) 25.8[kV] (2) 170[kV] (3) 362[kV]

정격차단시간
(4) 5[cycle] (5) 3[cycle] (6) 3[cycle]

[해설]

차단기 정격전압은 공칭전압에 약 $\dfrac{1.2}{1.1}$배의 여유를 둔 뒤 표준값으로 맞춘 값이다.

그래서 22.9→25.8[kV], 154→170[kV], 345→362[kV]로, 계산값이 아닌 표준값 그대로 외운다.

정격차단시간은 22.9[kV]급이 5[cycle], 계통 안정도 영향이 큰 154·345[kV]급은 3[cycle]로 더 빨리 끊는다.

(1) 특고압(고압) 차단기
① GCB : 가스차단기 (SF₆ 가스 소호)
② ABB : 공기차단기 (압축공기 소호)
③ VCB : 진공차단기 (진공 중 소호)
(이 외 OCB 유입차단기, MBB 자기차단기 등도 가능)

(2) 저압 차단기
① ACB : 기중차단기
② MCCB : 배선용 차단기
③ ELB : 누전차단기

[해설]

차단기는 소호매체와 사용전압대에 따라 종류가 나뉘며, 특고압(고압)급과 저압급은 요구되는 차단 성능과 명칭 체계가 서로 다르다.

(1) 특고압(고압) 차단기로는 SF₆ 가스로 소호하는 GCB(가스차단기), 압축공기로 소호하는 ABB(공기차단기), 진공 중에서 소호하는 VCB(진공차단기) 등이 쓰인다(이 외 OCB·MBB 등도 가능).

(2) 저압 차단기로는 기중에서 개폐하는 ACB(기중차단기), 배선 보호용인 MCCB(배선용차단기), 누전 검출 기능이 더해진 ELB(누전차단기)가 대표적이다.

표의 5개 계측장비는 모두 권장 교정·시험주기가 1년이다.

① 1년
② 1년
③ 1년
④ 1년
⑤ 1년

[tip] 계측장비 교정주기는 모두 "1년"으로 통일해서 외우면 된다.

[해설]

국가표준기본법과 교정대상 및 주기설정을 위한 지침에 따라 전기안전관리자가 쓰는 시험·측정장비는 주기적으로 교정해야 한다.

• 계전기 시험기 — 보호계전기 동작값 시험용으로 1년마다 교정한다.
• 절연내력 시험기 — 고전압을 인가해 절연 강도를 보는 장비로 1년이다.
• 절연유 내압 시험기 — 변압기 절연유의 절연파괴전압을 재는 장비로 1년이다.
• 적외선 열화상 카메라 — 접속부 과열을 온도 분포로 찾는 장비로 1년이다.
• 전원 품질 분석기 — 전압·고조파·순간전압강하 등을 기록하는 장비로 1년이다.

외우는 요령: 다섯 장비 모두 1년으로 같으니 장비별로 따로 외울 필요가 없다.

(1) DM : 최대수요전력계(Demand Meter), 15분 평균전력의 최댓값 측정
(2) 단로기 정격전압 : 25.8[kV]
(3) PF(전력퓨즈) : 단락 등 고장전류를 차단해 후단을 보호(부하전류는 통전)
(4) SC(전력용 콘덴서) : 무효전력 공급으로 역률 개선
(5) 22.9[kV]용 피뢰기 정격전압 : 18[kV](다중접지 계통)
(6) ZCT(영상변류기) : 지락 시 영상전류를 검출해 지락계전기에 공급
(7) GR(지락계전기) : 영상전류가 정정값 이상이면 동작해 차단기 트립
(8) CB(차단기) : 부하전류 개폐, 사고 시 단락·지락 등 고장전류 차단
(9) VS(전압계용 전환개폐기)
(10) AS(전류계용 전환개폐기)
(11) OS : 유입개폐기(Oil Switch)
(12) MOF(계기용 변성기) : PT·CT를 한 함에 담아 전압·전류를 변성해 전력량계에 공급
(13) 600[A] : 차단기에 연속 통전 가능한 정격전류

[해설]

22.9[kV-Y] 특고압 수전설비 표준결선도의 기기는 계측·개폐·보호 기능으로 나눠 외운다.

• DM(최대수요전력계) — 15분 평균전력의 최댓값을 기록하며, 이 값으로 기본요금을 산정한다.
• 단로기 정격전압 — 공칭 22.9[kV] 계통의 최고전압을 기준으로 25.8[kV]를 쓴다.
• PF(전력퓨즈) — 부하전류는 그대로 흘리고, 단락 같은 큰 고장전류만 끊어 뒤쪽 기기를 보호한다.
• SC(전력용 콘덴서) — 진상 무효전력을 공급해 부하의 지상 역률을 개선한다.
• 피뢰기 정격전압 — 다중접지 계통은 지락 시 건전상 전압 상승이 작아 18[kV]를 쓴다.
• ZCT(영상변류기) — 지락 때 생기는 영상전류를 검출해 지락계전기로 보낸다.
• GR(지락계전기) — 영상전류가 정정값 이상이면 동작해 차단기를 트립시킨다.
• CB(차단기) — 평상시 부하전류를 개폐하고, 사고 시 단락·지락 전류를 차단한다.
• VS(전압계용 전환개폐기) — 전압계 1대로 3상 전압을 전환하며 차례로 측정한다.
• AS(전류계용 전환개폐기) — 전류계 1대로 각 상 전류를 전환하며 차례로 측정한다.
• OS(유입개폐기) — 절연유 속에서 접점을 여닫는 개폐기다.
• MOF(계기용 변성기) — PT·CT를 한 함에 담아 고전압·대전류를 낮춰 전력량계에 공급한다.
• 차단기의 600[A] — 사고전류가 아니라 연속으로 흘릴 수 있는 정격전류다.

혼동 주의: 같은 22.9[kV] 계통이라도 변전소용 피뢰기는 21[kV]이고, 수용가 수전설비·배전선로용이 18[kV]다.

전기안전관리자의 직무 고시(고압 이상)
① 2 (월 2회)
② 10 (10일 이상)
③ 3 (월 3회)
④ 7 (7일 이상)
⑤ 4 (월 4회)
⑥ 5 (5일 이상)
⑦ 5 (월 5회)
⑧ 4 (4일 이상)
⑨ 6 (월 6회)
⑩ 3 (3일 이상)

[tip] 점검 횟수가 많아질수록 점검 간격은 짧아진다.

[해설]

전기안전관리자의 직무에 관한 고시는 안전관리 대행 시 고압 이상 설비의 용량 구간에 따라 월 점검 횟수와 점검 간격을 정한다.

• 300 초과~500[kW] 이하 — 월 2회, 10일 이상 간격.
• 500 초과~700[kW] 이하 — 월 3회, 7일 이상 간격.
• 700 초과~1,500[kW] 이하 — 월 4회, 5일 이상 간격.
• 1,500 초과~2,000[kW] 이하 — 월 5회, 4일 이상 간격.
• 2,000[kW] 초과 — 월 6회, 3일 이상 간격.

외우는 요령: 횟수는 1→6회로 하나씩 늘고, 간격은 20·10·7·5·4·3일로 짧아진다.

(1) LA용 DS(단로기). 단, 지중 인입선이고 보호장치가 있으면 자동고장구분개폐기(ASS)도 생략 가능.
(2) 2회선(예비지중선 포함 2회선)
(3) CNCV-W 케이블(수밀형) 또는 TR CNCV-W 케이블(트리억제형). 난연 요구 장소는 FR CNCO-W(난연) 케이블.
(4) 인터럽터 스위치(Interrupter Switch). 300[kVA] 이하면 ASS 대신 사용 가능.

[해설]

22.9[kV-Y] 1,000[kVA] 이하 특고압 간이수전설비는 규모가 작아 결선도의 일부 기기를 생략하거나 다른 기기로 대체할 수 있다.

• 생략 가능 기기 — LA용 DS는 생략할 수 있고, 지중 인입선에 보호장치가 있으면 자동고장구분개폐기(ASS)도 생략할 수 있다.
• 인입 회선 — 공동주택처럼 정전 피해가 큰 곳은 예비지중선을 포함해 2회선으로 시설한다.
• 지중 인입 케이블 — 수밀형 CNCV-W나 트리억제형 TR CNCV-W를 쓰고, 난연이 요구되는 장소에는 FR CNCO-W를 쓴다.
• 300[kVA] 이하 — ASS 대신 값이 싼 인터럽터 스위치를 쓸 수 있다.

혼동 주의: 인터럽터 스위치에는 ASS의 자동 고장구분 기능이 없어 소용량에서만 대체가 허용된다.

① OCR : 과전류계전기(Over Current Relay)
② OVR : 과전압계전기(Over Voltage Relay)
③ UVR : 부족전압계전기(Under Voltage Relay)
④ GR : 지락계전기(Ground Relay)

[해설]

보호계전기 약호는 감시하는 전기량(Current·Voltage·Ground)과 동작 방향(Over·Under)에 Relay를 붙여 만든다.

• OCR(과전류계전기) — 전류가 정정값을 넘으면 동작해 과부하·단락을 차단한다.
• OVR(과전압계전기) — 전압이 정정값보다 올라가면 동작한다.
• UVR(부족전압계전기) — 정전·전압강하로 전압이 정정값 아래로 떨어지면 동작한다.
• GR(지락계전기) — 지락으로 영상전류가 흐르면 동작한다.

혼동 주의: UVR의 Under는 부족전압이며, 지락 방향까지 판별하는 것은 선택지락계전기(SGR)로 GR과 구별한다.

① 차단시간이 가장 짧아 고속 개폐·차단성능이 우수하다(단, 개폐서지 발생 우려).
② 소호·절연 매질이 고진공이라 기름·가스가 불필요하고 화재 위험이 없어 옥내 설치에 적합하다.
③ 소형·경량·불연성·저소음이며 보수가 적고 수명이 길다.

[해설]

VCB는 고진공을 소호·절연 매질로 쓰는 차단기이고, 진공의 높은 절연내력에서 장점이 나온다.

• 고속 차단 — 아크가 진공 속에서 빨리 꺼져 차단시간이 짧지만, 전류를 급격히 끊어 개폐서지가 생길 수 있다.
• 화재 위험 없음 — 기름·가스를 쓰지 않아 불이 날 염려가 없으므로 옥내 설치에 알맞다.
• 소형·경량·저소음 — 불연성이고 구조가 간단해 보수가 적으며 수명이 길다.

실무 의미: 개폐서지 대책으로 VCB 2차 측에 서지흡수기(SA)를 설치한다.