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△결선된 변압기에 역률 1인 부하 50[kW]와 역률 0.8인 부하 1… | 전기기사 실기 2018년 1회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

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△결선된 변압기에 역률 1인 부하 50[kW]와 역률 0.8인 부하 100[kW]가 접속되어 있다. 다음에 답하시오.

【변압기 정격용량 표준규격[kVA]】: 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300

(1) △결선 운전 시 변압기 1대의 최소용량을 구하시오. (표준규격에서 선정.)

(2) 변압기 1대 고장으로 V결선 운전 시 과부하율은 얼마인가?

(3) △결선 시 동손과 V결선 시 동손의 비를 구하시오.
해설
(1) 유효전력 P=50+100=150P = 50 + 100 = 150 [kW]
무효전력 Q=100×0.60.8=75Q = 100 \times \dfrac{0.6}{0.8} = 75 [kVar] (역률 1 부하는 무효분 0)
피상전력 S=1502+752=167.71S = \sqrt{150^2 + 75^2} = 167.71 [kVA]
△결선은 3대이므로 1대 분담 P1=167.713=55.9P_1 = \dfrac{167.71}{3} = 55.9 [kVA] → 표준규격 75[kVA] 선정

(2) V결선 출력 PV=3P1=S=167.71P_V = \sqrt{3}\,P_1' = S = 167.71 [kVA]이므로 1대 분담 P1=167.713=96.83P_1' = \dfrac{167.71}{\sqrt{3}} = 96.83 [kVA]
과부하율 =P1P1=96.8375=1.2911= \dfrac{P_1'}{P_1} = \dfrac{96.83}{75} = 1.2911 [p.u] = 129.11[%]

(3) 1대 동손을 PcP_c라 하면 △결선 3대, V결선 2대이므로
Δ결선 동손V결선 동손=3Pc2Pc=1.5\dfrac{\Delta\text{결선 동손}}{V\text{결선 동손}} = \dfrac{3P_c}{2P_c} = 1.51.5배


[해설]

역률이 다른 두 부하를 유효·무효전력으로 분해·합성한 피상전력을 구한 뒤, Δ결선(3대)과 V결선(2대)이 전체 용량을 몇 대로 나눠 부담하는지에 따라 표준용량·과부하율·동손비가 결정된다.

무효전력은 역률 1 부하는 0, 역률 0.8 부하는 Q=100×0.60.8=75Q=100\times\dfrac{0.6}{0.8}=75[kVar]이며 합성 피상전력은 S=1502+752=167.71S=\sqrt{150^2+75^2}=167.71[kVA]다.

Δ결선은 3대가 균등분담하므로 1대당 S3=55.9\dfrac{S}{3}=55.9[kVA], V결선은 2대가 3\sqrt{3}배 관계로 출력을 내므로 1대당 S3=96.83\dfrac{S}{\sqrt{3}}=96.83[kVA]를 떠안아 과부하율이 129.11[%]가 되고, 동손은 대수비인 3:2로 비교해 1.5배가 된다.

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