다음은 3φ4W 22.9[kV] 수전설비 단선결선도이다. 물음에 답하시… | 전기기사 실기 2018년 3회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

(1) ① 명칭: 피뢰기(LA, Lightning Arrester)
② 기능·역할: 뇌나 개폐 등으로 생긴 이상전압(서지)의 파고값이 일정값을 넘으면 방전하여 그 전압을 대지로 흘려보내 기기 절연을 보호하고, 방전 뒤에는 속류를 빠르게 차단해 계통을 정상 상태로 자동 복귀시킨다.
③ 성능조건:
　① 제한전압이 낮을 것
　② 충격파 방전개시전압이 낮을 것
　(이 외: 상용주파 방전개시전압이 높을 것, 속류 차단능력이 클 것)

(2) 입력환산[kVA] = 설비용량 ÷ (효율 × 역률)

구분	입력환산[kVA]
전등 및 전열	$\dfrac{350}{1\times0.8}=437.5$
일반동력	$\dfrac{635}{0.85\times0.9}=830.1$
유도전동기1	$\dfrac{7.5\times2}{0.85\times0.9}=19.6$
유도전동기2	$\dfrac{11}{0.85\times0.9}=14.4$
유도전동기3	$\dfrac{15}{0.85\times0.9}=19.6$
비상조명	$\dfrac{8}{1\times0.9}=8.9$
비상동력 소계	19.6+14.4+19.6+8.9 = 62.5

(3) TR-2는 일반동력군과 비상동력군을 함께 맡는다. 두 군 사이 부등률 1.3, 일반동력 수용률 45[%], 비상동력 수용률 100[%]를 적용하고 15[%] 여유를 둔다.
$TR_2 = \dfrac{830.1\times0.45 + 62.5\times1.0}{1.3}\times1.15 = 385.73$ [kVA]
표준규격 중 이를 만족하는 최소값은 400[kVA]이므로 400[kVA] 선정.

(4) TR-2 2차 정격전류(정격전류의 1.5배가 과전류차단기 정격):
$I=\dfrac{400\times10^{3}}{\sqrt3\times380}\times1.5=911.61$ [A]
고장전류는 그 20배지만, 접지선 굵기 식에는 차단기 정격전류 기준의 위 값을 적용한다.
접지선 굵기(구리, 30→160[℃], 0.1초 기준 GV전선 단면적 산정식):
$A=0.0496\times I = 0.0496\times911.61 = 45.22$ [mm²]
표준굵기 중 45.22 이상인 최소값은 50이므로 50[mm²] 선정.

[해설]

LA의 기능·성능조건, 부하집계표 완성, TR-2 용량 선정, 접지선 굵기 산정을 순서대로 묻는 종합형이므로 각 소문항의 근거 공식을 구분해 알아야 한다.

LA(피뢰기)는 이상전압이 넘어오면 방전으로 대지에 흘려 기기를 보호하고 방전 뒤 속류를 스스로 차단해 복귀하는 소자이며, 제한전압·충격파 방전개시전압은 낮을수록 성능이 좋다.

입력환산은 $\dfrac{\text{설비용량}}{\text{효율}\times\text{역률}}$로 구하고, TR-2는 함께 부담하는 부하군 사이에 부등률을 나누고 변압기 여유율(15[%])을 곱한 뒤 표준용량으로 올림해 정한다.

접지선 굵기는 고장전류가 짧은 시간(0.1초) 흘러도 GV전선이 허용온도(160[℃])를 넘지 않도록 정한 단면적 공식에서 나온 값을 표준굵기로 올림한 것이다.