3층 사무실 건물에서 3상 3선식 6,000[V]를 200[V]로 강압… | 전기기사 실기 2020년 1회 기출유형문제 기출문제 상세 페이지

3층 사무실 건물에서 3상 3선식 6,000[V]를 200[V]로 강압 수전하는 설비이다. 부하 설비가 표와 같을 때 참고자료를 이용해 답하시오.
[표1] 동력 부하 설비 — 합계: 상용 동력 25.8[kW], 하계 동력 52.0[kW], 동계 동력 9.4[kW]. (난방: 보일러 펌프 6.0[kW]×1, 오일 기어 펌프 0.4[kW]×1, 온수 순환 펌프 3.0[kW]×1 / 공기 조화: 패키지 콤프레셔·콤프레셔 팬·냉각수 펌프=하계 45.0, 상용 16.5 등 / 급수배수: 양수 펌프 3.0 / 기타: 소화 펌프 5.5, 셔터 0.4)
[표2] 조명·콘센트 부하 — 전등: 수은등A 1,040[VA], 수은등B 1,120[VA], 형광등 45,100[VA], 백열전등 600[VA]. 콘센트: 일반 12,000, 환기팬용 440, 히터용 3,000, 복사기용 3,600, 텔레타이프용 2,400, 룸쿨러용 7,200[VA]. 기타: 전화 교환용 정류기 800[VA]. (총계 77,300[VA])
(1) 동계 난방 때 온수 순환 펌프는 상시 운전, 보일러용·오일 기어 펌프 수용률 60[%]일 때 난방 동력 수용 부하[kW]는?
(2) 동력 부하 역률이 전부 80[%]라면 상용·하계·동계 동력별 피상 전력[kVA]은?
(3) 총 전기 설비 용량은 몇 [kVA] 기준이어야 하는가?
(4) 전등 수용률 70[%], 콘센트 설비 수용률 50[%]라면 몇 [kVA] 단상 변압기에 연결해야 하는가? (전화 교환용 정류기는 100[%] 수용률 포함, 변압기 예비율 무시)
(5) 동력 설비 부하 수용률이 모두 60[%]라면 동력 부하용 3상 변압기 용량[kVA]은? (역률 80[%], 예비율 무시)
(6) 이 건물 변압기 총 용량[kVA]은?
(7) 단상·3상 변압기 1차측 전력 퓨즈 정격 전류[A]는? (① 단상 ② 3상)
(8) 동력용 변압기 용량에서 역률을 95[%]로 개선하려는 콘덴서 용량[kVA]은?

해설

(1) 온수 순환 펌프(3.0) 상시, 보일러·오일 기어(6.0+0.4) 수용률 60[%]:

3.0 + (6.0 + 0.4)\times 0.6 = 6.84

[kW]

(2) 역률 80[%], 피상 = 동력[kW] ÷ 0.8:
상용

\dfrac{25.8}{0.8} = 32.25

[kVA] / 하계

\dfrac{52.0}{0.8} = 65

[kVA] / 동계

\dfrac{9.4}{0.8} = 11.75

[kVA]

(3) 총 설비용량 = (상용+하계 동력 피상) + 조명·콘센트 총 용량. 하계>동계이므로 하계 채택:

32.25 + 65 + 77.3 = 174.55

[kVA]

(4) 전등:

(1{,}040 + 1{,}120 + 45{,}100 + 600)\times 0.7 \times 10^{-3} = 33.5

[kVA]
콘센트:

(12{,}000 + 440 + 3{,}000 + 3{,}600 + 2{,}400 + 7{,}200)\times 0.5 \times 10^{-3} = 14.32

[kVA]
기타(정류기):

800 \times 1 \times 10^{-3} = 0.8

[kVA]
합계

33.5 + 14.32 + 0.8 = 48.62

[kVA] → 단상 변압기 50[kVA] 선정

(5) 동력(상용+하계) 수용률 60[%], 역률 80[%]:

\dfrac{25.8 + 52.0}{0.8}\times 0.6 = 58.35

[kVA] → 3상 변압기 75[kVA] 선정

(6) 총 변압기 용량 = 50 + 75 = 125 [kVA]

(7) 1차 정격전류 기준 전력퓨즈 선정(6[kV]급)
① 단상 50[kVA]:

I_n = \dfrac{50}{6} = 8.33

[A] → 정격 20[A] (관행상 정격전류의 2배)
② 3상 75[kVA]:

I_n = \dfrac{75}{\sqrt{3}\times 6} = 7.22

[A] → 정격 7.5[A]

(8) 동력용 75[kVA], 역률 0.8→0.95(역률개선표 계수 0.42):

Q_c = 75 \times 0.8 \times 0.42 = 25.2

[kVA]

[해설]

이 문항은 동력부하와 조명·콘센트부하에 각각 수용률을 적용해 변압기 용량을 산정하고, 총 설비용량은 계절별 동력부하 중 더 큰 하계 부하를 기준으로 조명·콘센트와 합산한다는 원칙을 확인하는 문항이다.

난방부하는 상시 운전되는 설비(온수순환펌프)는 수용률 100[%]로 그대로 더하고 간헐 운전 설비(보일러·오일기어펌프)에만 수용률 60[%]를 적용하며, 동력부하의 피상전력은 주어진 역률 0.8로 $kW\div0.8$ 해 구한다.

총 전기설비용량은 상용 동력과 계절별 동력 중 더 큰 하계 동력을 채택해 조명·콘센트 총용량과 합산하는데, 이는 상용+동계 조합보다 상용+하계 조합이 더 큰 부하 상태이기 때문이다.

전등·콘센트용 단상변압기와 동력용 3상변압기는 각각 수용률을 적용한 최대수요를 표준용량으로 올림 선정하며, 총 변압기 용량은 두 변압기 용량의 합이다. 1차측 전력퓨즈는 변압기 정격전류를 기준으로 표준정격 중 가까운 값을 선정하고, 역률개선 콘덴서 용량은 개선 전·후 역률각의 탄젠트 차에 유효전력을 곱해 구한다.

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