2019년 전기기사 기출문제풀이 - 3

 

1. 오차와 보정

▣ 전압 1,0183[V]를 측정하는데 측정값이 1,0092[V]이었다. 이 경우의 다음 각 물음에

    답하시오. 단, 소수점 이하 넷째 자리까지 구하시오.

   (1) 오차    (2) 오차율    (3) 보정(값)    (4) 보정률

[답안작성]

 (1) 오차 = 측정값 - 참값 = 1.0092 - 1.0183 = -0.0091 [V]

 

2. 변압기 용량

 ▣ 50 [kW], 30[kW], 15[kW], 25[kW]의 부하설비에 수용률이 각각 50[%], 65[%],

     75[%], 60[%]라고 할 경우 변압기 용량을 결정하시오. 단, 부등률은 1.2, 종합 부하

     역률은 80[%]라고 한다.

변압기 표준용량 [kVA]

25, 30, 50, 75, 100, 150, 200

【답안작성】

 

3. 전선굵기 선정

 ▣ 선로의 길이가 30[㎞]인 3상 3선식 2회선 송전선로가 있다. 수전단에 30[kV], 6000

     [kW], 역률 0.8의 3상 부하에 공급할 경우 송전손실을 10[%] 이하로 하기 위해서는

     전선의 굵기를 얼마로 하여야 하는가 ? 단, 전선의 굵기는 다음 표와 같으며 사용전선의

     고유저항은 1/55[Ω/㎟·m]로 한다.

전선의 굵기 [㎟]

2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 70, 90

【답안작성】

 

4. 단권변압기 2대 V결선

 ▣ 단자전압 3,000[V]인 선로에 3,000/210[V]인 승압기 2대를 V결선하여 40[kW],

     역률 0.75인 3상 부하에 전력을 공급하는 경우 승압기 1대의 용량은 몇 [kVA]로 하여

     야 하는가 ?

 【답안작성】

 

[단권변압기 V결선도]

 

▣ 단권변압기 3상 결선

 

※ 다른 풀이방법

 ▣ 자기용량/부하용량의 비율로 구할 수 있다.

 

5. 변압기 단락시험

 ▣ 변압기 단락시험을 하고자 한다. 그림을 보고 다음 각 물음에 답하시오.

 

(1) KS를 투입하기 전에 유도 전압조정기(IR) 핸들은 어디에 위치시켜야 하는가 ?

   ▣ 전압이 0[V]가 되도록 위치시킨다.

(2) 시험할 변압기를 사용할 수 있는 상태로 두고, 유도전압 조정기의 햄들을 서서히 돌려

    전류계의 지시값이 (1차 정격전류)와 같게 될 때까지 전압을 가한다.

    이 때 어떤 전류가 전류계에 표시되는가 ?

(3) 유도전압조정기의 핸들을 서서히 돌려 전압을 인가하여 단락시험을 하였다. 이 때

    전압계의 지시값을 (임피던스) 전압, 전력계의 지시값을 (임피던스)와트라 한다.

    (   )에 공통으로 들러갈 말은 ?

(4) %임피던스는 교류전압계의 지시값 / (1차 정격전압) × 100 [%] 이다.

   (  ) 안에 들어갈 말은 ?

[참고]

▣ 변압기의 시험

 ① 단락시험 : 임피던스 와트 (동손), 임피던스 전압

  ⊙ 임피던스 전압 : 변압기 2차측(저압측) 단락 후 1차측(고압측)에 전압을 가하여

     1차 단락전류가 1차 정격전류와 같게 되었을 때 전압계가 지시하는 값 [V]

  ⊙ 임피던스 와트 (동손) : 임피던스 전압 측정시, 전력계가 지시하는 값 [W]

 ② 무부하 시험 : 철손, 여자전류

   ⊙ 철손 : 인가전압을 조정하여 변압기 1차측 (저압측) 전압이 정격전압과 같게

               되었을 때 교류 전력계가 지시하는 값 [W]

 

6. 리액터 기동정지 조작회로

 ▣ 다음 그림은 리액터 기동정지 조작회로의 미완성 도면이다. 도면에 대하여 다음

    물음에 답하시오.

 

(1) ① 부분의 미완성 주회로를 회로도에 직접 그리시오.

 

(2) 제어회로에서 ②, ③, ④, ⑤ 부분의 접점을 완성하고 그 기호를 쓰시오.

 

(3) ⑥, ⑦, ⑧, ⑨ 부분에 들어 갈 Lamp와 계기의 그림기호를 그리시오.

 

(4) 직입기동시 시동전류가 정격전류의 6배가 되는 전기동기를 65[%] 탭에서

     리액터 시동한 경우 시동전류는 약 몇 배 정도가 되는지 계산하시오.

 ▣ 65[%] 전압에서 기동전류 Is = 0.65 × 6 In = 3.9 In

     답 : 정격전류의 3.9 [배]

(5) 직입기동시 시동토크가 정격토크의 2배였다고 하면 65[%] 탭에서 리액터 시동한

    경우 시동토크는 어떻게 되는지 설명하시오.

 ▣ 유도전동기에서 토크는 전압의 제곱에 비례 (τ ∝ V2)하고 전전압에서 기동토크가

     정격토크의 2배 였으므로

    ∴ 기동토크 τs = 0.652 × 2τn = 0.845 τn 답 : 정격토크의 0.85배

 

7. 광속발산도

 ▣ 반사율 ρ, 투과율 τ, 반지름 r인 완전 확산성 구형 글로브 중심의 광도 I 의 점광원을

     켰을 때, 광속발산도 R[rlx]의 계산식을 작성하시오.

 [답안작성]

 

8. 가스절연 변전소 특징

 ▣ 가스절연 변전소의 특징을 5가지만 설명하시오. 단, 경제적이거나 비용에 관한 답은 제외한다.

【 답안작성】

 ① 소형화할 수 있다.         ② 충전부가 완전히 밀봉되어 있어 안전성이 높다.

 ③ 대기중의 오염물의 영향을 받지 않기 때문에 신뢰도가 높다.

 ④ 소음이 적고 환경조화를 기할 수 있다.

 ⑤ 육안점검이 불가능하여 사고 조기발견이 어렵다.

【 참고 】

 ▣ SF6 가스절연변전소

 ⊙ 종래의 대기절연방식을 대신해서 SF6 가스를 사용한 밀폐방식의 가스절연 개폐설비

     (GIS)를 추제로 한 축소형 변전소

▣ GIS (Gas Insulated Switchgear) 설비의 특징

장 점	단 점
① 대기절연을 이용한 것에 비해 현저하게 소형화할 수 있다. ② 충전부가 완전히 밀폐되기 때문에 안전 성이 높다. ③ 대기중의 오염물의 영향을 거의 받지 않 기 때문에 신뢰도가 높다. ④ 소음이 적고 환경조화를 기할 수 있다. ⑤ 밀폐형으로 열화, 마모가 적어 보수주기 가 길어진다. ⑥ 공장조립이 가능하여 설치공사 기간이 단축된다.	① 육안점검의 불가능 : 사고 조기발견의 어려움 ② 내부점검, 부품교환이 번거롭다. ③ SF6 가스의 누설 및 압력저하 감시 필요 ④ 한랭지, 산악지방에서는 액화 방지 대책 필요 ⑤ 환경오염 : 지구온난화 문제 ⑥ 단로기 조작시 무부하 충전으로 개폐서 지 발생 ⑥ GIS의 정전용량과 PT의 비선형 인덕턴 스에 철공진 발생

 

9. 콘덴서와 직렬리액터 설치 용량

 ▣ 제3고조파의 유입으로 인한 사고를 방지하기 위하여 콘덴서 회로에 콘덴서 용량의

     11[%]인 직렬 리액터를 설치하였다. 이 경우에 콘덴서의 정격전류(정상시 전류)가

     10[A]라면 콘덴서 투입시의 전류는 몇 [A]가 되겠는가 ?

 [답안작성]

  ▣ 콘덴서 회로에 직렬리액터를 설치할 경우 과도 돌입전류

 

10. 피뢰기 접지공사

 ▣ 피뢰기 접지공사를 실시한 후, 접지저항을 보조 접지 2개(A와 B)를 시설하여 측정하였

     더니 주 접지와 A사이의 저항은 86[Ω], A와 B사이의 저항은 156[Ω], B와 주접지 사

     이의 저항은 80[Ω] 이었다.

(1) 피뢰기의 접지저항값을 구하시오.

   ▣ 접지저항 Rg = 1/2 (86+80-156) = 5 [Ω]

(2) 접지공사의 적합여부를 판단하고 그 이유를 설명하시오.

   ▣ 적합 - 피뢰기의 접지저항값은 10[Ω] 이하로 하여야 한다.

[참고]

 ▣ 콜라우시 브리지법

 

 ▣ KEC 341.14 피뢰기의 접지

    ⊙ 고압 및 특고압의 전로에 시설하는 피뢰기 접지저항값은 10[Ω] 이하로 하여야 한다.

 

11. 변압기 용량

 ▣ 역률이 0.6인 30[kW] 전동기 부하와 역률이 1인 24[kW]의 전열기 부하에 전원을

     공급하는 변압기가 있다. 이 때 변압기 용량을 구하시오.

단상 변압기 표준용량 [kVA]

1, 2, 3, 5, 7.5, 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200

 

12. PLC 프로그램

  ▣ 다음 PLC 프로그램을 보고 다음 물음에 답하시오.

STEP	명령어	번지
0 1 2 3 4	LOAD OR AND NOT AND NOT OUT	P000 P010 P001 P002 P010

(1) PLC 래더 다이어그램을 그리시오.

 

 (2) 논리회로를 그리시오.

 

13. 피뢰기 공칭방전 전류

 ▣ 피뢰기에 흐르는 정격방전전류는 변전소의 차폐유무와 그 지방의 연간 뇌우(雷雨) 발생

     일수와 관계되나 모든 요소를 고려한 일반적인 시설장소별 적용할 피뢰기의 공칭방전

     전류를 쓰시오.

공칭 방전전류	설치장소	적용조건
① 10,000[A]	변전소	⊙ 154[kV] 이상의 계통 ⊙ 66[kV] 및 그 이하의 계통에서 Bank 용량이 3000[kVA] 를 초과하거나 특히 중요한 곳 ⊙ 장거리 송전케이블(배전선로 인출용 단거리 케이블은 제 외) 및 정전축전기 Bank를 개폐하는 곳
② 5000[A]	변전소	⊙ 66[kV] 및 그 이하의 계통에서 Bank 용량이 3000[kVA] 이하인 곳
③ 2500[A]	배전선로	⊙ 배전선로

 주) 전압 22.9[kV-Y] 이하 (22[kV] 비접지 제외)의 배전선로에서 수전하는 설비의 피뢰기

     공칭방전전류는 일반적으로 2,500[A]의 것을 적용한다.

 

14. 기준충격절연강도

 ▣ 주어진 조건을 참조하여 다음 각 물음에 답하시오.

[조건]

 차단기 명판(Name Plate)에 BIL 150[kV], 정격차단전류 20[kA], 차단시간 8사이클,

 솔레노이드 (Solenoid)형 이라고 기재 되어 있다. 단, BIL은 절연계급 20호 이상의 비유효

 접지계에서 계산하는 것으로 한다.

(1) BIL이란 무엇인가 ? 기준충격절연강도

(2) 이 차단기의 정격전압은 몇 [kV]인가 ?

 

(3) 이 차단기의 정격 차단용량은 몇 [MVA]인가 ?

 

[참고]

▣ BIL (Basic Impulse Insulation Level) : 기준 충격 절연 강도

 ⊙ 뇌 임펄스 내전압 시험값으로서 절연레벨의 기준을 정하는데 적용된다.

     BIL은 절연계급 20호 이상의 비유효 접지계에 있어서는 다음과 같이 계산된다.

    BIL = 절연계급 × 5 + 50 [kV]

   여기서 절연계급은 전기기기의 절연강도를 표시하는 계급을 말하고 공칭전압 / 1.1 에

   의해 계산된다.

차단기 정격전압 [kV]	사용회로의 공칭전압[kV]	BIL [kV]
0.6 3.6 7.2 24.0 72.5 170	0.1, 0.2, 0.4 3.3 6.6 22.0 66.0 154.0	- 45 60 150 350 750

15. 고압 수전설비 결선도

 ▣ 그림은 고압 전동기 100 [HP] 미만을 사용하는 고압 수전설비 결선도이다.

     이 그림을 보고 다음 각 물음에 답하시오.

 

(1) 계전기용 변류기는 차단기의 전원측에 설치하는 것이 바람직하다. 무슨 이유에서인가?

   ▣ 보호 범위 확대를 위하여

(2) 위 도면에서 생략할 수 있는 부분은 ? 피뢰기용 단로기

(3) 진상콘덴서에 연결하는 방전코일의 목적은 ? 콘덴서에 축적된 잔류전하 방전

(4) 도면에서 다음의 명칭은 ?

    ▣ ZCT : 영상 변류기    ▣ TC : 트립코일

 

16. 차단기의 정격전압 및 차단시간

  ▣ 우리나라에서 송전계통에 사용하는 차단기의 정격전압과 정격차단시간을 나타낸 표이다.

      다음 빈칸을 채우시오. 단, 사이클은 60[Hz] 기준이다.

공칭전압 [kV]	22.9	154	345
정격전압 [kV]	① 25.8	② 170	③ 362
정격차단시간 (c/s) (cycle은 60[Hz] 기준)	④ 5	⑤ 3	⑥ 3

[참고]

▣ 우리나라 차단기의 정격전압과 차단시간

공칭전압[kV]	6.6	22.9	66	154	345	765
정격전압 [kV]	7.2	25.8	72.5	170	362	800
정격차단시간 (c/s) (cycle은 60[Hz] 기준)	5	5	5	3	3	2

 

▣ 차닩기의 차단시간 : 개극시간과 아크 소호 시간의 합