2006년 전기기사 기출문제 풀이 -2

 

1. 2전력계법 오결선 전력계산

 

▣ 고압 동력 부하의 사용 전력량을 측정하려고 한다. CT 및 PT 취부 3상 적산 전력계를

    그림과 같이 오결선(1S와 1L 및 P1과 P3가 바뀜) 하였을 경우 어느 기간 동안 사용

    전력량이 200[kWh]였다면 그 기간동안 실제 사용 전력량은 몇 [kWh]이겠는가 ?

    (단, 부하역률은 0.8이라 한다)

2전력계법 3상 적산전력량계

【 문제풀이 】

 <사전에 숙지해야 할 사항>

 ▣ 1번 전력량계의 전력 W1 = V1-2 × I1 × cosΘ1 이고

     2번 전력량계의 전력 W2 = V3-2 × I3 × cosΘ2 이다.

 

 ▣ 정상결선시 1번 전력량계의 전압과 전류의 위상차는 30˚+Θ이고

     정상결선시 2번 전력량계의 전압과 전류의 위상차는 30˚-Θ이다.

 

 ▣ 오결선시 1번 전력량계의 전압과 전류의 위상차는 90˚-Θ이고

     오결선시 2번 전력량계의 전압과 전류의 위상차는 90˚-Θ이다.

 

 ▣ cos 제2법칙, cos과 sin간 전환

 

【답안작성】

  ① 실측전력량 W = W1 + W2 = 200[kWh] 이다.

  ② 벡터도를 이용하여 오결선시 전력량 계산식을 알아 보자.

 

오결선 벡터도

   ▣ 위 벡터도에서 전압과 전류의 위상차는 90˚- θ 임을 알 수 있다.

 

  ③ 계산식을 이용하여 피상전력 Pa = V·I 값을 구해보자 .

 

  ④ 이제 실제전력량을 계산하여 보자.

 

【 2전력계법 】

 

 ▣ 2전력계법은 2개의 전력 측정을 이용하여 부하에 공급되는 3상의 피상전력(Pa),

    유효(소비)전력(P), 무효전력(Pr)을 측정하는 방법을 말한다.

 ▣ 2전력계법의 측정방법은 아래 그림과 같다.

 

2전력계법

【전제조건】 전력계 1(W1)의 극성은 V1 : +, V2 : - 이며, 전력계 2(W2)의 극성은

    V3 : +, V2 : - 이다. 따라서 전압 V12 = V1 - V2 이고 전압 V32 = V3 - V2이다.

 

  ▣ 전력계 W1과 W2의 전압 전류의 벡터도는 다음과 같다.

 

2전력계법 벡터도

▣ 위 그림에서 전력계1에서 측정되는 전력 W1 = VI cos φ 이며 여기서 V=V12, I = I1

    이며 V12 와 I1과의 위상차는 30˚+θ (V1과 I1과의 위상차)이다.

    전력계2에서 측정되는 전력 W2 = VI cos φ 이며 여기서 V=V32, I = I3 이며

    V32 와 I3 와의 위상차는 30˚- θ (V3과 I3과의 위상차)이다.

  ※ 3상 평형 전력이므로 V1과 I1과의 위상차와 V3과 I3과의 위상차는 같다.

   【 종합 】 위 내용을 종합하여 보면 다음과 같다.

 

   ∴ 2전력계를 이용하여 측정할 수 있는 전력측 방법은 다음과 같다.

 

2. 수변전 설비 전력퓨즈 (Power Fuse)

  ▣ 수변전 설비에 설치하고자 하는 전력퓨즈 (Power Fuse)에 대해서 다음 각 물음에

     답하시오.

  (1) 전력퓨즈(PF)의 가장 큰 단점은 무엇인가 ?

    ⊙ 재투입이 불가능하다.

  (2) 전력퓨즈(PF)를 구입하고자 할 때 고려해야 할 주요사항 4가지만 쓰시오.

    ① 정격전압   ② 정격전류   ③ 정격차단전류   ④ 사용장소

  (3) 전력퓨즈(PF)의 성능(특성) 3가지만 쓰시오.

    ① 용단특성   ② 전차단 특성   ③ 단시간 허용특성

  (4) PF-S 큐비클은 큐비클의 주차단 장치로서 어떤 종류의 전력퓨즈와 무엇을 조합한

      것인가 ?

   ① 전력퓨즈의 종류 : 한류형 퓨즈

   ② 조합하여 설치하는 것 : 고압 개폐기

     ※ PF : 전력퓨즈, S : 개폐기

  ※ 전력퓨즈의 선정

    ① 과부하 전류에 동작하지 말 것

    ② 전동기 돌입전류에 동작하지 말 것

    ③ 충전기 및 기동전류에 동작하지 말 것

    ④ 보호기기와 협조를 기할 것

 

3. 축전지 시설

 (1) 무정전 전원은 정전시 사용하지만 평상 운전에는 예비전원으로 200[Ah]의 연축전지

     100개가 설치되었다. 부동충전시에 발생되는 가스, 그리고 충전이 부족할 경우 극판에

     발생하는 현상 등에 대하여 설명하시오.

   ① 발생 가스 : 수소 가스

   ② 발생현상 : 설페이션 현상

  (2) 발전기(비상전원)에서 발생된 전압을 공급하기 위하여 부하에 이르는 전로에는 발전기에

      가까운 곳에 쉽게 개폐 및 점검을 할 수 있는 곳에 기기 및 기구를 설치하여야 한다.

      설치하여야 할 것들을 4가지만 쓰시오.

    ▣ 개폐기, 과전류차단기, 전압계, 전류계

 

[해설]

  ▣ 내선규정 4168-3 : 개폐기· 과전류 차단기 · 전압계 및 전류계

     예비전원으로 시설하는 고압발전기에서 부하에 이르는 전로는 발전기에 가까운 곳에

     개폐기 · 과전류차단기 · 전압계 및 전류계를 다음 각 호에 의하여 시설하여야 한다.

   ① 각 극에 개폐기 및 과전류 차단기를 시설할 것

   ② 전압계는 각 상의 전압을 읽을 수 있도록 시설할 것

   ③ 전류계는 각 선(중성선은 제외한다)의 전류를 읽을 수 있도록 시설할 것

 

4. 차동계전기 결선

  ▣ 답안지의 그림은 1,2차 전압이 66/22[kV]이고, Y-△ 결선된 전력용 변압기이다.

      1, 2차 CT를 이용하여 변압기의 차동 계전기를 동작시키려고 한다. 주어진 도면을

      이용하여 다음 각 물음에 답하시오.

 

차동계전기

 (1) CT와 차동계전기의 결선을 주어진 도면에 완성하시오.

 (2) 1차측 CT의 권수비를 200/5로 했을 때 2차측 CT의 권수비는 얼마가 좋은지를 쓰고,

      그 이유를 설명하시오.

 (3) 변압기를 전력 계통에 투입할 때 여자 돌입전류에 의한 차동계전기의 오동작을 방지하기

      위하여 이용되는 차동계전기의 종류 (또는 방식)를 한 가지만 쓰시오.

 (4) 우리나라에서 사용되는 CT의 극성은 일반적으로 어떤 극성의 것을 사용하는가 ?

 

【 문제풀이 】

 

(1) CT와 차동계전기의 결선을 주어진 도면에 완성하시오.

 ▣ Y-△ 변압기는 1,2차간에 위상이 30˚ 발생하므로 이 위상차를 보정하기 위하여 1,2차에

     설치하는 변류기는 각각 △-Y결선을 하여 위상차를 보정한다.

 

차동계전기 결선

 ▣ 차동계전기의 단자에는 1,2차 CT의 바깥쪽 권수과 연결하고 Y결선을 중성선은

       변압기쪽에 결선하며 Y결선의 중성선은 접지를 하고 동작코일에 연결을 한다.

 

 (2) 1차측 CT의 권수비를 200/5로 했을 때 2차측 CT의 권수비는 얼마가 좋은지를 쓰고,

     그 이유를 설명하시오.

 

 (3) 변압기를 전력 계통에 투입할 때 여자 돌입전류에 의한 차동계전기의 오동작을 방지하기

    위하여 이용되는 차동계전기의 종류 (또는 방식)를 한 가지만 쓰시오.

    ▣ 감도저하법

 

 (4) 우리나라에서 사용되는 CT의 극성은 일반적으로 어떤 극성의 것을 사용하는가 ?

     ▣ 감극성

 

[해설]

 ▣ 비율차동계전기 변류기 결선

변압기 결선	비율차동계전기 결선
Y - △	△ - Y
△ - Y	Y - △

 

   ▣ 여자 돌입전류에 대한 오동작 방지법

      ① 감도저하법    ② 비대칭파 저지법    ③ 고조파 억제법

   ▣ 우리나라 변압기, 계기용 변성기(PT, CT) 극성 표준 : 감극성

 

5. 계기용 변압기 퓨즈 설치

 ▣ 계기용 변압기 1차측 및 2차측에 퓨즈를 부착하는지 여부를 밝히고, 퓨즈를 부착하는

     경우에 그 이유를 간단히 설명하시오.

   ⊙ 여부 : 1차측, 2차측에 부착한다.

   ⊙ 이유 : 계기용 변압기의 2차 부하의 단락 및 과부하 또는 계기용 변압기 단락시 퓨즈가

               차단되어 사고가 확산되는 것을 방지한다.

 

6. 각종 개폐기 능력

능력 기능	회로분리		사고차단
	무부하	부하	과부하	단락
퓨즈	O			O
차단기	O	O	O	O
개폐기	O	O	O
단로기	O
전자접촉기	O	O	O

 

7. 가스절연개폐기 (GIS)

  (1) 가스절연개폐기(GIS)에 사용되는 가스의 종류는 ? SF6 가스

  (2) 가스절연개폐기에 사용되는 가스는 공기에 비하여 절연내력이 몇 배 정도 좋은가 ?

       2~3배

  (3) 가스절연개폐기에 사용되는 가스의 장점 3가지 쓰시오.

     ① 무색, 무취, 무독성이다.

     ② 소호능력이 우수하다.

     ③ 절연내력이 높다.

     ④ 난연성, 불활성 가스이다.

 [해설]

  ▣ 가스절연개폐장치 GIS (Gas Insulation Switch)

    ① SF6를 이용한 밀폐형 구조의 개폐장치

    ② 대기 절연을 이용한 것에 비해 현저하게 소형화할 수 있다.

    ③ 충전부가 완전히 밀폐되어 안전성이 높다.

    ④ 대기중의 오염물의 영향을 받지 않기 때문에 신뢰성이 높고 보수가 용이하다.

    ⑤ 소음이 적고 환경조화를 기할 수 있다.

 

※ 3.3[kV] 측 옥내용 PT는 주로 어떤 형을 사용하는가 ? 몰드형