2008년 전기기사 기출문제 풀이 - 1

 

1. 특고압 간이 수전설비 표준결선도

 ▣ 그림은 22.9[kV-y] 1000[kVA] 이하에 적용 가능한 특고압 간이 수전설비 표준결선도

     이다. 이 결선도를 보고 다음 각 물음에 답하시오.

 

특고압 간이수전설비 결선도

(1) 본 도면에서 생략할 수 있는 것은 ? LA용 DS

(2) 22.9[kV-Y]용의 LA는 (Disconnector 또는 Isolator) 붙임형을 사용하여야 한다.

     (    )안에 알맞은 것은 ?

(3) 인입선을 지중선으로 시설하는 경우로서 공동주택 등 사고시 정전피해가 큰 수전 설비

     인입선은 예비선을 포함하여 몇 회선으로 시설하는 것이 바람직한가 ? 2회선

(4) 22.9[kV-Y] 지중 인입선에는 어떤 케이블을 사용하여야 하는가 ?

    CNCV-W (수밀형) 또는 TR CNCV-W (트리억제형)

(5) 300[kVA] 이하인 경우 PF 대신 COS를 사용하였다. 이것의 비대칭 차단전류 용량은

    몇 [kA] 이상의 것을 사용하여야 하는가 ? 10[kA]

 

2. 지락계전기 (GPT) 시설

 ▣ 고압선로에서의 접지사고 검출 및 경보장치를 그림과 같이 시설하였다. A선에 누전

     사고가 발생하였을 때 다음 각 물음에 답하시오. 단, 전원이 인가되고 경보벨의 스위치는

     닫혀 있는 상태라고 한다.

 

지락계전기  GPT

(1) 1차측 A, B, C의 대지전압은 몇 [V]인가?

   ① A선의 대지전압

   ② B 선의 대지전압

   ③ C선의 대지전압

(2) 2차측 ⓐ, ⓑ, ⓒ 의 전구전압과 전압계 ⓥ의 지시전압, 경보벨 ⓑ에 걸리는

    전압은 몇 [V]인가 ?

  ① ⓐ 전구의 전압

  ② ⓑ 전구의 전압

  ③ ⓒ 전구의 전압

  ④ 전압계 ⓥ의 지시전압

  ⑤ 경보벨 ⓑ에 걸리는 전압

 

【문제풀이】

 ▣ 3상 전로에 설치된 GPT는 한상이 지락사고가 발생하면 중성점이 이동을 하게 되고

     이로 인해 건전상의 대지전압이 √3만큼 상승하게 된다.

 

지락계전기 위상 벡터도

위 그림에서 평상시에는 3상 전력은 각상의 위상이 120˚ 발생하게 되는데

한상이 지락사고가 발생하면 중성점이 지락점으로 이동하게 되고

이로 인해 건전상의 전압이 √3배 증가하고 Open △ 결선의 전체 전압의 합은

한상의 √3배의 √3배로 증가되어 한상 전압의 3배가 되고

당초 Open △ 결선의 전압의 합은 3상 평형전압의 합은 "0"이 된다.

한편 3상 송전선에서 대지전압은 선간전압 / √3이며 2차측 전압은 선간전압이 110[V] 이다.

이상의 사항을 이용하여 문제를 풀어 보자.

 

[답안작성]

 (1) 1차측 A, B, C의 대지전압은 몇 [V]인가?

   ① A선의 대지전압 : 0 [V]

   ② B 선의 대지전압 : 6,600[V]

   ③ C선의 대지전압 : 6,600[V]

 

(2) 2차측 ⓐ, ⓑ, ⓒ 의 전구전압과 전압계 ⓥ의 지시전압, 경보벨 ⓑ에 걸리는

    전압은 몇 [V]인가 ?

  ① ⓐ 전구의 전압 : 0 [V]

  ② ⓑ 전구의 전압 : 110 [V]

  ③ ⓒ 전구의 전압 : 110 [V]

  ④ 전압계 ⓥ의 지시전압 : 190.53 [V]

  ⑤ 경보벨 ⓑ에 걸리는 전압 : 190.53 [V]

 

    ※ GPT의 전압비는 선간전압(단자전압)간의 전압비이며, 2차 단자전압은 110[V]가

        표준이므로 전압비는 6,600 / 110 [V]가 된다.

 

[해설]

 ▣ 1선 지락사고시 대지전압

   ① 지락된 상 : 0 [V]

   ② 지락되지 않은 상 (건전상) : 상규 대지전압의 √3배

 ▣ a상이 완전 지락된 경우 대지전압

  가. 1차측 대지전압 : Va = 0 [V], Vb = Vc = Vab / √3 × √3

  나. 2차측 대지전압 및 Open △ 결선 합성전압

    ⊙ 2차측 대지전압 : Va = 0 [V], Vb = Vc = Vbc / √3 × √3

    ⊙ Open △ 결선 합성전압

 

3. 고조파 대책

 ▣ 전원에 고조파 성분이 포함되어 있는 경우 부하설비의 과열 및 이상현상이 발생하는

    경우가 있다. 이러한 고조파 전류가 발생하는 주원인과 그 대책을 각각 3가지씩 쓰시오.

  (1) 고조파 전류의 발생원인

    ① 변압기, 전동기 등의 여자전류

    ② 컨버터, 인버터, 쵸퍼 등의 전력변환장치

    ③ 전기로 아크로 등

   <그 외>

    ④ 용접기 등

    ⑤ 전력전자 응용기기 (컴퓨터, 전동기 구동장치 등)

  (2) 대책

    ① 전력변환장치의 Pulse수를 크게 한다.

    ② 고조파 필터를 사용하여 제거한다.

    ③ 변압기는 △ 결선을 채용하여 고조파 순환전류를 구성함으로써 외부에 고조파가 나타

        나지 않도록 한다.

  <그 외>

    ④ 전력용 콘덴서에는 직렬리액터를 설치한다.

    ⑤ 선로의 코로나 방지를 위해 복도체, 다도체를 사용한다.

    ⑥ 고조파 발생기기와 충분한 이격거리를 확보 및 차폐 케이블을 사용한다.

    ⑦ 고조파 발생부하는 일반부하와 계통을 분리한다.

 

4. 접지저항 저감대책

 ▣ 접지공사에서 접지저항을 저감시키는 방법을 5가지만 쓰시오.

  ① 접지극 길이를 길게 한다.

  ② 접지극을 병렬접속한다.

  ③ 심타공법으로 시공한다.

  ④ 접지저항 저감제를 사용한다.

  ⑤ 접지극 매설깊이를 깊게 한다.

 

5. 수변전 설비 설계

 ▣ 수변전 설비를 설계하고자 한다. 기본설계에 있어서 검토 할 주요사항을 5가지만 쓰시오.

  ① 필요한 전력의 추정

  ② 수전전압 및 수전방식

  ③ 주회로의 결선방식

  ④ 감시 및 제어방식

  ⑤ 변전설비의 형식

[해설]

 ▣ 수변전설비의 기본 설계에 있어서 검토해야 할 주요사항

  ① 필요한 전력의 추정 ( 부하설비 용량 추정, 수전용량의 추정, 계약전력의 추정)

  ② 수전전압 및 수전방식

  ③ 주회로의 결선방식

     ⓐ 수전방식 ⓑ 모선방식 ⓒ 변압기의 뱅크수와 뱅크용량 및 상병 (단상, 3상)

     ⓓ 배전전압 및 방식

     ⓔ 비상용 또는 예비용 발전기를 시설할 경우 수전과 발전과의 절환방식

     ⓕ 사용기기의 결정

  ④ 감시 및 제어 방식

  ⑤ 변전설비 형식

  ⑥ 변전실의 위치와 면적

 

6. 환상(루프식) 배전간선 단선도

  ▣ 고압배전선의 구성과 관련된 미완성 환상(루프식)식 배전간선의 단선도를 완성하시오.

 

환상(루프)식

[답안작성]

 

환상(루프)식 결선

7. 송전계통 전압강하

 ▣ 3상 3선식 송전선에서 수전단의 선간전압이 30[kV], 부하역률이 0.8인 경우 전압강하

    율이 10[%]라 하면 이 송전선은 몇 [kW]까지 수전할 수 있는가 ? 단, 전선 1선의 저항은

    15[Ω], 리액턴스는 20[Ω]이라 하고 기타의 선로정수는 무시하는 것으로 한다.

[답안작성]

 

[해설] 송전선 전압강하

 

8. 조명설계에서 에너지 절약 방안

 ▣ 조명설비에서 전력을 절약하는 효율적인 방법에 대해 5가지만 쓰시오.

  [답안작성]

   ① 고효율 등기구 채용

   ② 고조도, 저휘도 반사갓 채용

   ③ 적절한 조광제어 실시

   ④ 고역률 등기구 채용

   ⑤ 등기구의 적절한 보수 및 유지관리

  <그외>

   ⑥ 슬림라인 형광등 및 전구식 형광등 채용

   ⑦ 창측 조명기구 개별점등

   ⑧ 재실감지기 및 카드키 사용

   ⑨ 전반조명과 국부조명의 적절한 병용(TAL 조명)

   ⑩ 등기구의 격등제어 회로 구성

 

9. 배전선 전압강하

 ▣ 그림과 같은 3상 배전선이 있다. 변전소(A점)의 전압은 3,300[V], 중간 (B점)

     지점의 부하는 50[A], 역률 0.8(지상), 말단 (C점)의 부하는 50[A], 역률 0.8이다.

     AB 사이의 길이는 2[㎞], BC 사이의 길이는 4[㎞]이고, 선로의 ㎞당 임피던스는

     저항 0.9[Ω], 리액턴스 0.4[Ω]이다.

 

전압강하

  (1) 이 경우의 B점, C점의 전압은 ?

  (2) C점에 전력용 콘덴서를 설치하여 진상전류 40[A]를 흘릴 때 B,C점 전압은 ?

  (3) 전력용 콘덴서를 설치하기 전과 후의 선로의 전력손실을 구하시오.

 

【문제풀이】

 ▣ 선로의 전압강하

 

 ▣ 선로의 손실 : Pl = 3I2·R [W]

 

(1) 이 경우의 B점, C점의 전압은 ?

 

(2) C점에 전력용 콘덴서를 설치하여 진상전류 40[A]를 흘릴 때 B,C점 전압은 ?

 

(3) 전력용 콘덴서를 설치하기 전과 후의 선로의 전력손실을 구하시오.

 

10. 3상 유도전동기 정·역회전 시퀀스

 

 ▣ 아래의 그림은 전동기의 정·역 운전회로도의 일부분이다. 동작설명과 미완성 도면을

     이용하여 다음 각 물음에 답하시오.

 

[ 동작 설명 ]

  ① MCCB를 투입하여 전원을 인가하면 ⓖ 등이 점등되도록 한다.

  ② 누름버튼스위치 PB1 (정)을 ON하면 MCF가 여자되며, 이 때 ⓖ등은 소등되고

      ⓡ등은 점등되도록 하며, 또한 모터는 정회전한다.

  ③ 누름버튼스위치 PB0을 누르면 전원은 OFF하고 전동기는 정지한다.

  ④ 누름버튼 스위치 PB2(역)을 ON하면 MCR이 여자되며, 이 때 ⓨ등이 점등하게 된다.

  ⑤ 과부하에는 열동계전기 Thr이 동작되어 Thr의 b접점이 개방되어 전동기는 정지한다.

     ※ 위와 같은 사항으로 동작되며, 특이한 사항은 MCF나 MCR 어느 하나가 여자되면

         나머지 다른 하나는 전동기가 정지 후 동작시켜야 동작이 가능하다.

     ※ MCF, MCR 의 보조 접점으로는 각각 a접점 1개, b접점 2개를 사용한다.

 

전동기 역회전 시퀀스

  (1) 주회로 부분을 완성하시오.

  (2) 보조회로 부분을 완성하시오.

 

【답안작성】

 

전동기 역회전 시퀀스 회로

(1) 주회로 부분을 완성하시오.

  ▣ 3상 유도전동기에서 역회전을 하게 하려면 3상 중에서 2회선의 방향을 바꾸어 주면

      되므로 L2는 그대로 접속시키고 L1, L3의 접속을 바꾸어 연결한다.

(2) 보조회로 부분을 완성하시오.

  ▣ MCF 릴레이에 PB1버튼을 연결하고 자기유지 시킨다. MCR과 인터록을 걸기 위해

      MCR의 b접점을 설치한다. 또한 MCF와 운전등 ⓡ을 병렬접속한다.

  ▣ MCR 릴레이에는 PB2 버튼을 연결하고 자기유지 시킨다. MCF와 인터록을 걸기 위해

      MCF의 b접점을 설치한다. 또한 MCR의 운전등 ⓨ를 병렬로 접속한다.

  ▣ 또한 정지등 ⓖ등에는 MCF와 MCR의 b접점을 각각 설치한다.

 

11. 기준충격절연강도 (BIL)

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

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

     접지계에서 계산하는 것으로 한다.

  (1) BIL이란 무엇인가 ?

  (2) 이 차단기의 정격전압은 몇 [kV]인가 ?

  (3) 이 차단기의 정격 차단용량은 몇 [MVA]인가 ?

 

【답안작성】

(1) BIL이란 무엇인가 ?

   ▣ 기준충격 절연강도 (BIL : Basic Impulse Insulation Level)

(2) 이 차단기의 정격전압은 몇 [kV]인가 ?

   ※ BIL이 주어졌으므로 BIL 산정식을 이용하여 정격전압을 산정한다.

 

(3) 이 차단기의 정격 차단용량은 몇 [MVA]인가 ?

  ▣ 차단기 차단용량 : √3 × 정격전압 × 차단전류

 

[해설]

 ▣ BIL (Basic Impulse Insulation Level) : 기준충격절연강도

   ⊙ 뇌임펄스 내전압 시험값으로서 절연 레벨의 기준을 정하는데 적용된다.

      BIL은 절연 계급 20호 이상의 비유효 접지계에 있어서는 다음과 같이 계산된다.

      BIL = 절연계급 × 5 + 50 [kV]

       여기서 절연계급은 전기기기의 절연강도를 표시하는 계급을 말하고 ,

        절연계급 = 공칭전압 / 1.1에 의하여 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 66 154.0	45 60 150 350 750

 

12. 변압기 절연내력 시험

 ▣ 다음 그림은 최대 사용전압 6,900[V] 변압기의 절연내력 시험을 위한 시험회로이다.

     그림을 보고 다음 물음에 답하시오.

 

변압기 절연내력 시험

(1) 전원측 회로에 전류계 ⓐ를 설치하고자 할 때 ① ~ ⑤ 번 중 어는 곳이 적당한가 ? ①

 

변압기 절연내력시험 회로

   ※ 전류계는 전원측에 제일 가까운 곳에 설치한다.

 

(2) 시험시 전압계 "V1"으로 측정되는 전압은 몇 [V]인가 ? 소수점 이하는 반올림할 것

 

(3) 시험 전압계 "V2" 로 측정되는 전압은 몇 [V]인가 ?

 

(4) PT의 설치 목적은 ? 피시험기의 절연내력을 측정하기 위해

(5) 전류계 "mA"의 설치 목적은 ? 누설전류를 측정하기 위해

 

13. R-C 직렬회로에서 소비전력

 ▣ 저항 4[Ω]과 정전용량 C[F]인 직렬회로에 주파수 60[Hz]의 전압을 인가한 경우

     역률이 0.8이었다. 이 회로에 30[Hz], 220[V]의 교류 전압을 인가하면 소비전력은

     몇 [W]가 되겠는가 ?

【문제풀이】

  ▣ 저항과 역률이 주어졌으므로 리액턴스와 임피던스를 구할 수 있다.

  ▣ 저항과 임피던스 전압을 구할 수 있으므로 이를 통해 소비전력을 구할 수 있다.

 

  ▣ 위 식을 이용하여 소비전력을 구해 보자.

 

14. 배전선로 색상

 ▣ KEC 121.2 전선의 식별

상(문자)	L1	L2	L3	N	보호도체
색상	갈색	흑색	회색	청색	녹색-노란색

 

15. 몰드변압기의 특징

 ▣ 빌딩이나 대규모 공장설비, 지하철 및 전기철도 설비의 수배전설비에는 각각의 전기적

    특성을 감안한 몰드(Mold)변압기가 사용되고 있다.

    몰드변압기의 특징을 5가지 쓰시오

  ① 난연성 우수   ② 절연의 신뢰성 향상   ③ 소형 · 경량화 가능   ④ 내진·내습성이 양호

  ⑤ 유입변압기에 비하여 유지·보수에 유리

  <단점> ① 가격이 고가이다.   ② 내전압이 낮아 서지에 대한 대책이 필요

 

16. 전선의 온도계수

  ▣ 연동선을 사용한 코일의 저항이 0[℃]dptj 4000[Ω]이었다. 이 코일에 전류를 흘렸더니

      그 온도가 상승하여 코일의 저항이 4500[Ω]이 되었다고 한다.

      이 때 연동선의 온도를 구하시오.

 【 답안작성 】