2014년 전기기사 기출문제풀이 - 1

 

1. 펌프용 전동기 출력

 ▣ 양수량 50[㎥/min], 총양정 15[m]의 양수 펌프용 전동기의 소요출력[kW]은 얼마인지 계산하시오.

     단, 펌프의 효율은 70[%]이며, 여유계수는 1.1로 한다.

 

2. 도로의 평균조도

 ▣ 폭 15 [m]인 도로의 양쪽에 간격 20[m]를 두고 대칭배열로 가로등이 점등되어 있다.

     한 등의 전광속은 3,500[lm], 조명률은 45[%]일 때, 도로의 평균조도를 계산하시오.

 

3. 역률개선

  ▣ 전압 220[V], 1시간 사용 전력량이 40[kWh], 역률 80[%]인 3상 부하가 있다. 이 부하의 역률을

      개선하기 위하여 용량 30[kVA]의 진상 콘덴서를 설치한 경우, 개선 후의무효전력과 전류는

      몇 [A] 감소하였는지 계산하시오.

 

4. 접지저항 측정법 - 전위강하법

 ▣ 그림은 전위 강하법에 의한 접지저항 측정방법이다. E, P, C가 일직선상에 있을 때,

     다음 물음에 답하시오. 단, E는 반지름 r인 반구모양 전극(측정대상 전극)이다.

 

 (1) 그림[1]과 그림[2]의 측정방법 중 접지저항 값이 참값에 가까운 측정방법은 ?

     그림[1]

 (2) 반구모양 접지 전극의 접지저항을 측정할 때 E-C간 거리의 몇 [%]인 곳에 전위

     전극을 설치하면 정확한 접지저항 값을 얻을 수 있는지 설명하시오.

   ▣ P/C=0.618의 조건을 만족할 때 측정값이 참값과 같아지므로 P극을 EC간 거리의

       61.8[%]에 시설하면 정확한 접지저항 값을 얻을 수 있다.

[해설]

 ▣ 전위강하법에 의한 접지저항 측정

  ① 무한원점에 대한 전위상승을 기준으로 하지만 현실적으로 무한원점은 불가능하므로

      유한원점의 보조접지극을 사용하여 접지저항을 측정하며, 접지저항을 측정하는 가장

      일반적인 방법이 전위강하법이다.

 ② 전위극(P)을 이동시켜 접지극 (E) 전압을 확인하여 접지저항을 측정

     접지저항 구역이 겹치지 않도록 전위전극 P는 접지극 E와 전류전극 C점의 61.8[%]가 되는 곳에 설치

 

5. 차단기 차단용량

 ▣ 수전전압 6,600[V], 가공전선로의 %임피던스가 60.5[%]일 때, 수전점의 3상 단락

    전류가 7,000[A]인 경우 기준용량을 구하고 수전용 차단기의 차단용량을 선정하시오.

                                              차단기의 정격용량 [MVA]

10

20

30

50

75

100

150

250

300

400

500

 

  (1) 기준용량 (2) 차단용량

 

6. 논리식 간략화

 ▣ 다음의 논리식을 간단히 하시오.

    (1) Z = (A+B+C)A

 [답안작성]

    Z = (A+B+C)A = AA+AB+CA = A+AB+AC = A(1+B+C) = A

 

7. 유도전동기 기동보상기 기동 시퀀스 제어회로

 ▣ 그림은 3상 유도전동기의 기동 보상기에 의한 기동 제어회로 미완성 도면이다. 이 도면을 보고

     다음 각 물음에 답하시오. 단, MCCB : 배선용차단기, M1~M3 : 전자접촉기,

     THR : 과부하(열동)계전기, T : 타이머, X : 릴레이, PB1~PB2 : 누름버튼 스위치

 

 (1) ① 의 부분에 들어갈 기동보상기와 M3의 주회로 배선을 회로도에 직접 그리시오.

 (2) ②의 부분에 들어갈 적당한 접점의 기호와 명칭을 회로도에 직접그리시오.

 (3) 제어회로에서 잘못된 곳이 있으면 모두 ○로 표시하고 올바르게 나타내시오.

 (4) 기동보상기에 의한 유도전동기 기동방법을 간단히 설명하시오.

[답안작성]

   (1), (2), (3)

 

  (4) 기동보상기에 의한 유도전동기 기동방법을 간단히 설명하시오.

     ▣ 3상 단권변압기를 이용하여 전동기에 인가하는 기동전압을 감소시킴으로써 기동전류를 감소하고,

         기동완료시 기동보상기가 회로에서 분리되며, 전전압 운전하는 방식이다.

 

8. 축전지 설비

  ▣ 예비전원으로 사용되는 축전지 설비에 대한 다음 각 물음에 답하시오.

 (1) 연축전지 설비의 초기에 단전지 전압의 비중이 저하되고, 전압계가 역전되었다.

     어떤 원인으로 추정할 수 있는가 ? 축전지의 역접속

 (2) 충전장치의 고장, 과충전, 액면 저하로 인한 극판 노출, 교류분 전류의 유입과대 등의

     원인에 의하여 발생할 수 있는 현상은 ? 축전지의 현저한 온도상승 또는 소손

 (3) 축전지와 부하를 충전기에 병렬로 접속하여 사용하는 충전방식은 어떤 충전방식인가?

     ▣ 부동충전방식

 (4) 축전지 용량은 C = 1/L(KI) [A]로 계산한다. 공식에서 문자 L, K, I는 무엇을 의미하는지 쓰시오.

      L : 보수율, K : 용량환산 시간계수, I : 방전전류

구분	현 상	추정 원인
초기 고장	⊙ 전체 셀 전압의 불균형이 크고 비중이 낮다	⊙ 사용개시시의 충전 보충 부족
	⊙ 전지 전압비중 저하, 전압계의 역전	⊙ 역접속
사용중 고장	⊙ 전체 셀 전압의 불균형이 크고 비중이 낮다.	⊙ 충전부족으로 장시간 방치
	⊙ 어떤 셀 만의 전압, 비중이 극히 낮다.	⊙ 국부 단락
	⊙ 전체 셀의 비중이 높다. ⊙ 전압은 정상	⊙ 액면 저하 ⊙ 보수시 묽은 황산의 혼입
	⊙ 충전중 비중이 낮고 전압은 높다. ⊙ 방전중 전압은 낮고 용량이 감퇴한다.	⊙ 방전상태에서 장시간 방치 ⊙ 충전부족 상태에서 장시간 사용 ⊙ 극판노출 ⊙ 불순물 혼입
	⊙ 전해액의 변색, 충전하지 않고 방치중 에도 다량의 가스가 발생한다.	⊙ 불순물 혼입
	⊙ 전해액의 감소가 빠르다.	⊙ 충전전압이 높다. ⊙ 실온이 높다.
	⊙ 축전지의 현저한 온도 상승 또는 소손	⊙ 충전장치의 고장 ⊙ 과충전 ⊙ 액면저하로 극판 노출 ⊙ 교류전압 유입이 크다.

 

9. 전기설비 방폭화 구조

  ▣ 전기설비를 방폭화한 방폭기기의 구조에 따른 종류 4가지만 쓰시오.

    ① 내압 방폭구조    ② 유입 방폭구조    ③ 압력방폭구조    ④ 안전증 방폭구조

   <그 외> ⑤ 본질안전방폭구조 ⑥ 특수방폭구조 ⑦ 몰드방폭구조

 

10. 특고압 수전설비

  ▣ 그림은 특고압 수전설비에 대한 단선결선도이다.

      이 결선도를 보고 다음 물음에 답하시오.

 

                                          3상 변압기 표준용량 [kVA]

100

150

200

250

300

400

500

 

 (1) 동력용 변압기에 연결된 동력부하 설비용량이 300[kW], 부하역률은 80[%], 효율 85[%], 수용률 50[%]라고 할 때,

     동력용 3상 변압기의 용량 [kVA]을 선정하시오.

 (2) 냉방부하용 터보 냉동기 1대를 설치하고자 한다. 냉방부하 전용 차단기로 VCB를 설치하였다.

     VCB 2차측 선로의 전류는 몇 [A]인가 ? 단, 전동기는 150[kW], 정격전압3,300[V], 3상 유도전동기로서

     역률 80[%], 효율은 85[%]이다.

 

11. 정지형 무효전력 보상장치 (SVC)

 ▣ 정지형 무효전력 보상장치(SVC)에 대하여 간단히 설명하시오.

  [답안작성] 정지형 무효전력 보상장치는 사이리스터를 이용하여 병렬 콘덴서와 분로리액터를

                 신속하게 접속하여 무효전력 및 전압을 제어하는 장치이다.

  ⊙ SVC (Static Var Compensator) : 정지형 무효전력 보상장치

 

12. 복도체 방식의 장단점 3가지

 ▣ 송전선로의 거리가 길어지면서 송전선로의 전압이 대단히 커지고 있다. 따라서 여러가지 이유에 의하여

     단도체 대신 복도체 또는 다도체 방식이 채용되고 있는데 복도체(또는다도체) 방식을 단도체 방식과 비교할 때

     그 장점과 단점을 각각 3가지씩만 쓰시오.

가. 장점

  ① 송전용량 증대    ② 코로나 손실 감소    ③ 안정도 증대

나. 단점

  ① 건설비 증가       ② 꼬임 현상 및 소도체간 충돌현상 발생

  ③ 단락시 대전류 등이 흐를 때 소도체 사이에 흡인력 발생

 

13. 배전선로에서 전압강하

  ▣ 길이 2[km]인 3상 배전선에서 전선의 저항이 0.3[Ω/㎞], 리액턴스 0.4[Ω/㎞]라 한다.

     지금 송전단 전압 Vs를 3,450[V]로 하고 송전단에서 거리 1[㎞]인 점에 I1 = 100[A],

     역률 0.8(지상), 1.5[㎞]인 지점에 I2 = 100[A], 역률 0.6(지상), 종단점에 I3 = 100[A],

      역률 0(진상)인 부하가 있다면 종단에서의 선간전압은 몇 [V]가 되는가 ?

 

  【 답안작성】

 

14. 변압기 효율

  ▣ 용량 10[kVA], 철손 120[W], 전부하 동손 200[W]인 단상변압기 2대를 V결선하여

      부하를 걸었을 때, 전부하 효율은 약 몇 [%]인가 ? 단, 부하의 역률은 √3/2 이라 한다.

【답안작성】

 

 ※ 변압기 2대를 V결선하면 각각의 변압기가 전부하로 운전할 때 낼 수 있는 3상 용량은

    한대의 √3배가 되므로 손실을 계산할 때 각각의 변압기는 전부하 운전할 때의 손실을

    적용하게 된다. 한대의 √3배 용량의 출력을 내려면 각각의 변압기는 전용량으로 운전을 해야 하고

     86.6[%] 부하로 운전하는 것은 아니다.

 

15. 단상변압기 2대를 승압기로 V결선

 ▣ 정격전압 1차 6,600[V], 차 210[V], 10[kVA]의 단상변압기 2대를 승압기로 V결선하여

     6,300[V]의 3상 전원에 접속하였다. 다음 물음에 답하시오.

  (1) 승압된 전압은 몇 [V]인지 계산하시오.

  (2) 3상 V결선 승압기의 결선도를 완성하시오.

 

  (1) 승압된 전압은 몇 [V]인지 계산하시오.

 

  (2) 3상 V결선 승압기의 결선도를 완성하시오.

 

16. 송전선로의 중성점 잔류 전압

 ▣ 154[kV]의 송전선이 그림과 같이 연가되어 있을 경우 중성점과 대지간에 나타나는 잔류전압을 구하시오.

     단, 전선 1[㎞]당의 대지 정전용량은 맨 위선 0.004[μF], 가운데선 0.0045[μF], 맨 아래선 0.005[μF]라 하고

     다른 선로정수는 무시한다.

 

  【답안작성】

 

17. 옥내배선공사에서 분기회로수 계산

  ▣ 단상 2선식 220[V] 옥내배선에서 용량 100[VA], 역률 80[%]의 형광등 50개와 소비전력 60[W]인

      백열등 50개를 설치할 때 최소 분기회로수는 몇 회로인가 ? 단, 15[A] 분기회로로 하며, 수용률은 80[%]로 한다.

 

18. 유도전동기와 비례추이

 ▣ 4극 10[Hp], 200[V], 60[Hz]의 3상 권선형 유도전동기가 35[㎏·m]의 부하를 걸고

    슬립 3[%]로 회전하고 있다. 여기에 1.2[Ω]의 저항 3개를 Y결선으로 하여 2차에 삽입하니

    회전속도가 1,530[rpm]으로 되었다. 2차 권선의 저항 [Ω]은 얼마인가 ?

【문제풀이】

 ▣ 비례추이는 2차 저항과 슬립은 비례관계에 있다고 생각하면 된다. 슬립이 손실이므로

     2차 저항과는 비례관계에 있는 것은 당연하다. 2차 저항에 추가로 저항을 달았더니 감

    소된 속도가 주어졌으니 변화된 슬림을 구하여 2차저항을 구하면 된다.

 

19. 배전선 굵기 산정

 ▣ 분전반에서 20[m]의 거리에 있는 단상 2선식, 부하전류 5[A]인 부하에 배선설계의

     전압강하를 0.5[V] 이하로 하고자 할 경우 필요한 전선의 굵기를 구하시오.

     단, 전선의 도체는 구리이다.

 

20. 22.9[kV] 특고압 수전설비 결선도

  ▣ 도면을 보고 다음 각 물음에 답하시오.

 

(1) (A)에 사용될 기기를 약호로 답하시오. COS

(2) (C)의 명칭을 약호로 답하시오. AS

(3) B점에서 단락되었을 경우 단락전류는 몇 [A]인가 ? (단, 선로임피던스는 무시한다.)

 

(4) VCB의 최소 차단용량은 몇 [MVA]인가 ?

 

(5) ACB의 우리말 명칭은 무엇인가 ? 기중차단기

(6) 단상변압기 3대를 이용한 △-△ 결선도 및 △-Y 결선도를 그리시오.

 

21. 전력용 콘덴서 용량 산정

 ▣ 500[kVA]의 변압기에 역률 80[%]인 부하 500[kVA]가 접속되어 있다. 지금 변압기에

     전력용 콘덴서 150[kVA]를 설치하여 변압기의 전용량까지 사용하고자 할 경우 증가시킬 수 있는

     유효전력은 몇 [kW]인가 ? 단, 증가되는 부하의 역률은 1이라고 한다.