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▣ 그림과 같은 환상 직류 배전선로에서 각 구간의 왕복 저항은 0.1[Ω], 급전점 A의 전압은

    100[V], 부하점 B, D의 부하전류는 각각 25 [A], 50 [A]라 할 때 부하점 B의 전압은

    몇 [V]인가 ?

 

【문제풀이】

 <사전에 숙지해야 할 사항>

  ▣ 직류 배전선로에서 전압강하 e = 2IR이다. 그런데 위 문제에서는 왕복저항이 주어졌으

       므로 전압강하 e = IR이 된다.

  ▣ 키르히호프의 전류법칙 KCL에 의하면 들어 온 전류의 합과 나간 전류합은 같다.

  ▣ 키르히 호프의 전압법칙 KVL에 따르면 폐회로에서 전압강하의 합은 0이 된다.

      위와 같은 사전숙지사항을 기억하며 문제를 풀어 보자.

 <문제풀이>

 

 ▣ 위 회로도를 이용하여 키르히호프의 전압법칙 kVL을 이용하여 풀어 보자

     전압강하 e= IR이 된다.

     각 지점의 전압을 알아 보려면 급전점을 기점으로 하여 각 구간에서 발생한

     전압강하를 차감하여 주면 각 지점의 전압강하를 알 수 있게 된다.

      다음 수식을 이용하여 풀어 보자.

 

∴ B점에서의 전압은 급전점의 전압에서 전압강하를 차감하여 산정할 수 있다.

    부하점 B점의 전압 VB = 100 - IR = 100 - 31.25 × 0.1 = 96.88 [V]

 

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1. 차단기 트립방식

 ▣ 차단기를 트립하는 방식에은 내부 트립과 외부 트립방식이 있다. 내부 트립방식은 차단

     기에 내장되어 있는 직렬 과전류 트립장치로 과전류를 검출하여 차단하는 것으로서

     주로 저압 계통에 사용된다. 이들 검출부는 접점을 개폐하는 것이 아니고 차단부를

     폐로 상태로 유지하고 있는 캐치를 트립하여 차단시킨다. 차단기의 트립방식에는 직류

     트립방식, 콘덴서 트립방식, 전류 트립방식, 부족전압 트립방식이 있다.

 

가. 직류트립방식

 ▣ 보호계전기가 동작했을 때 트립코일에 직류 전류를 흘려 차단하는 방식이다. 전원은 축

      전지를 사용하고 통상적인 보호계전기의 접점은 이 트립 전류를 끊을 수 없으므로 살인

      계전기를 자기유지 시키고 트립전류는 차단기의 차단시 개로의 보조접점 52a로 끊도

      록 한다. 코일에 상시 전압이 가해져 있으므로 전식에 의해 코일이 단선될 우려가 있으

      므로 접점을 전극측에 코일을 부극측에 접속한다. 이 방식은 축전지 보수에 손이 가해

      지지만 전원이 안정되고 차단기 개폐설비로 간단하기 때문에 설비규모가 작은 경우를

      제외하고 널리 사용된다.

 

나. 콘덴서 트립방식

  ▣ 교류 전압을 정류하여 콘덴서에 상시 충전해 두고 이 전압을 트립전원으로 사용하는

       것으로 전원 이외의 구성은 직류 트립방식과 동일하다.

  ▣ 장시간 정전 후에는 콘덴서에 충전된 전하가 상실되어 차단이 불가능해 지므로 이점

       주의가 필요하다.

  ▣ 규격에는 30초 후 까지 그리고 전압 회복 후에는 2초 이내에 차단이 가능하도록 되어

        있다. 콘덴서는 개개의 차단기 마다 설치된다.

 

다. 전류 트립방식

 ▣ 계전기가 동작했을 때 변류기의 2차 전류는 트립코일에 전류하여 차단하는 방식이다.

      그림과 같이 과전류 계전기 접점이 닫히면 제어코일이 단락되어 여자코일에 의해 이 부

      분에 생기고 있던 자속이 감소하여 b접점 Xb가 열려 전류된다. 이 방식은 전류가 일정

      치 이상으로 흐르고 있지 않으면 차단이 되지 않으므로 과전류 보호 이외에는 사용할

      수가 없다. 배전계통의 사고에는 주회로의 전압이 강화되지 않으므로 교류 전압으로

      트립코일을 별도로 설치하여 지락보호는 이 코일에 의해 보호하게 된다.

 

라. 무전압 트립방식

  ▣ 그림과 같이 무전압 석방코일을 주회로 전압으로 하여 상시 여자해 두고 계전기가 동작

       하면 석방코일이 무전압이 되어 차단되는 방식이다. 전원의 정전 또는 단락에서도 자동

       적으로 차단되므로 주로 전동기 부하에서 사용된다.

 

2. 차단기 트립 관련 문제풀이

 

 ▣ 전자 블로형 차단기 (MBB) 조작회로에 케이블을 사용할 때 다음 조건을 이용하여 물음

      에 답하시오.

[조건]

  ① 대상이 되는 제어케이블의 길이 : 왕복 1,200[m]

  ② 케이블의 저항치

케이블의 규격 [㎟]
2.5
4
6
10
16
저항치 [Ω/㎞]
9.4
5.3
3.4
2.4
1.4

 

 

③ MBB의 조작회로 (투입코일 제외)의 투입 보조 릴레이(52X)의 코일 저항 66 [Ω]

   ⊙ MBB의 투입 허용 최저 동작 전압 : 94 [V]

   ⊙ 트립코일의 저항 : 19.8 [Ω]

   ⊙ MBB의 트립 허용 최소 동작 전압 : 75[V]

 

④ 전원전압

   ⊙ 정격전압 : DC 125 [V]

   ⊙ 축전지의 방전 말기 전압 : DC 1.7 [V/Cell), 102[V]

 

【질문】

 (1) MBB 투입회로 (투입 코일 제외)의 경우 다음 전압일 때 케이블의 규격은 ?

     ① 전원전압 DC 125[V]의 경우

     ② 전원전압 DC 102[V]의 경우

 (2) MBB 트립회로의 경우 다음 전압일 때 케이블의 규격은 ?

    ① 전원전압 DC 125[V]의 경우

    ② 전원전압 DC 102[V]의 경우

 

【문제풀이】

 ▣ 투입코일과 트립코일은 하나의 회로에 구성되어 있으나 문제 풀이를 쉽게 하기 위해

      두개의 회로로 나누어 계산해 보도록 하자.

 

(1) 투입코일 (투입 허용 최저 전압 : 94 [V])

 ① 전원전압 DC 125[V]의 경우

     답은 표에서 18.19 [Ω/㎞] 보다 저항값이 작은 2.5[㎟]를 선택한다.

 

② 전원 전압 DC 102[V]인 경우

 

(2) 트립코일 (트립코일 허용 최저 전압 : 75 [V])

 ① 전원 전압 DC 125 [V] 인 경우

 

② 전원 전압 DC 102 [V]인 경우

 
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♠ 과전류 계전기 동작 시험

 

▣ 과전류 계전기의 동작시험을 하기 위한 시험기의 배치도를 보고 다음 각 물음에

     답하시오. 단, O안의 숫자는 단자번호이다.

 

(1) 회로도의 기기를 사용하여 동작시험을 하기 위한 단자 접속을 O-O안에 기입하시오.

   ① - ④ ,        ② - ⑤,        ③ - ⑨,           ⑥ - ⑧,           ⑦ - ⑩

 

(2) ⓐ, ⓑ 및 ⓒ에 표시된 기기의 명칭을 기입하시오.

   ⓐ : 물저항기

   ⓑ : 전류계

   ⓒ : 사이클 카운터 C/C : Cycle Counter

 

(3) 이 결선도에서 스위치 S2를 투입(ON) 하고 행하는 시험 명칭과 개방(OFF)하고 행하는

      시험 명칭은 무엇인가 ?

   ▣ S2 ON 시의 시험명칭 : 계전기 한시 동작 특성 시험

   ▣ S2 OFF 시의 시험명칭 : 계전기 최소 동작 전류 시험

 

[ 참고 ]

 

【 과전류 계전기 동작시험】

 

▣ 위의 계전기 동작시험 회로 회로도 나타내면 위 회로도와 같다.

  ① S2 OFF 시 동작시험

     ⊙ S2를 OFF하면 위 회로도에서 내부폐회로에만 전류가 흐르게 된다.

     ⊙ 내부 회로도에서 보는 바와 같이 회로에는 전원, 가변저항과 전류계, 과전류 계전기로

          구성되어 있다. 가변저항기를 통해서 저항을 조절하여 회로내 전류를 흐름을 제어할

          수 있고 과전류를 흘려 어느 정도의 과전류에서 차단기가 동작하는 지 시험하게 된다.

     ⊙ 따라서 S2 OFF시 에는 과전류 계전기의 최소 동작 전류 시험을 하게 된다.

 

② S2 ON 시 동작시험

  ⊙ S2가 ON 되면 위 회로도 에서 보면 바깥쪽 폐회로에 전류가 흐르게 된다. 바깥쪽 폐회

      로에는 저항이 없는데 안쪽 폐회로에는 저항이 있으므로 바깥쪽 폐회로에 전류가 흐르

      게 되며 바깥쪽 폐회로에는 전원, 차단기, 사이클 카운터로 구성되어 있다.

  ⊙ S2를 ON하면 바깥쪽 폐회로에는 단락전류가 흐르게 되며 차단기는 폐회로를 차단하게

      될 것이며 이 때 C/C 사이클 카운터는 몇 사이클 만에 차단기가 동작하는 지 카운팅을

      하게 된다.

  ⊙ 따라서 S2가 ON 되었을 때에는 계전기의 한시 동작 특성 시험을 하게 된다.

 

※ 사이클 카운터 (C/C : Cycle Counter)

 

  사이클 카운터는 말 그대로 Cycle 를 Counting 하는 것으로 사이클 즉 주파수를 세는

  기기이다. 사이클 카운터는 차단기가 동작하여 회로가 OFF 될 때까지의 시간을 측정하는

  기기로서 짧은 시간이므로 주파수로 시간을 측정을 하게 된다.

 

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♠ 배선도 작성과 전선 가닥수

 

▣ 그림과 같은 배선평면도와 주어진 조건을 이용하여 다음 각 물음에 답하시오.

 

[조건]

  ⊙ 사용하는 전선은 모두 450/750[V] 일반용 단심 비닐절연전선 4 [㎟]이다.

  ⊙ 박스는 모두 4각 박스를 사용하며, 기구 1개에 박스 1개를 사용한다.

       2개 연동인 경우에는 각 1개씩을 사용하는 것으로 한다.

  ⊙ 전선관은 콘크리트 매입 후강금속관이다.

  ⊙ 층고는 3[m]이고, 분전반의 설치 높이는 1.5[m]이다.

  ⊙ 3로 스위치 이외의 스위치는 단극 스위치를 사용하며, 2개를 나란히 사용하는 개소는 2개소 이다.

 

(1) 점선으로 표시된 위치 (A~F)에 기구를 배치하여 배선평면도를 완성하려고 한다.

      해당되는 기구의 그림기호를 그리시오.

 

(2) 배선평면도의 ① ~ ③의 배선 가닥수는 몇 가닥인가 ?

     ※ 전등용 전력선과 콘센트용 전력선은 구분하여 별도로 시설한다.

   ① 2가닥         ② 3가닥            ③ 4가닥

 

(3) 도면의 ④에 대한 그림기호의 명칭은 무엇인가 ? 케이블 헤드

(4) 본 배선평면도에 소요되는 4각 박스와 부싱은 몇 개인가?

     단, 자재의 규격은 구분하지 않고 개수만 산정한다.

  ① 4각 박스 개수

    ※ 4각 박스의 개수는 전선관 개수와 같다.

        그런데 4각 박스가 한 전선관에 나란히 2개 달린 것이 2개 이므로 4각 박스의

        개수는 전선관 개수에 2를 더해 주어야 한다.

 

   ▣ 4각 박스 개수 : C : 9개, D : 6개, E : 2개, F : 6개

                               스위치 2개 나란한 장소 추가 2개 총 25개

 ② 부싱개수

  ▣ 후강전선관은 금속관을 쓰며 금속관의 끝은 부싱을 써야 한다.

      ⊙ 전선관 하나에 양쪽에 부싱을 써야 하므로 부싱 개수는 전선관수 × 2가 된다.

           부싱수 = 전선관수 × 2 = 23 × 2 = 46개

 

▣ 부싱수

  ⊙ 4각 박스수 (스위치 2개를 나란히 한 장소 제외) = (25-3) × 2 = 46 개

 

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♠ 케이블 차폐선 및 실드선 접지

 

▣ 다음 그림과 같이 영상변류기를 당해 케이블에 설치하는 경우의 케이블 차폐층의

     접지선은 어떻게 시설하는 것이 알맞은가 ? 접지선을 추가로 그리시오.

 

[답안작성]

 

▣ 케이블에 영상변류기를 부하측에 설치하는 경우 케이블 차폐층(실드선)을 접지하는 경

     접지선은 영상변류기 밖으로 대지에 직접 접지를 한다.

▣ 반면 케이블에 영상변류기를 전원측에 설치하는 경우에는 차폐층(실드선)을 접지하는

     경우에 접지선은 영상변류기 안으로 통과시켜 설치하게 된다.

 

  ※ 실드 : Shield : 방패, (기계 등에) 보호장치를 두르다. 보호하다. 가리다.

      실드선은 차폐를 위해 설치한다.

 

【해설】

 

▣ 케이블에서 전력선의 절연파괴로 인하여 전력선이 실드선(차폐층)에 접속되는 경우,

     즉, 지락이 발생하는 경우에 인체 감전 보호를 위하여 접지선을 설치하게 되는데

     차폐선 쪽으로 지락이 발생하면 차폐선과 전력선이 전원에 병렬로 연결되는 것과

     마찬가지 현상이 발생하므로 전류 = 부하전류 + 지락전류가 되어 지락이 발생하기

     전보다 더큰 전류가 흐르게 된다.

 

▣ 또한 차폐층, 실드선에 지락이 발생하면 실드선을 타고 전류가 흐르다 접지선을 통해

     대지로 방류되게 되는데 영상변류기를 전원측에 설치하면 지락전류는 영상변류기를

     통해 지락점으로 흐르다가 실드선을 통해 다시 영상변류기로 되돌아 오게 되므로

     접지선을 다시 영상변류기로 통과시켜야 지락전류를 검출할 수가 있다.

 

▣ 이와 반대로 영상변류기를 부하측에 설치하고 실드선 접지도 부하측에 설치하는 경우

     영상변류기에는 부하전류와 지락전류가 함께 흐르게 되므로 접지선은 영상변류기

     밖에 그대로 대지로 접지하면 된다.

 

위 그림에서 전원측에 영상변류기와 접지를 하는 경우 지락전류는 영상변류기를 통해

나갔다가 다시 되돌아 오게 되므로 영상변류기는 지락전류를 검출할 수 없게 된다.

따라서 전원측에 영상변류기를 설치하고 접지를 하는 경우에는 다시 접지선을 영상변류기

로 통과시켜 접지를 해야 한다.

 

위 그림처럼 영상변류기와 접지를 부하측에서 하는 경우에는 영상변류기에 부하전류와

지락전류가 함께 통과하므로 지락전류를 검출할 수 있으므로 접지는 영상변류기 밖으로

통과시켜 접지를 해야 한다.

 

 

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♠ 변압기 혼촉사고와 지락전류 및 충전전류

 

▣ 그림은 고압측 전로가 비접지식인 전로에서 고·저압 혼촉사고가 발생한 것을 표시한

     것이다. 변압기 TR1의 내부에서 혼촉 사고가 발생되었다고 할 때 다음 각 물음에 답하

     시오. 단, 대지정전용량 C=1.16[μF]이고, 지락저항은 무시한다고 하며, I는 고압전로

     의 1선 지락 전류이다.

  (1) 전로의 대지정전용량에 흐르는 전류(충전전류)는 몇 [A]인가 ?

  (2) 고압전로 지락사고시 지락전류는 몇 [A]인가 ?

  (3) 변압기 결선에 대한 결선도 (△-△, △-Y)를 작성하시오.

 

 

(1) 전로의 대지정전용량에 흐르는 전류(충전전류)는 몇 [A]인가 ?

  ▣ 비접지 회로에서 대지정전용량은 전원에 Y결선으로 접속되어 있는 것과 마찬가지

       이므로 정전용량에 흐르는 전류는 다음과 같이 계산할 수 있다.

 

▣ Y결선에서 콘덴서에 흐르는 전류와 같게 된다.

 

(2) 고압전로 지락사고시 지락전류는 몇 [A]인가 ?

 ▣ 비접지전로에서 1선 지락사고가 발생하면 한상의 전압은 대지와 같게 되어 0이 된다.

      따라서 지락된 상에서 지락전류가 흐르지 않고 건전상의 충전전류가 지락된 상으로

      흐르게 되어 지락된 상은 전류 Ig = Ib + Ic가 된다.

 

그런데 건전상의 전압은 √3배 상승하므로 지락전류값도 √3배 증가하게 된다.

그런데 지락된 상의 지락전류는 건전상 지락전류의 벡터합이 되므로 당초 정전용량에

흐르는 전류 3배 즉 3Io가 된다.

 

(3) 변압기 결선에 대한 결선도 (△-△, △-Y)를 작성하시오.

 

 

 

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1. 그림과 같은 단상 2선식 회로에 공급점 A점의 전압이 220[V]이고 A-B 사이의 한선마

    저항은 0.02[Ω]이고, B-C사이의 한선마다 저항은 0.04 [Ω]이라 하면 40[A]를 초과하는

    B점의 전압 VB 와 20[A]를 소비하는 Vc를 구하시오. 단, 역률은 1이라 한다.

 

[문제풀이]

 

2. 3상 배전선로 말단에 늦은 역률 80[%]인 평형 3상의 집중부하가 있다. 변전소의

    전압은 6,600[V]인 경우 부하의 단자전압은 6,000[V]이다. 부하의 단자전압이

    6,000[V] 이하로 떨어지지 않으려면 부하전력은 몇 [kW]인가 ? 단, 한선당 저항은

    1.4[Ω]이고 리액턴스는 1.8 [Ω]이고 그 이외의 선로정수는 무시한다.

 

3. 그림과 같은 3상 3선식 배전선로가 있다. 다음 각 물음에 답하시오.

    단, 전선 한선당 저항은 0.5[Ω/㎞] 이다.

 

(1) 급전선에 흐르는 전류는 몇 [A]인가 ?

 

(2) 전체 전력손실은 얼마가 되겠는가 ?

 

4. 허용전압은 3상 380[V]이고 주파수 60[Hz], 1[kVA] 전력용 콘덴서를 설치하고자

    한다. 필요한 콘덴서의 정전용량은 몇 [μF]인가 ?

 

5. 선로의 길이가 30[㎞]인 3상 3선식 2회선 송전선로가 있다. 수전단에 30[kV], 6,000

    [kW], 역률이 0.8, 3상 부하에 공급할 경우 송전손실율이 10[%] 이하로 하기 위하여

    전선의 굵기는 몇 [㎟] 이상해야 하는가 ? 단, 전선의 고유저항은 1/55로 한다.

 

[답안작성]

 

6. 20개의 가로등이 500[m]의 거리에 균등하게 배치되어 있다. 1등의 소요전류는 4[A]

    이며 동선의 단면적이 35[㎟], 도전율이 97[%], 한쪽 끝에 단상 220[V]로 급전했을 때

    최종 전등에 가해지는 전압은 몇 [V]인지 계산하시오. 단, 표준연동선은 고유저항이

    1/58 [Ω/㎟·m]이다.

 

7. 송전전압은 66[kV, 3상3선식 송전선에서 1선 지락사고로 영상전류가 50[A]가 될 때

    통신선에 유기되는 전자유도전압을 구하시오. 단, 상호인덕턴스는 0.06[mH/km],

    병행거리는 30[km]이고 주파수는 60[Hz]이다.

 

8. 정삼각형 배치에서 3상 4가공선에서 전선의 굵기, 선간거리, 표고, 기온에 의한 코로나

    임계전압에 영향을 받는 것을 쓰시오.

 

   ▣ 전선굵기 : 굵은 전선을 사용하면 코로나 임계전압 상승

   ▣ 선간거리 : 선간거리가 증가하면 코로나 임계전압 상승

   ▣ 표고상승 : 표고가 상승하면 기압이 낮아져 코로나 임계전압이 낮아진다.

   ▣ 기온상승 : 기온이 상승하면 상대공기밀도가 낮아져 코로나 임계전압이 낮아진다.

 

9. 지중케이블의 고장점탐지법 3가지와 각각의 사용용도를 쓰시오.

   ① 머레이루프법 : 1선 지락사고 검측

   ② 펄스레이더법 : 3상 단락사고 검측

   ③ 정전브릿지법 : 단선사고 고장점 측정

 

10. 지중케이블에 시설해야 될 다음 물음에 답하시오.

  가. 지중전선로는 어떤 방식에 의해서 시설해야 하는지 3가지만 쓰시오.

     ▣ 직접매설식, 관로식, 암거식

  나. 지중전선로에는 전선을 어떤 전선을 사용하는가 ? 케이블

 

11. 중성점 접지에 대한 다음 물음에 답하시오.

  가. 송전선 계통에서 중성점 접지방법 4가지를 쓰시오.

     ① 비접지방식    ② 소호리액터접지방식    ③ 저항접지방식    ④ 직접접지방식

  나. 우리나라 154[kV], 345[kV] 송전선에서 중성점 접지방식은 ?

     ▣ 직접접지 (유효접지)

  다. 유효접지는 1선 지락사고시 건전상의 전압상승이 상규 대지전압의 몇 배를 넘지 않도

        록 임피던스를 조절해서 접지해야 하는가 ? 1.3배

 

12. 다음 그림은 TN-C 접지계통이다. 중성점 N과 보호도체 PE와 보호도체와 중성선에만

      PEN을 도면을 완성하고 표시하시오. 단, 중성선과 보호도체와 보호도체와 중성선을

     표시하시오.

 

나. 피뢰기의 기능상 구비조건 4가지를 쓰시오.

   ① 충격방전개시전압이 낮을 것

   ② 상용주파방전개시전압이 높을 것

   ③ 방전내량이 크고 제한전압이 낮을 것

   ④ 속류차단 능력이 충분할 것

 

13. 욕실 등 인체가 물에 젖어 있는 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경

     우 설치하는 인체 감전 보호용 누전차단기의 정격감도전류와 동작시간은 얼마 이하가

     되어야 하는가 ?

     ▣ 인체 감전보호용 누전차단기 정격감도전류 : 15 [mA]

     ▣ 동작 시간 : 0.03초

        ※ 일반용 누전차단기 동작시간 : 0.1초

 

14. 피뢰기는 이상 전압이 기기에 침입했을 때 그 파고값을 저감시키기 위해 뇌전류를

      대지로 방전시켜 절연파괴를 방지하고 방전에 의하여 생기는 속류를 차단하여 원래의

      상태로 회복시키는 장치이다. 다음 물음에 답하여라.

  가. 갭형 피뢰기의 구성요소를 쓰시오.

      ▣ 직렬갭, 특성요소

  나. 피뢰기 제한전압에 대해 간단히 설명하시오.

      ▣ 피뢰기가 충격파 전압을 방전중 양단자간에 남게 되는 전압

  다. 충격파 방전 개시전압에 대해 설명하시오.

      ▣ 피뢰기의 양단자간에 충격파 전압을 인가했을 때 방전을 개시하는 전압

 

15. 22.9[kV] 3상 4선식 다중접지선로에 다음 각 장소에 시설된 피뢰기의 정격전압은

     몇 [kV]인가 ?

    ① 배전선로 : 18[kV]         ② 변전소 : 21 [kV]

 

16. 다음과 같은 평형 3상 회로에 운전하는 유도전동기가 있다. 이 회로에 그림과 같이

      2개의 전력계 W1과 W2의 전력계와 전압계 ⓥ, 전류계 ⓐ를 접속한 후 지시값이

      W1 = 6[kW], W2 = 2.9[kW], V= 200[V], I = 30[A]일 때 다음 물음에 답하시오.

 

가. 이 유도전동기의 역률은 얼마인가 ?

 

나. 역률을 90[%]로 개선하는데 필요한 콘덴서 용량은 몇 [kVA]인가 ?

 

다. 이 전동기로 매분 20[m] 속도로 물체를 권상하면 몇 [ton]까지 권상할 수 있겠는가 ?

     단, 동기화배율은 80[%]로 한다.

 

17. 고압 동력부하의 사용전력량을 측정하려고 한다. CT 및 PT, 3상 적산전력량계가 그림

     과 같이 오결선되었다. 1L과 1S, P1과 P3가 바뀜을 하였을 때 어느 기간의 사용 전력

    량이 3,000[kWh]였다면 실제 전력량은 몇 [kW]인가 ? 단, 부하역률은 0.8이다.

 

[문제풀이]

 

[참고 ]

 

[답안작성]

 

18. 기자재가 그림과 같이 주어졌다. 다음 물음에 답하시오.

 

 

(1) 전압, 전류계법으로 저항값을 측정하기 위한 회로를 완성하시오.

(2) 저항 Rs에 대한 식을 쓰시오

 

19. 측정범위가 1[mA], 내부저항은 23[kΩ]의 전류계로 5[mA]까지 측정하고자 한다.

     몇 [Ω]의 분류기를 사용하여야 하는가 ?

 

[답안작성]

 

20. 전압이 1,083[V]를 측정하려고 한다. 측정값이 1,0092이다. 다음 물음에 답하시오.

      단, 소수점 이하 네째자리까지 구하시오.

 가. 오차를 구하시오.

       ▣ 오차 = 측정값(M) - 참값(T) = 1.0092 - 1.0183 = -0.0091

 나. 오차율을 구하시오.

 

 다. 보정값을 구하시오.

    ▣ 보정값 = 참값 (T) - 측정값 (M) = T - M = 1.0183 - 1.0092 = 0.0091

 라. 보정률을 구하시오.

 

21. 피뢰기와 같은 구조로 되어 있으나 전압 범위만을 조정하여 적용시키는 일종의 옥내

      피뢰기로서 선로에 발생하는 개폐서지, 순간과도전압 등의 이상전압이 2차 기기에

      악영향을 주는 것을 막기 위하여 설치하는 것이 대부분인 큐비클에 내장되어 전신구의

      변압기내 기기계통을 보호하는 기구는 무엇인가 ? 서지흡수기 (SA)

 

22. 피뢰기의 접지공사를 실시한 후 접지저항을 보조접지 A와 B를 설치하여 측정하였더니

      본접지와 A사이의 저항이 86[Ω], A와 B사이의 저항은 156[Ω], B와 본접지 사이는

      80[Ω]이다. 다음 물음에 답하시오.

 가. 피뢰기의 접지저항은 얼마인가 ?

 

 나. 피뢰기의 접지공사의 적합여부를 판단하고 그 이유를 설명하시오.

      ▣ 적합 : 피뢰기의 접지저항값은 10 [Ω] 이하이어야 하므로 적합하다.

 

23. 22.9[kV] / 220[V], 380[V], 30[kVA]의 변압기를 사용하는 저압 전로의 최대

      누설전류와 최소 절연저항을 구하시오.

 

     ※ 500[V] 이하에서는 절연저항이 0.1[MΩ] 이상이어야 한다.

 

 

 

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1. 송배전선로의 전기적 특성

가. 전압강하 (e)

 

  ▣ 1φ3w, 3φ4w 은 상전압을 기준으로 하고

       3φ3w 은 선간전압을 기준으로 한다.

 

나. 전압강하율 (ε)

 

다. 전압변동률 (δ)

 

라. 전력손실 (PL)

 

마. 전력손실률 (k)

 

바. 부하전력 (P)

 

사. 공급능력 (P)

   P = VI cos θ [W]

 

아. 승압했을 때의 관계 V = nV (승압)

 

2. 충전전류 Ic [A] ⇒ 1선당 전류

 

  ▣ 충전용량 Qc [kVA] ⇒ 3선을 일괄하여 적용

 

3. 승압의 필요성 및 효과

가. 전력공급측

   ▣ 전력손실 감소, 전압강하 및 전압변동율이 감소하고

   ▣ 저압설비의 투자비가 절감되고 전력 판매원가가 낮아진다.

나. 수용가측

   ▣ 고품질의 전기를 사용할 수 있으며

   ▣ 옥내배선에서 증설없이도 대용량 기기를 사용할 수 있다.

다. 승압효과

   ▣ 공급능력 증대, 전력손실 감소, 전압강하 및 전압강하율 감소, 고압배전선 연장의 감소,

        대용량 기기 사용 용이

 

4. 통신선 유도장해

가. 정전유도 : Cm, Eo

 

나. 전자유도 M, Io

    Eo = -jωL3Io [V]

 

다. 전자유도장해 근본대책

 1) 근본대책

   ▣ 전자유도전압의 억제를 위하여 통신선과 전력선간의 상호 인덕턴스를 감소시키며

        기유도전류를 감소시키고 선로의 병행거리 L을 감소시킨다.

 2) 전력선측 억제대책

   ① 차폐선을 설치한다.

   ② 중성선에 저항을 크게 하거나

   ③ 소호리액터 접지를 한다.

   ④ 고속도 지락보호장치를 설치한다.(고속도 재폐로 차단방식)을 채용한다.

   ⑤ 고장구간을 신속히 차단한다.

   ⑥ 3상의 연가를 실시한다.

   ⑦ 송전선과 중성선에 충분한 이격거리를 확보한다.

 3) 통신선측 억제대책

   ① 고성능 피뢰기를 설치한다.

   ② 연피케이블을 사용한다.

   ③ 통신선 중간에 배류코일을 설치한다.

   ④ 통신선에 절연변압기를 설치한다.

   ⑤ 전력선과 교차시에는 수직교차한다.

 

5. 코로나 현상

가. 코로나 현상

  ▣ 송전선로에서 공기의 절연이 국부적으로 파괴되어 낮은 소리와 빛을 내는 현상

       ※ 코로나 전압 : AC 21[kV/㎝] DC : 30 [kV/㎝]

 

나. 코로나 손실

 

다. 코로나 현상 영향

   ① 전선부식 촉진        ② 코로나 잡음           ③ 코로나 손실        ④ 인접 통신선 유도장해

   ⑤ 소호리액터 성능저하

 

라. 코로나 억제대책

  ① 복도체        ② 굵은 전선         ③ 가선금구류 개선

 

6. 전력선의 보호 및 측정

가. 접지의 목적

   ① 건전상의 이상전압 방지        ② 기기의 절연내력 경감 (전위상승 억제하여 절연내력 경감)

   ③ 빠른 지락전류 측정               ④ 보호계전기 동작 확실

나. 접지방식

   ① 계통접지 : TN, TT, IT

   ② 보호접지 : 등전위본딩, 피뢰시스템 접지

   ③ 변압기 접지 : 변압기 중성점 접지

다. 접지도체의 최소단면적

   1) 특고압, 고압 전기설비용 : 6[㎟] 이상

   2) 중성점 접지용 접지도체 : 16 [㎟] 이상

    ① 사용전압이 25[kV] 이하인 특고압 가공전선로로 중성점 다중접지식 전로에서 지락이

         발생하였을 때 2초 이내에 자동적으로 이를 차단하는 장치가 시설되었을 때 6[㎟] 이

        상으로 할 수 있다.

       ※ 7[kV] 이하의 전로에서는 6[㎟] 이상

   ② 저압 전기용 접지도체는 다심 또는 다심케이블에서 케이블의 한개의 도체의 단면적은

        0.75[㎟] 이상이다. 단, 연동연선의 한개의 도체의 단면적은 1.5[㎟]이상이어야 한다.

  3) 선도체 및 보호도체의 단면적

                                <보호도체의 최소단면적>

상도체의 단면적 S
(㎟, 구리)
보호도체의 최소 단면적 ([㎟], 구리)
재질이 상도체와 같은 경우
재질이 상도체와 다른 경우
16 [㎟] 이하
S
(k1/k2) × S
16 초과 35 [㎟] 이하
16 [㎟]
(k1/k2) × 16
35 [㎟] 초과
S / 2
(k1/k2) × (S/2)

 

라. 접지방식

 1) 계통접지

        ▣ 계통에서 저압전로의 보호도체 및 중성점의 접속방식에 따른 접지계통의 분류

 2) TN, TT, IT

   ① 첫번째 글자 : 전원과 대지와의 관계

        T : 한점을 대지와 직접 접한다.

         I : 한점을 절연하거나 보호 임피던스를 통해 접지하는 방식

   ② 두번째 글자 : 노출도전부와 대지와의 관계

         T : 노출도전부를 대지에 직접 접지한다.

         N : 노출도전부를 전원계통의 접지점 즉 중성점과 보호도체에 직접 접속한다.

   ③ 세번째 글자 : 중성선과 접지도체와의 관계

        S : 중성선 또는 접지전선로를 별도로 분리한다.

        C : 중성선과 보호기능을 한개의 도체로 겸용한다.

 

 3) 접지도체의 굵기

   ▣ 선정기준 : 전류용량, 기계적 강도, 내식성

 

7. 절연저항

  ▣ 절연내력시험은 전로의 최대사용전압을 기준으로 하여 정해진 시험전압을 10분간

       가했을 때 이에 견디어야 한다.

  ▣ 절연저항 측정은 전로의 절연저항이 몇 [MΩ] 인지를 측정하여 사용상태에서 누설전류

       의 크기를 확인하는 것이다.

가. 저압전로의 절연저항

전로의 사용전압 [V]
DC 시험전압 [V]
절연저항 [MΩ]
SELV 및 PELV
250
0.5 이상
FELV 및 500[V] 이하
500
1.0 이상
500 [V] 초과
1,000
1.0 이상

 [주] 특별저압 EXtra low voltage : 2차 전압이 AC 50[V], DC 120[V] 이하로 SELV

       (비접지식회로 구성) 및 PELV (접지식 구성)은 1차와 2차가 전기적으로 절연된

       회로, FELV는 1차와 2차가 전기적으로 절연되지 않은 회로

  ▣ KEC 112. 용어 정의

    ◈ 특별저압 (ELV, Extra Low Voltage) : 인체에 위험을 초래하지 않을 정도의

         저압을 말한다.

    ⊙ SELV (Safety Extra Low Voltage) : 비접지 회로

    ⊙ PELV (Protective Extra Low Voltage) : 접지 회로

    ⊙ FELV (Fucntion Extra Low Voltage)

나. 저항 및 절연저항 측정법

 1) 저항 측정법

   ① 저저항 측정법 (1[MΩ] 이하) : 켈빈 더블 저항 측정법

   ② 중저항 측정법 (1~10 [MΩ]) : 전압강하법, 필라멘트측정법, 휘스톤브리지법

   ③ 검류계 내부저항 : 휘스톤 브리지법

   ④ 전해액 내부저항 : 휘스톤 브리지법

   ⑤ 접지저항 : 콜라우시브리지, 접지저항계

 

8. 피뢰기(LA) 이상전압 방지

  ▣ 피뢰기 : 이상전압 방전 ▣ 접지저항값 : 10 [Ω] 이하

가. 피뢰기의 구조와 역할

  1) 종류 : 갭형, 갭리스형

  2) 직렬갭 : 뇌전류를 방전하고 속류를 차단한다.

      특성요소 : 뇌전류 방전시 피뢰기 자신의 전위상승을 억제하여 자신의 절연파괴를

                        방지한다.

  3) 피뢰기의 역할

    ① 이상전압의 침입시 피뢰기 단자전압이 어느 일정 값 이상으로 올라가면 즉시 방전을

          개시하여 전위상승을 억제해야 한다.

    ② 이상전압이 없어져 단자전압이 일정값 이하가 되면 즉시 방전을 종료해 원래의 송전

         상태로 복귀해야 한다.

  4) 갭레스형

    ① 직렬갭이 없어 피뢰기의 구조가 간단하고 소형이다.

    ② 피뢰기의 소손 위험이 적고 뛰어난 성능이 유지되고 속류가 없어 빈번한 동작이

        발견되며 광범위한 절연매체에서도 사용이 용이하다.

나. 피뢰기의 구비조건

   ① 충격방전전압이 낮을 것

   ② 상용주파 방전개시전압이 높을 것

   ③ 방전내량이 클 것

   ④ 제한전압이 낮을 것

   ⑤ 속류차단 능력이 충분할 것

다. 피뢰기의 열 폭기 현상

 ▣ 피뢰기 내에서 발생한 열이 피뢰기 외부로 방전하는 열에 비해 커서 피뢰기내의

      온도가 올라가는 현상

라. 피뢰기 정격전압

  ① 피뢰기 정격전압 : 피뢰기 방전 후 속류를 차단하는 교류 최고전압을 말하고 상용주파

                                    허용단계전압이라 한다.

  ② 상용주파보다 높은 전압을 속류로 차단하여 방류를 종료하는데 이를 정격전압이라 한다.

      ▣ 피뢰기 정격전압 V = α × β × Vm

           ⇒ α : 접지계수, β : 유도계수, Vm : 허용최대전압(차단기 정격전압)

전력계통
피뢰기의 정격전압[kV]
공칭전압[kV]
중성점 접지방식
변전소
배전선로
3.3
비접지
7.5
7.5
6.6
비접지
7.5
7.5
22.9
3상4선식 다중접지
21
18
22
PC접지 또는 비접지
24
66
PC접지 또는 비접지
72(75)
154
유효접지
144(138)
345
유효접지
288

 

마. 제한전압

  ① 피뢰기의 동작으로 내습한 충격파 전압이 방전하게 되어 피뢰기의 단자에 남게 되는

      충격파 전압을 말한다.

  ② 피뢰기 동작 중 계속하여 걸려 있는 피뢰기 단자 전압값의 파고치를 말한다.

 

바. 방전전류

  ▣ 피뢰기가 방전중 피뢰기에 흐르는 전류를 말하고 피뢰기에 흐르는 방전전류는 선로 및

       발전소의 차폐의무와 그 지역에 연간 뇌우일수를 고려하여 결정한다.

사. 피뢰기의 공칭방전전류

공칭
방전전류
설치장소
적용조건
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
5000[A]
변전소
⊙ 66[kV] 및 그 이하의 계통에서 Bank 용량이 3000[kVA]
이하인 곳
2500[A]
배전선로
⊙ 배전선로

아. 피뢰기의 설치장소

  1) 발, 변전소의 인입구 및 인출구

  2) 배전용 변압기의 고압 및 특별 고압측

  3) 특별 고압 수용가의 인입구

  4) 지중 선로와 가공 선로의 접속점

 

9. 단상 3선식 배전선로의 보호

   ① 변압기 중성점은 접지공사를 한다.

   ② 2차측 개폐기는 동시 동작형이어야 한다.

   ③ 중성선에는 퓨즈를 설치하지 않는다.

      ※ 퓨즈 용단시 경부하측 전압이 상승하여 위험하게 된다.

 

10. 전압강하

  ▣ 수용가설비의 전압강하

 
조명 (%)
기타 (%)
A - 저압으로 수전하는 경우
① 3
③ 5
B - 고압으로 수전하는 경우
② 6
④ 8
가능한 한 최종회로 내의 전압강하가 A 유형의 값을 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.
사용자의 배선설비가 100[m]를 넘는 부분의 전압강하는 미터 당 0.005[%] 증가할 수
있으나 이러한 증가분은 0.5[%]를 넘지 않아야 한다.

 

​11. 대지전압

   ▣ 접지식 전로 : 전선과 대지 사이의 전압

   ▣ 비접지식 전로 : 전선과 그 전선로 중에 임의의 다른 전선과의 전압

 

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