아낌없이 주는 나무

1. 154[kV] 수전설비 결선도

 ▣ 도면은 154[kV]를 수전하는 어느 공장의 수전설비에 대한 단선도이다. 이 단선도를

     보고 다음 각 물음에 답하시오.

(1) ~ (8) ① ~ ⑧ 에 설치되어야 할 기기의 심벌을 그리고 그 명칭을 쓰시오.

  ※ 위와 같이 기기를 그려 결선도를 완성하면 다음과 같다.

2. 리액터 시동 정지 시퀀스 제어

 ▣ 답안지의 그림은 리액터 시동 정지 시퀀스 제어의 미완성 회로도면이다. 이 도면을

     이용하여 다음 각 물음에 답하시오.

  (1) 미완성 부분의 다음 회로를 완성하시오.

   ① 리액터 단락용 전자접촉기 MCD와 주회로를 완성하시오.

   ② PB-ON 스위치를 투입하였을 때 자기유지가 될 수 있는 회로를 구성하시오.

   ③ 전동기 운전용 램프 RL과 정지용 램프 GL 회로를 구성하시오.

  (2) 직입 기동시의 기동전류가 정격전류의 6배가 흐르는 전동기를 80[%] 탭에서 리액터

      기동한 경우의 기동전류는 정격전류의 약 몇 배 정도가 되는가 ?

  (3) 직입 기동시의 기동토크가 정격토크의 2배였다고 하면 80[%] 탭에서 리액터 기동한

      경우의 기동토크는 정격토크의 약 몇 배로 되는가 ?

【답안작성】

 (1) 미완성 부분의 다음 회로를 완성하시오.

   ① 리액터 단락용 전자접촉기 MCD와 주회로를 완성하시오.

   ② PB-ON 스위치를 투입하였을 때 자기유지가 될 수 있는 회로를 구성하시오.

   ③ 전동기 운전용 램프 RL과 정지용 램프 GL 회로를 구성하시오.

(2) 직입 기동시의 기동전류가 정격전류의 6배가 흐르는 전동기를 80[%] 탭에서 리액터

    기동한 경우의 기동전류는 정격전류의 약 몇 배 정도가 되는가 ?

 ▣ 기동전류는 전압에 비례한다. 전전압에서 기동전류가 정격전류의 6배가 흐르므로

      80[%] 탭 전압에서 기동전류 Is = 0.8 × 6 In = 4.8 In 답 : 4.8배

(3) 직입 기동시의 기동토크가 정격토크의 2배였다고 하면 80[%] 탭에서 리액터 기동한

    경우의 기동토크는 정격토크의 약 몇 배로 되는가 ?

 ▣ 동기전동기 τ ∝ V (기동토크는 전압에 정비례)

     유도전동기 τ ∝ V2 (기동토크는 전압의 제곱에 비례)

    ∴ 기동토크 τ = 0.82 × 2 τ = 1.28 τ 정답 : 1.28배

3. 저압전로 개폐기

 ▣ 저압전로 중에 개폐기를 시설하는 경우에는 부하용량에 적합한 크기의 개폐기를

     각 극에 시설하여야 한다. 그러나 분기 개폐기에는 생략하여도 되는 경우가 있다.

     다음 도면에서 생략하여도 되는 부분은 어느 개소인지를 모두 지적(영문표기)하시오.

[답안작성]

 ▣ 중성선, 접지측 전선에 접속된 분기회로의 개폐기는 생략가능하다.

        (1) E, H, I         (2) D, F

[해설]

 ▣ KEC 212.6.1 저압전로 중의 개폐기의 시설

  1. 저압전로중에 개폐기를 시설하는 경우(이 규정에서 개폐기를 시설하도록 정하는 경우에

      한한다)에는 그 곳의 각극에 설치하여야 한다.

  2. 사용전압이 다른 개폐기는 상호 식별이 용이하도록 시설하여야 한다.

▣ KEC 212.6.2 저압 옥내전로 인입구에서의 개폐기의 시설

 1. 저압옥내전로 (KEC에서 규정하는 화약류 저장소에 시설하는 것을 제외한다. 이하 같

    다)에는 인입구에 가까운 곳으로서 쉽게 개폐할 수 있는 곳에 개폐기 (개폐기의 용량이

    큰 경우는 적정 회로로 분할하여 각 회로별로 개폐기를 시설할 수 있다. 이 경우에 각 회

    로별 개폐기는 집합하여 시설하여야 한다)를 각 극에 시설하여야 한다.

 2. 사용전압이 400[V] 이하인 옥내 전로로서 다른 옥내전로(정격전류 16A 이하인 과전류

     차단기 또는 정격전류가 16A를 초과하고 20A 이하인 배선차단기로 보호되고 있는

     것에 한한다)에 접속하는 길이 15[m] 이하의 전로에서 전기를 공급받는 것은 제1의

      규정에 의하지 아니할 수 있다.

 3. 저압 옥내전로에 접속하는 전원측의 전로(그 전로에 가공 부분 또는 옥상 부분이 있는

    경우에는 그 가공 부분 또는 옥상부분 보다 부하측에 있는 부분에 한한다)의 그 저압

    옥내 전로의 인입구에 가까운 곳에 전용의 개폐기를 쉽게 개폐할 수 있는 곳의 각 극에

    시설하는 경우에는 제1의 규정에 의하지 아니할 수 있다.

▣ 내선규정 1465-2 개폐기의 시설

 변압기의 중성선 또는 접지측 전선에 접속하는 분기회로의 경우에는 개폐기를 생략할 수 있다.

4. 적외선 전구

 ▣ 적외선 전구에 대하여 다음 각 물음에 답하시오.

  (1) 주로 어떤 용도에 사용되는가 ? 적외선에 의한 가열 및 건조 (표면 가열)

  (2) 주로 몇 [W] 정도의 크기로 사용되는가 ? 25[W]

  (3) 효율은 몇 [%] 정도 되는가 ? 75[%]

  (4) 필라멘트의 온도는 절대온도로 몇 [˚K] 정도 되는가 ? 2,500[˚K]

  (5) 적외선 전구에서 가장 많이 나오는 빛의 파장은 몇 [μm]인가 ? 1~3[μm]

5. 배광곡선 및 수평면 조도

 ▣ 그림과 같은 배광곡선을 갖는 반사갓형 수은등 400[W] (22,000[lm])을 사용할 경우

    기구 직하 7[m] 점으로 부터 수평으로 5[m] 떨어진 점의 수평면 조도를 구하시오.

    단, cos-1 0.814 = 35.5˚, cos-1 0.707 = 45˚, cos-1 0.583 = 54.3˚ 이다.

【문제풀이】

<사전에 숙지해야 할 사항>

 ▣ 배광곡선은 조명기구의 직하점을 기준선으로 하여 조명체와 조명기구간에 이루는 각도에

     따른 광도분포를 나타낸 곡선을 말한다.

  ⊙ 배광곡선의 분포는 cos 곡선의 분포를 이룬다. 조명기구 직하에서는 즉 각도가 0˚일 때는

      광도값에 1을 곱해주고 조명기구와 조명체의 각도가 90˚일 때는 광도값에 0을 곱해 준다.

 ▣ 수평면 조도는 수평면에 법선 즉 직각으로 입사하는 빛의 양을 나타낸다.

 ▣ 수직면 조도는 수직면에 법선 즉 직각으로 입사하는 빛의 양을 나타낸다.

 ▣ 조도는 광도에 비례하고 거리에는 역제곱의 법칙이 작용한다.

[답안작성]

 ① 수평면 조도를 구하기 위한 사전작업으로 피조체에 입사하는 광도를 구하기 위하여

     광원과 피조체간의 광원입사각을 구하며 입사각은 cos값을 활용하여 구한다.

 ② 배광곡선에서 각도 35.5˚ 에 대한 광도는 약 280 [cd/1,000 [lm]]임을 알 수 있다.

     이제 해당 지점에 대한 광도를 구해 보자.

 ③ 이제 해당 점의 광도를 구했으니 수평면조도를 구해 보자.

【 해설 】

 ▣ 배광곡선을 이용한 수평면 조도를 구하는 방법에 대해 알아보자.

   ⊙ 배광곡선은 광원의 직하 수직선과 조도체가 이루는 각도에 따른 광도분포를 나타낸다.

   ⊙ 각도에 따라 광도분포가 달라지므로 광도를 구하기 위해서는 먼저 광원의 직하 수직선과

       조도체가 이루는 각도를 먼저 구해야 하는데 이때 cos값을 이용하여 구한다.

 ▣ 해당 지점의 광도를 구하면 조도는 광도와 비례하고 거리역제곱의 법칙을 이용하여

     구하며 수평면 조도는 수평면의 법선 즉, 수평면에 직각으로 입사하는 광속을 구하는

     것이므로 cos값을 곱해준다.

6. 유입변압기와 몰드변압기의 비교

 ▣ 다음은 유입변압기와 몰드형 변압기를 비교하였을 때 몰드형 변압기의 장점(5가지)와

     단점 (2가지)를 쓰시오.

 (1) 장점

  ① 난연성 우수

  ② 절연신뢰성 향상

  ③ 소형, 경량화 가능

  ④ 내습성 및 내진성이 양호

  ⑤ 유입변압기에 비해 보수점검이 용이

 (2) 단점

  ① 가격이 고가

  ② 내전압이 낮아 서지에 대한 대책이 필요

7. 2단 강압방식의 수전에서 변전설비 단선 계통도

 ▣ 주변압기에서 부터 각 부하에 이르는 변전설비의 단선 계통도를 간단히 그리시오.

[해설] 변압기 용량[kVA]

   ▣ 3, 5, 7.5, 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000

8. 특고압 수전설비

 ▣ 3상 4선식 22.9[kV] 수전설비 결선도이다. ① ~ ⑩번 까지 표준심벌을 사용하여 도면을

     완성하고 표의 빈칸 ② ~ ⑨ 에 알맞은 내용을 쓰시오.

【 답안작성 】

 (1) 표준결선도

 (2) 기능 설명

9. 3상 유도전동기 MCC반

 ▣ 그림과 같이 3상 농형 유도전동기 4대가 있다. 이에 대한 MCC반을 구성하고자 할 때

     다음 각 물음에 답하시오.

(1) MCC(Motor Control Center)의 기기 구성에 대한 대표적인 장치를 3가지만 쓰시오.

   ① 기동장치      ② 제어 및 보호장치     ④ 차단장치

(2) 전동기 기동방식을 기기의 수명과 경제적인 면을 고려한다면 어떤 방식이 적합한가 ?

    ▣ 기동보상기법

(3) 콘덴서 설치시 제5고조파를 제거하고자 한다. 그 대책에 대하여 쓰시오.

    ▣ 콘덴서 용량의 이론상 4%, 실제상 6% 정도의 직렬 리액터를 설치한다.

(4) 차단기는 보호계전기의 4가지 요소에 의해 동작되도록 하는데 그 4가지를 쓰시오.

  ① 단일 전류요소    ② 단일 전압요소    ③ 전압전류 요소   ④ 2전류요소

10. 전력계통의 절연협조

 ▣ 전력계통의 절연협조에 대하여 그 의미를 상세히 설명하고 관련 기기에 대한 기준 충격

     절연강도를 비교하여 절연협조가 어떻게 되어야 하는지를 설명하시오. 단, 관련기기는

     선로애자, 결합콘덴서, 피뢰기, 변압기에 대하여 비교하시오.

 [답안작성]

  ▣ 절연협조

   ⊙ 계통내의 각 기기, 기구 및 애자 등의 상호간에 적정한 절연강도를 지니게 함으로써

       계통설계를 합리적, 경제적으로 할 수 있게 한 것을 절연협조라 한다.

  ▣ 절연강도의 크기 순

   ⊙ 선로애자 > 결합콘덴서 > 변압기 > 피뢰기

11. 고조파 전류 억제 대책

  ▣ 고조파 전류는 각종 선로나 간선에 에너지 절약기기나 무정전전원장치 등이 증가하면서

      선로에 발생하여 전원의 질을 떨어뜨리고 과열 및 이상상태를 발생시키는 원인이 되고 있다.

      고조파 전류를 방지하기 위한 대책 3가지만 쓰시오.

 【 답안작성 】

  ① 전력변환장치의 펄스수를 크게 한다.

  ② 고조파 필터를 사용하여 제거한다.

  ③ 전력용 콘덴서에 직렬리액터를 설치한다.

 [해설]

  ▣ 고조파 발생원인

   ① 변압기, 전동기 등의 여자전류

   ② 컨버터, 인버터, 쵸퍼 등 전력변환장치

   ③ 전기로, 아크로

   ④ 전기용접기

   ⑤ 전력전자 응용기기 (컴퓨터, 전동기 구동장치 등)

  ▣ 고조파 경감 대책

   ① 전력변환장치의 펄스수를 크게 한다.

   ② 고조파 필터를 사용하여 제거한다.

   ③ 전력용 콘덴서에는 직렬리액터를 설치한다.

   ④ 선로의 코로나 방지를 위해 복도체, 다도체를 사용한다.

   ⑤ 변압기에는 △결선을 사용하여 고조파를 제거한다.

   ⑥ 고조파 발생기기와 충분한 이격거리를 확보 및 차폐케이블을 사용한다.

   ⑦ 고조파 발생기기와 접지를 분리한다.

11. 피뢰기의 공칭 방전전류

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

     일수와 관계되나 모든 요소를 고려한 일반적인 시설장소별 적용할 피뢰기의 공칭방전

     전류를 쓰시오

12. 펌프용 유도전동기의 수동 및 자동 절환 운전회로

 ▣ 다음은 펌프용 유도전동기의 수동 및 자동절환 운전회로도이다. 그림에서 ① ~ ⑦의

     기기의 명칭을 쓰시오.

【 답안작성 】

 ① 열동계전기   ② 플로우트 스위치 또는 Level 스위치   ③ 자기유지 a접점

 ④ 푸시버튼 스위치 (ON)   ⑤ 푸시버튼스위치 (OFF)

 ⑥ 열동계전기 순시동작 수동복귀 b접점   ⑦ 수동 및 자동 전환 스위치

13. 변압기 △-△ 결선방식의 장단점

 ▣ 변압기의 △-△ 결선 방식의 장점과 단점을 3가지씩 쓰시오.

  (1) 장점

   ① 제3고조파 전류가 △결선내를 순환하므로 정현파 교류 전압을 유기하여 기전력의 파형이

       왜곡되지 않는다.

   ② 1대가 고장나면 나머지 2대로 V결선하여 사용할 수 있다.

   ③ 각 변압기의 상전류가 선전류의 1/√3이 되어 대전류에 적합하다.

  (2) 단점

   ① 중성점을 접지할 수 없으므로 지락사고의 검출이 곤란하다.

   ② 권수비가 다른 변압기를 결선하면 순환전류가 흐른다.

   ③ 각 상의 임피던스가 다를 경우 3상 부하가 평형이 되어도 변압기의 부하전류는 불평형이 된다.

14. 변압기 회로의 단위법(Pu) 구하는 과정

 ▣ 변압기가 있는 회로에서 전류 I1, I2를 단위법(pu)으로 구하는 과정이다. 다음 조건을

     이용하여 풀이과정의 (①~⑪) 안에 알맞은 내용을 쓰시오.

[조건]

  ① 단상발전기의 정격전압과 용량은 각각 10∠0˚ [kV]이고 pu 임피던스 Z=j0.8[pu]

  ② 변압기의 변압비는 5:1이고 정격용량 100[kVA] 기준으로 %임피던스는 j12[%]이고

      부하 임피던스는 ZL = j120[Ω]

【풀이과정】

 (1) 변압기 1차측의 전압 및 용량의 기준값을 10[kV], 100[kVA]로 하면 2차측의 전압

      기준값은 ( ① [kV])로 된다.

 (2) 그러므로 변압기 1, 2차측의 전압 pu 값은 각각 V1pu = (② [pu]), V2pu =( ③

     [pu] ) 이다.

 (3) 변압기 1,2차측 전류의 기준값은 각각 I1b = (④ [A]), I2b = (⑤ [A] )이다.

 (4) 변압기의 2차측 회로의 임피던스 기준값 Z2b = (⑥ [Ω] )이므로

      부하의 임피던스 단위값 ZLpu = (⑦ [pu] )로 되므로

      회로 전체의 임피던스 단위값 Zpu = ZGpu + ZTpu + ZLpu = (⑧ [pu]) 이다.

 (5) 전류의 단위값은 I1pu = I2pu = (⑨ [pu]) 로 되므로

 (6) 회로의 실제 전류 I1= ( ⑩ [A]), I2 = ( ⑪ [A])

  [문제 풀이]

(1) 변압기 1차측의 전압 및 용량의 기준값을 10[kV], 100[kVA]로 하면 2차측의 전압

    기준값은 ( ① 2 [kV])로 된다.

(2) 그러므로 변압기 1, 2차측의 전압 pu 값은 각각 V1pu = (② 1 [pu]), V2pu =( ③

    1 [pu] ) 이다.

(3) 변압기 1,2차측 전류의 기준값은 각각 I1b = (④ 10 [A]), I2b = (⑤ 50[A] )이다.

(4) 변압기의 2차측 회로의 임피던스 기준값 Z2b = (⑥ 40 [Ω] )이므로

부하의 임피던스 단위값 ZLpu = (⑦ 3 [pu] )로 되므로

회로 전체의 임피던스 단위값 Zpu = ZGpu + ZTpu + ZLpu = (⑧ 3.92 [pu]) 이다.

(5) 전류의 단위값은 I1pu = I2pu = (⑨ 0.26 [pu]) 로 되므로

(6) 회로의 실제 전류 I1= ( ⑩ 2.6 [A]), I2 = ( ⑪ 13 [A])

【문제풀이】

<사전에 숙지해야 할 사항>

 ▣ 배광곡선은 조명기구의 직하점을 기준선으로 하여 조명체와 조명기구간에 이루는 각도에 따른

     광도분포를 나타낸 곡선을 말한다.

  ⊙ 배광곡선의 분포는 cos 곡선의 분포를 이룬다. 조명기구 직하에서는 즉 각도가 0˚일 때는

      광도값에 1을 곱해주고 조명기구와 조명체의 각도가 90˚일 때는 광도값에 0을 곱해 준다.

 ▣ 수평면 조도는 수평면에 법선 즉 직각으로 입사하는 빛의 양을 나타낸다.

 ▣ 수직면 조도는 수직면에 법선 즉 직각으로 입사하는 빛의 양을 나타낸다.

 ▣ 조도는 광도에 비례하고 거리에는 역제곱의 법칙이 작용한다.

[답안작성]

 ① 수평면 조도를 구하기 위한 사전작업으로 피조체에 입사하는 광도를 구하기 위하여

     광원과 피조체간의 광원입사각을 구하며 입사각은 cos값을 활용하여 구한다.

 ② 배광곡선에서 각도 35.5˚ 에 대한 광도는 약 280 [cd/1,000 [lm]]임을 알 수 있다.

     이제 해당 지점에 대한 광도를 구해 보자.

 ③ 이제 해당 점의 광도를 구했으니 수평면조도를 구해 보자.

【 해설 】

 ▣ 배광곡선을 이용한 수평면 조도를 구하는 방법에 대해 알아보자.

   ⊙ 배광곡선은 광원의 직하 수직선과 조도체가 이루는 각도에 따른 광도분포를 나타낸다.

   ⊙ 각도에 따라 광도분포가 달라지므로 광도를 구하기 위해서는 먼저 광원의 직하 수직선과

       조도체가 이루는 각도를 먼저 구해야 하는데 이때 cos값을 이용하여 구한다.

 ▣ 해당 지점의 광도를 구하면 조도는 광도와 비례하고 거리역제곱의 법칙을 이용하여

     구하며 수평면 조도는 수평면의 법선 즉, 수평면에 직각으로 입사하는 광속을 구하는

     것이므로 cos값을 곱해준다.