아낌없이 주는 나무

1. 설비불평형률

 ▣ 설비불평형률에 대한 다음 각 물음에 답하시오.

     단, 전동기의 출력 [kW]를 입력 [kVA]로 환산하면 5.2[kVA]이다.

 (1) 저압, 고압 및 특고압 수전의 3상 3선식 또는 3상 4선식에서 불평형 부하의 한도는

     단상 부하로 계산하여 설비불평형률은 몇 [%] 이하로 하는 것을 원칙으로 하는가 ?

      30[%] 이하

  (2) 아래 그림과 같은 3상 3선식 440[V] 수전인 경우 설비불평률을 구하시오.

  [답안작성]

 [해설]

 ▣ 내선규정 1410-1 설비 부하평형 시설

   ⊙ 저압, 고압 및 특고압 수전의 3상 3선식 또는 3상 4선식에서 불평형부하 한도는 단상

       접속부하로 계산하여 설비불평형률을 30[%] 이하로 하는 것을 원칙으로 한다.

       다만, 다음 각호의 경우는 이 제한에 따르지 않을 수 있다.

  ① 저압수전에서 전용변압기로 수전하는 경우

  ② 고압 및 특고압 수전에서 100[kVA(kW)] 이하의 단상부하인 경우

  ③ 고압 및 특고압 수전에서 단상부하용량의 최대와 최소의 차이가 100[kVA(kW)] 이하인 경우

  ④ 특고압 수전에서 100[kVA(kW)] 이하의 단상변압기 2대로 역V결선하는 경우

2. 전고조파왜율 (THD)

 ▣ 배전선의 기본파 전압 실효값이 V1[V], 고조파 전압의 실효값이 V3[V], V5[V], Vn[V]이다.

     THD(Total Harmonics Distortion)의 정의와 계산식을 쓰시오.

  정의 : THD는 전고조파왜율으로 기본파의 실효값에 대한 전고조파의 실효값의 비로써

           고조파 성분이 어느 정도 포함되어 있는지를 나타낸 것이다.

3. 역률과 전력손실

 ▣ 단상 200[V], 6[kW], 역률 0.6(지상)의 부하에 전력을 공급하고 있는 전선 1가닥의

     저항이 0.15[Ω], 리액턴스가 0.1[Ω]인 2선식 배전선이 있다. 지금 부하의 역률을1로 개선하면

     역률 개선 전 후의 전력손실 차이는 몇 [W]인지 계산하시오.

4. 코로나 임계전압

  ▣ 전선이 정삼각형의 정점에 배치된 3상 선로에서 전선의 굵기, 선간거리, 표고, 기온에

      의하여 코로나 임계전압이 받는 영향을 쓰시오.

  [참고]

5. 직류 분권전동기의 토크, 손실 및 효율

  ▣ 그림과 같이 정격전압 440[V], 정격 전기자 전류 540[A], 정격회전속도 900[rpm]인

      직류 분권전동기가 있다. 브러시 접촉전압을 포함한 전기자 회로의 저항은 0.041[Ω],

      자속은 항시 일정할 때, 다음 각 물음에 답하시오.

 (1) 전기자 유기전압 Ea는 몇 [V]인지 구하시오.

   ▣ 역기전력 Ea = V - IaRa = 440 - 540 × 0.041 = 417.76 [V]

 (2) 이 전동기의 정격부하 시 회전자에서 발생하는 토크 T [N·m]를 구하시오.

 (3) 이 전동기는 75[%] 부하일 때 효율이 최대이다. 이 때 고정손(철손+기계손)을 구하시오.

7. 차단기 차단용량

 ▣ 그림과 같은 단선 계통도를 보고 다음 각 물음에 답하시오. 단, 한국전력 측의

     전원용량은 500,000[kVA]이고, 선로손실 등 제시되지 않은 조건은 무시하리로 한다.

 (1) CB-2의 정격을 계산하시오. 단, 차단용량은 [MVA]로 표기하시오.

 [문제풀이] 한국전력측 전원용량은 단락용량을 의미한다. 단락용량이 주어졌으므로 기준

               용량을 정해 한전 전원측 %Z를 구할 수 있다. 차단기 앞 전원측 합성 %Z를

               구해 단락전류를 구하고 차단기의 용량을 구할 수 있다.

  ▣ 차단용량은 단락용량 보다 큰 값으로 선정하며, 최소 차단용량은 단락용량으로 볼

      수 있다. 문제가 %임피던스로 주어졌을 때 차단용량은 단락용량으로 구할 수 있다.

 [답안작성]

8. 변압기 절연내력 시험전압

 ▣ 변압기의 절연내력 시험전압에 대한 ① ~ ⑦ 의 알맞은 내용을 빈칸에 쓰시오.

【문제풀이】

  ▣ 옴법에 의해 단락전류를 구하는 방법은 대지전압을 임피던스로 나누어 산정한다.

      이 때 각각의 임피던스의 기준 통일시키기 위해 기준전압을 정해 이에 맞추어

     임피던스를 환산해 준다. (%Z법에 의해 산정할 때는 기준용량을 정해 환산해

      주는 것과 같다)

[답안작성]

9. 권상 전동기 출력

 ▣ 어느 공장에서 기중기의 권상하중 50[ton], 12[m] 높이를 4분에 권상하려고 한다.

     이 것에 필요한 권상 전동기의 출력을 구하시오. 단, 권상기구의 효율은 75[%]이다.

10. 감광보상률

 ▣ 조명설계시 사용되는 용어 중 감광보상률이란 무엇을 의미하는지 설명하시오.

  [답안작성] 조명설비는 시간의 경과에 따라 광원의 노화, 오손, 효율 저하에 따라 광속이

                 감소하므로 조명설계를 할 때 이러한 광속의 감소를 미리 예상하여 소요 광속에

                 여유를 두는 정도를 말한다.

11. 축전지의 충전방식

 ▣ 다음과 같은 축전지의 충전방식은 어떤 충전방식인지 그 명칭을 쓰시오.

   (1) 정류기가 축전지의 충전에만 사용되지 않고 평상시 다른 직류부하의 전원으로 병행하여

        사용되는 충전방식 : 부동충전방식

   (2) 축전지의 각 전해조에 일어나는 전위차를 보정하기 위해 1~3개월 마다 1회 정전압으로

       10~12시간 충전하는 충전방식 : 균등충전방식

12. 송전선에서의 충전전류와 충전용량

  ▣ 전압 22,900[V], 주파수 60[Hz], 선로길이 7[㎞] 1회선의 3상 지중 송전선로가 있다.

     이의 3상 부하 충전전류 및 충전용량을 구하시오. 단, 케이블의 1선당 작용 정전용량은

     0.4 [μF/㎞] 라고 한다.

   (1) 무부하 충전전류     (2) 충전용량

 【 문제풀이 】

  ▣ 3상의 충전전류를 구할 때는 3상 분을 더하지 않는다. 왜냐하면 평형전류라고 하면

      3상 충전전류를 더하면 "0" ( IL1 + IL2+ IL3 = 0)이 되기 때문이다. 따라서 충전전류를

      구할 때는 3상 전류를 더하지 않고 한 상분만 구하게 된다.

  ▣ 충전전류는 대지전압을 전선과 대지간의 임피던스 Xc(1/ωC)로 나누어 산정한다

       Ic = E/(1/ ωC) = ωCE

  ▣ 충전용량은 3상분을 합하게 된다. 충전용량은 대지전압와 충전전류를 곱해 산정한다.

      Qc = 3 E × Ic = 3 E × ωCE = 3ωCE2 = ωCV2

[답안작성]

13. 발·변전소 모선 보호계전방식

  ▣ 발전소 및 변전소에 사용되는 다음 각 모선 보호 계전 방식에 대하여 설명하시오.

 (1) 전류 차동 계전방식

  ⊙ 각 모선에 설치된 CT의 2차 회로를 차동접속하고 거기에 과전류 계전기를 설치한 것으

     로서, 모선 내 고장에서는 모선에 유입되는 전류의 총계와 유출하는 전류의 총게가 다

     르다는 것을 이용해서 고장 검출을 하는 방식

 (2) 전압 차동 계전 방식

  ⊙ 각 모선에 설치된 CT의 2차 회로를 차동접속하고 거기에 임피던스가 큰 전압 계전기

     를 설치한 것으로서, 모선 내 고장에서는 계전기에 큰 전압이 인가되어서 동작하는 계전기

 (3) 위상 비교 계전방식

  ⊙ 모선에 접속된 각 회선의 전류 위상을 비교함으로써 모선 내 고장인지 외부 고장인지

     를 판별하는 방식

 (4) 방향 비교 계전 방식

  ⊙ 모선에 접속된 각 회선에 전력방향계전기 또는 거리방향계전기를 설치하여 모선으로

      부터 유출하는 고장 전류가 없는데 어느 회선으로 부터 모선 방향으로 고장 전류의

      유입이 있는지 파악하여 모선 내 고장인지 외부 고장인지를 판별하는 방식

14. 발전기의 종합효율

 ▣ 출력 100 [kW]의 디젤 발전기를 8시간 운전하여 발열량 10,000[kcal/㎏]의 연료를

     215[㎏] 소비할 때 발전기의 종합효율은 몇 [%]인지 구하시오.

15. 유도전동기 Y-△ 기동방식의 주회로

  ▣ 그림은 3상 유도 전동기의 Y - △ 기동방식의 주회로 부분이다. 다음 물음에 답하시오.

 (1) 주회로 부분의 미완성 회로에 대한 결선을 완성하시오.

 (2) Y-△ 기동과 전전압 기동에 대하여 기동전류 비를 제시하여 설명하시오.

 (3) 3상 유도 전동기를 Y-△로 기동하여 운전할 때 기동과 운전을 하기 위한 제어회로의

      동작사항을 설명하시오.

【단압작성】

 (1) 주회로 부분의 미완성 회로에 대한 결선을 완성하시오.

 (2) Y-△ 기동과 전전압 기동에 대하여 기동전류 비를 제시하여 설명하시오.

    ▣ Y-△ 기동시 기동전류는 전전압 기동시 기동전류의 1/3배가 된다.

 (3) 3상 유도 전동기를 Y-△로 기동하여 운전할 때 기동과 운전을 하기 위한 제어회로의

     동작사항을 설명하시오.

  ① 기동 스위치를 누르면 MC1과 MC3 전자접촉기가 여자되어 Y결선 기동된다.

  ② 일정시간 후 MC3는 소자되고 MC2가 전자접촉기가 여자되어 △결선 운전하게 된다.

  ③ 정지 스위치를 누르면 MC1, MC2가 소자되어 전동기는 정지한다.

16. 변류기 (CT)

 ▣ 변류기(CT)에 관한 다음 각 물음에 답하시오.

  (1) Y-△로 결선한 주변압기의 보호로 비율차동계전기를 사용한다면 CT의 결선은 어떻게

      하여야 하는지 설명하시오.

    ▣ 변압기 1차와 2차 전류의 위상차를 보정하기 위하여 △-Y로 결선한다.

  (2) 통전중에 있는 변류기 2차측에 접속된 기기를 교체하고자 할 때 가장 먼저 취해야 할

       사항을 설명하시오.

     ▣ 변류기 2차측을 단락한다.

  (3) 수전전압이 22.9[kV], 수전설비의 부하전류가 65[A]이다. 100/5 [A]의 변류기를

      통하여 과부하 계전기를 시설하였다. 120[%]의 과부하에서 차단기를 차단 시킨다면

      과부하 계전기의 전류값은 몇 [A]로 하여야 하는가 ?

17. 지중케이블의 고장점 탐지법

  ▣ 지중 케이블의 고장점 탐지법 3가지와 각각의 사용 용도를 쓰시오.

▣ 지중케이블의 고장점 측정법 (탐지법)

18. 유접점 회로와 무접점 회로 변환

  ▣ 그림과 같은 유접점 회로를 무접점 회로로 바꾸고, 이 논리회로를 NAND만의 회로로 변환하시오.

  [답안 작성]

1. 스폿 네트워크 (Spot Network) 수전방식

 ▣ Spot Network 수전방식에 대해 설명하고 장점 4가지를 쓰시오.

  (1) Spot Network 수전방식이란 ?

   ⊙ 배전용 변전소로 부터 2회선 이상의 배전선으로 수전하는 방식으로 배전선 1회선에

       사고가 발생할 지라도 건전한 다른 회선으로 부터 자동적으로 수전할 수 있는 무정전

       수전방식으로 공급의 신뢰도가 매우 높은 방식이다.

  (2) 장점 4가지

   ① 무정전 전력공급이 가능하다.

   ② 공급의 신뢰도가 높다.

   ③ 전압변동률이 낮다.

   ④ 부하증가에 대한 적응성이 높다.

2. 변압기 보호

  ▣ 변압기 본체 탱크내에 발생한 가스 또는 이에 따른 유류를 검출하여 변압기 내부고장을

     검출하는데 사용되는 계전기로서 본체와 콘서베이터 사이에 설치하는 계전기는 ?

      브흐홀쯔 계전기

3. 사고종류에 대한 보호장치

  ▣ 다음과 같은 사고 종류에 대한 보호장치 및 보호조치를 작성하시오.

【 답안작성 】

【답안작성】 3 [m]

<해설>

 ▣ KEC 212.4.2 과부하 보호장치의 설치 위치

  ① 과부하 보호장치는 전로 중 도체의 허용전류 값이 줄어드는 분기점에 설치해야 한다.

  ② 분기회로도체 S2는 전원측 보호장치 P1에 의해 단락보호가 보장되지 않을 경우

      : 3 [m] 이내에 설치

  ③ 분기회로도체 S2는 전원측 보호장치 P1에 의해 단락보호가 보장되는 경우 : 분기점

      으로 부터 거리제한 없이 설치

  ④ 전원측 과부하 보호장치 P1이 분기회로에 발생하는 과부하를 보호하는 경우

      : 보호장치의 설치 생략 가능

5. 특고압 수전설비 결선도

 ▣ 그림의 단선 결선도를 보고 ① ~ ⑤ 에 들어 갈 기기에 대하여 표준 심벌을 그리고 약호,

     명칭, 용도 또는 역할에 대해서 쓰시오.

【답안작성】

6. PLC 래더 다이어 그램

 ▣ 다음 그림과 같은 유접점 회로에 대한 주어진 미완성 PLC 래더 다이어그램을 완성하고,

     표의 빈칸 ① ~ ⑥에 해당하는 프로그램을 완성하시오. 단, 회로의 시작 LOAD, 출력

     OUT, 직렬 AND, 병렬 OR, b접점 NOT, 그룹간 묶음 AND LOAD 이다.

  ▣ 프로그램

▣ 래더 다이어그램

【문제풀이】

 ▣ 프로그램 작성에 있어서 유접점 회로는 왼쪽이 먼저이고 오른쪽으로 가면서 후순위가

     되나 PLC 래더 다이어그램은 위쪽과 왼쪽이 먼저이고 아래쪽, 오른쪽이 후순위이다.

  ⊙ 래더 다이어그램에서는 마디를 기준으로 한다. 마디 안에서 AND, OR로 프로그램 순

     서를 정하고 마디를 변경할 때는 그룹을 변경시키는 것이므로 다시 LOAD로 시작하게

     되며, LOAD, AND, OR 다음 NOT을 쓰게 된다. 주된 명령어를 먼저 쓰고 NOT을 표기

     하게 된다.

  ⊙ 마디, 즉 그룹이 2개 이상이 마치게 되면 그룹을 묶어 주어야 하는데 직렬 묶음은 AND

      LOAD, 병렬 묶음은 OR LOAD 해 주게 된다. 그룹을 묶는 것은 순차적으로 하게 되며

      만약 그룹이 4개 라면 먼저 2개 그룹의 명령어를 진행한 후 AND LOAD, OR LOA로

      그룹을 묶어 주고 3번째 그룹의 명령어를 진행하고 AND LOAD, OR LOA로 그룹을

      묶어 주고 마지막으로 4번째 그룹 명령어를 진행한 후 AND LOAD, OR LOA로 그룹을

      묶어 준다. 그룹을 묶어 주면 묶인 그룹은 하나의 그룹으로 취급한다.

  ⊙ (AND or OR) 명령어와 NOT 명령어의 주소는 같다. NOT 명령어는 주명령어의 부정

     이므로 주소는 주명령어와 같게 된다.

 ▣ 프로그램 작성

 ▣ 래더 다이어그램

7. 인체 전기 감전 정도

  ▣ 다음은 인체에 전류가 흘러 감전된 정도를 설명한 것이다. ( ) 안에 알맞은 용어를 쓰시오.

  (1) ( 감지 ) 전류 : 인체에 흐르는 전류가 수 [mA]를 넘으면 자극으로서 느낄 수 있는데

                         사람에 따라서 1[mA]이하에서 느끼는 경우도 있다.

  (2) ( 경련 ) 전류 : 도체를 잡은 상태로 인체에 흐르는 전류를 증가시켜 5~50[mA] 정도의

                         범위에서 근육이 수축 경련을 일으켜 사람 스스로 도체에서 손을 뗄 수

                         없는 상태로 된다.

  (3) (심신세동 ) 전류 : 인체 통과 전류가 수십 [mA]에 이르면 심장 근육이 경련을 일으켜

                         신체내의 혈액 공급이 정지되며 사망에 이르게 될 우려가 있으며, 단시간내

                         통전을 정지시키면 죽음을 면할 수 있다.

8. 퓨즈의 정격

 ▣ 퓨즈 정격사항에 대하여 주어진 표의 빈칸에 쓰시오.

 ▣ 내선규정 3220-5 주차단장치 (전력 퓨즈의 정격)

9. 옥내배선 설비 심벌

10. 오차율, 보정률

 ▣ 전압 1.0183[V]를 측정하는데 측정값이 1,0092[V]이었다. 이 경우의 다음 각 물음에

     답하시오. 단, 소수점 이하 넷째 자리까지 구하시오.

  (1) 오차    (2) 오차율    (3) 보정(값)   (4) 보정률

 [답안작성]

11. 권상기용 전동기와 로핑

 ▣ 그림과 같은 2 : 1 로핑의 기어레스 엘리베이터에서 적재하중은 1,000[kg], 속도는

     140[m/min]이다. 구동로프 바퀴의 직경은 760[㎜]이며, 기체의 무게는 1,500[kg]인 경우

     다음 각 물음에 답하시오.

     단, 평형률은 0.6, 엘리베이터의 효율은 기어레스에서 1:1 로핑인 경우 85[%], 2:1

     로핑인 경우는 80[%]이다.

  (1) 권상 소요 동력은 몇 [kW]인지 계산하시오.

  (2) 전동기의 회전수는 몇 [rpm]인지 계산하시오.

【 문제풀이 】

 ▣ 로핑, Roping : Rope 거는 법

  ⊙ 2 : 1 로핑은 중간에 움직이는 도로레를 설치한 것으로 토크는 1/2로 감소하나

     속도를 2배로 해야 1 : 1 로핑과 출력이 같아 진다.

▣ 기체의 무게는 추의 무게로 대체되므로 출력을 계산할 때에는 기체의 무게는 계산하지

     않고 오로지 적재하중만 고려하여 산정하면 된다.

[답안작성]

<해설>

▣ 엘리베이터 권상기 소요동력

 ▣ 주변속도 v = π D N [m/min] , v = π D n [m/sec]

     D : 구동 로프 바퀴 직경 [m], N : 분당 회전속도 [m/min],

     n : 초당 회전속도 [m/sec]

12. 무한대 모선

  ▣ 발·변전소에는 전력의 집합, 융통, 분배 등을 위하여 모선을 설치한다.

      무한대 모선 (Intinite Bus)이란 무엇인지 설명하시오.

 【답안작성】

  ⊙ 무한대 모선이란 내부 임피던스가 "0"이고 전압은 그 크기와 위상이 부하의 증감에

      관계없이 전혀 변화하지 않고, 극히 큰 관성정수를 가지고 있다고 생각되는 용량

      무한대의 전원을 말한다.

13. 전동기 기동 시퀀스

 ▣ 그림은 기동 입력 BS1을 준 후 일정 시간이 지난 후에 전동기 ⓜ이 기동 운전되는

     회로의 일부이다. 여기서 정동기 ⓜ이 기동하면 릴레이 ⓧ와 타이머 ⓣ가 복구되고

     램프 "RL'이 점등 되며 램프 "GL"은 소등되고, Thr 이 트립되면 램프 "OL"이 점등

     하도록 회로의 점선 부분을 아래의 수정된 회로에 완성하시오.

     (단, MC의 보조접점 (2a, 2b)을 모두 사용한다.)

  ▣ 수정된 회로

  【답안작성】

14. 코로나 임계전압

  ▣ 다음은 가공 송전선로의 코로나 임계전압을 나타낸 식이다. 이 식을 보고 다음 각 물음에 답하시오.

  (2) m1 이 날씨에 의한 계수라면, mo는 무엇에 의한 계수인지 쓰시오.

  (3) 코로나에 의한 장해의 종류 2가지만 쓰시오.

  (4) 코로나 발생을 방지하기 위한 주요 대책을 2가지만 쓰시오.

【 답안작성】

  (1) 상대공기밀도            (2) 전선표면계수

  (3) ① 코로나 손실,   ② 통신선 유도장해

  (4) ① 복도체, 다도체 사용,   ② 굵은 전선 사용

15. 동기발전기의 횡류

 ▣ 동기발전기를 병렬로 접속하여 운전하는 경우에 생기는 횡류 3가지를 쓰고, 각각의

     작용에 대하여 설명하시오.

  ① 무효순환전류 : 두 발전기의 역률이 달라지고 발전기 과열

  ② 동기화 전류 : 출력이 주기적으로 동요, 발전기 과열

  ③ 고조파 순환전류 : 저항손실 증가, 권선 과열

<해설>

 ▣ 동기발전기 병렬운전

16. 3상 4선식 다중접지 배선방식의 장단점

18. 보호계전기의 기억작용 (Memory Action)

 ▣ 보호계전기의 기억작용 (Memory Action)이란 무엇인지 설명하시오.

  ⊙ 계전기의 입력이 급변했을 때 변화 전의 전기량을 계전기에 일시적으로 잔류시키게 하는

      것을 말하며 주로 Mho형 거리계전기에 사용한다.

< 해설 >

 ▣ 기억작용의 특징

  ① 계전기의 입력이 급변시 변화 전의 전기량을 일시적으로 잔류시킴

  ② 고장개소를 정확히 파악 ③ 오동작 없는 시스템 구성

  ④ 전원 공급 신뢰도 높임 ⑤ 고장상태와 거리를 정확히 판별

19. 도로조명설계에 있어 성능상 중요한 사항 5가지

  ① 노면 전체에 높은 평균휘도로 조명할 수 있을 것

  ② 조명기구 등의 눈부심 (Glare)가 작을 것

  ③ 도로 양측의 보도, 건축물의 전면 등이 높은 조도로 충분히 밝게 조명할 수 있을 것

  ④ 조명의 광색, 연색성이 적절할 것

  ⑤ 휘도 차이에 따른 균제도(최대, 최소) 확보

20. 전동기의 과부하 보호장치

 ▣ 전동기에는 소손을 방지하기 위하여 전동기용 과부하 보호장치를 시설하여 자동적으로

     회로를 차단하거나 과부하시에 경보를 내는 장치를 하여야 한다. 전동기 소손방지를 위한

     과부하 보호장치의 종류를 4가지를 쓰시오.

【답안작성】

  ① 전동기용 퓨즈   ② 열동계전기 (Thermal Relay)      ③ 전동기 보호용 배선용 차단기

  ④ 유도형 계전기   ⑤ 정지형 계전기 (전자식 계전기, 디지털계전기 등)

< 해설 >

 ▣ 내선규정 3115-5 전동기의 과부하 보호장치의 시설

  ⊙ 전동기는 손상방지를 위하여 전동기용 퓨즈, 열동계전기(Thermal Relay), 전동기

     보호용 배선용 차단기, 유도형 계전기, 정지형계전기 (전자식계전기, 디지털계전기) 등의

     전동기 과부하 보호장치를 사용하여 자동적으로 회로를 차단하거나 과부하시에

     경보를 내는 장치를 사용하여야 한다.