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정답: 3.37

풀이 : %X = $ \frac{P[kVA]ㆍZ[Ω]}{10V^2} = \frac{(100 \times 10³) \times 8}{10 \times 154²}$  ≒ 3.37[%]

출처 : 전기기사 필기 전력공학 2019-1 

정답 ; 대략 14.18[%]

풀이 : %X = $ \frac{5000 \times 15}{10 \times 23²}$  ≒ 14.18[%]

정답 : 대략 380.27

풀이 :

       옴법 적용

       임피던스 Z = 0.32+j(2+1.25+1.75) = 0.32+j5

       단락전류 Is=$\frac{E}{Z} = \frac{\frac{3300}{\sqrt{3}}}{\sqrt{0.32^2+5^2}} $

그림과 같이 50[kW], 30[kW], 15[kW], 20[kW]인 부하설비의 수용률이 각각 50[%], 65[%], 75[%], 60[%]라 할 경우, 

변압기 TR은 몇 [kVA]가 필요한지를 구하고, 변압기 표준 용량 표[kVA]를 이용하여 선정하시오.

( 단, 부등률은 1.2, 종합부하역률은 80[%]라 한다.)

계산: $\frac{50 \times 0.5+ 30 \times 0.65+ 15 \times 0.75 + 20 \times 0.6}{1.2 \times 0.8} $= 73.7[kVA]

답: 표준용량에서 75[kVA] 선정

선간전압 3,000[V]인 3상 교류회로에서 3,000/210[V]의 승압기 2대를 사용하여 승압하려고 한다.

승압기 1대의 용량[kVA]을 구하시오. (단, 3상 부하는 40[kW]이고, 부하역률은 75[%]이다.)

계산 :

   1) 승압전압 Vh = $ (1+ \frac{210}{3000} )\times 3000 $= 3210[V]

   2) V결선 공식 적용

       자기용량 = $\frac{40}{0.75} \times \frac{2}{\sqrt{3}} \times \frac{3210-3000}{3210}$ = 4.03[kVA] 

   3) 1대의 용량 = 4.03/2 = 2.02[kVA]

답 : 2.02[kVA]

역률 0.6의 유도전동기 부하 30[kW]와 전열기 부하 24[kW]가 있다.

이 부하에 공급할 주상변압기의 표준용량[kVA]을 선정하시오.

단, 주상변상기의 표준용량[kVA]은 30, 50, 75, 100, 150, 200, 250에서 선정하시오

계산

  1) 유효전력 P= 30+24 = 54[kW]

  2) 무효전력 Pr= 30 x (0.8/0.6) = 40[kW]

  3) 변압기 용량 Pa = $\sqrt{54^2+40^2}$ = 67.2[kVA]

답 : 75[kVA]

최대수용전력이 7000[kW]이고 역률이 92[%]이며 130[%] 과부하 운전을 한다.

스포트 네트워크 방식 3회선인 경우 변압기 용량은 몇 [kVA]인가?

계산 :

네트워크 변압기 용량 = $\frac{최대수요전력}{피더수-1} \times \frac{100}{130}$

                             = $\frac{7000}{0.92 \times 2 \times1.3} $= 2926.4 

답 : 3000[kVA]

지표면상 10[m] 높이에 수조가 있다. 이 수조에 초당 1[m³]의 물을 양수하는데 사용되는 펌프용 전동기에 3상 전력을 공급하기 위하여 단상 변압기 3대를 V결선하였다. 펌프 효율이 70[%]이고, 펌프축 동력에 20[%]의 여유를 두는 경우 다음 각 물음에 답하시오.

(단, 펌프용 3상 농형 유도 전동기의 역률을 100[%]로 가정한다.)

(1) 펌프용 전동기의 소요 동력은 몇 [kW]인가?

(2) 변압기 1대의 용량은 몇 [kVA]인가?



[답안작성]

(1) 계산 : $ \frac{9.8 \times 10 \times 1 \times 1.2}{0.7}$= 168[kW]  답 : 168[kW]

(2) 계산 : $\frac{168}{\sqrt{3}}$ = 96.99[kW] = 96.99[kVA]               답 : 96.99[kVA]

어느 수용가의 총 설비 부하 용량은 전등 600[kW], 동력 100[kW]라고 한다.

각 수용가의 수용률은 50[%]이고, 각 수용가 간의 부등률은 전등 1.2, 동력 1.5, 전등과 동력 상호간은 1.4라고 하면

여기에 공급되는 변전시설용량은 몇 [kVA]인가?

단, 부하 전력 손실은 5[%]로 하며, 역률은 1로 계산한다.

계산 : $\frac{\frac{600 \times 0.5}{1.2}+\frac{100 \times 0.5}{1.5}}{1.4} \times(1+0.05)$ = 437.5[kVA]

답:  437.5[kVA]

그림과 같이 부하가 A, B, C에 시설될 경우, 이것에 공급할 변압기 Tr의 용량을 계산하여 표준 용량을 선정하시오.

(단, 부등률은 1.1, 부하 역률은 80[%]로 한다.)

                              |

             -----------------------------

             |                |                |    

            ↓A            ↓B            ↓ C

부하설비 50[kW]       75[kW]        65[kW]

수용률    80[%]        85[%]          75[%] 

계산 : $\frac{ 50 \times 0.8 + 75 \times 0.85 + 65 \times 0.75}{1.1 \times 0.8 }$ = 173.3[kVA]

답 : 표준용량 200[kVA] 선정

어느 건물의 부하는 하루에 240[kW]로 5시간, 100[kW]로 8시간, 75[kW]로 나머지 시간을 사용한다.

이의 수전설비를 450[kVA]로 하였을 때 부하의 평균역률이 0.8이라면 이 건물의 수용률과 일 부하율을 구하시오

(1) 수용률

    계산 : $\frac{240}{450 \times 0.8} \times 100 $= 66.67[%]

(2) 일 부하율

    계산: $\frac{240\times 5 + 100 \times 8 + 75 \times 11}{240 \times 24} \times 100 $= 49.05 [%]

> 다음표에 나타낸 어느 수용가들 사이의 부등률을 1.1로 한다면 이들의 합성 최대전력은 몇 [kw]인가?

정답: 400[kw]

해설: 합성최대전력 = $\frac{개별최대수용전력의 합}{부등률}$=$\frac{설비용량\times수용률}{부등률}$
                                = $\frac{300\times0.8+200\times0.6+100\times0.8}{1.1}$ = 400[kw]

입력 설비용량 20[kW] 2대, 30[kW] 2대의 3상 380[V] 유도전동기 군이 있다.

그 부하곡선이 아래 그림과 같을 경우 최대 수용전력[kW], 수용률[%], 일부하율[%]을 각각 구하시오.

차트 생략

(1) 최대 수용 전력

(2) 수용률

(3) 일부하율

어느 변전소에서 그림과 탕느 일부하 곡선을 가진3개의 부하 A, B, C의 수용가에 있을 때, 다음 각 물음에 대하여 답하시오. 단, 부하 A, B, C의 평균 전력은 각각 4500[kW], 2400[kW] 및 900[kW]라 하고 역률은 각각 100[%]. 80[%], 60[%]라 한다.

(1) 합성 최대 전력[kW[을 구하시오.

      동 시간대의 A, B, C 수용가 전력들의 합이 최대가 되는 전력
      (9+7+4)x10³= 20x10³[kW]

(2) 종합 부하율[%]을 구하시오.

(3) 부등률을 구하시오.

(4) 최대 부하시의 종합 역률[%]을 구하시오.

> 어느 변전소에서 그림과 같은 일부하 곡선을 가진 3개의 부하 A, B, C의 수용가에 있을 때, 다음 각 물음에 대하여 답하시오. (단, 부하 A, B, C의 역률은 각각 100 [%], 80 [%], 60 [%] 라 한다.)

(1) 종합 최대수용전력
      

(2) 최대부하

(3) 평균 수용전력

(4) 종합 부하율

부하율에 대하여 설명하고 부하율이 적다는 것은 무엇을 의미하는지 2가지를 쓰시오

(1) 부하율 : 어떤 기간 중의 평균 수용 전력과 합성 최대 수용 전력과의 비를 나타낸다.

(2) 부하율이 적다는 의미

    ① 공급 설비를 유용하게 사용하지 못한다.

    ② 평균 수용 전력과 최대 수요 전력과의 차가 커지게 되므로 부하 설비의 가동률이 자하된다.

정답 : 100[MVA]를 선정한다.

계산과정

기준용량 $P_n = \sqrt3 \times V_n \times I_n = \sqrt3 \times (\frac{60.5}{100} \times 7000) = 48.41$ 

             $7000= \frac{100}{60.5}I_n$

차단기 용량 $P_s = \sqrt3 \times V_n \times I_s = \sqrt3 \times 7200 \times 7000 =87.3$

정답: 6.12[kA]
계산과정 : 

          단락용량 = $\sqrt3 \times 공칭전압 \times 단락전류$

         정격차단전류(단락전류) $I_s$ = $\frac{P_s}{\sqrt3 V_n}$ =$\frac{70 \times 10^6}{\sqrt3 \times 6600} \times 10^{-3}$ = 6.12[kA]    

정답 : 75 [%]

풀이 : $\frac{1200}{500+600+400+100}$ = $\frac{1200}{1600}$ = 75%

정답 : $\frac{E}{8760W} \times 100$

풀이 : $연부하율 = \frac{연간 전력량/(365 \times 24)}{연간최대전력} \times 100$

정답 : 부등률에 비례하고 수용률에 반비례한다.

풀이 : $부하율 = \frac{평균 전력}{최대전력의 합계/부등률}$

                    $= \frac{평균 전력}{합성최대전력}$

                    $= \frac{평균 전력 \times 부등률}{설비용량의 합계 \times 수용률}$

[정답] : 49.27[%]

[풀이]

① 전등, 전열

    유효전력 P1= 600[kW]
    무효전력 Pr1= 0[kVar]

② 동력

     유효전력 P2= 600[kW]
     무효전력 Pr2= $350 \times \frac{\sqrt{1-0.7^2}}{0.7}$ =357.07[kVar]

③ 합성 역률 = $\frac{600+350}{\sqrt{(600+350)^2+(0+357.07)^2}} \times 100 $= 93.61[%]

④ 수용률 = $\frac{500 \times 0.9361}{950} \times 100 $= 49.27[%]

      지식 : 피상전력[VA] = 유효전력x역률

정답 : $수용률 = \frac{최대수용전력[kW]}{부하설비용량[kW]} \times 100$

정답 : $\frac{각 수용가의 최대수용전력의 합}{합성 최대수용전력}$

정답 : 100

풀이 :

         $5.5\sqrt{0.6l+\frac{P}{100}}$

        = $5.5\sqrt{0.6 \times 51 +\frac{30000}{100}}$ ≒ 100

계산 : $345 = 5.5\sqrt {0.6 \times 200 + \frac{P}{100}}$

답 : P = 381471.07 [kW]

전압 22900[V], 주파수 60[Hz], 선로 길이 7[km] 1회선의 3상 지중 송전선로가 있다.

이의 3상 무부하 충전전류 및 충전용량을 구하여라. 단, 케이블의 1선당 작용 정전용량은 0.4[μF/km]라고 한다.

[계산]

충전전류 $I_c = \frac {E}{X_c} = \frac {E}{\frac{1}{ωC} }= ωCE = 2π \times\ f \times C \times \frac{V}{\sqrt{3}}$

                   = $2π \times 60 \times (0.4 \times 10^{-6}) \times 7 \times \frac {22900}{\sqrt{3}}$ = 13.96[A]

[답] 13.96[A]

[계산]

충전용량 $Q_c = 3EI_c = 3 \times \frac{22900}{\sqrt{3}} \times 13.96 \times 10^{-3} $ = 553.71[kVA]

[답] 553.71[kVA]

정전용량 0.01[μF/km], 길이 173.2 [km], 선간전압 60[kV], 주파수60[Hz] 인 3상 송전선로의 충전전류는 약 몇 [A[인가 ?

정답 : 22.6[A]

풀이 :

충전전류 $I_c = \frac {E}{X_c} = \frac {E}{\frac{1}{ωC} }= ωCE = 2π \times\ f \times C \times l \times \frac{V}{\sqrt{3}}$

                   = $2π \times 60 \times (0.01 \times 10^{-6}) \times 173.2 \times \frac {60000}{\sqrt{3}}$ = 22.6[A]

송전전압 154[kV], 2회선 선로가 있다. 선로 길이가 240[km]이고 선로의 작용 정전용량이 0.02[μF/km]라고 한다.

이것을 자기 여자를 일으키지 않고 충전하기 위해서는 최소한 몇 [MVA] 이상의 발전기를 이용하여야 하는가?

(단, 주파수는 60[Hz]이다.

정답 : 86

풀이 :

        충전전류 $I_c = 2π\times60\times0.02\times10^{-6}\times240\times\frac{154000}{\sqrt{3}}$=160.89[A]

        2회선 선로의 충전용량 

                 Q = $2\times2π\times60\times0.02\times10^{-6}\times240\times154000^2$

        자기여자를 일으키지 않고 충전하기 위해서는 발전기 용량이 선로의 충전용량보다 커야한다.

    정답: Δ결선방식이 Y결선방식의 ⅓이다.

    풀이: Q = 3EI = 3E2πfCE = 3x2πfCE² (E:상전압)
             Q=3x2πf$C_Δ$V²     (V:선간전압 상전압=선간전압)
            Q=3x2πf$C_Y(\frac{V}{\sqrt3})^2$ (V:선간전압 상전압=$\frac{선간전압}{\sqrt3}$)

역률 80[%], 10,000 [kVA]의 부하를 가진 변전소에 2,000 [kVA]의 콘덴서를 설치하여 역률을 개선하면

변압기에 걸리는 부하는 몇[kVA]인지 계산하여 구하여라.

계산

역률 개선 전의 유효전력 P=10,000x0.8 = 8,000 [kW]

역률 개선 전의 무효전력 Q1=10,000x0.6 = 6,000 [kVar]

역률 개선 전의 무효전력 Q2=6,000-2,000 =4,000 [kVar]

Pa = $\sqrt {P^2+Q2^2}= \sqrt {8000^2+4000^2}$ = 8,944.27 [kVA]

정답 : 8,944.27 [kVA]

역률 과보상 시 발생하는 현상에 대해 3가지만 적어라.

정답:

    역률 저하 및 손실 증가

    단자전압 상승

    계전기 오동작

정격 용량 100 [kVA]인 변압기에서 지상 역률 60 [%]의 부하에 100 [kVA]를 공급하고 있다.

역률 90 [%]로 개선하여 변압기의 전용량까지 부하에 공급하고자 한다.

다음 각 물음에 답하시오.

(1) 소요되는 전력용 콘덴서의 용량은 몇 [kVA]인가?

  ㆍ계산 :  ㆍ답:

(2) 역률 개선에 따른 유효 전력의 증가분은 몇 [kW]인가?

  ㆍ계산 :  ㆍ답:

정답 :

   (1) 계산 : $Q = P( \frac {\sqrt {1-cos^2θ_1}}{cosθ_1} - \frac {\sqrt {1-cos^2θ_2}}{cosθ_2})$

                   = $100 \times 0.6 \times (\frac {\sqrt {1-0.6^2}}{0.6} - \frac {\sqrt {1-0.9^2}}{0.9})$

       답 : 50.94 [kVA]

   (2) 계산 :  $정격용량(cosθ_2-cosθ_1)$ = 100(0.9-0.6)

       답 : 30 [kW]

역률을 개선하면 전기 요금의 저감과 배전선의 손실 경감, 전압 강하 감소, 설비 여력의 증가 등을 기할 수 있으나, 너무 과보상하면 역효과가 나타난다. 즉, 경부하시에 콘덴서가 과대 삽입되는 경우의 결점을 3가지 쓰시오.

[답안작성] ① 모선 전압의 과상승 ② 송전 손실의 증가 ③ 고조파 왜곡의 증대

답안 : 유도성 부하를 사용하게 되면 역률이 저하된다.

이것을 개선하기 위하여

부하에 병렬로 콘덴서(용량성)을 설치하여

진상 전류를 흘려줌으로써

무효전력을 감소시켜 역률을 개선한다.

수전단 전압이 3,000[V]인 3상 3선식 배전 선로의 수전단에 역률 0.8(지상)되는 520[kW]의 부하가 접속되어 있다.

이 부하에 동일 역률의 부하 80[kW]를 추가하여 600[kW]로 증가시키되

부하와 병렬로 전력용 콘덴서를 설치하여 수전단 전압 및 선로 전류를 일정하게 유지하고자 할 때,

다음 각 질문에 답하시오. 단, 전선의 1선당 저항 및 리액턴스는 각각 1.78[Ω] 및 1.17[Ω]이다.

(1) 이 경우에 필요한 전력용 콘덴서 용량은 몇 [kVA]인가?

(2) 부하 증가 전의 송전단 전압은 몇 [V]인가?

(3) 부하 증가 후의 송전단 전압은 몇 [V]인가?

진공차단기(VCB) 특징

 1) 차단성능이 우수하고 차단 시간이 짧다.

 2) 수명이 길다

 3) 기름이 사용되지 않아 화재에 대한 안전성이 우수하다.

간이 수변전 설비에서는 1차 측 개폐기로 ASS(Auto Section Switch)나 인터럽트 스위치를 사용하고 있다. 이 두 스위치의 차이점을 비교 서술하시오.

   1) ASS : 고장구간 자동개폐기

             전부하 상태에서 자동 또는 수동으로 투입 및 개방 가능하며 과부하 보호기능을 가진다. 

   2) Interrupt Switch

             수동조작으로 부하전류를 개폐할 수 있으나 고장전류는 차단할 수 없다.

GR, SGR의 정확한 명칭을 우리말로 쓰시오.

    GR : 지락 계전기, SGR : 선택 지락 계전기

저압전로 중에 개폐기를 시설하는 경우에는 부하 용량에 적합한 크기의 개폐기를 각극에 설치하여야 한다. 그러나 분기 개폐기에서는 생략하여도 되는 경우가 있다. 분기개폐기를 생략하여도 되는 부분 2가지를 쓰시오.

[답] ① 변압기 2차측 중성선 ② 접지측전선

상시 전원과 예비 전원 사이에 전기적, 기계적, ( ㉮ )을 시설하고 ( ㉯ )를 사용해야 하는가?

[답]  ㉮ 인터록 장치, ㉯ 전환 개폐기

가스절연개폐기(GIS)에 대하여 다음 물음에 답하시오.

(1) 가스절연개폐기(GIS)에 사용되는 가스의 종류는?

(2) 가스절연개폐기에 사용하는 가스는 공기에 비하여 절연내력이 몇 배정도 좋은가?

(3) 가스절연개폐기에 사용되는 가스의 장점을 3가지 쓰시오.

전동기에는 소손을 방지하기 위하여 전동기용 과부하 보호장치를 시설하여 자동적으로 회로를 차단하거나 과부하시 에 경보를 내는 장치를 하여야 한다. 전동기 소손방지를 위한 과부하 보호장치의 종류를 4가지만 쓰시오.

[답]

① 전동기용 퓨즈

② 열동계전기

③ 전동기 보호용 배선용 차단기

④ 정지형계전기(전자식계전기, 디지털식계전기 등)

주어진 조건을 참조하여 다음 각 물음에 답하시오.

[조건] 차단기 명판(name plate)에 BIL 150[kV], 정격 차단전류 20[kA], 차단시간 8 사이클, 솔레노이드(solenoid)형 이라고 기재 되어 있다. (단, BIL은 절연계급 20호 이상의 비유효 접지계에서 계산하는 것으로 한다.)

(1) BIL 이란 무엇인가 ?

(2) 이 차단기의 정격전압은 몇 [kV]인가 ? 

(3) 이 차단기의 정격 차단 용량은 몇 [MVA] 인가 ? 

[답] 

(1) 기준충격절연강도

수변전설비에 설치하고자하는 전력퓨즈(power fuse)에 대해서 다음 각 물음에 답하시오.

(1) 전력 퓨즈의 가장 큰 단점은 무엇인지를 설명하시오.

(2) 전력 퓨즈를 구입하고자 한다. 기능상 고려해야 할 주요 요소 3가지 쓰시오.

(3) 전력 퓨즈의 성능(특성) 3가지를 쓰시오.

(4) PF-S형 큐비클은 큐비클의 주차단 장치로서 어떤 종류의 전력 퓨즈와 무엇을 조합한 것인가?

    ⦁ 전력 퓨즈의 종류

    ⦁ 조합하여 설치하는 것

[답안작성]

  (1) 재투입이 불가능하다.

  (2) ① 정격 전압 ② 정격 전류 ③ 정격 차단 전류

  (3) ① 용단특성 ② 단시간 허용 특성 ③ 전차단 특성

  (4) ⦁ 전력 퓨즈의 종류 : 한류형 퓨즈 ⦁ 조합하여 설치하는 것 : 고압개폐기

  (1) 재투입이 불가능하다.

  (2) ① 정격 전압 ② 정격 전류 ③ 정격 차단 전류

  (3) ① 용단특성 ② 단시간 허용 특성 ③ 전차단 특성

  (4) ⦁ 전력 퓨즈의 종류 : 한류형 퓨즈 ⦁ 조합하여 설치하는 것 : 고압개폐기

다음 물음에 답하시오.

(1) 과부하시 자동으로 개폐할 수 있는 고장구분 개폐기는 ?

(2) 과부하시 개폐할 수 있고 22.9[kV] 이하에 사용하지 않으며 66[kV] 이상에 사용하는 개폐기는 ?

[답] (1) 자동고장구분 개폐기(ASS) (2) 선로 개폐기(LS)

차단기는 보호 계전기의 4가지 요소에 의해 동작되도록 하는 데 그 4가지 요소를 쓰시오.

① 단일 전류 요소 ② 단일 전압 요소 ③ 전압⦁전류 요소 ④ 2전류 요소

과전류 차단기의 시설 제한 개소 3가지

①  접지 공사의 접지선

② 다선식전로의 중성선

③ 저압 가공 전선로의 접지측 전선