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     1) 건축물의 종류에 따른 표준 부하
     2) 건축물 중 별도 계산할 부분의 표준 부하(주택, 아파트 제외)
     3) 표준 부하에 따라 산출한 수치에 가산하여야 할[VA] 수

     부하 설비 용량  = PA+QB+C
     P: 건축물의 바닥 면적
     Q: 별도 계산할 부분의 바닥면적
     A: P 부분의 표준 부하
     B: Q 부분의 표준 부하
     C:가산해야할 부하[VA]

분기 회로수 =$\frac{표준 부하 밀도[\frac{VA}{m^2}] \times 바닥면적[m^2]}{전압[V] \times 분기 회로의 전류[A]}$

【주1】계산결과에 소수가 발생하면 절상한다.

【주2】

∙ 최대상정부하 = 바닥면적×표준부하+룸에어콘+가산부하

∙ 분기회로수 산정시 소수가 발생되면 무조건 절상하여 산출한다.

∙ 220 [V]에서 2 [kW] (110 [V]때는 1 [kW])를 초과하는 냉방기기, 취사용 기기 등 대형 전기 기계기구를 사용하는 경우에는 단독분기회로를 사용하여야 한다.

분기회로에는 저압 옥내 간선과의 분기점에서 전선의 길이가 ( ① )이하의 장소에 개폐기 및 과전류 차단기를 시설하여야 한다. 다만, 간선과의 분기점에서 개폐기 및 과전류 차단기까지의 전선에 그 전원측 저압 옥내 간선을 보호하는 과전류 차단기 정격전류의 ( ② )이상[단, 전선의 길이가 ( ③ )이하일 경우에는 ( ④ )이상]의 허용전류를 가지는 것을 사용할 경우에는 ( ⑤ )를 초과하는 장소에 시설할 수 있다.

[답안작성]

① 3[m] ② 55[%] ③ 8[m] ④ 35[%] ⑤ 3[m] 

저압간선에서 다른 저압간선을 분기하는 경우 그 접속개소에 과전류차단기를 시설하여야 하는데, 분기선의 길이가 8[m]이하인 경우 과전류 차단기를 생략하려면 분기선의 허용전류는 간선 과전류차단기 정격전류의 몇 [%] 이상인지 쓰시오.

[답안작성]

35[%]

그림에서 제시된 건물의 표준 부하표를 보고 건물단면도의 분기회로수를 산출하시오.

이하생략

점포가 붙어 있는 주택이 그림과 같을 때 주어진 참고 자료를 이용하여 예상되는 설비 부하 용량을 상정하고, 분기 회로수는 원칙적을 몇 회로로 하여야 하는지를 산정하시오. 단, 사용 전압은 220[V]라고 한다.

배전설계에 있어서 분기과전류 차단기의 정격전류에 따른 분기회로의 종류 7가지를 쓰시오.

[답안작성]

① 15[A] 분기회로

② 20[A] 배선용 차단기 분기회로

③ 20[A] 분기회로

④ 30[A] 분기회로

⑤ 40[A] 분기회로

⑥ 50[A] 분기회로

⑦ 50[A]를 초과하는  분기회로

단상 2선식 220[V], 40[W] 2등용 형광등 기구 60대를 설치하려고 한다.

15[A]의 분기 회로로 할 경우, 몇 회로로 하여야 하는가?

단, 형광등 역률은 80[%]이고, 안정기의 손실은 고려하지 않으며, 1회로의 부하전류는 분기회로 용량의 80[%]로 본다.

계산 :

        상정부하율 = $\frac{40}{0.8} \times 2 \times 60$ = 6000[VA]

        분기회로수 = $ \frac{6000}{220 \times 15 \times 0.8}$ = 2.27회로

답 : 15[A] 분기 3회로

연면적 300[m² ]의 주택이 있다. 이 때 전등, 전열용 부하는 30[VA/m² ]이며, 5000[VA] 용량의 에어컨이 2대 가 설되어 있으며, 사용하는 전압은 220[V] 단상이고 예비 부하로 1500[VA]가 필요하다면 분전반의 분기 회로수는 몇 회로인가? 단, 에어컨은 30[A] 전용 회선으로 하고 기타는 15[A] 분기 회로로 한다.

계산 :

         1) 전등, 전열용 부하

             상정 부하 =바닥 면적 ×부하 밀도 + 가산 부하 = 300x30+1500=10500[VA]

              15[A] 분기 회로 수 = $\frac{10500}{220x15}$ = 3.18회로  ≒ 4회로선정

          2) 에어콘

              에어컨 전용 30[A] 분기 2회로 선정

단상 2선식 100[V]의 옥내배선에서 소비전력 40[W], 역률 80[%]의 형광등을 80[등] 설치할 때 이 시설을 15[A] 의 분기회로로 하려고 한다. 이 때 필요한 분기회로는 최소 몇 회선이 필요한가? 단, 한 회로의 부하전류는 분기회 로 용량의 70[%]로 하고 수용률은 100[%]로 한다.

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}} $

양수량 15[m³/min], 양정 20[m]의 양수 펌프용 전동기의 소요전력[kW]를 구하시오.

단, K=1.1, 펌프 효율은 80[%]로 한다.

계산 : P = $\frac{9.8 \times \frac{15}{60} \times 20 \times 1.1}{0.8} $= 67.375[kW]  답: 67.375[kW]

계산 : P = $\frac{20 \times 15 \times 1.1}{6.12 \times 0.8} $ = 67.4[kW] 답: 67.4[kW]

 > 4[L]의 물을 15[℃]에서 90[℃]로 온도를 높이는데 1[kw]의 전열기로 30분간 가열하였다. 이 전열기의 효율을 계산하시오.

풀이 : η = $\frac{mcT}{860Pt}$ = $\frac{4\times(90-15)}{860\times1\times\frac{30}{60}}$ =69.767

정답: 69.767

어느 공장에서 기중기의 권상하중 50[t], 12[m] 높이를 4분에 권상하려고 한다. 이것에 필요한 권상 전동기의 출력을 계산하여 구하여라. 단, 권상기구의 효율은 75[%]이다.

계산 : P = $ \frac{50 \times \frac{12}{4} \times {1}}{6.12 \times 0.75}$ = 32.68[kW]       

답 : 32.68[kW]

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]

지표면상 18[m] 높이의 수조가 있다. 이 수조에 25[m³/min] 물을 양수하는데 필요한 펌프용 전동기의 소요 동력은 몇 [kW]인가? (단, 펌프의효율은 82[%]로 하고 , 여유계수는 1.1로 한다.)

계산 :

        $ \frac{ 18 \times 25 \times 1.1}{6.12 \times 0.82 }$ = 98.64 [kW]

답 :  98.64 [kW]

매분 10[m³]의 물을 높이 15[m]인 탱크에 양수하는데 필요한 전력을 V결선한 변압기로 공급한다면, 여기에 필요한 단상 변압기 1대의 용량은 몇 [kVa]인가? 단, 펌프와 전동기의 합성 효율은 65[%]이고, 전동기의 전부하 역률은 90[%]이며, 펌프의 축동력은 15[%]의 여유를 본다고 한다.

계산 :  

         $ \frac{ 15 \times 10 \times 1.15}{6.12 \times 0.65 \times\ 0.9}$ = 48.18 [kVA]

         $\frac{48.18}{\sqrt{3}} $= 27.82[kVA]

답: 27.82[kVA]

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.

그림과 같이 폭 30[m]인 도로의 양쪽에 지그재그식으로 300[W]의 고압 수은등을 배치하여 도로의 평균 조도를 5[lx]로 하려고 한다. 각 등의 간격 l[m]을 계산하여 구하여라. 단, 조명률은 0.32, 감광보상률은 1.3, 수은등의 광속은 5500[lm]이다.

계산 :

       면적 = $\frac{5500 \times  0.32 \times 1 } {5 \times 1.3}$ = 270.77 = $\frac{30 \times l}{2}$

        $l$ = 18.05[m]

정답 : 18.05

폭 20[m], 길이 30[m], 천장 높이 4.85[m]인 실내의 작업면 평균 조도를 300[lx]로 하려고 한다.

다음 각 질문에 답하여라. 단, 조명률은 50[%], 유지율은 70[%],32[W] 형광등의 전광속은 2890[lm]이며 작업면 높이는 0.85[m]이다.

(1) 실지수를 구하여라

(2) 32[W] 2등용 등기구 수량을 구하여라.

(1) 계산 : $\frac{XY}{H(X+Y)}$ = $\frac{20 \times 30}{(4.85-0.85) \times (20+30)} $ =3

(2) 계산 : 등수 = $\frac{300 \times  (20 \times 30) \times \frac{1}{0.7}}{(2890 \times 2) \times 0.5}$

    정답 : 89[등]

(1) 어느 광원의 광색이 어느 온도의 흑체의 광색과 같을 때 그 흑체의 온도를 무엇이라 하는가?

(2) 빛의 분광 특성이 색의 보임에 미치는 효과를 말하며, 동일한 색을 가진 것이라도 조명하는 빛에 따라 다르게 보이는 특성을 무엇이라 하는가?

정답 : (1) 색온도 (2) 연색성

정답 : 97.4

풀이 :

       최대 효율 조건 $m^2P_c=P_i$

       $m^2 \times 2.5 = 1$

      부하율 = $m=\sqrt{\frac{1}{2.5}}$ = 0.632
       변압기 최대효율 = $\frac{mVIcosθ}{mVIcosθ+P_i+m^2P_c} \times 100$
                   = $\frac{0.632 \times 150 \times 0.8}{0.632 \times 150 \times 0.8+ 1 +1} \times 100$

                   = 97.4

변압기 손실과 효율에 대하여 다음 각 물음에 답하시오.

(1) 변압기의 손실에 대하여 설명하시오.

     -무부하손: 

     -부하손: 

(2) 변압기 효율을 구하는 공식을 쓰시오

(3) 최고 효율 조건을 쓰시오.

[답안]

(1) -무부하손: 부하에 관계없이 발생하는 손실로 주로 철손이며 히스테리시스손과 와류손이 있다.

     -부하손: 부하를 인가하였을 때 생기는 손실로 대부분은 동손이다.

(2) $\frac{ 출력}{출력+ 철손 + 동손}$

(3) 철손 = 동손

철손이 1.2[kW], 전부하 시의 동손이 2.4[kW]인 변압기가

하루 중 7시간 무부하 운전, 11시간 1/2운전, 그리고 나머지 전부하 운전할 때

하루의 총 손실은 얼마인지 계산하여라.

계산: 

     1) 철손량 $P_i = 1.2 \times 24 = 28.8[kWh]$

     2) 동손량 $P_c = (0\times7)+(\frac{1}{2})^2 \times 11  + 1^2 \times 2.4 \times (24-18) $=21[kWh]

     3) 총손실 = 28.8+21 = 49.8[kWh]

답: 49.8[kWh]

변압기 1대의 용량이 100[kVA], 철손 120[W], 동손 200[W]일 때

변압기 2대를 이용하여 V결선한 경우

전부하시 효율은 얼마인지 계산하시오.

계산:

    η = $\frac{P}{P+(P_i+P_c)} \times 100$ 

       = $\frac{\sqrt{3} \times 100 \times \frac{\sqrt{3}}{2} \times 10^3}{(\sqrt{3} \times 100 \times \frac{\sqrt{3}}{2} \times 10^3) + (2 \times 120+2 \times 200)} \times 100$

       =99.58[%]

답 : 99.58[%]

전압 3300[V], 전류 43.5[A], 저항 0.66[Ω], 무부하손 1000[W]인 변압기에서 다음 조건 일 때의 효율을 계산하시오.

(1) 전 부하 시 역률 100[%]와 80[%]인 경우

      1) 전 부하 시 역률 100[%] 

            효율 = $\frac{1\times3300\times43.5\times1}{1\times3300\times43.5\times1+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=98.46[%]

      2) 전 부하 시 역률 80[%]

                        효율 = $\frac{1\times3300\times43.5\times0.8}{1\times3300\times43.5\times0.8+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=98.08[%]

(2) 반 부하 시 역률 100[%]와 80[%]인 경우

       1) 반 부하 시 역률 100[%] 

            효율 = $\frac{0.5\times3300\times43.5\times1}{0.5\times3300\times43.5\times1+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=98.2[%]

      2) 반 부하 시 역률 80[%]

                        효율 = $\frac{0.5\times3300\times43.5\times0.8}{0.5\times3300\times43.5\times0.8+1000+1^2\times43.5^2\times0.66}\times100$=97.77[%]

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=$\frac{선간전압}{\sqrt3}$)

선간전압 200[V] 역률과 효율이 각각 100%이고, 용량 200[kVA]를 6펄스 3상 UPS로 공급중일 때, 기본파 전류와 제5고조파 전류를 계산하시오. 단, 제5고조파 저감계수 K=0.5이다.

(1) 기본파 전류 $I_1=\frac{200\times10^3}{\sqrt{3}\times200}$=577.35A
(2) 제5고조파 전류 $0.5\times\frac{1}{5}\times577.35$=57.735

배전선의 기본파 전압 실효값이 V₁ [V], 고조파 전압의 실효값이 V₃ , $V_5$, Vn[V]이다. THD(Total Harmonics Distortion)의 정의와 계산식을 적어라.

(1) 정의 : 기본파에서 기본파에 대해 고조파 성분이 어느 정도 포함되었는가를 나타내는 값

(2) 계산식 :V = $\sqrt{V_0^2+(\frac{V_{m1}}{\sqrt2})^2+(\frac{V_{m2}}{\sqrt2})^2}\times100$[%]

> 선로나 간선에 고조파 전류를 발생시키는 발생 기기가 있을 경우

그 대책을 적절히 세워야 한다. 이 고조파 억제대책을 5가지만 서술하시오.

① 전력변환 장치의 펄스 수를 크게한다.
② 고조파 필터를 사용하여 제거한다.
③ 전력용 콘데서에는 직렬 리액터를 설치한다.
④ 고조파를 발생하는 기기들을 따로 모아 결선해서 별도의 상위 전원으로부터 전력을 공급하고 여타 기기들로부터 분리시킨다
⑤ 변압기 결선에서 델타결선을 채용하여 고조파 순화회로를 구성하여 외부에 고조파가 나타나지 않도록한다.

> TV나 형광등과 같은 전기제품에서의 깜빡거림 현상을 플리커 현상이라 하는데 이 플리커 현상을 경감시키기 위한 전원측과 수용가 측에서의 대책을 각각 3가지씩 서술하시오

(1) 전원측
      ① 전용계통으로 공급한다.
      ② 공급 전압을 승압한다.
      ③ 단락 용량이 큰 계통에서 공급한다.
(2) 수용가 측
      ① 직렬 콘덴서 설치
      ② 부스터 설치
      ③ 직렬 리액터 설치

고조파 전류는 SCR 등 전력제어소자 등에 의하여 발생하고 있는데 이러한 고조파 전류가 회로에 흐를 때 발생하는 장해요인과 그 대책을 각각 3가지씩 쓰시오. 

(1) 장해요인 (2) 대책 

[답안작성] 

(1) 장해요인 

① 변압기, 전동기 등의 여자 전류 

② Converter, Inverter, Chopper 등의 전력 변환 장치 

③ 전기로, 아크로 등 

(2) 대책 

① 전력 변환 장치의 pulse 수를 크게 한다. 

② 고조파 필터를 사용하여 제거한다. 

③ 변압기 결선에서 △결선을 채용하여 고조파 순환회로를 구성하여 외부에 고조파가 나타나지 않도록 한다. 

선로에서 발생하는 고조파가 전기설비에 미치는 장해를 4가지만 설명하시오.
[답안작성] 

① 전력용 기기의 과열 및 소손 

② 3상 4선식 회로의 중성선 과열

③ 통신선의 유도장해

④ 보호계전기의 오⦁부동작 

선로에서 발생하는 고조파가 전기설비에 미치는 장애를 4가지만 설명하시오.

 ① 통신선의 유도장해

 ② 보호계전기의 오 부동작

 ③ 전력용 기기의 과열 및 소손

 ④3상 4선식 회로의 중성선 과열

용량 1kVA, 3000/200 V의 단상변압기를 단권변압기로 결선해서 3000/3200V의 승압기로 사용할 때

그 부하용량(kVA)은?

풀이 : $1\times\frac{3200}{3200-3000}$ = 16[kVA]

정답 : 16[kVA]

단권변압기의 설명으로 틀린 것은?

① 분로권선과 직렬권선으로 구분된다.

② 1차 권선과 2차 권선의 일부가 공통으로 사용된다.

③ 3상에는 사용할 수 없고 단상으로만 사용한다.

④ 분로권선에서 누설자속이 없기 때문에 전압변동률이 작다.

정답 : ③ 

1차 전압 $V_1$, 2차 전압 $V_2$인 단권변압기를 Y결선했을 때,

등가용량과 부하용량의 비는? (단  $V_1＞V_2$이다.)

정답 : $\frac{V_1-V_2}{V_1}$

유도전동기의 기동 시 공급하는 전압을 단권변압기에 의해서 일시 강하시켜서 기동전류를 제한하는 기동방법은? 

정답 : 기동 보상기에 의한 기동

초고압 송전계통에 단권변압기가 사용되는데 그 이유로 볼 수 없는 것은? 

① 효율이 높다         

② 단락전류가 적다

③ 전압변동률이 적다     

④ 자로가 단축되어 재료를 절약할 수 있다

정답 : ②

3000V 의 단상 배전선 전압을 3300V로 승압하는 단권 변압기의 자기 용량은 약 몇 kVA인가?

(단 여기서 부하 용량은 100kVA 이다.)

정답 : 9.1 [kVA]

풀이 : $\frac {3300-3000}{3300}100$

단권변압기 2대를 V결선하여 선로전압 3000V를 3300V로 승압하여 300kVA의 부하에 전력을 공급하려고 한다

단권변압기 1대의 자기 용량은 몇 kVA인가 ?

정답 : 15.72

풀이 : 자기용량 = $ \frac{2}{\sqrt{3}}(\frac{3300-3000}{3300})$=31.49[kVA]

        ∴ 1대의 용량 31.49/2 = 15.75[kVA]

단권변압기는 1차, 2차 양 회로에 공통된 권선부분을 가진 변압기이다. 이러한 단권변압기의 장점, 단점, 사용 용도를 쓰시오.

정답

장점 :

         1) 동손이 감소되어 효율이 좋다.

         2) 동량 감소로 경제적이다.

단점 : 

         1) 단락전류가 크다.

         2) 1차권선과 2차 권선 사이에 절연이 되어 있지 않으므로 저압측도 고압측도 절연이 필요

사용용도 :

         1) 동기전동기와 유도전동기의 기동보상기용 변압기

         2) 배전선로의 승압 및 강압용 변압기

         3) 슬라이닥스

단자 전압이 3000[V] 선로이고 전압비가 3300/220[V]인 승압기를 접속하여 60[kW] 역률 0.85의 부하 공급할 때 몇[kVA]의 승압기를 사용해야 하는가?

계산 :

       $3000(1+\frac{220}{3300})$ = 3200[v]

       $\frac{60}{0.85}\times\frac{3200-3000}{3200}$ = 4.411[kVA]

정답 : 5[kVA] 승압기 선정

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?