개념 한 쪽
수전 설비는 고압을 받아 저압으로 나눠 쓰는 건물의 심장이다. 조작 순서를 강제하는 인터록, 부하 밀도와 수용률로 정하는 설비 용량, 혼촉을 막는 접지가 함께 얽힌다. 저압 뱅킹 방식의 장단점과 전선 굵기 기준도 이 갈래에서 함께 다룬다.
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출제기준 단원 「수용설비와 공급설비」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 인터록 조작 순서 판단 | 1 | 차단기와 단로기의 무부하 조작 순서를 가리기 |
| 부하 밀도 설비 용량 계산 | 1 | 부하 밀도 합과 면적으로 설비 용량을 환산하기 |
| 수용률·역률 변전 용량 계산 | 1 | 수용률 적용과 역률 나눗셈으로 kVA를 구하기 |
인터록은 단로기의 무부하 조작 원칙을 강제하는 연동장치다. 차단기는 부하전류를 끊을 수 있으나 단로기는 전류 차단 기능이 없어 전류가 흐르지 않는 상태에서만 조작해야 한다. 인터록이 걸려 있으면 차단기가 닫힌 상태에서는 단로기를 조작할 수 없고, 차단기가 열려 있어야만 단로기를 닫을 수 있다.
설비 용량 가운데 전등·콘센트처럼 면적에 비례하는 몫은 부하 밀도를 합해 면적을 곱해 구한다. 전등·일반 동력·냉방 부하의 밀도를 합한 값에 건물 면적을 곱하고, VA를 kVA로 바꿀 때는 1000으로 나눈다. 변전설비 용량은 설비전력에 수용률을 곱한 뒤 역률로 나눠 kVA로 구한다. 수용률은 동시에 전부 가동되지 않는 점을 반영한 비율이고, 역률은 kW를 kVA로 바꾸는 나눗셈의 몫을 한다.
주상변압기 2차측 접지는 혼촉 보호가 목적이다. 1차 고압과 2차 저압이 사고로 닿으면 저압 배선에 고압이 실리는데, 중성선을 접지해 두면 혼촉 순간 고압 전류가 접지점을 통해 대지로 흘러 접지 저항이 낮을 때는 대지 단락전류가 커져 1차측 퓨즈가 끊어진다.
저압 뱅킹 방식은 여러 변압기의 저압측을 병렬로 묶는 방식이다. 전압 변동이 적고 부하 증가에 탄력성이 있으며 보호가 적절하면 신뢰도가 향상되나, 캐스케이딩 현상으로 고장이 연쇄 동작하며 확대되는 단점이 있다.
전선 굵기는 허용전류·기계적 강도·전압강하의 세 요소로 정한다. 단락전류는 사고 때 순간적으로 흐르는 큰 전류로 차단기 용량을 정하는 기준이지 전선 굵기의 기준이 아니다. 옥내 배선에는 인장강도는 약하나 도전율과 유연성이 높은 연동선이 주로 쓰이고, 기계적 하중을 받는 가공선에는 경동선이 쓰인다.
인터록 문제는 조작 순서를 뒤집어 놓는다. 차단기를 열기 전에 단로기를 조작할 수 있다고 하면 틀리다. 개방은 차단기를 먼저, 폐로는 단로기를 먼저 닫고 마지막에 차단기를 닫는 순서가 원칙이다.
부하 밀도 계산은 (50+55+45)VA/m² × 3300m² = 495,000VA = 495kVA로 마무리한다. 변전설비 용량은 400kW × 0.5 ÷ 0.8 = 250kVA로 구하며, 200을 고르는 것은 수용률만 적용하고 역률 나눗셈을 빠뜨린 오답이다.
뱅킹 방식은 장점과 단점을 서로 바꿔 출제한다. 캐스케이딩으로 고장이 확대되는 것이 단점인데, 축소된다고 적으면 틀린 설명이 된다. 전선 굵기 문제는 허용전류·기계적 강도·전압강하 세 요소에 없는 항목을 골라내는 꼴로 나온다.
수전 설비의 운영에 있어서 인터록(inter lock)의 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 문제는 수전 설비 운영에서 인터록의 설명으로 옳은 것을 묻고 있다. 인터록은 단로기를 무부하 상태에서 조작하도록 강제하는 장치로, 차단기가 열린 상태일 때만 단로기를 닫을 수 있게 하여 투입 순서를 안전하게 유지한다.
단로기는 무부하 조작이 원칙 — 인터록은 '차단기 개방 후에만 단로기 조작 가능'을 강제한다.
어떤 건물의 부하 밀도가 전등 50VA/m², 일반 동력 55VA/m², 냉방 부하 45VA/m²이며, 면적이 3300m²일 때 부하 설비 용량은?
정답 ④ · 문제는 면적과 각 부하 밀도가 주어졌을 때 설비용량을 계산하는 문제이다. 부하 설비 용량은 각 부하밀도의 합에 면적을 곱하므로 (50+55+45) VA/m²×3300 m² = 495000 VA = 495 kVA이다.
부하 설비 용량 = 부하밀도 합 × 면적 = (50+55+45)×3300 = 495,000VA = 495kVA.
어떤 고층건물의 총 부하 설비전력이 400kW, 수용률 0.5 일 때 이 건물의 변전시설 용량의 최저값은 몇 kVA 인가? (단, 부하의 역률은 0.8이다.)
정답 ③ · 문제는 설비전력과 수용률, 역률을 이용해 변전시설 최소용량을 구하라는 것이다. 변전설비 용량(kVA)은 설비전력×수용률÷역률이므로 400kW×0.5÷0.8 = 250kVA가 된다.
변전설비 용량(kVA)=설비전력×수용률÷역률=400×0.5÷0.8=250kVA로 구한다.
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