개념 한 쪽
수전 설비를 운영할 때는 차단기와 단로기의 조작 순서를 지켜야 한다. 건물의 부하 설비 용량은 부하 밀도와 면적으로 구하고, 변전 시설 용량은 수용률과 역률까지 반영해 정한다. 이 개념은 세 가지 흐름, 인터록 원리, 밀도법 계산, kW를 kVA로 바꾸는 계산을 묶는다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「분전반 및 분기회로 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 인터록 조작 순서 판별 | 1 | 차단기 개방 후에만 단로기 조작이 가능함을 가리기 |
| 부하 밀도법 용량 계산 | 1 | 밀도 합에 면적을 골라 kVA로 환산하기 |
| 수용률·역률 환산 계산 | 1 | kW를 수용률과 역률로 kVA 용량 구하기 |
단로기는 전류를 끊는 기능이 없으므로 반드시 전류가 흐르지 않는 무부하 상태에서만 조작해야 한다. 차단기는 부하전류를 끊을 수 있으므로 두 기기 사이에 순서 규칙이 생긴다. 인터록은 이 순서를 강제로 지키게 하는 연동 잠금장치다. 인터록이 걸려 있으면 차단기가 닫혀 있는 상태에서는 단로기를 조작할 수 없고, 차단기가 열려 있어야만 단로기를 조작할 수 있다. 개방할 때는 차단기 먼저, 폐로할 때는 단로기를 먼저 닫고 마지막에 차단기를 닫는 것이 기본 순서다.
부하 밀도는 건물 1m²당 필요한 전력(VA)을 나타낸 값이다. 건물 전체의 부하 설비 용량은 각 용도의 부하 밀도를 모두 더한 값에 면적을 곱해 구한다. 결과 단위가 VA이므로 kVA로 나타내려면 1000으로 나눈다.
수용률은 설비 전체가 동시에 전부 가동되지 않는 점을 고려한 비율이다. 변전 시설 용량은 kW가 아니라 kVA로 정하므로, 유효전력 kW에 수용률을 곱해 실제 동시 사용 전력을 구한 뒤 역률로 나눠 피상전력 kVA로 바꾼다. 역률이 1보다 작으면 같은 전력을 감당하려면 더 큰 용량이 필요하므로 역률은 나누는 쪽이다.
이 세 주제는 각각 조작 순서 판별형, 밀도법 계산형, 수용률·역률 환산형으로 나타난다. 계산 문제는 더하기·곱셈·단위 환산, 그리고 역률 나눗셈까지 마무리하는 단계를 빠뜨리지 않는 것이 핵심이다.
부하 설비 용량 계산: 조명 밀도는 제곱미터당 50VA, 동력 밀도는 제곱미터당 55VA이고 냉방 설비는 제곱미터당 45VA를 요구하며, 바닥 면적이 3300m²인 경우, 설비 용량 = (50 + 55 + 45)VA/m² × 3300m² = 150VA/m² × 3300m² = 495,000VA = 495kVA가 된다. 밀도의 합을 잘못 더하거나 VA→kVA 환산(÷1000)을 빠뜨리면 오답이 된다.
변전 시설 용량 계산: 총 부하 설비전력 400kW, 수용률 0.5, 부하 역률 0.8인 조건에서, 변전설비 용량 S[kVA] = (400kW × 0.5) / 0.8 = 200kW / 0.8 = 250kVA가 최저값이다. 수용률만 적용해 200kW를 고르는 실수는 kW→kVA 환산을 빠뜨린 것이다.
개념형 문제는 조작 순서를 뒤집은 선지를 함정으로 쓴다. 차단기가 닫힌 상태에서 단로기를 조작할 수 있다거나, 인터록을 접점끼리의 기계적 연결로 설명하는 보기는 원리와 어긋난다.
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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