개념 한 쪽
급전시설 관련 문제는 수용가의 최대수용전력과 설비용량을 합성해 부하를 판단하는 계산에서 출발한다. 부등률과 수용률, 합성 최대전력은 서로 다른 분자와 분모를 사용하므로 정의를 먼저 구분한다. 3상 전력과 부하율, 역률 계산도 같은 방식으로 식에 값을 대입해 확인한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「급전시설」의 공개 문제 1개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 부등률 계산 | 1 | 개별 최대수용전력의 합과 합성 최대수용전력으로 부등률을 구별하기 |
가장 자주 묻는 것은 부등률 계산입니다.
급전시설을 다루는 문제는 수용가의 최대수용전력과 설비용량을 합성하는 계산을 포함한다. 부등률은 각 수용가가 기록한 최대전력의 합을 합성 최대수용전력으로 나누어 구한다. 모든 수용가가 동시에 최대를 쓰는 일은 거의 없으므로 부등률은 보통 1보다 크고 1 이상이다(모두가 동시에 최대를 쓰면 1). 수용률은 최대수요전력을 설비용량으로 나눈 뒤 100을 곱해 구하고, 최대수요전력이 설비용량을 넘을 수 없으므로 100% 이하로 나온다.
합성 최대전력은 설비용량에 수용률을 곱한 값을 부등률로 나누어 구한다. 수용률은 곱하고 부등률은 나누는 순서를 지켜야 한다. 부등률이 1보다 크므로 합성 최대전력은 개별 최대전력의 합보다 작아진다.
3상 교류의 부하전력 공식은 P=√3VIcosθ이고, 전류는 I=P÷(√3Vcosθ)로 구한다. kW를 W로 바꾸는 계산을 빠뜨리면 값이 달라진다. 부하율은 1일 전력량을 최대전력과 24시간의 곱으로 나누어 구하고, 역률은 P÷(√3VI)로 구한다.
자동경제급전(ELD)은 발전기별 연료비 특성을 근거로 출력 배분을 최적화해 총 발전 연료비를 최소화하는 운전 방식을 뜻한다. 주파수 유지는 AFC가 맡는 일로 ELD와 구분한다. 부하밀도가 큰 도심에서는 변전소 수를 늘리고 배전거리를 줄여 전압강하와 전력손실을 억제한다.
소호리액터 접지는 1선 지락 사고 때 충전전류를 리액터 전류로 상쇄해 아크를 끄는 방식이다. 1선 지락 시 충전전류는 I=3ωCE이고, 공진조건은 ωL=1/(3ωC)로 정한다. 소호리액터 용량은 Q=6πfCE²×10⁻³ kVA로 구한다.
단상 변압기 2대를 V결선해 승압기로 쓰면 6600V 권선을 전원에 병렬로 걸고 220V 권선을 선로에 직렬로 넣는다. 전원이 6300V이면 직렬 권선의 유기전압은 220×6300÷6600≈210V가 되고, 승압된 전압은 6300+210=6510V로 구한다. 스틸의 식은 V=5.5√(ℓ+0.005P)이고, 송전거리 50km와 송전전력 5000kW를 대입하면 약 47.6kV가 나와 가장 가까운 49kV를 고른다.
부등률은 (70+75+85+100)÷250=330÷250=1.32로 계산한다. 합성 최대전력은 600×0.6÷1.2=300kW로 구한다. 3상 부하전류는 40,000,000÷(1.732×70,000×0.9)≈366.6A로 계산해 약 367A라 한다. 부하율은 72÷(9×24)=33.3%, 역률은 9000÷(√3×200×35)≈74.2%로 구한다. 소호리액터 용량은 6πfCE²×10⁻³ kVA, 승압 전압은 6300+220×6300÷6600=6510V, 스틸 식은 5.5√(50+0.005×5000)≈47.6kV로 가장 가까운 49kV를 고른다.
연간 최대수용전력이 70kW, 75kW, 85kW, 100kW인 4개의 수용가를 합성한 연간 최대수용전력이 250kW이다.이 수용가의 부등률은 얼마인가?
정답 ② · 문제는 개별 최대수용전력 합과 합성 최대수용전력으로 부등률을 계산하는 문제이다. 부등률은 개별 최대수용전력 합을 합성 최대수용전력으로 나눈 값이므로 (70+75+85+100)÷250 = 330÷250 = 1.32가 된다.
부등률=개별 최대수용전력의 합÷합성 최대수용전력=330÷250=1.32다.
설비 용량의 합계가 3kW인 주택에서 최대 수요 전력이 1.8kW일 때의 수용률은 몇 %인가?
정답 ③ · 문제는 설비 용량 합계와 최대 수요전력이 주어졌을 때 수용률을 계산하는 문제이다. 수용률은 최대수요전력 ÷ 설비용량 × 100%로 정의되므로 1.8kW ÷ 3kW × 100 = 60%가 된다.
수용률(%) = 최대수요전력 ÷ 설비용량 × 100이므로 1.8 ÷ 3 × 100 = 60%이다.
변전소로부터 특별고압 3상 3선식의 가공전선로로 수전하고 있는 공장이 있다. 이 공장의 부하전력은 40000[kW]이고 뒤진 역률 90%, 수전전압은 70000V라 한다. 부하전류는 약 몇 [A]인가?
정답 ② · 3상 교류 회로의 부하 전력 공식인 P = √3 × V × I × cosθ를 이용하여 전류 I를 역산합니다. 부하전력 P는 40000kW, 선간전압 V는 70000V(70kV), 역률 cosθ는 0.9입니다.
3상 전력 P=√3VIcosθ → I=40,000,000/(1.732×70,000×0.9)≈366.6, 약 367A.
전기공사산업기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.