개념 한 쪽
이 개념은 변전설비에서 변압기 손실을 계산하고 증기와 수력 설비의 기본 원리를 구분하는 내용을 다룬다. 부하율에 따른 손실 변화와 증기 엔탈피, 수압관 분출 속도의 관계를 함께 정리한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「개폐장치 및 모선」의 공개 문제 2개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 부하율별 변압기 손실 계산 | 1 | 두 부하율 손실로 철손과 동손을 구한 뒤 다른 부하율 손실을 계산하기 |
| 수압관 분출 속도 관련 인자 판별 | 1 | 낙차와 관 길이 중 분출 속도 식에 직접 들어가는 요소를 가리기 |
변압기 손실은 무부하 손실과 부하 손실로 나눈다. 무부하 손실은 철손으로서 1차 전압이 일정하면 부하와 관계없이 일정하게 유지한다. 부하 손실은 동손으로서 부하율의 제곱에 비례한다. 따라서 변압기 손실은 W = Wi + x²Wc로 나타낸다.
두 부하율에서 측정한 손실이 주어지면 두 식을 연립해 철손과 동손을 구한다. 80%에서 53.4kW, 60%에서 36.6kW이면 두 식의 차이로 동손을 먼저 구한다. 이때 동손은 60kW, 철손은 15kW가 된다. 40% 부하율의 손실은 15 + 0.4²×60으로 계산해 24.6kW가 된다.
Δ-Δ결선에서 변압기 1대가 고장 나면 남은 2대로 V-V결선을 구성한다. V-V결선은 두 대 용량의 단순 합이 아니라 √3/2의 이용률을 적용한다. 단상변압기 150kVA 2대를 V-V로 쓰면 150×2×√3/2로 계산해 약 260kVA가 된다.
계기용변성기는 특고압 회로의 전압과 전류를 계기가 측정할 수 있는 낮은 값으로 바꾼다. 점검 시 1차측은 개방하며, 그 이유는 이상 과전압으로부터 계기와 점검자를 보호하기 위해서다. 1차측을 단락하면 큰 전류가 흘러 위험하므로 단락 상태와 개방 상태를 구분한다.
증기의 엔탈피는 증기 1kg이 보유한 총열량을 뜻한다. 엔탈피는 액체열과 증발잠열의 합으로 나타낸다. 엔트로피는 증발열을 절대온도로 나눈 값으로 구분한다. 수압관 분출 속도는 v = √(2gH)로 구하며, 여기서 H는 수면에서 분출구까지의 연직거리인 낙차다. 관의 길이는 이상적인 분출 속도를 직접 바꾸지 않는다.
변압기 손실 문제는 동손이 부하율의 제곱에 비례한다는 원리를 적용해 계산한다. 두 부하율의 손실 차이를 이용해 동손을 먼저 구하고 철손을 역산한다. 40% 부하율에서는 0.4를 제곱해 대입하며, 제곱을 빠뜨리면 다른 값이 나온다. V-V결선 문제는 두 대 용량의 합에 √3/2를 곱하는지 확인한다. 수력 문제는 분출 속도 식에 관의 길이가 직접 들어가지 않는다는 점을 구분한다.
어느 수용가에 5000kVA 변압기가 있다. 이 변압기 손실은 80% 부하율일 때 53.4kW이고 60% 부하율일 때 36.6kW이다. 이 변압기의 40% 부하율일 때의 손실[kW]은?
정답 ③ · 변압기의 전 손실(W)은 무부하 손실(Wi)과 부하 손실(Wc)의 합입니다. 이 식을 이용하여 주어진 두 부하율(80%, 60%)에 대한 연립 방정식을 세우면, 80%일 때 Wi + 0.64Wc = 53.4kW, 60%일 때 Wi + 0.36Wc = 36.6kW가 됩니다.
변압기 손실 W=Wi+x²Wc, 두 부하율 연립해 Wi=15·Wc=60, 40%에서 15+0.16×60=24.6kW.
원자로의 감속재로 사용되는 것이 아닌 것은?
정답 ④ · 문제는 원자로의 감속재로 사용되지 않는 물질을 고르는 것이다. 감속재는 빠른 중성자를 열중성자로 늦추되 중성자를 많이 흡수하지 않는 물질이므로 물(경수), 중수, 흑연 등이 대표적인 감속재이다.
감속재는 경수·중수·흑연·베릴륨이고, 카드뮴은 중성자를 흡수하는 제어봉 재료다.
수력발전소에서 서보 모터(servo-motor)의 작용으로 옳게 설명한 것은?
정답 ② · 문제는 수력발전소에서 서보 모터의 기능을 묻고 있다. 서보 모터는 조속기의 명령에 따라 안내날개(가이드 베인)를 열고 닫아 터빈으로 유입되는 물의 양을 조절하는 장치로 작동한다.
수력발전 서보 모터는 조속기의 유압을 받아 안내날개를 개폐해 물의 양을 조절하는 장치이다.
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