전기기사실기(3)-변압기, 역률, UPS

1. 다음에서 설명하고있는 변압기의 종류는?

- 고압 및 전압의 권선을 모두 에폭시 수지로 몰드한 고체 절연방식의 변압기

몰드변압기

 

 

2. 몰드변압기를 유입변압기와 비교했을때의 특징을 5가지 적으시오.

1. 난연성이 우수하다. (에폭시 수지에 무기물 충진제가 혼입된 구조이므로)

2. 소형,경량화가 가능하다. (철심이 컴팩트화 되어 면적 축소)

3. 유지 보수가 용이하다. (절연유의 교체/여과가 필요없으므로)

4. 내습, 내진성이 좋다. (먼지, 습기등에 절연내력의 영향이 없다.)

5. 소음이 적고, 무공해 운전이 가능하다.

6. 단시간 과부하 내량이 크다.

7. 서지에 대한 대책을 수립해야한다. (SA:서지흡수기 설치)

 

 

3. 절연매체로 에폭시 수지를 적용하고 철심소재를 규소강판 대신 아몰퍼스 메탈을 사용하여 무부하손을 기존변압기의 75% 이상 절감한 절전형,고효율의 변압기는 무엇인가?

아몰퍼스 변압기 (Amorphous Mold Transformer)

 

 

4. 아몰퍼스 변압기의 장점과 단전을 각각 3가지씩 쓰시오.

장점 :

  (1) 과부하내량이 커진다.(철심의 발열에 의한 권선의 온도상승을 최소화)

  (2) 제품의 수명이 길다.(발열량이 줄어 권선 및 절연물들의 경년변화를 줄일 수 있다.)

  (3) 무부하손실이 낮아 전력 손실이 적다.

단점 :

  (1) 압축응력이 가해지면 특성이 저하된다.

  (2) 제작이 어렵다. (아몰퍼스 메탈 소재의 경도가 강하기 때문)

  (3) 포화 자속밀도와 잠적률이 낮다.

 

 

5. 변압기 냉각 방식 분류 표의 빈칸을 채우시오.

냉각방식	건식자냉식	건식풍냉식	(3)	유입자냉식	(5)	유입수냉식	(7)	송유풍냉식	송유수냉식
표시기호	(1)	(2)	ANAN	(4)	ONAF	(6)	OFAN	(8)	(9)

(1) AN  (2) AF  (3) 건식밀폐자냉식  (4) ONAN  (5) 유입풍냉식  (6)ONWF  (7) 송유자냉식  (8) OFAF (9) OFWF

 

 

6. 변압기의 병렬운전 조건 4가지를 쓰시오

1. 극성이 같아야한다.

--> 극성이 다르면 2차 권선의 순환회로에 2차 기전력의 합이 가해지고 권선의 임피던시는 작으므로 큰 순환전류가 흘러 권선이 소손된다.

2. 내부저항과 누설 리액턴스비가 같아야한다. --> 각 변압기의 전류간에 위상차가 생겨 동손이 증가한다.

3. 권수비가 같고, 1차와 2차의 정격전압이 같아야한다. --> 권수비가 다르면 2차 기전력의 크기가 다르므로 1차 권선에 의한 순환전류가 흘러서 권선이 과열된다.

4. %임피던스 강하가 같아야한다. --> 같지 않을 경우 부하의 분담이 용량의 비가 되지 않아 부하의 분담이 균형을 이룰 수 없다.

* 극내권Z

 

 

7. Δ - Δ  결선의 장점과 단점을 각각 3가지쓰시오.

장점 :

  1. 제 3고조파 전류가 Δ 결선내를 순환하므로 정현파 교류 전압을 유기하여 기전력의 파형이 왜곡되지 않는다.

  2. 1상 고장시 나머지 2대로 V 결선 운전이 가능하다.

  3. 선전류가 상전류의 root3 배가 되어 대전류에 적당하다. 

단점 :

  1. 중성점 접지가 않되므로 지락 사고시 검출이 어렵다.

  2. 권수비가 다른 변압기를 결선하면 순환 전류가 흐른다.

  3. 각 상의 임피던스가 다를 경우 3상 부하가 평형이더라도 변압기의 부하 전류는 불평형이 된다.

 

 

8. Y-Y 결선의 장점과 단점을 각각 3가지쓰시오.

장점 :

  1. 1차 2차 전압 사이에 위상차가 없다. 

  2. 1차 2차 모두 중성점을 접지할 수 있으며 고압의 경우 이상 전압을 감소시킬 수 있다.

  3. 선전압이 상전압의 root3배가 되어 고전압 운용에 유리하다.

단점 :

  1. 제 3고조파를 포함한 파형의 왜곡이 발생한다.

  2. 중성점 접지시 제 3고조파로인한 통신선 유도 장해가 발생한다.

  3. 부하의 불평형에 의해 중성점 전위가 변동하여 3상 전압이 불평형을 일으키므로 송,배전 계통에 거의 사용하지 않는다.

 

 

9. Δ-Y  결선의 장점과 단점을 각각 3가지쓰시오.

장점 :

  1. 한 쪽 Y결선의 중성점을 접지할 수 있다.

  2. Y 결선의 상점압이 선전압보다 작으므로 절연이 용이하다.

  3. 1,2중에 Δ 결선이 있어 제3고조파의 장해가 적고, 파형의 왜곡이 없다.

  4. Y- Δ 결선은 강압용, Δ -Y 결선은 승압용으로 사용할 수 있어 송전 계통에 사용할 수 있다.

단점 :

  1. 1,2차 선간전압 사이에 30도의 위상차가 있다.

  2. 1상 고장시 전원 공급이 불가능하다.

  3. 중성점 접지로 인한 유도 장해가 발생한다.

 

 

10. 변압기의 고장 원인데 대하여 5가지를 쓰시오.

1. 고.저압 혼촉

2. 지락 및 단락사고에 의한 과전류

3. 절연물 및 절연유의 열화에 의한 절연내역 저하

4. 권선의 상간 단락

5. 권선의 층간 단락

6. 부싱 리드의 절연파괴

 

 

11. 변압기에 사용되는 절연유의 필요 성질 4가지

1. 비중이 낮고 비열이 클 것 -> 냉각 효과

2. 인화점이 높고 응고점이 낮을것

3. 절연물과 화학작용이 없을것

4. 고온에서 불용성 침전물이 생기지 말 것

 

 

12. 변압기 과부하 운전 조건 3가지를 쓰시오.

1. 주위 온도가 저하되었을 경우

2. 단시간 사용하는 경우

3. 부하율이 저하되었을 경우

4. 온도 상승 시험 기록에 미달되는 경우

 

 

13. 변압기의 열화방지를 위해 변압기 상부에 설치하는 장치는?

콘서베이터(conservator)

 

 

14. 유입 변압기에서 사용하는, 습기의 유입을 방지하는 재료로 사용되는 것은 무엇이고, 재료의 원색은 무엇인가?

실리카 겔(silica gel),  청백색

 

 

15. 변압기의 임피던스 전압이란?

변압기 2차 측을 단락한 상태에서 1차측에 저전압을 가하여 1차 단락전류가 1차 정격전류와 같게 흐를 때, 이때 가한 전압을 임피던스 전압이라고 한다.

 

* 단상 변압기의 표준 용량 [kVA]

1, 2, 3, 4, 5, 7.5, 10, 15, 20, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000

 

* 3상 변압기의 표준 용량 [kVA]

3, 5, 7.5, 10, 15, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4500, 6000, 7500, 10000 ...

 

 

16. 부하율을 설명하고, 부하율이 적다라는 것의 의미도 설명하시오.

(1) 부하율이란 일정기간 중의 평균수요전력을 최대수요전력으로 나눈값의 비를 의미.

(2) 공급 설비를 유용하게 사용하지 못한다. 부하 설비의 가동률이 낮다.

 

 

17. 부등률에 대해서 설명하시오.

최대 전력을 소비하는 기기의 사용 시간대가 서로 다른 것을 의미.

값은 항상 1보다 크고, 백분율로 나타내지 않는다.

개별 최대 수용전력의 합을 합성 최대 수용 전력으로 나눈 값이다.

 

 

18. 수용률의 정의와 의미에 대해서 설명하시오.

정의 : 총 부하 설비용량에 대해서 실제로 사용하는 부하의 최대 전력의 비.

의미 : 수용 설비가 동시에 사용되는 정도를 나타내며 주상 변압기 등의 적정공급 설비용량을 파악하기 위하여 사용.

 

 

19. V-V 결선의 이용률과 출력비를 쓰시오

이용률 : 86.6%

출력비 : 57.7%

 

 

20. 변압기의 모선 방식을 3가지 쓰시오.

1. 단모선 : 소규모의 발.변전소에 적용. 모선에 접속되는 회선수가 적고 모선 정지가 비교적 쉬운 곳에 적합.

2. 2중모선 : 상시나 비상시에 계통의 분리운용, 모선의 보수점검 등 운용면에서 자유롭다.154kV 이하 계통의 중요한 발.변전소에 적용된다.

3. Ring Bus : 한 개의 모선이 고장으로 분리되어도 전회선이 공급에 지장이 없는 방식, 회선수가 4~5개 이하인 경우에 적합. 

 

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21. 단권 변압기의 장점과 단점을 각각 3가지 쓰시오.

장점:

  1. 동량을 줄일 수 있어 경제적이다.

  2. 동손이 감소하여 효율이 좋아진다.

  3. 부하 용량이 등가 용량에 비하여 커서 경제적이다.

  4. 누설자속 감소로 전압 변동률이 작다.

단점 :

  1. 누설 임피던스가 적어 단락 전류가 크다.

  2. 1차측 이상전압 발생시 2차측에도 고전압이 걸릴 수 있다.

  3. 단락전류가 크게되므로 열적, 기계적 강도가 커야 된다.

 

 

22. 단권 변압기의 용도는?

1. 승압 및 강압용

2. 초고압 전력용

 

 

23. 역률 개선에 대해서 간단히 설명하시오.

무효전력을 최소화 하기 위해 전력용 콘덴서를 연결하여 지상 무효전력을 상쇄시킨다.

지상무효전력을 진상무효전력으로 보상하여 역률을 개선한다. 

 

 

24. 전력용 콘덴서의 약호를 쓰시오.

SC (Static Condenser)

 

 

25. 역률 개선 효과를 4가지 쓰시오.

1. 변압기와 배전선의 전력 손실 경감

2. 전압 강하의 감소

3. 전기 요금 감소

4. 전원 설비 용량의 여유분 증가

 

 

26. 역류 개선 과보상시 나타나는 현상은?

1. 앞선 역률에 의한 전력 손실 발생

2. 모선 전압 상승

3. 고조파 왜곡의 증대

4. 설비용량의 여유 감소

5. 계전기 오동작

 

 

27. 전력용 콘덴서의 육안 검사 항목은?

1. 단자의 이완 및 과열유무

2. 용기의 발청 유무

3. 용기의 이상 변형 유무

4. 유 누설 유무

5. 애자의 커버 파손 유무

 

 

28. 전력용 콘덴서와 직렬로 연결하여 사용하는 직렬 리액터의 사용 목적은?

1. 콘덴서 사용시 고조파에 의한 전압파형의 왜곡방지

2. 콘덴서 투입시 돌입전류 억제

3. 콘덴서 개방시 재점호한 경우 모선의 과전압 억제

4. 고조파 발생원에 의한 고조파전류의 유입억제

5. 계전기 오동작 방지

 

 

29. 다음과 같은 충전방식에 대해서 간단히 설명하시오.

(1)보통충전 (2)세류충전 (3)균등충전 (4)부등충전 (5)급속충전

(1) 필요시 표준 시간으로 충전

(2) 미소 전류로 자기 방전량만을 항시 충전

(3) 각 전해조에서 일어나는 전위차를 보정하기 위해 일정한 간격의 기간(1~3개월)마다 1회씩 정전압으로 10~12시간 충전

(4) 평상시에는 충전기로 전원을 공급하다가 대전류가 필요할때 축전지로 하여금 부담하도록

(5) 보통충전 전류의 2~3배로 빠르게 충전하는 것.

 

 

30. 연축전지와 알칼리축전지를 비교하였을때 알칼리축전지의 장점 3가지를 쓰시오.

1. 수명이 길다. 

2. 진동과 충격에 강하다.

3. 충.방전 특성이 양호하다.

4. 방전시 전압 변동이 작다.

5. 사용온도 범위가 넓다.

 

	방전율	기전력	수명	특성	가격
연축전지	10 (h)	2.0 (V/cell)	짧다 (10~20년)	나쁨	싸다.
알칼리축전지	5 (h)	1.2 (V/cell)	길다 (30년이상)	좋음	비싸다.

 

 

31. 납 축전지를 방전 상태에서 오랫동안 방치하여 두면 극판의 황산 납이 회백색으로 변하며 내부 저항이 증가하게 된다.

충전시 전해액의 온도 상승이 크고 황산의 비중 상승이 낮으며 가스 발생이 심하게 되므로 전지의 용량이 감퇴하고 수명이 단축된다. 이 현상을 가리키는 용어는?

설페이션 현상 (Sulfation)

 

 

32. 묽은 황산의 농도는 표준이고, 액면이 저하하여 극판이 노출되어있다. 적당한 조치 방법은?

표준농도의 묽은 황산액을 보충한다.

 

 

33. 설페이션 현상 또는 축전지의 과방전 및 방치상태에서 기능 회복을 위하여 실시하는 충전 방식은?

회복충전

* 정전류 충전법에 의하여 약한 전류로 40~50 시간 충전 시킨 후 방전시키고, 다시 충전 후 방전을 여러 번 반복한다. 이와 같은 동작을 반복하게되면 본래의 출력 용량을 회복하게 된다.

 

 

34. 축전지 설비의 주요 구성 요소 4가지는?

축전지, 제어 장치, 충전 장치, 보안 장치

 

 

35. 발전기실 위치 선정시 고려 사항을 5가지 쓰시오.

1. 급유 및 냉각수 공급이 가능한 장소이어야한다.

2. 전기실과 가까운 장소이어야한다.

3. 실내환기를 충분히 할 수 있는 장소, 온도 상승 억제 필요

4. 엔진기초는 건물기초와 무관한 장소이어야한다.

5. 발전기실의 구조는 중량물의 운반, 설치 및 보수유지가 용이한 장소여야한다.

6. 급배기가 용이하고 엔진 및 배기관의 소음 및 진동이 주위 환경에 영향을 주지 않아야한다.

7. 발전기실의 높이는 보수/점검이 용이하도록 확보하여야한다.

 

 

36. 발전기의 병렬 운전 조건을 4가지 쓰시오.

1. 기전력의 위상이 같아야한다.

    --> 다르면, 동기화 전류가 흐른다.

2. 기전력의 크기가 같아야한다.

    --> 무효순환 전류가 흐른다.

3. 기전력의 주파수가 같아야한다.

    --> 발전기의 부하 분담이 주기적으로 변하게 된다.

4. 기전력의 파형이 같아야한다.

    --> 고조파 무효순환 전류가 흐른다.

5. (3상 동기 발전기의 경우) 상회전 방향이 같아햐 한다.

 

 

37. 다음 설명글의 빈칸을 채우시오

단락비가 큰 발전기는 전기자 권선의 권수가 (  1  ) 자속량이 (   2  ) 하기 때문에 부피가 (  3  ), 중량이 무거우며, 동이 비교적 (  4  ), 철을 많이 사용하여 이른바 철기계가 되며, 효율은 (  5  ), 안정도는 (  6  ), 선로 충전 용량이 증대 된다.

(1) 적고   (2) 증가   (3) 크고   (4) 적고   (5) 낮다   (6) 크고

 

 

38. UPS의 우리말 명칭은 무엇인가?

무정전 전원장치 (UPS: Uninterruptible Power Supply)

 

 

39. UPS의 2차측 단락 사고 등 발생시 고장회로를 분리하는 방식 3가지를 쓰시오.

1. 배선용 차단기 (MCCB)에 의한 차단

2. 반도체 보호용 한류형퓨즈에 의한 것.(속단 퓨즈)

3. 사이리스터를 사용한 반도체차단기에 의한 것.

 

 

40. CVCF의 우리말 명칭은?

정전압 정주파수 공급장치

 

 

41. UPS의 2차측 단락 사고 등 발생시 고장회로를 분리하는 방식 3가지를 쓰시오.

1. 배선용 차단기 (MCCB)에 의한 차단

2. 반도체 보호용 한류형퓨즈에 의한 것.(속단 퓨즈)

3. 사이리스터를 사용한 반도체차단기에 의한 것.

 

 

42. 태양광 발전의 장점

1. 규모에 관계없이 발전효율이 일정하다.

2. 친환경적이다.

3. 자원이 반영구적이다.

4. 확산광(산란광)도 이용 가능하다.

5. 일조량이 있는곳이면 어디에나 설치 가능하며, 보수가 용이하다.

 

 

43. 풍력발전 시스템의 특징 4가지.

1. 지속적으로 무제한 사용이 가능하다.

2. 무공해 에너지 발전이다.

3. 초기투자 비용이 크다.

4. 소음이 발생한다.

5. 에너지 밀도가 낮아 바람이 적은 경우 발전량이 적다.

6. 대규모 단지의 경우 발전 단가가 낮다.