제130회 발송배전기술사

기출 28문제 · 모범답안 1문제

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제1교시 (용어형)

※ 다음 12문제 중 10문제를 선택하여 설명하시오. (각 10점)

1
우리나라 22.9 kV-y 배전선로의 보호협조와 관련하여 다음을 설명하시오.

보호협조 방법 3가지

배전용 리클로저의 구간협조장치(Sequence Coordination Accessory)

IEC-VI(Very Inverse) 보호협조 커브의 장점
문제 자세히 다중접지계통 보호기기 종류 및 보호협조
2
석탄 화력 발전소의 대기오염물질과 저감대책에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 화력발전소 환경오염 저감설비
4
변위전류 및 변위전류가 포함된 맥스웰 방정식(암페어 법칙)을 설명하시오.
문제 자세히 유전체손 및 절연체 전기적 특성
5
동기발전기에서 전기자 코일에 유도되는 기전력의 크기를 계산하시오. (단, 자속밀도 $B [W b / m^{2}]$ , 전기자 도체의 유효길이 $l [m]$ , 도체의 이동속도 $v [m / s]$ , 평균 자속밀도 $B_{a} = \frac{2}{π} B_{m}$ , $B_{m}$ : 최대자속밀도)
문제 자세히 단락비와 동기리액턴스 관계
6
초전도 현상을 설명하고, 퀜치(Quench)현상과 마이스너 효과(Meissner effect)에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 초전도 기술 및 초전도한류기

가공 송전선로의 활선상태에서 불량 현수애자 검출방법에 대하여 설명하시오.

문제 자세히 절연협조 및 절연강도 선정

모범답안 펼치기

가공 송전선로 활선상태에서의 불량 현수애자 검출방법

1. 정의

불량 현수애자 검출이란, 가공 송전선로를 정전시키지 않고 활선(充電) 상태에서 애자련을 구성하는 개별 현수애자의 전기적·기계적 이상(균열, 절연 파괴 등)을 탐지하는 작업이다.

2. 검출 원리 및 방법

현수애자련은 직렬로 연결된 각 애자 개체에 전압이 분담된다. 정상 애자는 소정의 분담 전압을 가지지만, 불량(절연 저하) 애자는 분담 전압이 현저히 낮아지거나 0에 수렴한다. 이 차이를 이용한 검출방법은 다음과 같다.

검출방법	원리	특징
전압분포 측정법 (분압 측정법)	애자 양단 전압 $V_{n}$ 측정 → 분담 전압 이상 개체 판별	가장 일반적; 고압용 검전봉 사용
섬락 전압법 (스파크 갭법)	갭 간격을 조정하며 섬락 여부로 전압 판별	간편하나 정밀도 낮음
누설전류 측정법	클램프형 전류계로 애자 표면 누설전류 $I_{L}$ 측정	오염·습윤 상태 판별에 유효
초음파(AE) 탐상법	내부 균열 시 발생하는 초음파 신호 검출	기계적 결함 탐지; 비접촉 가능
열화상(적외선) 촬영법	불량 애자의 국부 온도 상승을 열화상 카메라로 촬영	비접촉·광역 탐색; 기상 영향 받음
자외선(UV) 검출법	코로나·방전 시 방출 자외선을 UV 카메라로 탐지	야간·흐린 날 유효

2.1 전압분포 측정법 상세 원리

애자련 총 개수를 $N$ , 계통 상전압을 $V$ , $n$ 번째 애자의 분담전압을 $V_{n}$ 이라 하면 정상 시:

$n = 1 \sum N V_{n} = \frac{V}{3}$

불량 애자의 분담전압 $V_{n} \approx 0$ 이 되므로, 전압 측정봉으로 해당 개체를 식별한다.

3. 각 방법의 장·단점 비교

구분	장점	단점
전압분포 측정	정확도 높음, 개별 애자 특정 가능	활선 접근 필요; 안전 관리 철저 요구
누설전류 측정	현장 간편 측정	건조 시 검출 어려움
열화상 촬영	비접촉, 광범위 탐색	발열 차이 미소 시 식별 곤란
UV 카메라	코로나 조기 검출	장비 고가, 일조 조건 영향
초음파 탐상	내부 기계 결함 검출	접근 장비 필요

4. 실무 적용 시 유의사항

활선 작업 안전: 활선 작업 시 충분한 이격거리를 확보하고, 절연 방호구·핫스틱을 사용하여 감전을 방지한다.
검출 판정 기준: 분담전압이 정상값의 50 % 이하로 떨어지는 개체를 불량으로 판정하는 것이 일반적 현장 기준이나, 국내 KEC에 구체적 수치 기준이 별도 명시되어 있는지는 확인이 필요하다.
복수 방법 병용: 단일 방법의 오판을 줄이기 위해 전압분포 측정 + 열화상 촬영을 병용하는 것이 바람직하다.
점검 주기: 오염 지역, 해안 근접 선로 등 열화 가속 환경에서는 점검 주기를 단축하여 관리한다.
불량 개수 제한: 1련 내 불량 애자 수가 규정 개수를 초과하기 전에 교체하여 섬락·정전을 예방한다.

핵심 요약: 활선 불량애자 검출의 기본은 전압분포 이상 탐지이며, 비접촉식 열화상·UV 카메라를 병용함으로써 작업자 안전을 확보하면서 검출 신뢰도를 높이는 것이 실무 표준이다.

8
변압기의 변압비 측정방법 및 판정기준에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 변압기 병렬운전 조건·각변위·문제점
9
다음 변압기의 2차 환산등가회로 및 벡터도를 참조하여 최대 전압변동률과 % 임피던스의 크기가 같음을 증명하시오. (단, θ 는 정격 부하시의 역률각)
문제 자세히 전력 및 전압강하 수식 유도
10
전력용 변압기 2대의 병렬운전에 대하여 다음을 설명하시오.

변압기 병렬운전 조건

변압기 병렬운전 가능 및 불가능 결선 방법과 그 이유

변압기 병렬운전시 부하분담율
문제 자세히 변압기 병렬운전 조건·각변위·문제점
11
배전계통의 역률이 개선될 경우 설비용량의 여유가 증가함을 벡터도를 이용하여 설명하시오.
문제 자세히 역률 개선 원리 및 보상 효과
12
국내 전력계통의 全계통 정전시 복구절차에 대하여 다음을 설명하시오.

全계통 정전시 복구절차

황색차단기의 의미

자체기동 발전소의 의미 및 발전원
문제 자세히 고장파급방지장치(FPPC)
13
전력계통 운영보조서비스(Ancillary Service)의 의미와 종류에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 조류계산 및 경제운용(증분연료비법)

제2교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
가변속 양수발전소에 대하여 다음을 설명하시오.

가변속 양수발전소의 특징

가변속 양수발전소의 종류 및 장단점 비교
문제 자세히 양수발전소 운영목적·현황 및 가변속 양수발전
2
예비전원설비(자가 발전설비) 용량선정 기준 및 방법을 설명하고, 아래 조건에 대한 자가발전설비 용량을 계산하시오. (단, KDS 31.60.20 : 2021 개정 기준)

조건, $G_{p}$ : 발전기용량 (kVA)

$\sum P$ (전동기 이외 부하의 입력용량 합계(kVA)) :

부하집계(고조파 발생부하 제외) : 500kW (부하효율 80%, 역률 0.8이라고 한다.)

부하집계(UPS는 미적용 되었으며, 기타 고조파 발생부하) : 100kVA (고조파 저감장치를 설치하였으며, 가중치 λ = 1.25, 고조파 발생부하의 효율 = 1 로 본다.)

$\sum P_{m}$ (전동기 부하집계(kW)) : 1,000kW

$P_{L}$ (전동기 부하중 기동용량이 가장 큰 전동기 부하용량(kW)) : 100kW (리액터 기동방식, 기동계수는 1.5 적용)

전동기의 kW당 입력용량 계수는 1.3

$K$ (발전기 허용전압강하 계수) : 1.2 적용
문제 자세히 수력발전소 설계 및 연간 발전량 계산
3
계통을 구성하는 각종 기기 및 전력설비의 절연강도를 선정하는 전력계통 절연협조(Insulation Coordination)에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 절연협조 및 절연강도 선정
4
다음과 같은 분산형전원이 한전계통과 연결되어 운영되고 있다. 이 계통의 고장점에 대한 단락용량을 계산하시오.

분산형전원이 연결되기 전의 단락용량

$D G_{1}$ , $D G_{2}$ 모두 회전기인 경우 단락용량

$D G_{1}$ 은 회전기, $D G_{2}$ 는 인버터인 경우 단락용량

(단, 기준용량은 100[MVA] 이며, 선로임피던스( $Z_{L}$ )는 고장점에서 $D G_{2}$ 까지만 고려한다.)

자기용량 기준 $% Z_{t r} = j 14.0$ $% Z D G_{1} = % Z D G_{2} = j 6$
100[MVA] 기준 $% Z_{S} = 12.0 + j 1.0$ $% Z_{L} = (3.86 + j 7.42/ km) \times 10 km$
문제 자세히 단락용량 증대 영향 및 경감대책
5
R-L-C 회로의 직렬공진과 병렬공진을 설명하시오.
문제 자세히 RLC 직·병렬 공진 해석
6
파일럿 계전방식 중 표시선 계전방식(전류 순환식 및 전압 반향식) 및 반송파 계전방식(방향 비교방식 및 위상비교방식)의 적용 및 동작원리에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 거리계전기 원리·종류 및 적용 시 문제점

자기용량 기준	$% Z_{t r} = j 14.0$	$% Z D G_{1} = % Z D G_{2} = j 6$
100[MVA] 기준	$% Z_{S} = 12.0 + j 1.0$	$% Z_{L} = (3.86 + j 7.42/ km) \times 10 km$

제3교시 (논술형)

※ 다음 5문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

2
조속기의 속도 조정률과 속도 변동률에 대하여 설명하고, 정격 출력 40,000[kW]의 수차 발전기가 60[Hz]의 전력계통에 접속되어 전부하, 정격 주파수로 운전중에 있을 때, 이 계통에 접속되어 있던 일부의 부하가 갑자기 차단되어 주파수가 60.2[Hz]로 상승하였을 때 발전기 출력[kW]을 계산하시오. (단, 수차 발전기의 속도 조정률은 4[%]라 하고 조속기 특성은 직선이라고 한다.)
문제 자세히 조속기 구조·기능 및 속도조정률
3
해상 풍력발전소의 건설이 활성화됨에 따라 해저 케이블의 적용도 빈번해지고 있다. 154kV AC 해저 케이블에 대하여 다음을 설명하시오.

구조 및 특징

해저 케이블 보호공법에서 매설 및 비매설 공법에 대하여 비교 설명
문제 자세히 지중송전계통 구성방식
4
대지고유저항률 측정방법에 대하여 다음을 설명하시오.

2전극법(Two Electrode Method, Two-point Method)

Wenner의 4전극법

Schlumberger-Palmer법

간이측정법
문제 자세히 메쉬접지 보폭전압·접촉전압 및 GPR 대책
5
배전계통의 전력 손실 경감대책에 대하여 다음을 설명하시오.

비기술적 손실의 정의, 종류 및 감소방안

기술적 손실의 정의, 종류 및 감소방안
문제 자세히 고압 배전선로 구성 및 특징
6
전력계통의 전압 안정도에 대하여 다음을 설명하시오.

모델 계통 활용 P-V 곡선 유도 및 해석

I-V 곡선 및 Q-V 곡선에 의한 전압 안정도 해석

전압 안정도 향상 대책
문제 자세히 P-V 곡선 유도 및 해석

제4교시 (논술형)

※ 다음 5문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

2
비선형 부하가 연결된 배전계통에서 중성선의 과부하 발생원인 및 역률저하 현상에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 고조파 발생원인·설비 영향 및 전자유도장애
3
대용량 송전선로에 직렬보상설비를 적용 시 직렬보상의 효과, 인접한 발전기에서 발생할 수 있는 문제점과 해결방안에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 초고압 장거리 선로 보호 문제점
4
우리나라 전력계통에 연계된 신재생발전에 대하여 다음을 설명하시오.

신재생발전기의 특성

신재생발전기의 증가가 전력계통에 미치는 영향

계통연계 기술 기준
문제 자세히 신재생발전기 송전계통 연계기준 및 FRT
5
분산형 전원을 특고압 전력계통에 연계 시 다음 사항을 설명하시오.

변압기 결선 및 접지방식에 따른 전압 및 보호특성

연계변압기 결선방식의 종류 및 계통에 미치는 영향 (장단점)
문제 자세히 특고압 연계 변압기 결선 및 접지방식
6
신재생발전기의 송전계통연계시 FRT(Fault Ride Through)의 의미와 기준에 대하여 설명하시오.

FRT(Fault Ride Through)의 의미

계통연계유지 기준

무효전력 공급능력 기준

유효, 무효제어능력 기준
문제 자세히 신재생발전기 송전계통 연계기준 및 FRT

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