제92회 발송배전기술사

기출 25문제 · 모범답안 1문제

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제1교시 (용어형)

※ 다음 11문제 중 10문제를 선택하여 설명하시오. (각 10점)

1
스팀터빈에서 과열증기(Superheated steam)를 사용하는 이유를 4가지 쓰시오.
문제 자세히 보일러 종류·급수순환방식 및 열효율 향상기기
2
전력선과 통신선 사이에 나타나는 전자유도장애 현상과 경감대책을 설명하시오.
문제 자세히 고조파 발생원인·설비 영향 및 전자유도장애
3
부하증가에 따른 변압기 2대 이상을 병렬운전 하는 경우 이에 필요한 운전조건을 열거하고 설명하시오.
문제 자세히 변압기 병렬운전 조건·각변위·문제점
4
배전선로에 사용하는 개폐기 종류를 열거하고 각각에 대한 역할과 기능을 설명하시오.
문제 자세히 배전선로 개폐장치 종류·역할 및 무정전공법
5
전력계통의 과도안정도(Transient stability)를 증진시키기 위해 설계 단계에서 고려할 사항들을 나열하시오.
문제 자세히 과도안정도 향상 대책(설계 단계)
6
Synchronizing Check Relay(25)와 Synchronizer(25A)의 각 기능에 대하여 적용사례를 들어 설명하시오.
문제 자세히 계통병입 필요조건 및 동기투입계전기
7
지중 전력케이블의 고장점 검출방법을 열거하여 설명하시오.
문제 자세히 케이블 열화진단(무정전 진단법)
8
다음 교류회로에서 공진주파수와 공진주파수에서의 각 회로소자에 걸린 전압을 구하시오. (단, $\dot{V}_{s} = 220∠0°$ , $R = 5 [Ω]$ , $C = 10 [μ F]$ 및 $L = 25 [m H]$ 이다.)
문제 자세히 RLC 직·병렬 공진 해석

발전기 제동권선(damper winding or amortisseur winding)의 구조와 역할에 대하여 설명하시오.

문제 자세히 제동권선 구조와 역할

모범답안 펼치기

발전기 제동권선(Damper Winding)

1. 정의

제동권선(Damper Winding)이란 동기발전기의 회전자 자극면에 설치된 단락 도체군으로, 동기속도로부터의 속도 편차(슬립)에 의해 유도전류를 흘려 진동·난조(Hunting)를 억제하고 비대칭 부하 시 역상 토크를 저감하는 권선이다.

2. 구조 및 동작 원리

2-1. 구조

구성 요소	재질	설치 위치
제동 도체봉(Bar)	구리(Cu) 또는 황동	자극면 슬롯에 삽입
단락환(End Ring)	구리	자극 양단부에서 도체봉 단락
절연 처리	없음(도체-자극 직접 접촉)	—

돌극기: 각 자극(pole)의 극면에 슬롯을 두고 도체봉 삽입 후 양단을 단락환으로 연결
원통형(비돌극)기: 계자권선 슬롯 사이의 쐐기(wedge)가 제동권선 역할을 겸함

2-2. 동작 원리

발전기가 동기속도 $ω_{s}$ 로부터 슬립 $s$ 만큼 벗어날 때, 제동권선 도체를 쇄교하는 자속 변화에 의해 유도기전력이 발생한다.

$e = - \frac{d Φ}{d t}$

유도된 전류 $i_{D}$ 와 공극 자속 $Φ$ 의 상호작용으로 제동 토크 $T_{D}$ 가 발생한다.

$T_{D} = k \cdot s \cdot ω_{s} (s = \frac{ω _{s} - ω _{r}}{ω _{s}})$

슬립 $s > 0$ (속도 감소 시) → 제동토크가 가속 방향으로 작용하여 동기속도로 복귀시킨다.

3. 역할 및 특징

3-1. 주요 역할

역할	상세 설명
난조(Hunting) 억제	부하 급변 시 발생하는 회전자 각속도 진동을 감쇠
불평형 부하 보상	역상전류에 의한 역회전 자계를 제동전류로 약화시켜 이상 진동 억제
기동 토크 제공	동기전동기의 유도기동 시 농형 유도기와 동일한 원리로 기동 토크 발생
단락 과도 전류 억제	돌발 단락 시 초기 과도 리액턴스 $X_{d}^{''}$ 를 결정하여 단락전류 제한에 기여

3-2. 전기적 파라미터와의 관계

$X_{d}^{''} < X_{d}^{'} < X_{d}$

제동권선이 존재할 때 초과도 리액턴스 $X_{d}^{''}$ 가 정의되며, 이 값이 작을수록 단락전류가 커지나 제동 효과는 강해진다.

4. 실무 적용 시 유의사항

도체봉 접촉 저항 관리: 단락환-도체봉 접합부의 접촉 불량은 제동 효과 저하 및 국부 과열을 유발하므로 정기 점검(진동·열화상 측정) 필요
재질 선정: 구리봉은 제동 효과 우수, 황동봉은 기동 토크 증대에 유리 — 용도에 따라 선정
과도 안정도 계산: 전력계통 안정도 해석 시 $X_{d}^{''}$ , $T_{d 0}^{''}$ (초과도 개방 시정수) 값 적용 필요
불평형 운전 한계: KEC(한국전기설비규정) 및 IEC 60034-1에서 지속 불평형 전류는 정격의 일정 범위 이내로 제한하며, 제동권선 설계 시 역상전류에 의한 발열 허용값 반영 필요
원통형 발전기 쐐기 점검: 비돌극기에서는 쐐기 이완이 곧 제동기능 저하로 이어지므로 정밀 점검 주기 준수

11
파동 임피던스가 400[Ω]인 가공송전선의 1[km]당 정전용량과 인덕턴스를 구하시오.
문제 자세히 고유송전용량(SIL) 및 특성임피던스
13
다음의 회로에 $i = I_{m_{1}} sin ω t + I_{m_{5}} sin (5 ω t + θ_{5})$ 가 흐를 때 소비전력을 구하시오.
문제 자세히 복소전력 및 고조파 포함 소비전력

제2교시 (논술형)

※ 다음 5문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
태안화력, 영남화력발전소를 필두로 기존 폐지계획인 발전소들을 2030년까지 화력발전소 10기 이상을 가스화복합발전소(IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)로 개체할 계획(제2차 전력수급기본계획)인바, 가스화복합발전 기술이 기존 화력을 대체할만한 새로운 대안이 가능한지 다음 항목을 중심으로 설명하시오.

[필요성, 원리, 구성, 특징(장단점), 파급효과 및 향후전망]
문제 자세히 석탄가스화 복합발전(IGCC)
2
송전선로의 적정 송전량 결정에서 고려할 사항과 개략적 계산법을 열거하고 설명하시오.
문제 자세히 송전선로 적정 송전량 결정
4
다음과 같은 회로가 있다.

발전기 : 정격 4,160V, 1,000kVA, 내부 임피던스 20%(self base) 변압기 : 정격 4,000/480V, 1,000kVA, 내부 임피던스 10%(self base) 선로 : j1.0[Ω] 부하 : 정격 460V, 1,000kVA(지상역률 0.8)

위 회로를 p.u.단위를 사용하여 해석하고자 하며 저압측 Base를 480V, 1,000kVA로 취하였다. 다음 물음에 답하시오. (단, 전압은 선간전압이다)

부하의 p.u. 값을 구하시오.

전압강하를 구하시오.

전압변동률을 구하시오.
문제 자세히 퍼유닛(p.u.) 환산 및 기준용량 변환
5
전력계통 안정도의 정의를 기술하고 안정도를 1) Rotor angle stability 2) Frequency stability 3) Voltage stability의 3가지 관점에서 각각 설명하시오.
문제 자세히 전력계통 안정도(Rotor·Frequency·Voltage)
6
분산발전(Distributed generation) 계통의 장점에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 스마트그리드 특징 및 기대효과

제3교시 (논술형)

※ 다음 4문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
발전기 정격역률이 발전기 구조, 운전 및 계통에 미치는 영향을 설명하시오.
문제 자세히 발전기 정격역률이 구조·운전·계통에 미치는 영향
2
계통에 고조파가 포함될 경우, 아래에 제시하는 계통 설비들에 미치는 영향과 그 결과를 분석하여 설명하시오. (설비 ; 커패시터, 변압기, 모터, 전자유도 디스크형 계전기, 차단기, 와트미터와 과전류계전기, 전자 및 컴퓨터로 제어되는 기기)
문제 자세히 고조파 발생원인·설비 영향 및 전자유도장애
4
지중송전계통의 구성방식을 열거하고 각각의 특징을 설명하시오.
문제 자세히 지중송전계통 구성방식
5
차단기 특성요소 중 특히, 고려해야 할 사항을 고압차단기를 중심으로 과도회복전압의 중요성과 다음 항목들에 대하여 설명하시오. [ 차단전류, 투입전류, 동작책무, 소 전류 차단능력, 차단시간 ]
문제 자세히 차단기 특성요소 및 과도회복전압

제4교시 (논술형)

※ 다음 5문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
우리 계통(B)이 인접국가 계통(A)과 연계선로에 의해 연계운전 중 우리 계통 내에서 1,000(MW)의 원자력 1기가 갑자기 탈락한 경우, 계통주파수 변화량과 연계선로의 전력변화량을 구하시오. (단, 계통정수는 각각 $K_{A}$ [MW/Hz], $K_{B}$ [MW/Hz]이고, 사고 전 연계선로의 전류는 0 이다)
문제 자세히 발전기·부하 주파수 특성과 연계계통 주파수 응동
2
무부하 장거리 송전선로의 시송전(試送電)시에 나타나는 현상과 주의 점을 설명하시오.
문제 자세히 무부하 장거리 선로 시송전 현상
3
계통의 고장지점에서 "X/R Ratio"가 나타내는 의미와 고장전류 및 차단기 등 보호기기에 미치는 영향을 설명하시오.
문제 자세히 X/R Ratio 의미 및 영향
4
전력설비의 절연결정에 필요한 이상전압의 발생원인을 열거하고 각각을 설명하시오.
문제 자세히 이상전압 발생원인
5
전력계통 절연협조란 계통을 구성하는 각종 기기 및 설비의 절연강도를 선정하기 위한 일련의 작업들을 칭하는 것으로, 그 선정과정을 흐름도로 정리하고 설명하시오.
문제 자세히 절연협조 및 절연강도 선정

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