제95회 발송배전기술사

기출 27문제 · 모범답안 1문제

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제1교시 (용어형)

※ 다음 12문제 중 10문제를 선택하여 설명하시오. (각 10점)

1
우리나라 765kV 송전선로의 주요 특성 5 가지와 그 효과 5 가지를 기술하시오.
문제 자세히 765 kV 송전선로 주요 특성 및 HSGS
2
단로기의 역할에 대하여 설명하고, 또한 단로 거리(Disconnecting Distance)의 구분에 대하여 기술하시오.
문제 자세히 단로기·차단기 역할 및 조작순서
3
배전자동화에 적용되는 전력통신정보인 VOC(Value Of Change)와 Unsolicited Message의 전송기능에 대하여 간단히 기술하시오.
문제 자세히 배전자동화시스템 및 배전센터
5
부하의 역률을 개선할 경우 그 효과를 열거하고, 20000[kVA] 단락용량의 모선에 1000[kVA] 콘덴서 설치시 전압강하 경감률을 구하시오.
문제 자세히 역률 개선 원리 및 보상 효과
6
RPS(Renewable Portfolio Standard)에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 RPS·REC·SMP 및 FIT 제도
7
우리나라 양수발전소의 현황과 건설 목적에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 양수발전소 운영목적·현황 및 가변속 양수발전
8
우리나라 석탄발전소의 온실가스를 포함한 환경 대응 방안에 대하여 기술하시오.
문제 자세히 화력발전소 환경오염 저감설비
9
2010년 우리나라 전력통계에 의하면 76[%]의 부하율을 유지하였다. 부하율의 정의와 부하율의 향상 방안에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 수용율·부등율·부하율의 정의 및 설계 적용
10
발전기의 계통병입을 위한 필요 조건을 제시하시오.
문제 자세히 계통병입 필요조건 및 동기투입계전기

선로의 특성임피던스 $Z_{S}$ [Ω], 수전단 전압 $V_{r}$ [kV]인 경우 고유송전용량(Surge Impedance Loading)에 대하여 설명하시오.

문제 자세히 고유송전용량(SIL) 및 특성임피던스

모범답안 펼치기

고유송전용량 (Surge Impedance Loading, SIL)

1. 정의

고유송전용량(SIL)이란 선로의 특성임피던스 $Z_{S}$ [Ω]와 수전단 전압 $V_{r}$ [kV]로 결정되는 값으로, 선로의 분포 인덕턴스에 의한 지상 무효전력과 분포 정전용량에 의한 진상 무효전력이 정확히 상쇄되어 선로 전체의 무효전력 수급이 자립(Self-compensating)하는 부하 조건에서의 송전전력을 말한다.

2. 원리 및 수식

2-1. 특성임피던스(서지 임피던스)

$Z_{S} = \frac{L}{C} [Ω]$

여기서 $L$ : 선로 단위길이당 인덕턴스 [H/m], $C$ : 선로 단위길이당 정전용량 [F/m]

2-2. SIL 계산식

3상 기준:

$P_{S I L} = \frac{V _{r}^{2}}{Z _{S}} [MW]$

여기서 $V_{r}$ : 수전단 선간전압 [kV], $Z_{S}$ : 특성임피던스 [Ω]

단상 기준:

$P_{S I L, 1 ϕ} = \frac{( V _{r} / 3 ) ^{2}}{Z _{S}} [MW]$

2-3. SIL 조건에서의 선로 특성

구분	조건	전압 분포
$P < P_{S I L}$	용량성 우세	수전단 전압 상승 (페란티 현상)
$P = P_{S I L}$	무효전력 자립	송·수전단 전압 동일
$P > P_{S I L}$	유도성 우세	수전단 전압 강하

🖼 [그림] 부하 수준(P vs SIL)에 따른 선로 전압 분포 곡선 비교 그림

3. 특징

항목	내용
무효전력	선로 내 무효전력 자급 → 무효전력 보상 설비 불필요
전압 특성	송·수전단 전압 크기가 동일, 위상차만 존재
송전효율	이론적으로 가장 경제적인 송전 상태
전압 안정도	SIL 기준으로 계통의 전압 안정도 여유 평가에 활용
전형적 $Z_{S}$	가공선: 약 250~~400 Ω, 케이블: 약 30~~60 Ω

SIL 기준 계통 비교 예시 (345 kV 가공선, $Z_{S}$ ≈ 300 Ω):

$P_{S I L} = \frac{34 5 ^{2}}{300} \approx 397 [MW]$

4. 실무 적용 시 유의사항

장거리 송전선 설계 기준: 실제 송전용량을 SIL의 배수( $P / P_{S I L}$ )로 표현하여 전압 안정도 여유를 평가하며, 일반적으로 $P \leq 2 \cdot P_{S I L}$ 이내로 운용한다.
케이블 계통 적용 주의: 케이블은 $Z_{S}$ 가 가공선의 약 1/6 수준으로 매우 낮아 $P_{S I L}$ 이 크게 증가하므로, 경부하 시 페란티 현상에 의한 과전압 억제를 위해 리액터 보상이 필수적이다.
무효전력 보상 계획: 실제 운용 전력이 SIL 대비 현저히 낮거나 높을 경우, 병렬 리액터(과전압 억제) 또는 병렬 커패시터(전압 강하 보상) 설치 여부를 검토해야 한다.
KEC 및 계통 운영 기준: KEC에서 SIL에 관한 직접 수치 기준을 명시하지는 않으나, 한전 계통 운영 기준에서 전압 안정도 평가 지표로 SIL 개념을 준용하여 활용한다.

12
부하전력, 선로거리, 선로손실 및 전압이 동일한 조건에서 단상2선식과 3상3선식의 소요 전선량을 비교하시오.
문제 자세히 배전방식별 전선량 및 손실 비교
13
독립접지방식(TT)과 공통접지방식(TN)의 장단점을 설명하시오.
문제 자세히 TN·TT·IT 접지방식 구성 및 특징

제2교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
우리나라 전력계통의 현황을 발전 및 송배전분야로 나누어 서술하시오.
문제 자세히 우리나라 전력계통 현황(발전·송배전)
2
다음 문제를 계산하시오.

풍속 10[m/s]에서 20[rpm]으로 회전하는 날개의 직경은 80[m]이다. 이 풍력 에너지의 40[%]가 전력으로 변환될 경우 발생한 전력[㎾]과 날개 끝 속도[km/h]를 계산하시오. (단, 공기밀도는 1.225[kg/㎥]이다)

100[㎥]의 물을 10[m] 높이에 8시간 동안 펌프를 사용하여 양수할 경우의 소요전력[W]을 계산하시오. (단, 펌프효율은 0.6, 물의 무게는 1000[㎏/㎥]이다) 또한 이 경우 태양전지를 이용하여 소요전력을 얻는다면 50[W] 모듈 몇 개가 필요한지 계산하시오. (단, 태양전지는 8시간/일 일정 출력이 가능한 것으로 가정)
문제 자세히 풍력발전 출력이론·출력계수·주속비
3
전력구 화재에 대한 예방 및 방재대책의 중요성이 높아지고 있다. 전력구를 감시하는 제어시스템에 대하여 설명하고, 전력구내에 사용하는 난연 케이블에 대하여 기술하시오.
문제 자세히 지중송전계통 구성방식
4
발전기의 단락비는 직축 동기리액턴스 $X_{d}$ 의 역수와 동일함을 포화 및 단락곡선을 이용하여 증명하고, 단락비가 큰 발전기의 특징과 장단점을 기술하시오.
문제 자세히 단락비와 동기리액턴스 관계
5
대용량 발전기 진상운전의 목적과 진상운전시 유의점에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 발전기 진상운전 및 모터링
6
유효접지방식의 의미에 대하여 설명하고, 초고압계통에서 이를 적용하는 이유를 기술하시오.
문제 자세히 계통보호 접지방식(유효접지 조건 및 건전상 전위상승)

제3교시 (논술형)

※ 다음 4문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
신에너지 및 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법에서 정의하는 신재생에너지의 종류를 신에너지 및 재생에너지별로 나열하고 이를 설명하시오.
문제 자세히 신재생에너지 종류 및 수소에너지 기술
2
발전용 원자로를 구성하는 기본적인 요소에 대하여 설명하고, 출력 1000[MW]인 원자력발전소의 이론적 연간 연료 소요량을 계산하시오.

(단, $U^{235}$ 의 질량결손은 0.09[%], 발전소 효율은 33[%]이다)
문제 자세히 원자로 구성요소·원자력 관련 용어 및 연료 계산
4
고조파 발생원인 가변속 전동기와 일반 부하가 병렬로 480[V] 모선에 연결되어 운전되고 있다. 이 전동기의 정격과 발생되는 고조파는 다음과 같다.

전동기 용량: 560[kW], 전압: 480[V], 전류(기본파): 601[A]

고조파 % 전류[A]
5 20 120
7 12 72
11 7 42
13 4 24

이 모선은 용량 1500[kVA], 임피던스 6[%]의 변압기에서 전력을 공급 받고 있다. 이때 480[V] 모선에서의 전압왜형률(THD)을 구하시오.
문제 자세히 고조파 발생원인·설비 영향 및 전자유도장애
6
풍력발전기의 기어형(Geared Type) 및 기어리스형(Gearless Type)의 장단점을 비교하여 설명하시오.
문제 자세히 풍력발전기 종류 및 기어형·기어리스형 비교

고조파	%	전류[A]
5	20	120
7	12	72
11	7	42
13	4	24

제4교시 (논술형)

※ 다음 5문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
154[kV] 송전계통의 송전단 변압기 사용탭은 11/154[kV], 수전단 변압기 사용탭은 140/11[kV]이며, 송전선로의 회로정수는 다음과 같다.

$A = 0.9178 + j 0.0150$ $B = 17.2413 + j 91.3866$ $C = (- 0.0856 + j 16.4680) \times 1 0^{- 4}$ $D = 0.9257 + j 0.0150$

이 계통에서 수전단 2차측 전압 11[kV], 수전단 2차측 전력 100[MW], 역률 0.98(늦음)인 경우 송전단 1차측 전압, 송전단 1차측 전력 및 역률을 각각 계산하시오.
문제 자세히 4단자 정수 및 전력원선도
3
60[Hz], 2극, 60000[kW]의 터빈 발전기가 전력 계통에 접속되어 있다. 계통의 주파수가 갑자기 60.5[Hz]로 상승되었다고 하면 이 발전기의 출력[kW]이 어떻게 되는지 계산하시오.

(단, 터빈의 속도 조정률은 4[%]이고, 속도는 직선적으로 변화하는 것으로 한다)
문제 자세히 조속기 구조·기능 및 속도조정률
4
유전체손이 발생되는 이유와 유전체 손실에 대하여 수식으로 설명하고, 그 표현 방식을 sinδ 대신에 tanδ를 사용하는 이유를 기술하시오.
문제 자세히 유전체손 및 절연체 전기적 특성
5
거리계전기의 원리와 종류를 설명하시오.
문제 자세히 거리계전기 원리·종류 및 적용 시 문제점
6
초고압 전력계통에 있어서 단권변압기가 이용되고 있다. 이 변압기의 장점과 문제점에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 단권변압기 구조·용량·특징

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