동력 부하 설비 용량 및 역률 개선을 위한 콘덴서 용량 구하기[2020 전기기사 실기 1회 9번]

[문제]

3층 사무실용 건물에 3상 3선식의 6000 [V]를 200 [V] 로 강압하여 수전하는 설비이다. 각종 부하 설비가 표와 같을 때 참고자료를 이용하여 다음 물음에 답하시오.

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[답안]

(1) 동계 난방 때 온수 순환 펌프는 상시 운전하고, 온수 순환 펌프는 수용률이 100 [%], 보일러용과 오일 기어 펌프의 수용률이 60 [%] 일 때 난방 동력 수용 부하는 몇 [kW] 인가? 6.84 [kW]

 

[표 1] 의 동계동력 란에 있는 정보로 계산해본다면, 온수 순환 펌프 3.0 [kW]에 수용률 100 [%], 보일러 펌프 6 [kW]에 수용률 60 [%], 오일 기어 펌프 0.4 [kW]에 수용률 60 [%] 이므로

3.0 x 1 + 6.0 x 0.6 + 0.4 x 0.6 = 6.84 [kW] 입니다.

 

(2) 동력 부하의 역률이 전부 80 [%] 라고 한다면 피상 전력은 각각 몇 [kVA] 인가?

(단, 상용 동력, 하계 동력, 동계 동력별로 각각 계산하시오.)

구분	계산과정	답
상용 동력	25.8 / 0.8	32.25 [kVA]
하계 동력	52 / 0.8	65 [kVA]
동계 동력	9.4 / 0.8	11.75 [kVA]

(3) 총 전기 설비 용량은 몇 [kVA] 기준으로 하여야 하는가? 174.55 [kVA]

동계 동력보다 하계 동력이 더 크므로 상용 동력 + 하계동력에 [표 2]에 나와있는 조명설비까지 모두 합해줍니다.

32.25 + 65 + 77.3 = 174.55 [kVA]

 

(4) 전등의 수용률은 70 [%], 콘센트 설비의 수용률은 50 [%]라고 한다면, 몇 [kVA]의 단상 변압기에 연결하여야 하는가? (단, 전화 교환용 정류기는 100 [%] 수용률로서 계산한 결과에 포함시키며 변압기 예비율은 무시한다.) 50 [kVA]

 

전등의 총 용량 x 0.7 + 콘센트 총 용량 x 0.5 + 전화 교환용 정류기 용량을 구하면,

47,860 x 0.7 + 28,640 x 0.5 + 800 = 48,622 [VA] =48.62 [kVA] 입니다.

[참고자료 1] 을 참고하여 50 [kVA]의 변압기를 사용하면 될 것이라고 판단할 수 있습니다.

 (5) 동력 설비 부하의 수용률이 모두 60 [%] 라면 동력 부하용 3상 변압기의 용량은 몇 [kVA] 인가? (단, 동력 부하의 역률은 80 [%] 로 하며 변압기의 예비율은 무시한다.) 75 [kVA]

상용동력 x 수용률 / 역률 + 하계동력 x 수용률 / 역률 을 구하면,

25.8 x 0.6 / 0.8 + 52 x 0.6 / 0.8 = 58.35 [kVA] 입니다. 이 또한 [참고자료 1] 을 통해 75 [kVA]의 용량을 선정하면 됩니다.

 

(6) 상기 건물에 시설된 변압기 총 용량은 몇 [kVA] 인가? 125 [kVA]

(4) + (5) 를 하면 되므로 50 + 75 = 125 [kVA] 입니다.

 

(7) 단상변압기와 3상 변압기의 1차측의 전력 퓨즈의 정격 전류는 각각 몇 [A] 의 것을 선택하여야 하는가?

단상변압기 15 [A] , 3상 변압기 7.5 [A]

 

질문에서 공칭전압이 6000 이라고 하였으니 정격전압은 1.1배인 6600 [V] 입니다.

[참고자료 1] 에서 50 [kVA] 단상 6.6 [kV] 에서의 정격전류는 15 [A] 임을 알 수 있고,

75 [kVA]의 3상 6.6 [kV] 에서의 정격전류는 7.5 [A] 임을 알 수 있습니다.

 

(8) 선정된 동력용 변압기 용량에서 역률을 95[%]로 개선하려면 콘덴서 용량은 몇 [kVA] 인가? 25.2 [kVA]

3상 변압기의 용량은 75 [kVA]로 선정되었으며 역률은 0.8 이므로, 유효전력은 75 x 0.8 =60 [kW] 입니다.
[참고자료 3] 에서 개선전의 역률 0.8 에서 개선 후 의 역률 0.95 의 교차점을 보면 42% 입니다.

결론은 60 x 0.42 = 25.2 [kVA]