『해설』

1. 개요

전력 품질은 (Power Quality) 수용가장비 고장이나

비정상적인 동작을 초래하는 전압, 전류, 주파수, 정

전 등으로 발하는 문제임.

2. 전기 품질의 주요 요소

1) 주파수 변동

(1) 전력 계통의 주파수 변동은 전력 변동에서 발

생됨.

(2) 전력 계통의 외란 특성에서 발생

(3) 크고 작은 계통사고시에 주파수가 변동됨.

2) 전압 불량(저전압)

(1) 전압 변동

부하의 과중, 규격 미달 전선 사용, 단거리 송전선

로 부하의 변화

(2) 전압 불평형

부하 각상의 불평형 접속기의 불평형 악성부하 사

고 등.

1φ3W=40[%] 이내 3φ4W=30[%] 이내 유지

(3) 순간 전압 강하 순시 정전

(4) 용량 기기의 기동 전류 (Inrush Current)

3) 정전에 한 향

(1) 순간 정전 순시 전압 강하시

① 주파수가 변동되며 전압이 변동

② 전력 품질이 저하됨

(2) 정전 발생시

① 각종 산업 현장의 정전으로 인한 막 한 재

산피해

② 엘리베이터, 전철 등 교통수단 마비 등 혼

란 예상

③ 각종 냉동시설의 마비 등, 실로 엄청난 문제

가 발생

4) 정전 발생 원인

(1) 순간 정전

① 수목 접촉 등에 의한 1선지락시의 발생 (가

장 빈번함)

② 배전계통 기기의 재폐로 시 순간 정전

③ 이상 전압에 의한 정전 (낙뢰, 지락 등)

④ 선로의 과부하 (규격 이상 전류 등)

(2) 정전

① 선로 이설, 증설 공사

② 천재지변에 의한 정전

③ 인적 실수에 의한 정전

④ 자연 재해로 인한 정전

⑤ 선로 과부하, 이상 현상 등

전기설비 2007/11129www.keca.or.kr128

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국가기술자격검정필기시험문제

자격종목

발송배전기술사

시험시간분 야

전 기

수험번호 성 명

2007년도기술사제83회(2007년 8월19일시행)

제83회발송배전기술사문제및풀이에 한문의는서울공과전기학원으로하십시오.

1. 전기 품질의 주요 요소인 주파수 변동, 전압불량

(저전압 등) 및 정전에 한 향과 발생원인을

설명하시오.

2. 다음 회로와 같은 경우 유도성 리엑턴스 값을

구하시오

가. 합성전류와 전압의 위상이 같은 경우

나. 합성전류가 전압보다 앞선 경우

다. 합성전류가 전압보다 앞선 경우.

3. 조력발전의 원리과 종류를 설명하시오. 그리고 조

력발전에 사용할 수 있는 수차 발전기의 종류를 2

개 이상 들고 그 구조상 특징을 설명하시오.

4. 전력조류계산과 관련된 용어 중 다음 사항을 각각

설명하시오

가. 가속계수 (Acceleration Factor)

나. Slack(Swing) Bus

다. 전압제어 모선(Voltage Control Bus)

라. Sparcity

마. Newton-Rapson법과 Gauss-Seidal법을 수렴의

신뢰성,수렴속도, 컴퓨터메모리 사용 측면에서

비교

5. 태양광 발전시스템의 설계 시에 필요한 기초자료

7개항과 설계순서를 나열하고, 설계시 에 기술적

고려사항에 하여 설명 하시오.

6. 현재 한전으로부터 변압기 용량 30,000KVA*1Bank

인 수변전설비를 경제적으로 수전 가능한 전압의

종류를 제시하고, 이 때 구내배전전압이 6.6kv인

경우에 보호계전기가 표시된 단선결선도를 작성하

시오.

서울공과전기학원☎(02)2676-1114 www.sgh.co.kr

제 2 교시

<문제1>

문제1

전기 품질의 주요 요소인 주파수 변동,

전압불량(저전압등) 및 정전에 한

향과 발생원인을 설명하시오.

그림 1. 발전기 주파수 제어 개념도

그림 2. 교류전원 교란상태

정상전압 과도전압 극저전압

극과전압

Impluse전압 고조파

순간정전

1) 장점

(1) 에너지원이 무한정한 청정, 무공해 에너지

(2) 조위의 변화를 예측할 수 있음.

2) 단점

(1) 수력발전에 비해 유효낙차가 적음

(2) 조위의 변화가 연간을 통하여 균일하지 않음

(3) 낙차가 시간에 따라 변함으로 조위가 일정한 시

간 에서는 발전할 수 없음

4. 발전방식에 따른 분류

개발적지의 입지조건에 따라 결정되어야 할 사항으

로 이용하는 인공저수지의 개수에 따라 단조지식(1

개),복조지식(2개) 및 조석운동의 이용방법에

따라 단류식과 복류식이 있으며, 단류식은 창조식과

낙조식으로 나눈다.

1) 단류식

가) 창조식 : 물시 외해와 조지의 수위차에 따라

발전을 하고 썰물시 조지의 물을 방류

하는 발전방식

나) 낙조식 : 물시 수문을 열어 조지를 채운 후,

수문을 닫고 썰물시 외해와 조지의 수

위차에 따라 발전하는 방식.

2) 복류식 : 외해와 조지의 수위차가 발생하면 물

과 썰물의 양쪽방향으로 발전하는 방식

5. 조력발전의 적용기술

1) 구조물 시공방법

이용 가능한 조력에너지의 양을 결정하는 구조물로

는 방조제, 발전소 및 갑문 등이 있다.

2) 수차발전기 종류

(1) Bulb형 : 원래 저낙차 수력발전용이었으나, 조력

발전용으로 개량된 것으로 조차가 작

은 곳에 통상적으로 쓰이는 프로펠러

형식

(2) Step -up Gear형 벌브수차 : 조차가 작은 지역

에 적합한 개량형

(3) Straflo형 : 캐나다의 아나폴리스 발전소에서 채용

한 방식으로 Bulb형의 개량화된 형태

6. 해외 조력개발 사례

1) 운 중

2) 건설중

7. 우리나라 조력발전 개발 현황

세계 최 규모의 강화 조력발전소 건립이 추진되고

있다. 이는 현재 세계에서 가장 큰 규모인 프랑스

'Rance’조력발전소 발전용량보다 3.4배나 큰 규모다.

이에 따라 서해안에서 추진되고 있는 조력∙조류발전

소가 시화 조력발전소, 진도 조류발전소, 가로림만 조

력발전소, 인천만 조력발전소에 이어 5개로 늘어나게

전기설비 2007/11131

『해설』

가. 합성 전류와 전압의 위상이 같을 경우 허수부가

0 이 되므로

60ΧL - 4,000 = 0

∴ΧL = 66.67 [Ω]

나. 합성 전류가 전압의 위상보다 30�도 앞선 경우

다. 합성 전류가 전압의 위상보다 45�도 앞선 경우

『해설』

1. 개요

조력발전(Tidal Power Generation)이란 조수간만의

수위차를 이용한 수력발전 방식으로 조석(潮汐)발전이

라고도 한다. 따라서 간만의 차가 심해야 하므로 지역

적으로 한정된 장소에 적용된다.

2. 조력발전 원리

조력발전이란 조석을 동력원으로 하여 해수면의 상

승하강 현상을 이용, 전기를 생산하는 발전방식으로

강한 조석이 발생하는 큰 하구나 만에 조력댐을 설치

하여 조지(조력저수지)를 만들고 조력댐을 조성하여

얻어지는 외해수위와 조지내의 수위차를 이용하여 발

전을 하는 방식임.

3. 조력발전의 특징

www.keca.or.kr130

자격증이 보인다자격증이 보인다

<문제3>

문제3

조력발전의 원리과 종류를 설명하시오.

그리고 조력발전에 사용할 수 있는 수차

발전기의 종류를 2개 이상 들고 그 구조

상 특징을 설명하시오.

<문제2>

문제2

다음 회로와 같은 경우 유도성 리엑턴스

XL 값을 구하시오.

가. 합성전류와 전압의 위상이 같은 경우

나. 합성전류가 전압 E보다 30。앞선 경우

다. 합성전류가 전압 E보다 45。앞선 경우

구분 시공 방법

가물막이 공법

(육상시공)

먼저 갑문과 수문을 완성한 후 방조제, 발전

소 순으로 시공

케이슨 공법

(해상시공)

수심이 깊은 공에서 사용하며 육상에서 콘

크리트나 철근으로 미리 구조물을 제조한 후

해수면에 띄운 후 가라앉혀 위치를 고정시키

는방법

※적용사례:Schelde 방조제

(네덜란드),Vadalia 발전소(미국)

발전소명Rance

(프랑스)

Annapolis

(캐나다)

Jiangxia

(f중국)

발전개시 1967. 12. 04 1984. 8. 25 1986

발전방식 복류식 단류식중 낙조식 복류식

시설용량

(천 kW)

240(10천

[kW]*24 )20 3.2

수문6련

(15[m]*10[m])

2련

(9.2[m]*7.3[m])

5련

(3.3[m]*4.2[m])

수차형식 Bulb형 Strafol형 Bulb형

발전량(백만kWh/년) 610 50

※Annapolis(캐나다) 발전소는 시험용임

국가 국 인도

장소 Severn 하구 Mersy 하구 Kachchh만

내용

1000천[kW]급 및

8600천 [kW]급 조력

발전소 건설 기본 계

획을 수립

800천 [kW] 조

력발전소 건설

기본설계 완료

900천[kW]급 조

력발전소 건설 타

당 검토 수행중

따라 정해지므로 조류계산에서 구해야 되는 미지

량 임.

4. Sparcity

1) 정의 : 전 력 조류 계산시 자코비안 행열이‘0’

이 50% 이상인 행렬

① Jacobian행렬 : 구 하 고 자 하 는 상 태 변 수

V=D+jF로 P,Q방 정 식 을

편미분한것

② Jacobian행렬의 표현

2) Sparsity의 적용

① 뉴톤-갑수법의 계산 알고리즘에서 적용

② 고속 분할법의 계산 알고리즘에서 적용

단, [B’][B”]는‘0’요소가 많

은 Sparse한 행렬로 정수행렬이며

서로 칭임

㉠ [ B']: 무효전력전류[MVAR]에 향을 미치고

있는 병렬리액턴스 규준외 권선 변압기의

TAP에 관한 요소가 생략된 어드미턴스

행렬

㉡ [B“] : 이상기[phase shift]의 위상변위 효과를

생략한 어드미턴스 행렬

5-1.개요

1) 전력계통의 조류 계산의 표적인 방법으로는 가

우스 자이델법과 뉴턴 랍슨법이 있다.

2) 가우스 자이델법과 뉴턴 랍슨법의 비교 항목은

다음과 같다.

① 전자 계산기에서의 소요 기억 용량

② 소요 계산 시간

③ 프로그램 개발 용이성과 적응성

5. GAUSS-SEIDEL법과 NEWTON-RAPHSON법을 속도,

신뢰도, 메모리 측면 비교

5-2.전자 계산기에서의 소요 기억 용량

1) 가우스 자이델법

어드미턴스 행렬에서는 0 요소가 많으므로 1회

반복당 시간이 짧으므로 기억 용량은 뉴턴 랍슨

법보다 적어도 된다

2) 뉴턴 랍슨법

자코비안 행렬을 사용하여 이의 역행렬을 풀어서

한꺼번에 모든 변수의 값을 수정-가우스 자이델법

보다 크다.

5-3.소요 계산 시간

1) 1회 반복 계산당 소요 시간: 가우스 자이델법〈

뉴턴랍슨법

2) 전체 소요 계산 시간

① 가우스 자이델법 〉뉴턴 랍슨법

② 200개 모선 계산 기준시 가우스 자이델법-200회

반복 소요, 뉴턴 랍슨법-4회 반복 으로 수렴

③ 가우스 자이델법 보다 뉴턴 랍슨법이 약 8배 정

도 속도 빠르다.

전기설비 2007/11133

됐다. 한국수자원공사에서 시화호에 국내 최초로 조력

발전을 건설중에 있음(2003~2009년말 완공예정)

1) 조력발전 사업현황

① 평균낙차 : 5.64[m]

② 발전방식 : 단류식 창조발전

물시 수위치에 따라 바다쪽에서 호수쪽으로 발전

③ 발전시설용량 : 252천[kW] (21천[kW]*12기)

④ 년간발전량 : 소양강댐 발전량 (353백만[kWh])

의 1.6배

- 천안시 주민의 1년간 사용량

2) 기 효과

① 해양에너지 개발로 에너지 수입비용 절감

② 청정에너지 개발로 기환경, 오염저감(년간 CO

15만톤 가스배출 저감)

③ 국제기후협약 발언권 강화 및 의무범위 확 시

경제적 부담완화

8. 결론

조력발전은 거 한 자본이 투입되는 형 프로젝트

인 만큼 조사단계에서부터 과학적, 기술적인타당성 조

사를 통해 완벽한 시공의 기초자료를 축적하여야 하며

지지조건, 염해, 해상조건등을 고려한 구조물 시공, 수

차 발전기 제조, 운 및 유지보수 기술개발이 발전계

통기술, 발전시스템의 자동제어기술, 해수에 의한 소재

의 부식방지기술 절실히 요구되고 있음

『해설』

1. 가속계수 : α

1) 계통의 조류계산을 위한 각 모선당 변전수 P(유

효전력),Q(무효전력),V(전압), θ(위상)

2) 모선당 변수중 2개는 기지량이나 나머지 2요소는

미지수임

3) 따라서 조류계산을 위해 각모선에서 2개방정식을

수립할수 있으나 정확한 계산을 위해서는 부족한

식의 수만큼 값을 지정하여 반복법으로 계산해야

됨

4) 이때 반복의 수렴속도를 개선하기 위해 가속계수

(α)가 사용하며

① α가 크면 수렴속도가 빠른 의미임

② α가 작으면 → 수렴속도는느려짐

③ α가 너무크면 → 발산의 수려가 있어 적정

히 조정해야 됨

5) α=1 일때 GAUSS반복법이 사용됨

6) 이때 식으로 보면

2. Slack(Swing) Bus

1) 모든 모선에서 유효전력(PG, PR)을 지정하면 송

전손실의 크기까지 지정하는 결과가 되어 실제

계산에서는 오차가 발생함.

2) 따라서 발전소 모선 붕 하나만을“유효전력 조류

용 모선”으로 남겨서 계통내의 송전손실분을 흡

수조정하는 모선인 슬랙모선(또는Swing모선) 또

는 기준모선이 필요함.

3) 이렇게 되려면 슬랙모선의 PG를 지정하지 않는

신에 모선전압의 크기 ES와 위상각 δS를 설정해

야 되며, 보통 ES = 1 [P.U], δS=0 으로 설정함.

4) 이렇게 하는 것은 조류계산이 끝날 때 까지 전력계

통내의 송전손실은 얼마가 될지 알 수 없기 때문

3. 전압제어 모선(Voltage Control Bus)

1) 부하모선에서는 부하의 명판에 유효전력인 PR와

역율을 정해 놓기 때문에 PR와 QR는 기지량 임.

즉 유효전력, 무효전력(수용부하의 크기)는 지정

할 수 있는 기지량이다.

2) 따라서 변전소 모선에서는 모선전압의 크기 ER

와 모선전압의 위상각 δR은 수용부하의 크기에

www.keca.or.kr132

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<문제4>

문제4

전력조류계산과 관련된 용어 중 다음

사항을 각각 설명하시오

가. 가속계수 (Acceleration Factor)

나. Slack(Swing) Bus

다. 전압제어 모선(Voltage Control Bus)

라. Sparcity

마. Newton-Rapson법과 Gauss-Seidal법

을 수렴의 신뢰성,수렴속도, 컴퓨터

메모리 사용 측면에서 비교

=[B”][△θ]

GAUSS-SEIDEL법 NEWTON-RAPHSON법

정의

(개요)

전력조류 방정식의 각각

에서 구한 해의 값으로,

상태변수를 다시 정리 하

여 가장 최근에 계산된

값을 사용하여 반복계산

하는 법

비선형 전력 방정식의 문제

를 선형화 하여 풀어가는 방

법

속 도 계산시간이 길다규모 SYSTEM에 적용,

GAUSS법보다 속도 大

신뢰도기억용량이 적어 신뢰도

뒤짐

규모 SYSTEM에서 적용

시 수렴성면에 양호

메모리

측면

기억용량 小 이 적어 뉴

턴-랍슨법이 수렴 안되

는 계통에 적용

기억용량 大

기타

장,단점

① 나쁜 초기조건에서도

수렴하는 장점이 있음

② 계산시간이 길어 회로

망 적응성이 뒤짐

① 매반복 과정에서 해를 구

하기가 용이함 (장점)

② 단점: 나쁜 초기조건에서

는 반복계산 회수가 증가

하고 또는 발산해 버릴

우려가 있음

항목방법

※ 참고용 [전력 조류 계산 법중 가우스 자이델법과 뉴턴 랩슨법을 간단한 비교]

『해설』

1. 수변전설비를 경제적으로 수전 가능할 경우의 수

전전압의 종류

1) 전기공급약관상 공급방식 및 공급전압으로는 1만

kW초과 3만kW이하는 교류 3상 154kV로 공급토

록 되어있으나

2) 전기공급약관상 계약전력이 4만kW 이하로서 인

근변전소의 주변압기 공급능력에 여유가 있고 전

력계통의 보호협조, 선로구성 및 계량방법에

문제가 없을 경우에는 22.9kV로 수전 가능함.

3) 따라서 30,000KVA*1Bank의 수전전압은 22.9kV

로 설정함.

2. 구내배전 전압을 6.6kV인 경우의 보호계전기가 표

시된 단선결선도작성

전기설비 2007/11135

3) 소요 계산의 비교 그래프

4.프로그램 개발 용이성과 적응성

1) 가우스 자이델법:수렴 반복 회수 매우 많다.

(200개 모선-200회) 개발과 적응성 떨어진다.

2)뉴턴 랍슨법:

① 회로망 변경 적응성 좋다.

② 자코비안 이용 감도해석 및 각종 제어 문제 있어

평가지수로서 사용하는 등 응용 다양

『해설』

1. 태양광 발전시스템 계획

※ 시스템계획 수립 전 갖추어야 될 기초 자료

- 년간 일조량 분포도 - 순간풍속 및 최 풍속

- 최저온도 및 최고온도

- 지정장소의 오염 노화원 유무

- 최 폭설시의 폭설량

- 설치장소의 지질조사 기록

2. 태양광 발전시스템 설계 순서

3. 태양광 발전시스템 설계 시 고려사항

www.keca.or.kr134

자격증이 보인다자격증이 보인다

<문제5>

문제5

태양광 발전시스템의 설계 시에 필요

한 기초자료 7개항과 설계순서를 나열하

고, 설계시에 기술적 고려사항에 하여

설명하시오.

<문제6>

문제6

현재 한전으로부터 변압기 용량

30,000KVA*1Bank인 수변전 설비를 경제적

으로 수전가능한 전압의 종류를 제시하고,

이 때 구내 배전전압이 6.6kv인 경우에 보호

계전기가 표시된 단선결선도를 작성하시오.

전기기술사

기 사

기능사소방∙철도

▶ 노동부 국비무료교육 및 환급교육 지정기관 ◀

전기에 관한 한 최고의 명문임을 자부합니다■■11996644년년 국국내내최최초초로로 설설립립한한 이이래래 4422년년간간 115500,,000000여여명명의의 전전기기기기술술자자를를 배배출출한한 최최고고의의 명명문문!!!!

기술사과정 기사과정 수강료환급

♣ 기술사, 기사 기출문제: 홈페이지 참조 ◈강의과정▶전기(산업)기사반

▶전기공사(산업)기사반

▶전기철도(산업)기사반

▶소방설비(산업)기사반

▶전기기능사반

▶각 과정별 필기특강반

▶각 과정별 실기특강반

◈개 강▶정규반: 매월10일

▶특강반: 공단원서접수 첫날

◈강의시간▶오전반 10:00�12:30

▶오후반 16:00�18:30

▶야간반 19:00�21:30

근로자능력개발향상을 위하여 본원의 교육과정 수료시, 노동부에서 수강료의 70�100%를 무상 지원(환급)함

▶수강료 환급(개인)�특징: 회사와 무관, 수강생이 수강료

납부→수료후 수강생에게 환급� 상: 300인 미만 업체에 재직중이거

나 또는 40세 이상 근로자로서 고용보험적용자

▶재직자 환급(회사)�특징: 소속된 회사에서 수강료납부

→수료 후 회사로 환급� 상:고용보험적용업체에 재직중인

모든 근로자

▶국비무료교육� 상:전기공사기사, 전기기사 및 산

업기사를 취득하고자 하는 실업자로서 취업희망자

�특전: - 전원 취업알선- 매월 교통비 지급- 수강료, 교재비 등 일체무료- 노동부인정 수료증발급

강의과정 반 별 강의시간

발송배전기 술 사

수요정규반 수요일 19:00�22:00

일요정규반 일요일 10:00�15:00

고 급 반 토요일 15:00�18:00

건축전기기 술 사

수요정규반 수요일 19:00�22:00

일요정규반 일요일 10:00�15:00

고 급 반 토요일 15:00�18:00

전기철도기 술 사

일요정규반 일요일 10:00�15:00

고 급 반 토요일 10:00�13:00

◈ 교수진: 분야별, 과목별 최고의 권위교수진�유상봉: 공학박사/국내최다 5종목 기술사보유/ Y 교수

� 한찬호: 기술사/ (주)HS E&C 표이사/ I 학 겸임교수

� 변융태: 기술사(3종목)/ 공학석사/ (주)C엔지니어링 소장

� 김재구: 기술사/ (주)J엔지니어링 이사/ D 학 겸임교수

� 이국희: 기술사/ D 학 겸임교수 /D엔지니어링(주) 이사

� 김정철: 기술사/ H철도기술(주)고문/ 전기철도 저서 다수

� 강홍주: 기술사/H기공 S복합화력발전소 부장外4인

서울공과전기학원 www.sgh.co.kr

2676-1113�5 서울 등포구 당산동 455번지(지하철2,5호선 등포구청 역 하차, 문래역방면 60m)

6

4

2

6

4

2

가우스자이델법

뉴턴랍슨법

뉴턴랍슨법

가우스자이델법

1회반복 전체소요시간

1) 인입개폐설비

및 전력량계량

설비를 제외한

간략 단선결선

도는 다음과 같

다.