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전기 관련 시험 합격? 나만 따라와! 

공학도를 위한 전기설비 ①편




굿모닝 KEPCO 블로그에 들어오는 분들 중에는 전기기사 및 전기공사기사 시험을 준비하는 분들이 많으시겠죠? 저 역시 마찬가지랍니다. 이번 글은 전기 관련 자격증 시험을 준비하는 분들에게 큰 도움이 되길 바라는 마음으로 작성했어요.


전기기사 및 전기공사기사 시험에는 공통적으로 계산식 보다 이론에 충실해야 되는 과목이 있어요. 바로 ‘전기설비기술기준 및 판단기준‘이죠! 쉬울 것 같지만 명칭과 이론에 대한 이해가 완벽하지 않으면 틀리기 쉬운 과목이기도 해요. 그렇기 때문에 꼼꼼히 확인하며 공부해야 한답니다.



이번 글에서는 가장 핵심적인 전기설비기술 및 판단기준에 대하여 함께 알아보겠습니다.



절연저항



이 과목을 공부하다 보면 옥내 절연저항이라는 표현이 자주 보여요. 여기서 ’옥내‘란 ‘집 또는 건물의 안‘을 말해요. 그리고 절연저항은 ‘전류가 도체에서 절연물을 통하여 다른 충전부나 기기의 케이스 등에서 새는 경로의 저항’을 뜻한답니다. 이때 절연 저항이 저하하면 감전이나 과열에 의한 화재 등의 사고가 발생하죠. 그래서 대지전압에 따라 옥내 절연저항을 선정하는 게 중요해요.


그럼 대지전압이란 무엇일까요? 접지방식*의 경우에는 전선과 대지와의 사이의 전압을 뜻하는 단어입니다. 비접지방식인 경우에는 전선과 전선 사이의 공칭전압을 의미하죠!


여기서 또 어려운 단어가 많이 나오네요. 걱정 마세요! 제가 곧 설명해 드릴게요. 접지방식은 전기 장비의 한 부분을 도체를 이용하여 땅(Ground)에 연결하는 방식입니다. 비접지방식은 이와 반대되는 방식이고요. 공칭전압은 말 그대로 공칭하고 있는 전압이란 뜻인데요. 공칭 값은 설비나 기기의 성능, 동작량 등에 대하여 주어지는 명목상의 값으로 실제 동작에서의 값과는 다르답니다.



옥내 절연저항은 다음과 같이 선정합니다.


▶ 대지전압 150V 이하 = 0.1MΩ

▶ 대지전압 150V 초과 300V 이하 = 0.2MΩ

▶ 대지전압 300V 초과 400V 미만 = 0.3MΩ

▶ 용 전압 400V 이상 = 0.4MΩ



참고로 절연물이 어느 정도의 전압에 견딜 수 있는지를 확인하는 절연내력 시험이 필요합니다. 이와 관련된 시험에는 두 종류가 있어요. 어떤 전압을 가해서 점차 승압하여 실체로 파괴되는 전압을 구하는 ‘파괴시험’, 그리고 어느 일정한 전압을 규정된 시간 동안 가해서 이상 유무를 확인하는 ‘내전압 시험’이 그것이죠!




절연내력시험 전압은 다음과 같이 선정합니다.


▶ 7KV 이하 비접지에서는 = 1.5배 (최소 500V)

▶ 7KV 초과 비접지에서는 = 1.25배 (최소10.5KV)

▶ 접지에서는 = 1.1배 (최소 75KV)

▶ 170KV 이하 직접접지는 = 0.72배

▶ 170KV 초과 직접접지는 = 0.64배

▶ 다중접지는 = 0.92배 (최소 500V)


* 절연내력시험 전압은 10분간 버텨야 해요. 직류일 경우엔 위 배수의 값에 2배를 해주면 됩니다. 



여기서 ‘직접접지’는 회로의 중성점 또는 중성 도체를 의도적으로 접지하는 것을 말해요. ‘다중접지’는 넓은 면적에 지선망을 매설하고 그 각부에 접지선으로 접속하여 접지 저항을 줄이는 방법이랍니다.


0.5초 이내 자동적으로 전로를 차단하는 장치가 설치된 경우에는 어떨까요?



주로 물기가 있는 장소에서 감전의 위험을 줄이기 위해 이러한 장치를 사용해요. 그 경우에는 다음과 같이 기억하시면 된답니다!




▶ 전류 30mA에서는 = 접지저항 500Ω

▶ 전류 50mA에서는 = 접지저항 300Ω




변전소와의 거리



전기 설비 공부를 하다 보면 건축에 대해서도 배울 수 있는 순간이 있는데요. 변전소의 담 높이와 충전 부분과의 거리에 대해 공부할 때랍니다! ‘변전소의 담 높이와 담으로부터 충전 부분까지의 거리의 합계’는 안전을 위해서 반드시 알아야 할 중요 요소입니다.



▶ 35kV 이하에서는 = 5[m]

▶ 35kV 초과 160kV 이하에서는 = 6[m]

▶ 160kV 초과에서는 = 6 + (단수 x 0.12) [m]



여기서 단수 = (사용 전압[kV] - 160) / 10이며, 단수 계산에서 소수점 이하는 절상한답니다. 울타리와 담의 높이는 2m, 하단부 간격은 15cm를 유지합니다. 기계 기구, 모선 등을 옥외에 시설하는 변전소의 경우 구내에 취급자 이외에 사람이 들어가지 못하도록 방지하기 위함입니다.



차단 장치를 필요로 하는 조상기



전기 설비 관련 공부를 하다 보면 ‘조상기’라는 단어도 꽤 자주 나오는데요! 단순히 전압을 조정해주는 장비는 아니랍니다. 전기 용어 사전에서 조상기의 뜻을 찾아보면 ‘기계적으로 무부하 운전하고 여자를 가감하여 회로에서 취하는 진상 또는 지상의 무효전력을 조정하는 회전 전기’라고 되어있는데요. 설명이 이해하기 쉬운 편은 아니죠?


무부하 운전이란 원동기가 부하를 걸지 않고 운전하는 것을 뜻합니다. ‘부하’는 전기적 또는 기계적 에너지를 발생하는 장치의 출력 에너지를 소비해주는 거고요. 진상 전류는 전압 보다 위상이 앞서고 있는 전류이고, 지상 전류는 전압 보다 위상이 늦은 전류랍니다.


또한 교류회로에 흐르는 전류에는 전력의 전송에 기여하는 유효성분과 기여하지 않는 무효 성분이 있는데요. 이 중 [무효 성분의 크기]x[전압의 크기]에 비례하는 양을 무효전력이라고 한답니다. 무효전력이 크면 전원의 용량이 큰 데 비해서 송전되는 전력이 작아요. 또한 송전손실이나 발전기·변압기 등의 손실이 증대해서 불리해지죠. 그래서 반대의 무효전력으로 상쇄하는 일이 자주 있는데요. 이를 역률의 개선이라고 한답니다.


전력용 콘덴서는 바로 이런 송배전계통의 부하 역률을 개선해 송전 손실의 저감이나 계통 전압의 저하를 억제하기 위해 사용합니다. 참고로 장거리 송전선의 충전전류를 없애기 위하여 송전단 또는 수전단에 넣는 분로 리액터를 함께 알아두면 좋답니다.



애자



애자는 전선로나 전기기기의 나선 부분을 절연하고 동시에 기계적으로 유지 또는 지지하기 위하여 사용되는 절연체입니다. 발전기 및 변압기 등을 지지하는 애자는 단락 전류에 의하여 생기는 기계적 충격에 견디는 강도를 가져야 해요.



발전소의 계측장치


발전소에 계측장치를 시설해야 하는 경우가 여럿 있는데요. 


첫 번째로 발전기의 전압, 전류, 전력을 측정하기 위해 시설하는 경우죠. 두 번째 경우는 발전기의 베어링 및 고정자의 온도를 측정하기 위해서랍니다. 세 번째는 주요 변압기의 전압, 전류, 전력을 측정하기 위해 설치하는 경우입니다. 네 번째 경우는 특 고압용 변압기의 온도를 측정하기 위해서랍니다. 이때 저압용은 그 대상이 아니며 주파수 계측이나 역률 계측도 조건에 들어가지 않는 게 핵심입니다. 


추가로 수소냉각발전기 수소의 순도가 85% 이하로 내려간 경우에는 경보하는 장치를 시설해야 하죠.





전기 설비에 관한 핵심 내용을 함께 짚어봤는데요. 도움이 많이 되셨나요? 다음 글에서는 전선에 대해 설명해 드릴게요! 여러분의 전기기사 및 전기공사기사 시험 합격을 응원합니다~!



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  • 한국전력신입 2018.11.13 18:05 신고
    자격증 공부할 때 보다가 다시보니 잘 이해되고 좋네요 :)