CBT 전기기사 기출 - V결선

 

전기기사 실기 · 과년도 핵심정리

V결선 기출문제 총정리

V결선 출력 · 변압기 용량 · 공용상/전용상 · △→V 고장운전 · 과부하 · 승압기를 기출문제 → 출제년도 → 정답 순서로 정리했습니다.

📌 공부 방법

문제를 먼저 계산한 뒤 「✅ 정답 보기」를 클릭하세요. V결선은 공식을 따로 외우기보다 부하용량 산정 → √3으로 나누기 → 표준용량 선정 순서를 익히는 것이 중요합니다.

⚖️ 현행 KEC 팩트체크

KEC 322.4
→ 고압 및 특고압 계기용변성기(PT·CT)의 2차측 전로는 KEC 140에 따라 접지한다.

접지 표현 주의
→ 구 판단기준의 ‘제1종·제3종 접지’ 표현과 현행 KEC의 접지시스템 표현을 구분해야 한다.

V결선 핵심 공식 먼저 암기

V결선 전체 출력
S_V = √3 × S_T
S_T : 단상 변압기 1대의 정격용량

V결선 변압기 1대 필요용량
S_T = S_3φ ÷ √3

대표 비율
이용률 = √3 ÷ 2 = 86.6%
△결선 3대 대비 출력률 = √3 ÷ 3 = 57.7%

🧠 암기 : V = √3출력 · 86.6 이용 · 57.7 △대비

01. 3상 유도전동기용 V결선 변압기 용량

계산형 · 2019년 확인

기출문제

단상 변압기 2대로 V결선하여 정격출력 11[kW], 역률 0.8, 효율 0.85인 3상 유도전동기를 운전하려고 한다.
변압기 1대의 용량[kVA]은 얼마인가?

변압기 표준용량 : 7.5 · 10 · 15 · 20 · 25 · 50 · 75 · 100 [kVA]

📅 출제년도　2019년

✅ 정답 보기

정답 : 10[kVA]

① 전동기 입력 피상전력
S = 11 ÷ (0.8 × 0.85)
= 16.18[kVA]

② V결선 변압기 1대 용량
S_T = 16.18 ÷ √3
= 9.34[kVA]

③ 표준용량 선정
9.34[kVA] 이상의 표준용량 → 10[kVA]

🧠 암기 : 전동기 kVA → ÷√3 → 1대

※ 문제에 제시된 표준용량표를 이용한 선정이며, 이 표의 숫자 자체를 KEC의 법정 변압기 용량으로 해석하면 안 된다.

02. 펌프 부하 + V결선 변압기 용량

반복 계산유형 · 중요

기출문제

매분 12[m³]의 물을 높이 15[m]인 탱크에 양수한다.
이 펌프에 필요한 전력을 V결선한 변압기로 공급할 때 단상 변압기 1대의 용량[kVA]을 구하시오.

단, 펌프와 전동기의 합성효율은 65%, 전동기 전부하 역률은 80%, 펌프 축동력에는 15%의 여유를 둔다.

📅 출제년도　1989년 · 1994년 · 2008년 · 2010년 · 2012년

✅ 정답 보기

정답 : 단상 변압기 1대 50[kVA]

① 펌프용 전동기 출력
P = 9.8 × (12 ÷ 60) × 15 × 1.15 ÷ 0.65
= 52.02[kW]

② 전동기 피상전력
S = 52.02 ÷ 0.8
= 65.03[kVA]

③ V결선 변압기 1대 용량
S_T = 65.03 ÷ √3
= 37.55[kVA]

④ 표준용량 선정
→ 50[kVA]

🧠 암기 : 펌프동력 → 역률 → √3 → 표준용량

수치변형 기출

지표면상 15[m] 높이의 수조에 초당 0.2[m³]의 물을 양수한다. 펌프효율 55%, 전동기 역률 90%, 여유계수 1.1일 때 단상 변압기 2대를 사용할 경우 변압기 1대의 용량과 결선방식을 구하시오.

📅 출제년도　2016년

✅ 정답 보기

정답 : 50[kVA] · V결선

부하 피상전력 ≒ 65.33[kVA]
변압기 1대 = 65.33 ÷ √3 = 37.72[kVA]
→ 표준용량 50[kVA]

🧠 암기 : 단상 2대로 3상 공급 → V결선

03. 공용상 · 전용상 변압기 용량

3개 연도 반복 확인

기출문제

210[V], 10[kW], 역률 √3/2(지상)인 3상 부하와 210[V], 5[kW], 역률 1.0인 단상 부하가 있다.
단상 변압기 2대를 V결선하여 전력을 공급한다.

(1) 공용상과 전용상을 동일 용량으로 할 경우의 변압기 용량은?
(2) 각각 다른 용량으로 할 경우 공용상과 전용상의 용량은?

📅 출제년도　1989년 · 2001년 · 2006년

✅ 정답 보기

(1) 동일 용량 : 15[kVA] × 2대
(2) 공용상 : 15[kVA] / 전용상 : 7.5[kVA]

전용상
3상부하 피상전력 = 10 ÷ (√3/2) = 11.55[kVA]
1대 부담 = 11.55 ÷ √3 = 6.67[kVA]
→ 7.5[kVA] 선정

공용상
3상 부하에 대한 부담과 단상부하 5[kW]를 위상관계를 고려하여 합성하면 약 11.28[kVA]
→ 15[kVA] 선정

🧠 암기 : 공용은 단상까지 → 크게 / 전용은 3상만

※ 공용상의 부담은 단순히 5 + 6.67 = 11.67[kVA]로 산술합하는 문제가 아니다. 전압·전류의 위상관계를 반영하여 계산한다.

04. △결선 1대 고장 → V결선 과부하율

고장운전 · 응용 계산형

기출문제

고압 자가용 수용가의 부하가 역률 1.0의 50[kW] 부하와 역률 0.8(지상)의 100[kW] 부하이다.

(1) △결선 시 단상 변압기 1대의 최저 용량을 선정하시오.
(2) 운전 중 1대가 고장나 V결선으로 운전할 경우 과부하율을 구하시오.
(3) V결선 시 변압기를 과부하시키지 않는 조건에서 △결선 동손 W_△와 V결선 동손 W_V의 비를 구하시오.

📅 출제년도　2018년

✅ 정답 보기

(1) 75[kVA]
(2) 129.1[%]
(3) W_△ / W_V × 100 = 50[%]

유효전력 P = 150[kW]
무효전력 Q = 100 × 0.6/0.8 = 75[kVar]

전체 피상전력
S = √(150² + 75²)
= 167.71[kVA]

△결선 1대 부담
167.71 ÷ 3 = 55.90[kVA]
→ 75[kVA] 선정

V결선 1대 부담
167.71 ÷ √3 = 96.83[kVA]

과부하율
= 96.83 ÷ 75 × 100
= 129.1%

⚠️ 시험 함정
129.1%는 이 문제 조건에서 계산된 부하율/과부하 상태이지, “변압기는 법적으로 129.1%까지 과부하 운전해도 된다”는 허용기준이 아니다.

🧠 암기 : △ 1대 고장 → V 가능 / 하지만 용량 감소

05. V결선 승압기 자기용량

응용 계산형 · 2019년

기출문제

단자전압 3000[V]인 선로에 3000/210[V] 승압기 2대를 V결선하여 40[kW], 역률 0.75인 3상 부하에 전력을 공급한다.
승압기 1대의 용량[kVA]은 얼마인가?

📅 출제년도　2019년

✅ 정답 보기

정답 : 3[kVA]

① 승압 후 전압
V₂ = 3000 × (1 + 210/3000)
= 3210[V]

② 부하전류
I = 40,000 ÷ (√3 × 3210 × 0.75)
= 9.59[A]

③ 승압기 1대 자기용량
S = 210 × 9.59 × 10^-3
= 2.01[kVA]

표준용량 → 3[kVA]

🧠 암기 : 승압기는 전체 부하용량 ≠ 자기용량

⚖️ V결선에서 법규와 이론을 구분하기

전력용 변압기 V결선
√3 출력, 86.6% 이용률, 57.7% 출력률은 회로·변압기 이론값이다.

△결선 1대 고장 후 V결선
나머지 2대로 3상 전력 공급이 가능한 것은 V결선의 특성이지만, 기존 △결선 정격출력을 그대로 유지할 수 있다는 뜻은 아니다.

계기용변성기 PT·CT
현행 KEC 322.4에 따라 고압·특고압 계기용변성기의 2차측 전로는 KEC 140에 따라 접지한다.

🔥 시험 직전 핵심 암기

V = √3 × 1대
V결선 전체용량 = √3 × 단상변압기 1대 용량

1대 = 전체 ÷ √3
부하의 3상 피상전력을 구한 뒤 √3으로 나눈다.

86.6 · 57.7
2대 기준 이용률 86.6% / △ 3대 대비 출력률 57.7%

△ 고장 → V
△결선 1대 고장 시 나머지 2대로 V결선 운전 가능

공용은 크게
공용상 = 3상 부담 + 단상 부담 / 전용상 = 3상 부담

펌프 → 역률 → √3
펌프축동력 → 전동기 피상전력 → V결선 1대 용량

129.1% ≠ 허용기준
2018년 문제의 과부하율 계산 결과일 뿐 법정 허용 과부하율이 아니다.