CBT 전기기사 기출 - 용량성 누설전류

 

전기기사 · 전기산업기사 실기 과년도 핵심정리

용량성 누설전류 기출문제 총정리

대지정전용량 → 충전전류 → 지락전류 → 영상전류 → ZCT → 절연성능 → 인버터·고조파 순서로 연결해 정리했습니다.

📌 공부 방법

문제를 먼저 풀고 「✅ 정답 보기」를 클릭하세요. 계산식과 핵심 숫자는 시험 직전 다시 볼 수 있도록 마지막에 한 번 더 압축했습니다.

✅ 규정·법규 팩트체크

① KEC 132의 1 mA는 ‘전체 누설전류’가 아니다.
정전이 어려워 절연저항 측정이 곤란한 경우 저항성분의 누설전류가 1 mA 이하이면 저압 전로의 절연성능이 적합한 것으로 본다.

② 용량성 누설전류 자체에 1 mA 기준을 그대로 적용하면 안 된다.
용량성분은 정전용량과 주파수에 의해 정상 상태에서도 존재할 수 있으므로 저항성분과 구별해야 한다.

③ 저압전선로의 1/2000 기준은 별도 개념
전기설비기술기준의 저압전선로 절연성능에서는 사용전압에 의한 누설전류가 최대공급전류의 1/2000을 넘지 않도록 하는 기준이 있다.

④ 과년도 답안과 현재 규정은 구분
아래 문제의 과년도 정답은 시험자료의 답안을 그대로 유지하였으며, 현재 규정 해석이 필요한 부분은 별도로 표시하였다.

01. 지중선의 정전용량과 충전전류

빈출 ★★★★★ · 계산형

기출문제

전압 22,900 V, 주파수 60 Hz, 선로길이 7 km인 1회선의 3상 지중 송전선로가 있다.

케이블의 1선당 작용 정전용량이 0.4 μF/km일 때 다음을 구하시오.
(1) 3상 무부하 충전전류
(2) 충전용량

📅 출제년도   2015년 · 2019년 · 2021년

✅ 정답 보기

정답 : 충전전류 13.96 A / 충전용량 553.71 kVA

1선의 총 정전용량
C = 0.4 × 7 = 2.8 μF

대지전압
E = 22,900 / √3

충전전류
I_C = ωCE = 2πfCE = 13.96 A

충전용량
Q_C = 3EI_C = 553.71 kVA

🧠 암기 : C·f·V ↑ → I_C ↑
I_C = 2πfCV

02. 대지정전용량과 1선 지락전류

계산·판단형 ★★★★★

기출문제

고압측 전로가 비접지식인 회로에서 고·저압 혼촉사고가 발생하였다. 대지정전용량 C = 1.16 μF, 전압 6,600 V, 주파수 60 Hz이고 지락저항은 무시한다.

(1) 전로의 대지정전용량에 흐르는 충전전류를 구하시오.
(2) 1선 지락사고 시 지락전류를 구하시오.

📅 출제년도   1998년 · 2002년

✅ 정답 보기

정답 : 충전전류 1.67 A / 지락전류 약 5 A

상의 충전전류
I_C = 2πfC × (6,600/√3) = 1.67 A

비접지계통 1선 완전지락 시
I_g = 3I_C ≒ 5 A

🧠 암기 : 비접지 지락 = 3I_C
대지정전용량 → 충전전류 → 지락전류로 연결해서 기억한다.

03. ZCT의 영상전류 검출

핵심 단답형 ★★★★★

기출문제

다음 상태에서 영상변류기(ZCT)의 영상전류 검출에 대하여 설명하시오.

(1) 정상상태(평형부하)
(2) 지락상태

📅 출제년도   2014년

✅ 정답 보기

정답
(1) 정상상태 : 영상전류가 검출되지 않는다.
(2) 지락상태 : 영상전류가 검출된다.

ZCT는 관통하는 도체 전류의 벡터합, 즉 잔류전류·영상전류를 검출한다. 정상적으로 전류가 모두 되돌아오면 합은 0이 된다.

🧠 암기 : 정상 0 · 지락 검출

04. 영상전류 검출방법

단답형 ★★★★☆

기출문제

지락사고 시 계전기가 동작하기 위하여 영상전류를 검출하는 방법 3가지를 서술하시오.

📅 출제년도   2019년

✅ 정답 보기

정답

① ZCT(영상변류기)에 의한 검출
② Y결선 CT 3대의 잔류회로에 의한 검출
③ 3차 권선부 CT를 이용한 영상전류 검출

※ 첨부자료에는 그 밖의 방법으로 변압기 중성점 접지회로의 전류 검출도 제시되어 있다.

🧠 암기 : ZCT · 잔류 · 3차CT

05. ZCT와 GR의 역할

반복출제 ★★★★★

기출문제

고압 전동기 수전설비의 단선결선도에서 다음 기기의 명칭과 역할을 쓰시오.

(1) ZCT
(2) GR

📅 출제년도   1994년 · 1997년 · 2017년 · 2019년

✅ 정답 보기

정답

ZCT : 영상변류기
지락사고 시 흐르는 영상전류를 검출한다.

GR : 지락계전기
지락사고 발생 시 동작하며 ZCT와 조합하여 사용한다.

🧠 암기 : ZCT가 보고 → GR이 판단

06. 저압전선로의 최대 누설전류와 절연저항

계산·규정형 ★★★★★

기출문제

22,900/380-220 V, 30 kVA인 변압기로 공급되는 저압 전선로의 다음 값을 구하시오.

(1) 최대 누설전류
(2) 최소 절연저항

📅 출제년도   2020년 전기산업기사

✅ 정답 보기

과년도 정답 : 22.79 mA / 9,653.36 Ω

최대공급전류
I = 30 × 10³ / (√3 × 380) = 45.58 A

과년도 풀이의 누설전류 한도
I_L = 45.58 / 2000 = 0.02279 A = 22.79 mA

최소 절연저항
R = 220 / 0.02279 = 9,653.36 Ω

🧠 암기 : 전선로 = 최대공급전류 ÷ 2000

⚠ 현재 기준 해석 주의
위 계산은 첨부된 2020년 과년도 답안을 그대로 유지한 것이다. 전기설비기술기준의 저압전선로 기준과 KEC 132의 ‘저항성분 누설전류 1 mA’는 적용대상과 판단 목적이 다르므로 서로 같은 기준으로 암기하면 안 된다. 또한 실제 3상 회로의 일괄 측정에서는 측정방법과 대상 도체 수를 함께 확인해야 한다.

07. KEC 저압전로 절연성능과 ‘저항성분 1 mA’

현재 규정 핵심 ★★★★★

규정 연계 문제

저압 전로에서 정전이 어려운 경우 등 절연저항 측정이 곤란한 경우, 전로의 절연성능이 적합하다고 판단할 수 있는 누설전류 기준은 무엇인가?

📚 기준   한국전기설비규정 KEC 132

✅ 정답 보기

정답 : 저항성분의 누설전류 1 mA 이하

핵심은 단순히 “누설전류 1 mA”가 아니라 “저항성분의 누설전류”라는 점이다.

🧠 암기 : KEC 132 = 저항성 1 mA

전로의 사용전압	DC 시험전압	절연저항
SELV · PELV	250 V	0.5 MΩ 이상
FELV · 500 V 이하	500 V	1.0 MΩ 이상
500 V 초과	1,000 V	1.0 MΩ 이상

08. 인버터·고조파와 용량성 누설전류

연계 기출 ★★★★☆

기출문제 A

전류형 인버터와 전압형 인버터의 회로상 차이와 출력 파형상의 차이를 설명하시오.

📅 출제년도   2004년

✅ 정답 보기

핵심 정답

전류형 인버터 : DC 링크에 평활용 리액터 사용, 출력전류는 구형파 성격

전압형 인버터 : 전압원의 직류를 변환하며 출력전압은 PWM 구형파 성격

기출문제 B

선로에서 발생하는 고조파가 전기설비에 미치는 장해 4가지를 설명하시오.

📅 출제년도   2005년

✅ 정답 보기

정답

① 전력용 기기의 과열 및 소손
② 보호계전기의 오동작·부동작
③ 3상 4선식 회로의 중성선 과열
④ 통신선의 유도장해

🧠 암기 : 과열 · 계전 · 중성 · 통신

🔎 용량성 누설전류와의 연결
위 두 문제에서 ‘용량성 누설전류’를 직접 묻지는 않는다. 다만 용량성 전류는 기본적으로 I_C = 2πfCV이고, 스위칭 회로에서는 i = C·dv/dt 관점도 중요하다.
따라서 인버터·고주파 성분이 존재하는 설비에서는 케이블·모터·필터의 대지 정전용량을 통한 전류가 증가할 수 있다는 연계 개념으로 공부한다.

저항성 누설전류 vs 용량성 누설전류

구분	저항성 누설전류	용량성 누설전류
등가성분	저항 R	정전용량 C
기본식	I = V/R	IC = 2πfCV
주요 원인	절연열화·습기·오염	케이블·권선·필터의 대지정전용량
주파수 영향	상대적으로 작음	주파수 증가 시 증가
KEC 132의 1 mA	저항성분 기준	그대로 적용하는 기준 아님

🔗 기출문제를 하나로 연결하면

대지정전용량 C
↓
충전전류 I_C = 2πfCV
↓
비접지계통 1선 지락 시 지락전류
↓
영상전류 발생
↓
ZCT 검출
↓
GR 동작

🔥 시험 직전 핵심 암기

C·f·V ↑ → I_C ↑
→ I_C = 2πfCV

22.9 kV · 7 km → 13.96 A
→ 충전용량 553.71 kVA

비접지 지락 = 3I_C
→ 기출조건에서 1.67 A × 3 ≒ 5 A

정상 0 · 지락 검출
→ ZCT 영상전류

ZCT가 보고 → GR이 판단
→ 영상변류기 + 지락계전기

영상검출 = ZCT · 잔류 · 3차CT
→ 2019년 핵심 단답

KEC 132 = 저항성 1 mA
→ ‘전체 누설전류 1 mA’로 암기하면 안 됨

저항성 I = V/R
용량성 I = 2πfCV

인버터 → dv/dt → 기생 C → PE
→ 용량성·고주파 누설전류 연계

※ 현재 기준 검토 : 한국전기설비규정(KEC) 132, 전기설비기술기준의 저압전선로 절연성능 관련 기준 및 대한전기협회 질의회신을 대조했습니다.
※ ‘인버터 → 용량성 누설전류’ 부분은 기출문제에서 직접 정답으로 요구한 문구가 아니라 관련 기출개념을 연결한 학습 해설입니다.