5급 공채 2차

2019년 5급 공채 기술 2차 전력계통공학

문제 4개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (15점)

. 그림과 같은 3상 1회선 송전계통이 있다. 다음 물음에 답하시오. (단, 기기의 용량(MVA)은 3상 용량, 전압은 선간전압(kV)이다) (총 15점)
[그림][그림][그림][그림]
발전기
선로
변압기2
154/69kV
부하
변압기1
14.5/145kV
A
G

○발전기: 14.5kV, 리액턴스 무시
○변압기1: 5MVA, 14.5(△)kV-145(Y)kV, 누설리액턴스 X1＝10%
○변압기2: 10MVA, 154(Y)kV-69(△)kV, 누설리액턴스 X2＝8%
○선로임피던스: ZL＝10＋j100Ω
○부하임피던스: Zload＝300Ω
  1. (1) 3상 기준용량을 10MVA, 선로의 선간전압기준(Base)을 154kV로 설정하여 변압기1, 2의 누설리액턴스, 선로임피던스, 부하임피던스를 기준용량, 기준전압에 맞추어 모두 p.u.(Per Unit)값으로 나타내시오. (9점)
  2. (2) A지점에 흐르는 전류의 크기를 p.u.값과 실젯값(A)으로 구하시오. (6점)

제2문 (10점)

전력계통의 고장점에서 각 대칭회로(sequence network)에 대한 테브난 등가임피던스를 구하였더니 영상, 정상, 역상 임피던스가 각각 Z_{{0}}＝j0.25p.u., Z_{{1}}＝j0.14p.u., Z_{{2}}＝j0.15p.u.이고, 고장 이전의 고장점 전압은 \left[ pile {pile {v_{{a}} \\ v_{{b}}} \\ v_{{c}}} \right] = \left[ pile {pile {1 \angle 0 ^{\circ} \\ 1 \angle - 120 ^{\circ}} \\ 1 \angle + 120 ^{\circ}} \right]p.u.라고 할 때 다음 물음에 답하시오. (단, 각 경우에 고장 임피던스 Z_{{F}}＝j0.05p.u.이다) (총 10점)
  1. (1) a상의 1선지락 고장(single line-to-ground fault) 시 a, b, c상의 고장 전류의 크기 \left| I_{{Fa}} \right|, \left| I_{{Fb}} \right|, \left| I_{{Fc}} \right|(p.u.)를 구하시오. (4점)
  2. (2) b－c상의 2선지락 고장(double line-to-ground fault) 시 a, b, c상의 고장 전류의 크기 \left| I_{{Fa}} \right|, \left| I_{{Fb}} \right|, \left| I_{{Fc}} \right|(p.u.)를 구하시오 (6점)

제3문 (15점)

그림과 같이 2대의 발전기가 투입되어 있는 3상 3－모선 전력계통이 있다. 각 선로의 송전능력은 충분히 크며, 두 발전기 G_{{1 , \,}} G_{{2}}의 비용함수는 각각 f_{{1}} ( P_{{1}} ), f_{{2}} ( P_{{2}} )로 주어진다. 송전손실을 고려하여 경제급전(Economic Dispatch)을 시행하려고 할 때 다음 물음에 답하시오. (단, P_{{1}} \, , \, \, P_{{2}}는 각 발전기의 출력을 나타내며 단위는 MW이다) (총 15점)
1
2
3
G1
G2
L1＝150MW
L2＝100MW
L3＝450MW
P2
P1

○발전기 G_{{1}}의 비용함수: f_{{1}} ( P_{{1}} ) \, = \, 300 \, + \, P_{{1}} \, + \, \frac{{2}}{{100}} P_{{1}}^{{2}}
○발전기 G_{{2}}의 비용함수: f_{{2}} ( P_{{2}} ) \, = \, 400 \, + \, 3 P_{{2}} \, + \, \frac{{1}}{{100}} P_{{2}}^{{2}}
○계통의 송전손실함수: P_{{\mathrm{Loss}}} \, = \, \frac{{53}}{{1000}} P_{{2}} \, - \, \frac{{41}}{{1000}} P_{{1}}
  1. (1) 경제급전 시 발전기 증분운전비용(\lambda)을 구하시오. (10점)
  2. (2) 각 발전기의 출력 P_{{1}} \, , \, \, P_{{2}}를 구하시오. (5점)

제4문 (10점)

그림과 같이 선간전압이 345kV인 3상 전력계통의 수전단에 400MW, 역률 0.9(지상)의 부하가 연결되어 있는 경우 다음 물음에 답하시오. (단, 수전단 상전압의 위상각은 0도로 한다) (총 10점)
[그림][그림][그림][그림]
Es
Xtr＝8%
600MVA
Xline＝0.12p.u.
500MVA
Er＝345kV
부하
34.5/345kV
B
  1. (1) 송전단(B지점) 선간전압(kV)을 Ω임피던스를 사용하여 구하시오. (4점)
  2. (2) 송전단(B지점) 역률을 구하시오. (3점)
  3. (3) 송전단(B지점) 유효전력을 구하시오. (3점)