5급 공채 2차

2023년 5급 공채 기술 2차 전력계통공학

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

제1문 (15점)

다음 계통은 용량 6,500[kVA], %임피던스 6[%]의 3상 변압기 2대가 병렬로 연결되어 있는 변전소이다. 1차측 계통의 합성 %임피던스가 10,000[kVA]의 용량 기준 4[%]라면, 이 변전소의 2차측 단락용량 P_{{S}}[kVA]는 얼마가 되는지 계산하시오. (단, 저항과 리액턴스의 비는 모두 같고, 고장 발생 전의 전압은 기준전압과 같다고 가정한다) (15점)
[그림]

제2문 (10점)

코로나와 관련한 다음 물음에 답하시오. (총 10점)
  1. (1) 코로나 방전 현상의 정의에 대해 설명하시오. (2점)
  2. (2) 초고압 송전선로에서 코로나가 발생함으로써 나타나는 장해 현상에 대해 설명하시오. (5점)
  3. (3) 코로나 방지 대책을 제시하시오. (3점)

제3문 (10점)

뉴턴－랩슨(Newton-Raphson)법을 이용한 전력조류계산에서 유효전력 및 무효전력의 mismatch 행렬(\Delta P \,, \Delta Q \,)과 모선(bus) 전압의 위상 및 크기의 변화량 행렬(\Delta \delta, \Delta \left| V \, \right|)사이의 관계를 나타낸 자코비안 행렬(Jacobian matrix)에 대하여 다음 물음에 답하시오. (총 10점)
  1. (1) 전력조류계산에서 모선의 종류를 세 가지로 구분할 수 있다. 각각의 모선에서 알고 있는(주어진) 값과 전력조류계산을 통해 계산해야 하는 값을 각각 쓰고 이유를 설명하시오. (6점)
  2. (2) 전력계통에 존재하는 총 n개의 모선 중에서, g개의 모선에만 발전기가 있으며 이 중 하나의 모선을 슬랙(slack)모선으로 한다. 자코비안 행렬의 부분행렬(submatrix) J_{1}, J_{2}, J_{3}, J_{4}의 크기를 n과 g를 이용하여 나타내시오. (4점)
    \left[ pile {\Delta P \, \\ \Delta Q \,} \right] = {bmatrix {J_{{1}} J_{{2}} \\ J_{{3}} J_{{4}}}} \left[ pile {\Delta \delta \\ \Delta \left| V \, \right|} \right]

제4문 (15점)

2대의 화력발전기의 연료비 비용함수가 아래와 같다. 다음 각 경우에 대하여, 총 부하가 650[MW]일 때 각 발전기의 경제부하배분 출력 P_{{1}}, P_{{2}}값과 증분운전비용(Incremental cost) \lambda[천원/MWh]를 구하시오. (단, 송전손실을 무시하고, P_{{1}}, P_{{2}}의 단위는 [MW]이다) (총 15점)
C_{{1}} = 500 + 5.3 P_{{1}} + 0.004 P_{{1}}^{{2}}[천원/hour]
C_{{2}} = 400 + 5.5 P_{{2}} + 0.006 P_{{2}}^{{2}}[천원/hour]
  1. (1) 발전기의 출력제약이 없는 경우 (7점)
  2. (2) 각 발전기의 출력제약은 50[MW]≤P_{{1}}≤300[MW], 50[MW]≤P_{{2}}≤400[MW]인 경우 (8점)