전기기술사 수변전 설비 답안 고득점 키워드 14가지 완전 정복 — 배점 손실 ZERO

전기기술사 수변전 설비 답안 고득점 키워드 완전 정복

배점 손실 ZERO — 반드시 써야 할 핵심 용어·KEC 조항·계산 공식 총망라

전기기술사 시험 대비 🔴 고급 KEC 2023 IEC 60617

01 / 개요

수변전 설비 답안, 왜 키워드가 결정적인가

전기기술사 서술형 시험에서 수변전 설비 문제는 매 회 빠지지 않고 출제되는 고배점 단골 문항입니다. 수험생 대부분이 개념 자체는 이해하고 있지만, 정확한 기술 용어와 KEC 조항을 답안에 명시하지 않아 배점의 30~40%를 잃는 경우가 매우 흔합니다. 채점관은 답안지 전체를 읽는 것이 아니라 핵심 키워드의 존재 여부와 논리적 흐름을 먼저 확인하기 때문에, 키워드 누락은 곧바로 감점으로 이어집니다. 특히 보호 계전기 종류, 보호 협조 4대 원칙, TCC 곡선, KEC 290 조항은 한 문제에서 2~3개 이상 복합 출제되는 경우가 많아 반드시 묶음으로 암기하고 적용할 수 있어야 합니다.

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수전

한전 22.9kV 계통에서 전력을 받아들이는 첫 번째 단계입니다. PF(전력퓨즈), DS(단로기), LA(피뢰기)가 핵심 기기이며, 수전 지점의 단락용량 계산이 답안 도입부에 등장해야 합니다. 단락용량 Ps = √3 × V × Is [MVA] 공식을 반드시 포함하세요.

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변전

22.9kV를 수용가 사용 전압(6.6kV 또는 380/220V)으로 변환하는 단계입니다. 변압기 용량 선정(수용률·부하율·부등률 적용), %임피던스, 벡터군(Dyn11 등)이 답안 키워드로 자주 등장합니다. %Z는 단락전류와 직결되므로 반드시 언급해야 합니다.

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배전

변압기 2차 측에서 각 부하 패널까지 전력을 분배하는 단계입니다. 모선(Bus) 방식(단일 모선, 이중 모선, 루프 모선), 케이블 선정(허용전류·전압강하·단락전류 내량), 역률 개선 콘덴서 설치가 핵심 서술 요소입니다. 배전 방식별 신뢰성 비교도 단골 출제 항목입니다.

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보호

계통 이상 시 최단 시간 내에 고장 구간을 분리하고 건전 구간을 유지하는 기능입니다. 선택성(Selectivity), 신뢰성(Reliability), 속동성(Speed), 배분성(Sensitivity) — 보호 협조 4원칙을 모두 나열하고 각각 한 문장씩 설명하면 고득점 필수 요소를 갖춘 것입니다. OCR·OCGR·UVR·87T·21 계전기 종류별 적용 위치도 명시해야 합니다.

02 / 단선결선도

수변전 설비 단선결선도 (SLD) — 답안 핵심 도면

22.9kV 수변전 설비 단선결선도 — 한전 인입→LA→DS→MOF→VCB→22.9kV 모선→변압기(TR1·TR2)→380V 저압 모선. 기술사 답안에 이 흐름을 텍스트로 서술하면서 기기별 정격을 병기하면 고득점을 확보할 수 있습니다.

02-B / 보호 계통도

보호 계전기 계통도 — 계전기 배치와 동작 협조

수변전 보호 계전기 배치 계통도 — OCR(51)·OCGR(51G)·UVR(27)·OVR(59)·87T(비율차동)·Buchholz 계전기의 위치와 ANSI 번호를 답안에 명기해야 합니다. TCC 협조 순서(한전→수용가VCB→저압ACB)는 보호 협조 문항의 핵심 서술 내용입니다.

02-C / TCC 곡선

TCC 곡선 (시간-전류 특성 협조 곡선)

TCC(시간-전류 특성) 협조 곡선 — 기술사 답안에 이 3단 협조 구조(한전 OCR→수용가 VCB OCR→저압 ACB)를 반드시 도식화하고, CTI(협조시한) 0.3초 이상 확보가 선택성의 핵심임을 서술해야 합니다.

02-D / 블록다이어그램

수변전 보호 시스템 블록 다이어그램

수변전 보호 시스템 블록 다이어그램 — CT·ZCT에서 전류를 검출하여 OCR·OCGR·87T 계전기가 판정하고, VCB 트립 신호를 출력하는 흐름입니다. 기술사 답안에서 "검출→판정→동작→경보" 4단계 구조로 서술하면 논리적 완결성이 높아집니다.

03 / 기기 구성

기기별 역할 및 선정 기준 — 답안 필수 언급 항목

전기기술사 답안에서 기기별 역할을 서술할 때는 기기 명칭과 함께 IEC 번호, 전압·용량 규격, 선정 기준 수식이나 KEC 조항을 반드시 함께 기재해야 합니다. 단순히 "변압기는 전압을 변환한다"와 같은 서술은 감점 대상입니다. 예를 들어 변압기 선정 시 수용률(Demand Factor), 부등률(Diversity Factor), 부하율(Load Factor) 개념을 적용하고, 변압기 용량 = (합성최대전력) / (역률×효율) 공식을 명시하면 기술 깊이를 인정받습니다. 차단기 선정 시에는 정격차단전류 Ic ≥ Is (계통 단락전류)이며, VCB(진공차단기)가 22.9kV 수변전에 가장 널리 적용되는 이유(무소호 매체, 소형화, 유지보수 용이)를 함께 설명하면 고득점 요소가 됩니다. 표 아래의 각 기기 설명을 참고하여 답안 분량을 충분히 확보하세요.

기기명	IEC번호	역할	전압/용량	선정기준
VCB (진공차단기)	IEC 62271-100	고장 전류 차단, 계통 개폐	24kV / 630A ~ 1250A	정격차단전류 Ic ≥ Is, KEC 290.5
MOF (계기용변성기)	IEC 61869-3	전압·전류 계측, 보호계전기 입력	22.9kV / 정확도 0.5급	PTR=22900/110V, CTR=200/5A 설정
변압기 (TR)	IEC 60076-1	22.9kV → 380/220V 변압	1000kVA, %Z=5.5%	수용률·부등률·부하율 적용 용량 산정
DS (단로기)	IEC 62271-102	무부하 상태 회로 개방·격리	24kV / 630A	부하전류 차단 불가 — 반드시 CB 개방 후 조작
LA (피뢰기)	IEC 60099-4	뇌서지·개폐서지 억제	18kV (공칭방전전류 10kA)	제한전압 ≤ 기기 BIL의 80%
OCR / OCGR	IEC 60255-151	과전류·지락전류 검출·차단 지시	CT 2차 5A 기준	탭: 부하전류 125~150%, TCC 협조 확인

04 / 전력 흐름

전력 흐름 단계별 해설 — 기술사 답안 서술 구조

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한전 인입 — 22.9kV 특고압 수전

한전 22.9kV 배전선로에서 전력을 받아들이는 단계입니다. 인입구에 LA(피뢰기, IEC 60099-4, 18kV급)를 설치하여 뇌서지와 개폐 서지로부터 설비를 보호합니다. DS(단로기, 24kV/630A)는 점검 시 회로를 가시적으로 개방하기 위한 기기로, 부하전류 차단 능력이 없으므로 반드시 VCB 개방 후 조작해야 합니다. 이 인입 단계에서 단락용량 Ps = √3 × V × Is [MVA]를 계산하여 하위 기기의 차단 용량 선정 기준값으로 삼습니다.

2

계측 및 계량 — MOF (계기용변성기)

MOF(계기용변성기, IEC 61869-3)는 22.9kV 고전압·대전류를 계기와 계전기가 사용할 수 있는 안전한 수준(전압 110V, 전류 5A)으로 변환합니다. PTR(전압변성비) = 22900/110V, CTR(전류변성비) = 200/5A를 답안에 명기해야 하며, 정확도 등급(계량용 0.2급, 보호용 5P20)을 구분하여 서술하면 전문성을 인정받습니다. 전력량 계량(한전 과금 기준)과 보호 계전기 입력 신호 두 가지 역할을 동시에 담당하는 핵심 기기입니다.

3

차단 및 보호 — VCB + 보호 계전기 동작

VCB(진공차단기, IEC 62271-100, 24kV/630A)는 OCR(과전류계전기, 51번)·OCGR(지락과전류계전기, 51G번)·UVR(부족전압계전기, 27번)의 트립 신호를 받아 고장 구간을 계통에서 분리합니다. 기술사 답안에서는 VCB의 차단 동작 시간(≤60ms)과 함께 TC(Trip Coil) 여자 방식, 정격차단전류 선정 조건(Ic ≥ Is)을 반드시 포함해야 합니다. 아울러 보호 협조 4원칙(선택성·신뢰성·속동성·배분성)을 열거하고 각 원칙이 이 단계에서 어떻게 구현되는지 서술하면 논리적 완결성이 높아집니다.

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변압 단계 — 변압기 용량 선정과 %Z

수전 전력을 22.9kV에서 380/220V로 변압하는 단계로, 변압기(IEC 60076-1)의 용량 선정이 답안의 핵심입니다. 변압기 용량 = Σ(설비용량 × 수용률) / (부등률 × 역률 × 효율) 공식을 제시하고 kVA 값을 계산해야 합니다. %임피던스(%Z = 5.5% 표준)는 변압기 2차 측 단락전류 Is = In / (%Z/100) 계산의 핵심 변수이며, 변압기 벡터군(Dyn11)과 중성점 접지 방식(TN-S, TN-C-S)도 함께 서술하면 고득점이 됩니다. Buchholz 계전기(유입식 변압기 내부 고장 검출)와 87T(비율차동계전기) 설치 여부도 언급하세요.

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저압 배전 및 부하 공급 — ACB + 역률 개선

변압기 2차 측(380/220V)부터 각 분전반·부하까지 전력을 분배하는 최종 단계입니다. 저압 주차단기 ACB(기중차단기, IEC 60947-2) 정격전류 선정은 변압기 정격전류 In = kVA / (√3 × V) 공식으로 계산하며, 여유율 125%를 적용합니다. 역률 개선 콘덴서(SC) 설치로 무효전력을 보상(목표 역률 0.95 이상, KEC 290 기준)하여 변압기 손실을 줄이고 전압 안정도를 높이는 내용도 반드시 포함해야 합니다. 비상발전기(EG)와 ATS(자동절환스위치) 연계 구성을 추가 서술하면 설비 완성도 측면에서 추가 배점을 받을 수 있습니다.

05 / KEC 기준

관련 KEC 기준 — 답안에 반드시 인용할 조항

KEC 290.5

수변전 설비 보호 계전기

수변전 설비에 시설하는 보호 계전기는 이상 상태 발생 시 자동으로 전원을 차단하거나 경보를 발생시켜야 한다는 요건을 규정합니다. 과전류 보호(OCR), 지락 보호(OCGR), 부족전압 보호(UVR)의 설치 의무 근거가 됩니다. 기술사 답안에서 "KEC 290.5에 의거하여 OCR·OCGR·UVR을 시설하였다"는 문장을 명시하면 법규 인용 배점을 확보할 수 있습니다. 또한 보호 계전기 탭 설정값 및 시한 설정의 근거를 KEC와 KEPCO 내선규정을 동시에 인용하면 더욱 효과적입니다.

KEC 290.8

수변전 설비 접지 시스템

22.9kV 수전 설비의 접지는 KEC 140(접지 시스템) 기준을 따르며, 변압기 중성점 접지(TN 계통), 기기 외함 접지(PE), 피뢰기 접지(LA접지)를 각각 구분하여 시설해야 합니다. 특고압·고압·저압 접지 저항 기준값(예: 변압기 중성점 10Ω 이하)을 답안에 명기해야 하며, 접지선 단면적 선정 기준(보호도체 단면적 계산식 S = I²t / k²)도 함께 서술하면 배점이 높아집니다. 접지 방식이 계통 보호와 인체 감전 방지에 미치는 영향까지 언급하면 완성도 있는 답안이 됩니다.

KEC 341

특고압 전선로 이격 거리

22.9kV 특고압 케이블 및 모선의 이격 거리, 절연 거리, 안전 거리에 관한 기준을 규정합니다. 수변전 실(전기실)의 기기 배치 시 충전부와 접지부 간 이격, 통로 폭(1.2m 이상), 조작 공간 확보 기준이 여기서 도출됩니다. 기술사 답안에서 수변전 설비 배치 도면이나 단면도를 제시할 때 KEC 341을 인용하여 이격 거리 수치를 표기하면 규정 적합성 배점을 확보합니다. 특히 GIS(가스절연개폐장치) 채용 시 이격 거리가 대폭 단축되는 이점을 비교 서술하면 설계 합리성 측면에서 추가 점수를 받을 수 있습니다.

KEC 142

접지도체 및 보호도체 단면적

보호도체(PE) 단면적 선정 기준을 규정하며, 기술사 답안의 접지 계산 문항에서 핵심 인용 조항입니다. S = √(I²t) / k [mm²] 공식(I: 고장전류, t: 차단시간, k: 도체 종류에 따른 계수)을 명시하고 계산 과정을 보여야 합니다. 주접지단자(MET, Main Earthing Terminal)와 등전위 본딩 바(MBB) 설치 기준도 이 조항에서 도출되며, 피뢰·접지 설비와의 연계 방법(SPD 접속)까지 서술하면 법규 이해 깊이를 인정받습니다. 변압기 중성점 접지와 기기 외함 접지의 공용·분리 기준도 반드시 언급하세요.

06 / 현장 팁

전기기술사 답안 작성 현장 실무 포인트

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키워드 체크리스트 먼저 작성

문제를 읽고 답안 본문을 바로 쓰지 말고, 여백에 30초 동안 관련 키워드를 빠르게 나열하세요. 예: OCR, OCGR, UVR, 87T, Buchholz, %Z, 단락용량, 수용률, TCC, KEC 290, CTI 0.3초. 이 목록을 확인하면서 서술하면 키워드 누락을 방지할 수 있으며, 이것만으로도 배점의 20~30%를 확보합니다. 답안 마지막에 다시 한번 목록을 대조하며 빠진 항목을 보완하는 것이 실전 고득점 전략입니다.

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도면은 단순하게, 레이블은 상세하게

기술사 답안지에 도면을 그릴 때 정교한 그림보다 기기 명칭, ANSI 번호, 전압·용량 레이블이 명확하게 기재된 단순 SLD가 훨씬 높은 배점을 받습니다. 차단기는 X표 사각형, 변압기는 두 원, 단로기는 삼각형으로 빠르게 그리고 옆에 규격 텍스트를 반드시 병기하세요. 도면 하단에 "색상 범례: 적색=22.9kV, 청색=380V, 녹색=접지"와 같은 범례를 추가하면 채점관이 도면을 이해하기 쉬워져 가점 요인이 됩니다.

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보호 협조 4원칙은 반드시 4개 모두 명기

많은 수험생이 "선택성과 신뢰성"만 쓰고 "속동성과 배분성"을 빠뜨립니다. 보호 협조 4원칙은 선택성(Selectivity, 고장 구간만 분리), 신뢰성(Reliability, 동작 확실성), 속동성(Speed, 최소 차단 시간), 배분성(Sensitivity, 최소 고장 전류에도 동작) 네 가지를 모두 나열하고 각각 한 문장으로 정의해야 합니다. 이 네 가지를 완전하게 서술하는 것만으로 보호 협조 문항 배점의 절반 이상을 확보할 수 있습니다. 외울 때는 "선신속배"로 암기하면 편리합니다.

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계산 과정을 반드시 포함

서술형이라 하더라도 수치 계산이 가능한 문항에서는 공식→대입→결과 세 단계를 모두 보여야 합니다. 예: 변압기 2차 단락전류 Is = In / (%Z/100) = [1000kVA / (√3×0.38kV)] / 0.055 = 27,700A처럼 단계별로 기재하세요. 계산 결과가 약간 틀리더라도 공식과 과정이 올바르면 부분 점수가 부여됩니다. 단락용량, 변압기 용량, 접지 저항, 역률 개선 콘덴서 용량 등 주요 계산 공식은 반드시 암기하여 답안 작성 시간을 줄이세요.

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비교표·대조표 적극 활용

VCB vs GIS, 단일 모선 vs 이중 모선, 직접 접지 vs 저항 접지 등 비교 문항에서는 산문형 서술보다 2열 또는 3열 비교표로 정리하면 채점관이 내용을 빠르게 파악할 수 있어 유리합니다. 표 항목은 정격전압, 차단용량, 설치 면적, 유지보수, 적용 환경, KEC 근거 6가지를 기본으로 하고, 결론란에 "수변전 설비의 협소 공간 조건에서는 GIS가 유리"처럼 적용 판단을 명시하면 실무 역량을 보여줄 수 있습니다.

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변압기 손실 및 열화 관리 서술

변압기 문항에서 무부하손(철손 Pi)과 부하손(동손 Pc)을 구분하고, 전일효율 η = (출력전력량) / (출력전력량 + 철손×24h + 동손×부하율²×24h) × 100% 공식을 제시하면 고급 기술 이해도를 인정받습니다. 또한 변압기 절연유 열화 관리(산가 측정, 수분 함량, 절연내력 시험), 부하 감시(온도 계전기 OTR, 권선 온도 계전기 WTR) 내용을 추가하면 운전 및 유지보수 측면 배점까지 확보할 수 있습니다.

07 / 시험 포인트

전기기사·기술사 빈출 포인트 — 반드시 암기

• 보호 협조 4원칙 + CTI: 선택성·신뢰성·속동성·배분성을 정의하고, 협조시한(CTI, Coordination Time Interval) 0.3~0.5초 이상 확보가 선택성의 핵심 수치임을 명기하세요. TCC 곡선을 도식화하며 한전 OCR → 수용가 VCB OCR → 저압 ACB 3단 협조 구조를 설명해야 합니다. 반한시(Inverse Time) 특성과 정한시(Definite Time) 특성의 차이와 적용 위치도 자주 출제됩니다.
• 87T 비율차동계전기 오동작 방지: 변압기 여자돌입전류(Inrush Current) 발생 시 87T가 오동작할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 2고조파 억제(Second Harmonic Restraint) 방식을 채용하며, 동작 비율(Percentage) 설정값(통상 20~30%)과 함께 서술해야 합니다. 이 내용은 기술사 변압기 보호 문항에서 자주 단독 출제되는 고배점 포인트입니다.
• 단락용량과 %Z 관계: 단락전류 Is = In / (%Z/100), 단락용량 Ps = Pr / (%Z/100) [MVA] 두 공식을 반드시 암기하세요. %Z가 낮을수록 단락전류가 커져 기기 선정 용량이 증가하고, %Z가 높을수록 전압 변동률이 커지는 트레이드오프 관계를 설명할 수 있어야 합니다. 병렬 변압기 운전 시 순환전류 방지를 위해 %Z를 동일하게 맞추는 조건도 빈출 주제입니다.
• 수용률·부등률·부하율 3요소 계산: 변압기 용량 산정의 핵심 3요소입니다. 수용률 = 최대수요전력/설비용량, 부등률 = 각 부하 최대수요전력의 합/합성최대전력, 부하율 = 평균전력/최대전력으로 각각 정의하고, 이를 적용한 변압기 용량 계산 과정(kVA 단위 명기)을 서술해야 합니다. 부등률이 클수록 변압기 용량을 줄일 수 있다는 설계 의미까지 설명하면 만점에 가까운 답안이 됩니다.

08 / 안전

수변전 설비 작업 안전 수칙

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활선 작업 절대 금지 — LOTO 절차

22.9kV 수변전 설비 작업 전에는 반드시 LOTO(Lock Out Tag Out) 절차를 시행해야 합니다. VCB 개방→DS 개방→접지 스위치 투입→"작업 중" 태그 부착→열쇠 잠금의 5단계를 준수해야 하며, 검전기로 잔류 전하를 반드시 확인해야 합니다. 활선 접근 한계 거리(22.9kV 기준: 접촉 한계 0.3m, 접근 한계 1.0m)를 사전에 숙지하고, 2인 1조 작업 원칙을 반드시 지켜야 합니다.

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보호구 착용 — 절연 등급 확인

22.9kV 특고압 작업 시에는 등급 4 절연장갑(최대 36kV 대응), 절연화(Class E), 안면 보호구(아크 플래시 8cal/cm² 이상), 절연 헬멧을 착용해야 합니다. 특히 아크 플래시 에너지 계산(IEEE 1584 기준)을 통해 작업 경계(Flash Boundary)를 산정하고, 적정 PPE(개인보호구) 등급을 결정하는 절차가 기술사 안전 관리 답안의 고득점 포인트입니다. KEC 안전 기준과 산업안전보건법 제38조를 함께 인용하면 법규 배점을 확보합니다.

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잔류 전하 방전 및 단락 접지

VCB와 DS를 모두 개방한 후에도 케이블과 기기의 정전용량에 의한 잔류 전하가 수십 kV에 달할 수 있습니다. 따라서 검전기로 확인 후 방전봉으로 잔류 전하를 방전시키고, 단락 접지 클램프를 3상 모두에 설치하여 오통전·유도 전압으로부터 작업자를 보호해야 합니다. 단락 접지 클램프 설치 순서는 접지선 연결 → 3상 순서로 클램프 체결이며, 제거 시에는 역순으로 시행합니다. 이 절차를 단계별로 서술하면 안전 관리 문항에서 만점을 받을 수 있습니다.

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작업 허가제(PTW) 및 감시인 배치

전기 작업 전 PTW(Permit To Work, 작업 허가서)를 발행하고 관련 부서(운전, 안전, 전기) 책임자의 서명을 받아야 합니다. 작업 중에는 감시인(Safety Watcher)을 상시 배치하여 비인가자의 접근 차단과 비상 상황 대응을 담당하게 합니다. 기술사 답안에서는 PTW 시스템의 구성요소(격리 확인, 에너지 원 차단, 잔류 에너지 제거, 허가·복구 절차)를 체계적으로 서술하고, KEC와 산업안전보건법 관련 조항을 인용하면 안전 관리 분야 고득점이 가능합니다.

본 가이드는 전기기술사 시험 대비 교육 목적으로 작성되었습니다.
KEC 2023 · IEC 60255 · IEC 60076 · IEC 62271 · KEPCO 내선규정 참조