저압 배전 선로의 구성 방식
1. 방사상 방식 (농 · 어촌) : 배전 선로를 부하 증설에 따라 간선(부하모양에 따라)이나 분기선(부하에 직접)을 추가로 인출하여 구성하는 배전 방식이다. / 급전선(전기공급) - 간선(부하모양에 따라) - 분기선(부하에 직접)
1) 배전 선로가 간단하고 건설비가 싸다.
2) 사고에 의한 정전 범위가 커서 공급 신뢰도가 떨어진다.
3) 전압 강하 및 전력 손실이 크다. → 공급신뢰도 하락
2. 저압 뱅킹 방식 : 고압 배전 선로에 접속되어 있는 2대 이상의 배전용 변압기를 경유해 저압 측 간선을 공통으로 운전하는 방식이다.
1) 전압 변동 및 전력 손실이 적다.
2) 변압기의 공급 전력을 서로 융통시켜 변압기 용량 및 전선 사용량을 저감할 수 있다.
3) 부하 증가에 대응할 수 있는 탄력성이 향상된다.
4) 고장 보호 방식이 적당할 때 공급 신뢰도가 향상된다.
5) 보호 장치가 부적합하면 캐스케이딩 장해를 일으킨다.
6) 플리커현상을 경감시킨다.
캐스케이딩 변압기 2차 측 또는 부하가 사고 시, 건전한 변압기 일부 또는 전체가 차단, 소손 되는 현상을 말한다. 변압기의 부담이 커지게 되어 전체로 퍼져가는 현상이다.
3. 저압 네트워크 방식 : 배전 변전소의 동일 모선으로부터 2회선 이상의 급전선으로 전력을 공급하는 방식이다.
1) 무정전 공급이 가능해 공급신뢰도가 가장 우수하다. → 사고 범위가 가장 좁다.
2) 플리커, 전압 변동률, 전력 손실이 감소한다.
3) 부하 증가에 대한 적응성이 우수하다.
4) 공사비가 많이 들고 특별한 보호 장치(네트워크 프로텍터)가 필요하다. → 인축사고의 우려가 크다.
※ 설비불평형률
배전 선로의 전기 방식의 종류
배전선로는 선로부하가 주로 단상이므로 상전압[ E ]을 사용한다.
송전선로는 선로부하가 주로 3상이므로 선전압[ V ]을 사용한다.
| 종류 | 총 전력 | 1선당 전력 | 1선당 전력 비율 |
| 단상 2선식 | EI | 1/2 EI | 100% |
| 단상 3선식 | 2EI | 2/3 EI | 66.7% |
| 3상 3선식 | √3EI | √3/3 EI | 115% |
| 3상 4선식 | 3EI | 3/4 EI | 150% |
| 종류 | 총 전력 | 1선당 전력 | 1선당 전력 비율 |
| 단상 2선식 | VI | 1/2 VI | 100% |
| 단상 3선식 | 2VI | 2/3 VI | 66.7% |
| 3상 3선식 | √3VI | √3/3 VI | 115% |
| 3상 4선식 | √3VI | √3/4 VI | 87% |
참고로 우리나라의 송전선로는 765kV, 345kV, 154kV 3상 3선식으로 구성되어 있으며, 고압 배전선로는 22.9kV 3상 4선식으로, 저압 배전선로는 주상변압기에서 380V 3상 3선식으로 공급되며 전등용으로는 단상 220V가 공급된다. 또한 기설 110V 부하에 대해서는 단상 3선식 220/110V로 공급하고 있다
만약 배전선로에 부하를 접속한다면 수전단의 전압은 송전단의 전압보다 작아진다. Vs > Vr (선로에서의 전압 강하 발생)
전압강하율 : 배전 선로에 부하가 접속되면 선로의 전압강하 때문에 수전단 전압은 송전단 전압보다 낮아진다.
전압변동률 : 임의 기간 내의 부하 변동에 따라 전압 변동 폭의 변동 범위를 나타낸 것이다. (송전단 전압과는 무관)
변압기 효율 계산 (%)
1. 실측효율 : 변압기의 입출력 실측값을 측정하여 효율 계산
실측효율 = 출력 측정값[kW] / 입력 측정값[kW]
2. 규약효율 : '일정 규약에 따라' 결정한 손실분을 기준으로 효율 계산 ← 입력값을 측정하기 어렵다.
규약효율 = 출력[kW] / 출력[kW] + 손실[kW]
3. 전일효율 : 규약효율은 특정 시간대의 효율이므로 부하가 변할 시 종합적으로 효율을 판정하기 위해 일정한 기간(1일)을 기준으로 효율을 계산
전일효율 = 1일간 출력 전력량[kWh] / 1일간 출력 전력량[kWh] + 1일간 손실 전력량[kWh]
4. 최고효율 : 변압기의 운전 도중 반드시 철손과 동손이 발생하는데 부하의 운전 상태에 따라 정해진다. 부하 변동이 심할 경우엔 동손이 적어야하고, 무부하 운전 시간이 많은 경우엔 철손이 적어야한다.
Pi = a^2 Pc (Pi : 철손[W] a : 부하율 Pc : 전부하 시 동손)
최대전력산출
1. 수용률 : 수용 설비가 동시에 사용되는 정도
2. 부하율 : 공급 설비가 얼마나 유용하게 사용되는가의 정도
3. 부등률 : 부하의 최대수용전력의 발생시간이 서로 다른 정도
플리커 현상
부하에 따라서 전압이 변동하고 그에 의해 조명이 깜빡거리는 현상
플리커 경감 대책
1. 전용선으로 공급
2. 직렬 콘덴서 설치
3. 굵은 배전선 사용
4. 배전 전압 승압 실시
5. 루프 배전 방식 채택
6. 승압기(Booster) 사용
고조파
변압기 철심의 자기 포화나 비선형 부하(전력 변환 장치)의 영향을 받아 정현파 교류 파형이 왜곡되어 왜형파가 된 것
발생원인
1. 전력 변환 장치(인버터, 컨버터 등)
2. 형광등, 회전 기기, 변압기
3. 아크로, 전기로 등
고조파 억제 방법
1. 전원의 단락 용량 증대
2. 공급 배전선의 전용 배선
3. 고조파 부하를 일반 부하와 분리
4. 고조파 제거 필터 채용
5. 변환 장치의 다펄스 변환기 사용
6. 변압기의 Delta-결선 채용
7. 무효 전력 보상 장치 채용
배전 계통의 손실 감소 대책
저항 손실(전압 강하) + 배전용 변압기(철손, 동손)
1) 배전 전압의 승압
2) 역률 개선(전력용 콘덴서 설치)
3) 변압기 손실의 경감(부하의 전류밀도 감소 및 평형운전)
4) 적정배선방식 채택, 변전소 및 변압기의 적정 배치
2. 역률 개선 : 주로 지상부하(유도성부하)에 의한 지상무효전력에 의해 저하된다. 따라서 부하와 병렬로 역률 개선용 콘덴서를 연결하여 진상 전류를 공급한다.
부하 : 저항 부하(전기로, 전기히터, 전기다리미, 전구 등)
유도성 부하(코일, 변압기, 유도모터, 기동 장치 등)
용량성 부하(콘덴서, 커패시터)
역률 개선 효과
1) 배전 계통의 전력손실, 전압 강하, 전압 변동률이 감소한다.
2) 설비용량의 여유가 증가하고, 수용가의 전기 요금이 경감된다.
1. 승압의 효과
따라서, 역률이 떨어질 경우 콘덴서를 연결하거나 승압을 하면 전력손실을 경감시킬 수 있다.
배전선로 보호 방식
[22.9K - Y]다중 접지 계통에서는 선로의 적절한 위치에 사고를 구분, 차단 가능한 R/C, S/E, line Fuse를 설치한다.
R/E : Recloser 차단기능 가능, 자동 재폐로 차단기
S/E : Sectionalizer 차단기능 없음, 항상 R/E와 직렬 연결하여 채용
배전선로의 전압 조정 장치
(전압강하로 인한 전압 손실을 보상)
1. 송전 시
1) 동기조상기(동기전동기)
2) 전력용 콘덴서
2. 배전 시
1) 탭절환 변압기
2) 유도전압조정기
3) 승압기(단권변압기)
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