전력공학 - 배전방식의 종류

전력공학 - 배전방식의 종류

 

1. 배전전압

< 배전전압의 구조 >

 

· 전기사업자의 배전전압의 구조는 그림과 같다.

· 자가용 전기설비의 배전선로는 저압 및 고압이 일반적으로 사용되나. 대형의 공장 등으로서 수전전압이 154KV 급인 경우에 22.9KV의 구내 배전선이 사용된다.

 

2. 배전방식 결정시 고려사항

가장 많이 사용할 부하의 정격전압

비상발전기의 정격전압

간선 1회로의 용량

 

3. 배전방식별 특성

1) 배전선로의 구성 및 형태

1-1) 배전선로의 구성

배전선로는 급전선(Feeder), 간선(Main Line), 분지선(분기선 : Branch Line)으로 구성된다.

급전선

배전변전소 또는 발전소로부터 배전간선에 이르기까지의 도중에 부하가 접속되지 않은 선로

배전간선

급전선에 접속된 수용지역에서의 배전선로 가운데에서 부하의 분포상태에 따라서 배전하거나 또는 분지선을 내어서 배전하는 주간부분

분지선(분기선)

간선으로부터 분기한 배전선로의 가지 모양으로 된 부분

배전변압기(저압수전의 경우)

주상용 소형 변압기에는 KS규격으로 다음의 표준용량이 있다.

1, 2, 3, 4, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 KVA

일반적으로 전등용으로는 단상변압기 1대를 사용하고 있으며, 동력용으로는 단상변압기 2대를 V결선 또는 3대를 △ 또는 Y 결선하여 사용한다.

 

1-2) 배전선의 형태(수전방식 참고용)

- 수지형(나무가지형 Tree System)

- 환상식(Loop System)

- 망상식(Network System)

- Banking 방식

 

2) 배선방식별 특징

 

4. 적정 배전방식의 선정

1) 선간 전압, 말단부하, 역율, 전선중량이 동일하고 중성 선 귀로전류를 0으로 하고 단상 2선식을 100으로 한 경우의 비교.

· V : 전압강하

· S : 전선 1가닥의 단면적

· W : 전력손실

· R : 저항

· I : 전류

· 1 : 단상2선식

· 2 : 단상3선식

· 3 : 3상 3선식

· 4 : 3상 4선식

· 전선중량이 동일한 조건이므로,

· 2S₁= 3S₂, 2S₁= 3S₃, 2S₁= 4S₄

2) 배전방식은 변전설비, 배선, 분전반 등의 규모와 전력손실, 전선의 굵기, 및 허용 전압강하에 따라 각각 다르므로 동일한 부하 조건에서의 배전방식의 결정은 경제성이 좋은 단상3선 또는 3상4선으로 결정하는 것이 좋다.

 

3) 전선의 저항은 전선의 길이에 비례하고 굵기에 반비례하므로 굵은 전선을 짧게 배선하는 것이 전력손실을 줄이는 것이 된다. 또한, 전압을 2배로하면 손실은 1/4이 되며, 반면 같은 전력을 같은 손실로 공급할 때 전압을 2배로하면 전선의 굵기는 1/4로 줄어 승압은 배선의 전력손실 경감뿐 아니라 전압상태의 개선이나 공사비의 절감에 유효한 방법이며, 또한 역율을 개선하는 것도 배선의 전력손실을 줄이는 효과가 있다.

 

4) 비교결과

전력손실 및 전압 변동률 ∝ 1/V²

도체비용 ∝ V

(단, 전압에 따른 가격변동계수와 도체 굵기의 전류 밀도계수에 종속되는 값이나 저압배전선에서의 가격변동계수는 동일하다.)

 

5. 부하중심점의 선정

부하의 중심점을 구하려면 먼저 부하를 아래의 그림 a,b로 구분하고 다음식에서 산출한다.

< 분산부하 >

< 직선상부하 >

 

1) 분산부하인 경우

x,y 는 부하 중심점의 좌표이다.

 

2) 직선상 부하인 경우

여기서 L은 그림 b에서 1단 A에서 부하 중심까지의 거리이다.