안녕하세요, 이번 포스팅은 전력공학 이도 애자 배전방식 (feat. 이도 구하는 공식) 대해서 작성하도록 하겠습니다.
길을 가다 보면 전선주를 많이 보게 되는데 설치되어 있는 전선이 약간은 처져 있는 모습을 확인할 수 있습니다.
이렇게 전선의 처짐의 척도를 이도라고 하는데 이렇게 이도가 필요한 이유는 전선에 가해지는 장력으로 인해 전선이 단선되는 것을 보호하기 위함이라고 합니다.
그럼 전력공학 이도 애자 배전방식 대해서 좀 더 자세히 알아보도록 하겠습니다.
이도
먼저 이도에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.
이도(Dip)는 전선의 처짐을 나타내는 길이며 전선의 지지점을 연결하는 수평선으로부터 밑으로 내려가 있는 길이를 말합니다.
전선은 철탑과 같은 지지물에 지지를 받으면서 설치가 되는데 해당 전선에는 장력이 발생합니다.
이런 장력으로 인해 전선이 팽팽하게 되며 이런 장력이 심할 경우에는 전선이 단선이 될 수 있습니다.
단선과 같은 현상을 방지하기 위해서는 어느 정도의 여유를 주는 것이 바로 이도를 고려하는 이유입니다.
여기서 D는 이도[m], W는 단위 길이당 전선의 중량[kg/m], S는 경간[m], T는 전선의 수평장력[kg]을 의미합니다.
그리고 전선의 중량, 경간, 전선의 수평장력을 이용하여 이도 D를 구할 수 있습니다.
이도를 고려하기 때문에 철탑과 같은 지지물 사이의 길이보다 전선의 길이는 길어지게 됩니다.
즉, 이도를 구하게 되면 적정한 전선의 길이 또한 구할 수 있습니다.
이도를 구하기 위해 필요한 사항
✔ D : 이도[m]
✔ W : 단위 길이당 전선의 중량[kg/m]
✔ S : 경간[m], T는 전선의 수평장력[kg]
애자
다음은 애자에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.
애자는 전선을 고정하기 위해서 필요한 설비입니다.
해당 전선을 고정시키고 전기적으로 절연하기 위한 용도로 사용이 됩니다.
이런 애자는 절연까지 고려해야 하기 때문에 고정을 하는 전선의 전압에 따라 형태와 개수가 상이하게 적용이 됩니다.
뿐만 아니라 이 애자는 애자련 각 애자 사이의 정전용량이 서로 다르기 때문에 각각의 애자에 분포되는 전압 분포가 균등하지 않습니다.
최대 전압은 전선에 가장 가까운 애자가 분담하게 되고, 최소 전압은 전선으로부터 2/3 지점, 철탑으로부터 1/3이 되는 지점에 있는 애자가 분담하게 됩니다.
이 내용은 전기기사에서도 자주 출제 되는 사항이니 꼭 숙지하시면 좋습니다.
애자 용도 및 최대, 최소 전압 적용 위치
✔ 전선을 고정하기 위해서 필요한 설비
✔ 전선을 고정시키고 전기적으로 절연하기 위한 용도
✔ 최대 전압은 전선에 가장 가까운 애자가 분담
✔ 최소 전압은 전선으로부터 2/3 지점, 철탑으로부터 1/3이 되는 지점
배전방식
다음은 한전과 같은 전기를 송전하는 쪽에서 보내오는 전기를 수전한 후 해당 전기를 필요한 설비에 배포하는 배전방식에 대해서 자세히 다루도록 하겠습니다.
일단 배전방식에는 다양한 방식이 있습니다.
선로의 종류로는 급전선, 간선, 분기선이 있는데 해외 프로젝트를 하시는 분들에게는 국내 용어가 약각은 생소하게 느껴질 수 있습니다.
해당 용어를 영어로 표현하면 다음과 같습니다.
선로의 정류
✔ 급전선(Feeder) : 배전 변전소 또는 발전소로부터 배전 간선에 이르기까지의 도중에 부하가 접속되어 있지 않은 선로
✔ 간선(Main Line) : 급전선에 접속된 수용 지역에서의 배전 선로 중 부하의 분포 상태에 따라서 배전하거나 또는 분기선을 내어서 배전하는 주간 부분
✔ 분기선(Branch Line) : 간선으로부터 분기한 배전 선로의 가지 모양으로 된 부분
해당 선로를 통해서 배전이 배전방식으로는 크게 수지식, 환상식, 저압 뱅킹 방식, 망상식이 있습니다.
배전방식 종류
✔ 수지식
✔ 환상식
✔ 저압 뱅킹 방식
✔ 망상식
수지식(Tree System)
그럼 배전 방식 중에 하나인 수지식에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.
한국어로는 나뭇가지식이며, 영어로는 “Tree System” 이라고 합니다.
전원 변전소로부터 1회선을 인출해 수용가에 공급하는 방식입니다.
수지식의 대표적인 특징으로는 배전 방식이 간단하고 다른 배전 방식에 비해 경제적인 면이 특징입니다.
또한 신규 부하 증설이 되는 경우에 적용하기 용이한 배전 방식 중 하나입니다.
수지식 (나무가지식 : Tree System) 배전방식 특징
✔ 전원 변전소로부터 1회선을 인출해 수용가에 공급하는 방식
✔ 배전 방식이 간단하고 다른 배전 방식에 비해 경제적인 면이 특징
✔ 신규 부하 증설이 되는 경우에 적용하기 용이한 배전 방식 중 하나
환상식 (Loop System)
다음은 환상식 배전 방식에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.
환상식은 다른 말로는 “Loop System” 라고도 합니다.
이런 환상식 배전방식의 장점으로는 선로 도중에 고장이 발생했을 때 고장 개소의 분리 조작이 용이합니다.
해당 고장 분리를 빨리 할 수 있어 고장 파급을 줄일 수 있습니다.
또한 전류의 통로에 융통성이 있으므로 전력 손실과 전압 강하가 적은 게 특징입니다.
이런 환상식 배전방식은 순수 환상 방식과 개방 환상 방식으로 구분해서 적용이 됩니다.
| 환상식 배전방식 종류 | 세부 사항 |
| 순수 환상 방식 | ✔ 동일 변전소, 동일 뱅크에서 2회선으로 상시 공급하는 방식 ✔ 비교적 설비 구성이 비싼 방식 ✔ 선로 고장시에 고장 구간 양측의 계전기를 통해 차단기를 동작 ✔ 건전 선로에 의해 수용가에 무정전으로 공급이 가능 ✔ 무정전 공급이 가능하기 때문에 신뢰성이 높음 |
| 개방환상방식 | ✔ 동일 변전소 동일 뱅크 또는 변전소나 뱅크를 달리해 양 계통을 연계하는 방식 ✔ 선로 부하 중심을 상시 개방하여 운전하는 방식 ✔ 선로 고장시에 고장점 탐색 및 개폐기 조작 방식에 따라 정전 시간이 좌우되는 특징 |
저압 뱅킹 방식(Banking)
: 다음은 저압 뱅킹 방식에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.
동일 고압 배전선로에 접속되어 있는 2대 이상의 배전용 변압기를 경유해 저압 측 간선을 병렬 접속하는 방식이 바로 저압 뱅킹 방식입니다.
위에서 설명 드린 나뭇가지식 배전방식인 수지식과 비교하면 변압기의 공급 용량을 저감 할 수 있는 장점을 가집니다.
또한 전압 변동 및 전료 손실을 경감할 수 있습니다.
그러나 변압기 2차측에 발생한 사고가 단락보호 장치로 제거 및 구분되지 않아 사고 범위가 확대되는 현상인 캐스케이딩 현상이 발생할 수 있는 단점도 가지고 있습니다.
저압 뱅킹 방식 (Banking) 장점 및 단점
1) 장점
✔ 변압기의 공급 전력을 서로 융통시킴으로써 변압기 용량을 저감 할 수 있습니다.
✔ 전압 변동 및 전력 손실이 경감됩니다.
✔ 부하의 증가에 대응할 수 있는 탄력성이 향상됩니다.
✔ 고장 보호 방식이 적당할 때 공급 신뢰도가 향상됩니다. 즉, 정전이 감소하게 됩니다.
2) 단점
✔ 캐스케이딩 현상이 발생할 수 있음
(캐스케이딩 현상 : 변압기 2차측에 발생한 사고가 단락보호 장치로 제거 및 구분되지 않아 사고 범위가 확대되는 현상)
망상식(Network System)
다음으로는 망상식에 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.
망상식 배전방식의 가장 큰 장점은 어느 회선에 사고가 일어나더라도 다른 회선에서 무정전으로 공급할 수 있습니다.
이렇게 무정전 공급이 가능하기 때문에 해당 선로에 대한 신뢰도가 높습니다.
뿐만 아니라 전압 부족으로 깜박 거리는 플리커 현상 발생 빈도가 적고, 전압 변동률이 적습니다.
망상식 (Network System) 장점 및 단점
1) 장점
✔ 무정전 공급이 가능하므로 공급 신뢰도가 높음
✔ 플리커, 전압 변동률이 적고 전력 손실이 감소할 수 있음
✔ 기기의 이용률이 향상되고 부하 증가에 대한 적응성이 좋음
✔ 변전소의 수를 줄일 수 있음
2) 단점
✔ 건설비가 비쌈
✔ 네트워크 프로텍터와 같은 특별한 보호 장치가 필요
함께 보면 도움이 되는 글
마무리
이상입니다. 지금까지 전력공학 이도 애자 배전방식 (feat. 이도 구하는 공식) 대해서 포스팅을 작성을 하였습니다.
정말 단순하게 전선의 길이를 설계를 하게 되면 단선이 되어 추가적인 비용이 발생할 수 있기 때문에 이도를 적정하게 적용하는 게 중요하다고 판단이 됩니다.
그럼 이만 마무리 하도록 하겠습니다. 감사합니다.
