【전기산업기사】 전력공학 9강. 배전 선로의 전기적 특성

전력공학 9강. 배전 선로의 전기적 특성

 

추천글 : 【전기산업기사】 전력공학 목차

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1. 전압 강하율과 전압 변동률 [본문]

2. 배전 선로의 전압 강하 [본문]

3. n배 승압 [본문]

4. 부하 및 설비의 특성 [본문]

5. 전력손실 [본문]

6. 변압기 용량 [본문]

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1. 전압 강하율과 전압 변동률 [목차]

⑴ 직류 선로의 전압 변동률

① 전압 변동률 = ( ( Vr0 - Vr ) / Vr ) × 100 (%) = ( ( Vs - Vr ) / Vr ) × 100 (%)

② 전력 손실률 = ( I2 R / Pr ) × 100 (%) = ( I2R / Vr I ) × 100 (%)

③ 직류 2선식 : Vd = Vs - Vr = 2IR

④ 직류 3선식

⑵ 교류 선로의 전압 변동률

① 수식화

○ | Vs | = | Vr + | I | ( cos θ + j sin θ )( R + j X ) | ≒ | Vr | + | I | ( R cos θ + X sin θ ) ≒ Vr0

○ 단, θ : 수전단 역률, R : 선로 저항, X : 선로 리액턴스

② 단상 2선식 Vd = Vs - Vr = 2I ( R cos θ + X sin θ )

③ 3상 3선식

○ 전압 강하 Vd = Vs - Vr = √3 I ( R cos θ + X sin θ )

○ 전압 강하율 ε = ( √3 I ( R cos θ + X sin θ ) / Vr ) × 100 (%) 

④ 단상 3선식

 

 

2. 배전 선로의 전압 강하 [목차]

⑴ 급전점 1개의 직류 2선식

① 전압강하 v = ( i1 + i2 + ··· ) r1 + ( i2 + i3 + ··· ) r2 + ··· = i1 r1 + i2 ( r1 + r2 ) + ···

⑵ 직류 2선식 균일 분포 부하

⑶ 양단에 급전점이 있는 직류 2선식

⑷ 교류 배전 선로

 

 

3. n배 승압 : 전압강하 1 / n배, 공급전력 n2배, 전력손실 1 / n2배 [목차]

 

 

4. (필기·실기 빈출) 부하 및 설비의 특성 [목차]

⑴ 수용률(demand factor)

① 수용률 = ( 각 부하의 최대 수요 전력의 합 / 부하 설비 합계 ) × 100 (%), 1보다 작음

② 수용설비가 동시에 사용되는 정도

⑵ 부등률(diversity factor)

① 부등률 = ( 각 부하의 최대 수요 전력의 합 / 합성 최대 전력 ) × 100 (%), 1보다 큼

 

 

② 전력소비기기를 동시에 사용하는 정도

⑶ 부하율

① 부하율 = ( 평균 수요 전력 / 최대 수요 전력 ) × 100 (%), 1보다 작다.

○ 종합부하율 = ( 각 부하 평균전력의 합 / 합성 최대 전력 ) × 100 (%)

② (실기 빈출) 적은 부하율이 의미하는 것

○ 공급설비가 유용하게 사용되지 못함

○ 평균전력과 최대전력의 차가 커지므로 부하설비의 가동률이 저하

○ 첨두부하 설비가 필요

⑷ (실기 빈출) 설비 불평형률

① 단상 3선식 : ( 중성선과 각 전압측 전선 간에 접속된 부하설비 용량의 차 / 총 부하설비 용량의 1/2 ) × 100 (%)

○ 40 % 이하가 되어야 함

② 3상 3선식 : ( 선간 접속된 단상부하의 최대와 최소의 차 / 총 부하설비 용량의 1/3 ) × 100 (%)

○ 30 % 이하가 되어야 함

○ 반례 1. 저압 수전에서 전용변압기 등으로 수전하는 경우

○ 반례 2. 고압 및 특고압 수전에서 100 (kVA) 이하의 단상 부하의 경우

○ 반례 3. 고압 및 특고압 수전에서 단상 부하용량의 최대와 최소의 차가 100 (kVA) 이하인 경우

○ 반례 4. 특고압 수전에서 100 (kVA) 이하의 단상 변압기 2대로 역 V 결선하는 경우

⑸ (실기 빈출) 부하설비용량 

① 건축물 표준부하에 의한 부하 산정시 계산

○ 부하설비 용량 (VA) = PA + Q1B1 + Q2B2 + ··· + C

○ P : 건축물 바닥면적 (㎡)

○ A : P 부분의 표준부하밀도 (VA/㎡)

○ Qi : 별도로 계산할 부분의 바닥면적 (㎡)

○ Bi : Q 부분의 표준부하밀도 (VA/㎡)

○ C : 가산부하(VA)

② 건축물의 종류에 따른 표준부하밀도

 

건축물의 종류	표준부하밀도 (VA/㎡)
공장, 공회당, 사원, 교회, 극장, 영화관, 연회장 등	10
기숙사, 여관, 호텔, 병원, 학교, 음식점, 다방, 대중목욕탕 등	20
주택, 아파트, 사무실, 은행, 상점, 이발소, 미장원 등	30

 

Table. 1. 건축물의 종류에 따른 표준부하밀도

 

③ 별도로 계산할 부분의 표준부하밀도

 

건축물의 부분	표준부하밀도 (VA/㎡)
복도, 계단, 세면장, 창고, 다락	5
강당, 관람석	10

 

Table. 2. 별도로 계산할 부분의 표준부하밀도

 

④ 가산부하

○ 주택, 아파트(1세대마다)에 대하여 500 ~ 1,000 (VA)

○ 상점의 진열창에 대하여 진열창 폭 1 (m)에 대하여 300 (VA)씩 가산

○ 옥외의 광고등, 전광사인, 네온사인 등의 부하 (VA) 가산

⑤ 분기회로

○ 분기회로 : 수용가의 전부하를 그 사용 목적에 따라 안전하게 분전반에서 분할한 배선

○ 분기회로 수 : 소수점이 나오면 절상(올림)

○ 비전용 분기회로 수 = 전용 분기회로를 제외한 부하설비 용량 (VA) / ( 전압 (V) × 분기회로 전류 (A) )

○ 분기회로 수 = 비전용 분기회로 수 + 전용 분기회로 수

○ 내선규정 3315-3 : 220 (V)에서 정격소비전력이 3 kW (110 V일 때는 1.5 kW)를 초과하는 냉방기기, 취사용기기는 전용 분기회로로 하여야 함

 

 

5. (필기빈출) 전력손실 [목차]

⑴ 손실계수 H

⑵ 부하율 F

⑶ 부하율 F와 손실계수 H의 관계 : 1 ≥ F ≥ H ≥ F2 ≥ 0

⑷ F와 H의 관계 : H = αF + ( 1 - α ) F2 

① α : 선로 전류의 변화 곡선에 따라 달라지는 계수

⑸ 집중부하와 분산부하

① 말단에 집중부하

② 평등분포부하 : 전력 손실 ⅓ I2rL, 전압강하 0.5 IrL

 

 

6. 변압기 용량 [목차]

⑴ 변압기 용량 ≥ 합성 최대 수용 전력 = 합성 최대 전력 / 역률

① 합성 최대 수용 전력 = 각 부하의 최대 수요 전력의 합 ÷ 부등률 = 부하 설비 합계 × 수용률 ÷ 부등률

⑵ 변압기 대수 결정

① 변압기 총 용량이 500 [kVA]를 초과 : 조명용과 동력용으로 구분하여 설치

② 계절성 부하가 있는 경우 : 별도의 뱅크를 구성, 계약전력 및 변압기 손실을 감소

③ 비상부하용으로 비상 발전기와의 연계에 따라 변압기 뱅크를 분리

④ 첨두부하의 Peak-cut 용으로 인한 뱅크 분리 등

⑤ 변압기의 뱅크를 2 뱅크 이상 구성 시 : 유지보수에 용이

⑶ 전력용 3상 변압기 표준용량(kVA) : 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 500, 750, 1000

 

입력: 2018.02.27 17:58

수정: 2018.03.26 23:48