배전선로 전기방식, 전력손실 경감 대책

1. 배전선로의 전기방식

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가. 단상 3선식 전기방식의 특징

전기방식

① 과거 우리나라 고압배전선은 (3,300[V], 6,600[V], 22[kV]) 3상 3선식이었으나

    오늘날에는 1차 배전전압 통합정책에 따라 22.9[kV] 3상 4선식으로 통일 승압되었다.

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② 저압배전선로 전기방식 : 전력수요의 증가에 따라 전압강하, 전력손실의 경감을 목적

    으로 3상 4선식 220/380[V]로 승압되었고 일부는 승압 이행의 과도정책으로 110/220

    [V] 양용 전압 공급을 위한 단상 3선식도 사용되고 있다.

⊙ 단상 2선식은 단상 교류전력을 전선 2가닥으로 공급하는 것으로 전등요 저압배전에

    가장 많이 사용되고 있다.

⊙ 단상 3선식 : 주상변압기 저압측의 2개의 전선을 직렬로 접속하고 그 접속점의 중간점

    으로 부터 중성선을 끌어 내서 전선 3가닥으로 배전하는 방식이다.

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【단상 3선식의 특징】

① 2가지 종류의 전압을 얻을 수 있다.

② 평형 부하시 중성선에는 전류가 흐르지 않는다.

③ 전력손실이 클 때 전력손실은 2I​2R이다.

전력손실

★ ④ 단상 2선식에 비해서 전압강하 및 전력손실이 경감된다.

전압을 2배로 승압을 하게 되면 전압강하는 1/2, 전력손실은 1/4로 줄어든다.

전압강하

전압강하1

⑥ 중성선에는 퓨즈(과전류차단기)를 설치해서는 안된다.

※ 과전류 차단기를 설치해서는 안되는 것 : 다선식 전로(단상 3선식)의 중성선

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▣ 중성선에 단선이 발생하면 불평형 부하의 경우에 부하전압에 심한 불평형이 발생한다.

부하불평형

⑦ 전압불평형을 줄이기 위하여 선로 말단에 저압밸런서를 설치한다.

※ 저압밸런서를 설치해야 하는 전기공급방식은 ? 단상 3선식

저압밸런서

【저압밸런서】

ⓐ 권수비가 1 : 1 인 단권변압기이다.

ⓑ 누설임피던스가 작다.

ⓒ 여자임피던스가 크다.

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⑧ 전압, 전류가 일정할 때 단상 2선식 보다 1선당 공급전력이 1.33배가 증가한다.

⑨ 전압, 전력, 전력손실이 일정할 때 전체 전선의 소요량은 0.375배로 감소한다.

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【기출문제 풀이】

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문제1. 우리나라 배전방식 중에 가장 많이 사용되는 것은 ? 3상 4선식

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문제2. 저압 단상 3선식 배전방식의 단점은 ?

④ 전압의 불평형이 생기기 쉽다.

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문제3. 저압밸런서를 필요로 하는 배전방식은 ? 저압 단상 3선식

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문제4. 단상 3선식에 사용되는 전압 밸런서의 특징이 아닌 것은 ? ①

① 여자임피던스가 작다. ② 누설임피던스가 작다.

③ 권수비가 1:1이다. ④ 단권변압기이다.

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문제5. 단상3선식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은 ? ②

① 불평형 부하시 중성선에 단선이 발생하면 전압이 상승한다.

② 불평형 부하시 중성선에 전류가 흐르므로 퓨즈를 설치한다.

③ 선간전압 및 선로전류가 같을 때 1선당 공급전력은 단상 2선식의 1.33배이다.

④ 전력손실이 동일할 경우 단상2선식 전선의 총중량이 37.5%이다.

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문제6. 교류 단상 3선식 배전방식은 교류 단상 2선식에 비해 옳은 것은 ? ①

① 전력손실이 작고 효율이 높다.

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문제7. 단상3선식 110/220 전기공급방식으로 옳은 것은 ? ④

① 전압불평형이 우려되므로 콘덴서를 설치한다.

② 중성선과 전선사이에만 부하를 연결한다.

③ 중성선에 반드시 퓨즈를 설치해야 한다.

④ 2종의 전압을 얻을 수 있고 전선이 절약되는 이점이 있다.

 

【 배전계통 전력 손실 경감대책 】 

1. 전력손실

▣ 전력손실 : PL = I 2 · R

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【전력손실 관계식】

전력손실 산정식

가. 전력손실 경감대책

▣ 전력손실 : PL = I 2 · R 전력손실은 유효전력이므로 저항손, 동손만 있다.

나. 전압강하 및 전력손실 계수

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1) 말단 집중 부하

말단집중부하

2) 균등분포부하 (가로등)

균등부하

구 분	전압강하	전력손실
말단집중부하
균등분포부하

【기출문제 풀이】

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문제1. 배전선로의 손실경감과 관계없는 것은 ? ② 다중접지방식

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문제2. 배전선로의 손실경감과 관계없는 것은 ? ③

   ① 승압 ② 역률개선 ③ 대용량 변압기 사용 ④ 전선동량 증가

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문제3. 전력손실 감소효과와 관계가 먼 것은 ? ④

  ① 승압공사를 조기에 완공한다.

  ② 노후설비를 교체한다.

  ③ 설비의 역률을 개선한다.

  ④ 선로의 등가저항계산을 철저히 한다.

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문제4. 배전전압을 6,600[V]에서 11,400[V]로 바꾸면 수송전압이 변할 때, 전력손실은

   처음의 몇배인가 ?

문제5. 그림과 같은 회로에서 A, B, C, D 어느 곳에 전원을 접속하면 간선 A 지점의

   전력손실이 최소가 되는 가? 단, AB, BC, CD 간의 저항은 같다.

 

문제6. 선로부하가 균일하게 분포할 때의 전력손실은 이들의 부하가 선로의 말단에

   집중되어 있을 때의 몇배인가 ? 1/3배

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문제7. 그림과 같이 부하가 균일한 밀도로 도중에서 분기되어 선로전류가 송전단에

   이를 수록 직선적으로 증가할 경우는 이 송전단 전류가 같은 전류 부하가 선로의

   말단에 집중한 경우의 몇배인가 ? 1/2배 전압강하

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문제8. 20개의 가로등을 500[m] 거리에 균등하게 분포되어 있다. 한등의 선로전류가

   4[A], 전선 단면적은 38[㎟], 도전율은 55[mho]라고 하면 한 쪽 끝에서 110[V]로

   급전을 할 때 최종 전등에 가해지는 전등의 전압은 몇 [V]인가 ?

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