전력계통(변전)

변전의 역할, 특징

 

변전은 고전압으로 송전 된 전기를 수용가에서 사용할 수 있도록 전압을 변성하는 과정입니다. 변전에서의 핵심 기기는 변압기로 전자유도 법칙을 통해 전압을 변성합니다. 변압기에 대한 설명은 아래 링크를 통해 설명하도록 하겠습니다. 오늘은 변전에 대하여 알아보겠습니다.

 

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전기기기 - 변압기

 

 

공칭전압(Nominal Voltage)

공칭전압은 전선로를 대표하는 선간전압입니다. 대한민국일 경우 765[kV], 345[kV], 154[kV]등의 전압으로 송전하여 변전소에서는 22.9[kV], 6.6[kV]등으로 변성한 후 수용가에서 220[V]으로 변성하여 전력이 공급됩니다.

 

역할

변전소에서는 경제적인 전력공급을 위해 전압을 변성하고 이를 통해 전력 수송 능력을 확보합니다. 또한 설비를 경감하며 손실을 감소시킵니다. 안정적으로 변전소를 운영하기 위해서는 여러 가지 보호장치와 방법을 사용하고 있는데 조상설비, 다양한 모선 연결 방법, 보호 기구 사용과 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)와 같은 원격감시 시스템을 이용합니다. 조상설비란 송수전단 전압을 일정하게 유지하도록 하는 장치로써 중부하 시 진상 무효전력, 경부하 시 지상 무효전력을 공급하여 역률을 개선하며 전력 시스템의 안정도를 향상시킵니다. 모선이란 여러 부속 설비가 접속되는 공동 도체이며 단모선, 복모선(2중모선), 환상모선 등 여러 종류가 있습니다. 단모선은 간단하고 비용 효율적이지만 중복성과 유연성 측면에서 제한이 있습니다. 모선에 장애가 발생하면 전체 시스템이 영향을 받을 수 있으며 모선을 중단하면 전체 시스템에 영향을 미치므로 유지 관리 및 수리가 어려울 수 있어 복잡성이 낮은 소규모 변전소에 적합합니다. 이중모선은 두 개의 병렬 모선을 사용하여 중복성을 제공하고 전체 변전소를 종료하지 않고도 유지 관리가 가능합니다. 모선 하나에 장애가 발생해도 다른 모선에서 계속 전원을 공급할 수 있어 한 모선에서 유지 관리를 수행하는 동안 다른 모선은 계속 작동할 수 있습니다. 단일모선 구성에 비해 비용과 복잡성이 더 높지만 확장 및 유지 관리 측면에서 더 많은 유연성을 제공합니다. 환상모선은 폐루프를 형성하여 링의 모든 구성 요소를 연결합니다. 이는 중복성과 결함이 있는 섹션을 격리하는 기능을 제공합니다. 섹션에 장애가 발생하면 전원을 다시 라우팅할 수 있고 전원의 방향을 바꿀 수 있어 결함이 있는 부분을 분리하기가 더 쉽기 때문에 확장 및 수정에 대한 유연성을 제공합니다. 변전소를 보호하는 보호기기로는 대표적으로 단로기와 피뢰기 등이 있습니다. 단로기(DS, Disconnectiong Switch)는 무부하 상태에서 전로를 개폐하고 미약한 선로의 충전전류나 변압기의 여자전류를 개폐하여 설비를 보호하는 기기입니다. 피뢰기는 이상 전압의 파고값을 낮추어서 애자나 기기를 보호하는 장치입니다. 마지막으로 SCADA는 전력 시스템과 여러 통신 기술을 조합하여 원격으로 설비를 제어, 기록, 감시 등을 할 수 있는 통신 시스템입니다.

 

이번시간에는 전력 계통 중 변전의 역할과 특징에 대하여 알아보았습니다. 다음 시간에는 전력계통 중 마지막 단계인 배전에 대하여 알아보도록 하겠습니다.