경제적인 배전전압

1. 배전전압의 중요성

 1) 전력계통은 전력회사와 수용가 상호간에 송배전선으로 연결되어 있다.

 2) 수용가는 건축물 전기설비에 적합한 배전전압을 신뢰성, 안전성, 경제성을 고려하여 결정해야 한다.

 3) 배전전압이 결정되면 변경이 불가하므로 향후 설비용량의 확대나 증설이 예상될 경우도 고려하여

     배전전압을 결정해야 한다.

 

2. 전력과 전력의 경제성 분석

 1) 전력회사에서 생산된 전력은 1차 변전소에서 승압하여 송전선으로 2차 변전소로 보내진다. (발전과 송전)

 2) 2차 변전소에서 강압하여 수용가에게 전력을 공급한다. (배전과 수전)

 3) 승압과 강압은 변압기에 의해서 이루어지며 경제성과 관련된다.

 4) 장거리를 보내야 하는 전력은 전압을 높혀서 송전하게 되는데 전력손실을 줄이기 위함이다.

 5) 경제성 분석은 전압, 전류에 의해서 이루어지며 전압은 절연비용, 전력손실과 관계되고, 전류는 도체비용과 관계된다.

 6) 일정거리에 전력을 송전할 경우 송전전압을 높이면 같은 전선로로 보낼 수 있는 전력이 증대되지만 기기의

절연내력을 높여주어야 하기 때문에 이에 소용된는 비용이 증대된다.  

 

3.  특고압 송전의 경우와 같이 154kV, 345kV, 765kV 등 전압을 높혔을 경우 

 1)  건설비

  (1) 전선의 굵기가 가늘어도 된다. 즉 전선의 비용은 낮아진다.

  (2) 절연내력을 높여야 하기 때문에 절연애자 및 각종 기기의 가격은 상승한다.

  (3) 지지물은 전선 상호간의 거리를 크게 하여야 하므로 더 높아지고, 큰 철탑이 필요하므로 지지물의 가격은 상승한다.

       즉, 특고압 송전의 경우에는 절연비용이 상승하고, 전선 도체 비용은 감소한다.

 2) 운전유지비

  (1) 전력손실은 전압의 제곱에 반비례하여 감소한다. 장기적 관점에서는 총공사비에서 전력수익으로 전환되어

전력회사에게는 이익이다.

  (2) 기타 운전 유지비용은 전압에 비례하여 증가한다.

  (3) 전압이 높으면 그에 따른 운전유지비는 상승하지만, 전력손실 측면에서는 높은 전압으로 송전하는 것이 경제적이다.

 

3. 배전전압의 결정 3요소

  (1) 도체비용 : 전류가 높으면 도체비용이 증가하고, 전압이 높으면 도체비용이 감소한다.

  (2) 전력손실 : 전압이 높으면 전력손실이 감소한다.

  (3) 전압변동률

  여러 요인들을 고려했을 때 전압이 높은 것이 경제적이다.

 

4. 표준전압

 표준전압은 송배전 계통의 전압을 표준화하여 가장 경제적인 전압을 정한 것으로서 대한민국에서는 공칭전압과 계통최고전압이 있다.

전려계통의 표준전압 중에서 공칭전압은 전력설비의 호환성을 위해 중요하며, 계통최고전압은 전력설비의 절연내력 검토, 절연설계의 기준이 되는 중요한 표준전압이다.

 1) 공칭전압 : 정격 주파수(60Hz)에서 전선로를 대표하는 선간전압으로써 그 계통의 송전전압을 표시한다.

    (1) 우리나라의 공칭전압 

        - 220/380 [V]    

        - 3.3 [kV]

        - 6.6 [kV]

        - 22/22.9 [kV]

        - 154 [kV]

        - 345 [kV]

        - 765 [kV]

    (2)  공칭전압은 계통전압이라고 하며, 보통 한국전력과 수용가에서 사용하는 표준화 된 전압이다.

          일반 저압 수용가에서는 220 [V], 380 [V]등의 가정용 전압을 공급받게 된다.

  2) 계통최고전압

   (1) 전선로에서 통상적으로 발생하는 최고의 선간전압을 의미한다. 염해대책, 1선 지락 고장 시 이상전압,  

       코로나장해, 정전유도장해 등을 고려할 때 표준이 되는 전압이다.

   (2) 계통최고전압을 기기설계 또는 절연설계 시 검토하는 전압으로서 신뢰성, 안전성과 관계된다.

 

5. 경제적인 송배전전압의 선정

 1) 송전전압과 송전전력의 관계를 보면, 전압에 제곱에 반비례하여 전력손실이 감소하므로, 보다 높은 전압으로

     송전하는 것이 경제적으로 유리하다.

  

 2) 배전전압은 향후 전력설비의 증설이나 용량이 확대가 예상되면  그에 맞게 배전전압을 결정해야 한다.

  즉, 저압수전을 할 것인지, 고압수전을 할 것인지, 고압에서는 3.3 /6.6 [kV]에서도 어떤 전압을 선정할 것인지

  향후 계획까지 고려하여 결정해야 한다.

 

 3) 결론적으로, 최적의 배전전압은 어느 관점에서 전압을 결정할 것인지에 달렸다. 

    어떤 경우에도 신뢰성, 안전성을 최우선으로 하여야 하며 두가지 요건이 충족되었을 경우에  경제성을 검토한다.