배전방식 일반사항

가. 배전전압

배전전압의 구조

전기사업자의 배전전압의 구조는 그림과 같다.
자가용 전기설비의 배전선로는 저압 및 고압이 일반적으로 사용되나. 대형의 공장 등으로서 수전전압이 154KV 급인 경우에 22.9KV의 구내 배전선이 사용된다.

다. 배전방식별 특성

1. 배전방식 및 전압의 종류

공급규정(표준전압) 및 KS 공칭전압 참고

2-1. 배전선로의 구성

배전선로는 급전선(Feeder), 간선(Main Line), 분지선(분기선 : Branch Line)으로 구성된다.

급전선
배전변전소 또는 발전소로부터 배전간선에 이르기까지의 도중에 부하가 접속되지 않은 선로
배전간선
급전선에 접속된 수용지역에서의 배전선로 가운데에서 부하의 분포상태에 따라서 배전하거나 또는 분지선을 내어서 배전하는 주간부분
분지선(분기선)
간선으로부터 분기한 배전선로의 가지 모양으로 된 부분
배전변압기(저압수전의 경우)
주상용 소형 변압기에는 KS규격으로 다음의 표준용량이 있다.
1, 2, 3, 4, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 KVA
일반적으로 전등용으로는 단상변압기 1대를 사용하고 있으며, 동력용으로는 단상변압기 2대를 V결선 또는 3대를 △ 또는 Y 결선하여 사용한다.

2-2. 배전선의 형태(수전방식 참고요)

- 수지형(나무가지형 Tree System)
- 환상식(Loop System)
- 망상식(Network System)
- Banking 방식

3. 배선방식별 특징

배전방식	적용대상	최대사용전력 및 특징
단상 2선식 110V, 220V,	일반주택의 간선	30kw 이하
단상 3선식 110/220	전등,전열 병용 0.75kw 이하의 단상전동기	30~50kw 단상 2선식에 비해 경제적이다.
3상3선식 200/440V	일반빌딩 및 공장의 동력전원	440/260 동력전원
3상4선식 220/380V	3상동력과 단상 전등부하에 전력공급.	가장 많이 채택되는 방식으로 가장 일반적이고 경제성이 우수하다. 120/208, 220/380, 265/460
3상3선식 고압 3.3/6.6KV	층수가 20층이상인 건축물 대규모 건축물로서 각층의 부하가 100 kw를 초과하는 경우.	고압전동기 또는 수용장소 근처에 설치한 변압기 1차에 공급.

1. 선간 전압, 말단부하, 역율, 전선중량이 동일하고 중성 선 귀로전류를 0으로 하고 단상 2선식을 100으로 한 경우의 비교.

V : 전압강하
S : 전선 1가닥의 단면적
W : 전력손실
R : 저항
I : 전류
1 : 단상2선식
2 : 단상3선식
3 : 3상 3선식
4 : 3상 4선식

전선중량이 동일한 조건이므로,
2S₁= 3S₂, 2S₁= 3S₃, 2S₁= 4S₄

구분

비교 결과

배전방식	손실이 동일한 경우의 동량비	전류밀도가 동일한 경우		전선 단면적이 동일한 경우
배전방식	손실이 동일한 경우의 동량비	손실비	동량비	손실비	동량비
단상 2선식 단상 3선식 3상 3선식 3상 4선식	100 37.5 75 33.3	100 50 86.6 50	100 75 86.6 66.7	100 25 50 16.7	100 150 150 200

단면적

S₂= S₁* 2/3
S₃= S₁* 2/3
S₄= S₁* 2/4

저항

R₂= R₁* 3/2
R₃= R₁* 3/2
S₄= R₁* 2

전력

E I₁= 2E I₂= √3 E I₃= 3 E I₄

선전류

I₂= I₁* 1/2
I₃= I₁* 1/√3
I₄= I₁* 1/3

전압강하

V₁= 2 I₁* R₁
V₂= I₂* R₂= (1/2) * I₁* (3/2) * R₁= 0.375 V₁
V₃= √3 I₃* R₃= √3 * (1/√3) * I₁*(3/2) * R₁= (3/4)V₁
V₄= I₃* R₄ = (1/3) I₁* 2R₁= (1/3) * V₁

전력손실

W₁= 2 * (I₁)²* R₁
W₂= 2 (I₂)²*R₂= 2*(0.5 * I₁)²* (3/2)*R₁= 0.375W₁
W₃= 3*(I₃)²*R₃= 3*(1/√3*I₁)²*(3/2)*R₁= 0.75W₁
W₄= 3*(I₄)²*R₄= 3*(1/3*I₁)²*2*R₁= 0.333W₁

2. 배전방식은 변전설비, 배선, 분전반 등의 규모와 전력손실, 전선의 굵기, 및 허용 전압강하에 따라 각각 다르므로 동일한 부하 조건에서의 배전방식의 결정은 경제성이 좋은 단상3선 또는 3상4선으로 결정하는 것이 좋다.

3. 전선의 저항은 전선의 길이에 비례하고 굵기에 반비례하므로 굵은 전선을 짧게 배선하는 것이 전력손실을 줄이는 것이 된다. 또한, 전압을 2배로하면 손실은 1/4이 되며, 반면 같은 전력을 같은 손실로 공급할 때 전압을 2배로하면 전선의 굵기는 1/4로 줄어 승압은 배선의 전력손실 경감뿐 아니라 전압상태의 개선이나 공사비의 절감에 유효한 방법이며, 또한 역율을 개선하는 것도 배선의 전력손실을 줄이는 효과가 있다.

4. 비교결과

전력손실 및 전압 변동률 ∝ 1/V²
도체비용 ∝ V
(단, 전압에 따른 가격변동계수와 도체 굵기의 전류 밀도계수에 종속되는 값이나 저압배전선에서의 가격변동계수는 동일하다.)

마. 부하중심점의 선정

부하의 중심점을 구하려면 먼저 부하를 아래의 그림 a,b로 구분하고 다음식에서 산출한다.

분산부하인 경우

x,y 는 부하 중심점의 좌표이다.
직선상 부하인 경우

여기서 L은 그림 b에서 1단 A에서 부하 중심까지의 거리이다.