[발송배전기술사] 배전선로 손실 경감대책!

다음은 발송배전기술사 배전공학 문제 중 배전선로 손실 경감대책에 대한 설명입니다.

개요, 배전손실 경감대책 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 배전선로에서 손실 경감대책에 대하여 설명하시오.

[답]

1. 개요

  1) 전력계통에서 송·배전 손실에 영향을 주는 요소

     (1) 송전거리와 송전용량

        · $P_{L} =3 I^{2}R=3 · ( \frac{P}{ \sqrt{3}V cos \,\theta  } ) ^{2}  ·  \rho  \frac{l}{A}  \propto P ^{2}\, l$

     (2) 송·배전 전압과 역률

        · $P_{L}  \propto  \frac{1}{V ^{2}cos ^{2}\theta  } $ (단, P는 일정)

  2) 배전선로 손실의 주 원인

    · 전압강하와 밀접한 관계(선로 저항손과 배전 변압기 저항손(동손) 및 철손)

 

2. 배전손실 경감대책

  1) 적정 배전방식의 채택 : $3\,\phi \,  \,4\, \omega\,$식 채택

     · 전력, 전압, 역률, 배전 거리, 전선의 총 중량이 같은 경우

     (1) 배전 방식별 전력손실 비교

배전방식	$1\, \phi\,\,\, 2 \,\omega$	$1\, \phi\,\,\, 3 \,\omega$	$3\, \phi\,\,\, 3 \,\omega$	$3\, \phi\,\,\, 4 \,\omega$
전력손실[%]	100	37.5	75	33.3

     (2) $1\, \phi\,\,\, 2 \,\omega$과 $3\, \phi\,\,\, 4 \,\omega$과의 배전손실 비교

          ① 전선의 총 중량이 같으므로

              · $W _{1}=2 A _{1}l$,       $W _{3}=4 A _{3}l$         · $W _{1}=W _{3}$에서     $2 A _{1}l=4 A _{3}l$        ∴ $A _{1}=2A _{3}$

          ② $R \propto  \frac{1}{A} $이므로   $R _{3}=2R _{1}$

          ③ 손실 비교

              · $\frac{ P_{L3} }{P_{L1}} = \frac{3 I_{3} ^{2}R_{3}  }{ 2I_{1} ^{2}R_{1}} =\frac{3 ·  ( \frac{P}{3E cos \theta } ) ^{2} · 2R_{1}  }{ 2 · ( \frac{P}{E cos \theta } ) ^{2} · R_{1}}= \frac{1}{3} =33.3[\%]$

  2) 전류밀도 감소와 부하의 평형화

     (1) $Kelvin 's   \, \,\,\,Law$에 의한 경제적인 전선의 굵기를 선정하되 가급적 굵은 전선 사용

     (2) 부하가 불평형 될수록 손실이 커지므로 수요증가 및 배전선로 연장 등을 고려하여 부하의 재분배 실시

  3) 전력용 콘덴서 설치하여 역률개선

      · 역률이 좋아질수록 선로전류는 감소(∵ $P= \sqrt{3}VIcos \theta $에서 $P, \,V $일정 시 $cos \theta  \uparrow\,\,\,\,\,\,  \rightarrow  \,\,\,\,\,\dot{I}   \downarrow $)

  4) 고압선로 대책

     (1) 문제점

        · 배전계통 선로가 너무 길거나 급전선이 부하 중심에서 너무 떨어지면 배전손실 증가

     (2) 해결책

        · 배전선로 재검토, 급전선 변경, 증설, 선로 분할, 변전소 증설 등으로 단축 또는 급전점을 부하 중심지로 이동

  5) 저압선로 대책

     (1) 변압기의 적절한 배치와 적정용량 선정, 변압기 사용효율 향상

     (2) 저압 배전선 길이를 합리적으로 조정

  6) 배전 전압의 승압

     (1) 배전손실 $P_{l}  \propto  \frac{1}{ V^{2} cos ^{2}  \theta }$로 전압이 높을수록 작다.

     (2) 우리나라 배전 전압은 승압이 완료된 상태

        · 특고압 : $3\, \phi\,\,\, 4 \,\omega$ 22.9[kV-Y]

        · 저압 : $3\, \phi\,\,\, 4 \,\omega$ 380/220[V]

  7) 저손실 변압기 채용

     (1) 저손실 철심재료 사용으로 철손을 $ \frac{1}{3}   \sim  \frac{1}{4}$ 로 감소

     (2) 아몰퍼스 변압기 사용

        · 용융 상태의 금속 원자를 재배열할 시간적 여유가 없이 초급랭하여, 비주기적인 원자배열 상태로 동결시킨 비정질

          상태의 철심을 사용한 변압기

     (3) 3차 재결정 박방향성 규소강판 사용

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 배전공학 문제로 나올 법한 배전선로 손실 경감대책에 대하여 알아 보았습니다.