송전전압을 승압하였을 경우의 이점, 경제적인 전압값 산정, 표준전압 및 공칭전압
1. 송전전압을 승압하였을 경우의 이점
1) 송전전압을 승압하면?
전력을 송전하는 경우 송전 전압을 높이면 같은 전선로로 보낼 수 있는 전력이 늘어나게 된다. 그러나 전압이 높아지면서 전선로 및 접속된 각종 기기의 절연 내력을 높여 주어야 하기 때문에 절연 비용이 증가되어 오히려 비경제적으로 될 수가 있다. 일반적으로 일정한 전력을 일정한 거리에 송전하는 데 전압을 높여 주면 경제적인 측면에서 다음과 같은 경향을 보이게 된다.
(1) 건설비
– 전류가 낮아지므로 가는 전선을 사용할 수 있어 전선의 비용이 줄어든다.(\( A \propto {1\over{V^2 \cos^2\theta}} )\)
– 절연 내력을 높여야 하므로 애자 및 각종 기기의 가격이 증가한다.
– 섬락 방지를 위해 전선 상호 간의 거리를 크게 하여야 하므로 더 높고 큰 철탑이 사용되어야 하므로 지지물의 비용은 증가한다.
(2) 운전 유지비
– 전력 손실\(I^2R\)은 전압의 제곱에 반비례해서 감소한다. \( {P_l} = {3I^2R} = { 3 ({P\over{\sqrt3}V\cos\theta})^2R } \)
– 기타 운전 유지비는 전압과 함께 증가한다.
– 이와 같은 항목에 대하여 아래와 같이 구체적으로 계산하여 연간 지출이 최소로 되는 가장 경제적인 전압을 선정한다.
2) Alfred Still의 경제적 전압의 산정식
Alfred Still은 경제적 전압의 산정식으로 다음과 같은 실험식을 제안하였다.
\( 사용 전압[kV] = 5.5\sqrt{0.6 \times 송전 거리[km] + {송전 전력[kW]\over100}} \)
– 이 식은 중거리의 송전 선로에 대해서 개략적인 송전 전압을 얻는데 편리하다.
2. 표준전압 및 공칭전압
1) 표준전압 및 공칭전압을 사용하는 이유?
– Alfred Still의 경제적 전압의 산정식에서 알 수 있듯이 일정한 전력을 일정한 거리에 전송할 경우 가장 경제적인 전압이 존재한다.
– 그러나 송전 전압을 장소마다 다르게 선정할 경우 각 송전 선로에 사용되는 설비도 각 구간에 맞춰야한다.
– 전압의 종류가 많아지면 설비의 종류도 많아져서 호환성이 결여되고 제작비 증대 및 예비품 수가 늘어나게 되므로 전체적으로 비경제적이게 된다.
– 또한, 임의의 전압으로 하면 다른 전선로와 병렬해서 전력의 융통을 기할 수 없게 된다.
– 따라서 이와 같은 결점을 없애기 위해 송전 전압을 몇개의 적당한 전압으로 통일하여 사용하는 게 전반적으로 보다 경제적으로 된다.
– 이러한 송배전 계통의 전압을 표준화해서 정한 것이 표준 전압이다.
2) 표준전압 및 공칭전압
– 우리나라에서 사용하는 표준 전압에는 공칭 전압과 최고 전압이 있다.
– 공칭 전압은 전선로를 대표하는 선간 전압을 말한다.
– 최고 전압은 전선로에 통상 발생하는 최고의 선간 전압으로서 염해 대책, 1선 지락 고장, 내부 이상 전압, 코로나 장해, 정전 유도 등을 고려할 때 표준이 되는 전압이다.
– 우리 나라의 표준 전압
| 공칭 전압[kV] | 최고 전압[kV] |
| 3.3/5.7Y | 3.4/5.9Y |
| 6.6/11.4Y | 6.9/11.9Y |
| 13.2/22.9Y | 13.7/23.8Y |
| 22/38Y | 23/40Y |
| 66 | 69 |
| 154 | 170 |
| 345 | 362 |
| 765 | 800 |
– 일반적으로 공칭 전압의 1/1.1을 기준 전압, 또 기준 전압의 1.15배를 최고 전압으로 정하고 있다.