실기›전기설계

수변전 설비 설계

Substation Design

한전에서 전기를 받아 건물에 배전하려면?

계약전력 1,500kW의 업무용 건물입니다. 한전으로부터 고압 전력을 인입받아 건물 내 380/220V로 변환하여 각 부하에 공급해야 합니다.수전전압 선정부터 단선도 작성까지의 설계 프로세스를 따라갑니다.

⚡ 수변전 설비 설계 = 단선도 그리기
① 수전전압 결정: 계약전력 크기 → 22.9kV or 154kV
② 수전방식 결정: 1회선, 예비전원, 루프, 스팟네트워크
③ 기기 선정: DS→VCB→MOF→TR→ACB→MCCB 순서
④ 각 기기의 정격전압·전류·차단용량을 계산하여 기입
• 실기에서 단선도를 그리고 기기 스펙을 채우는 문제가 핵심
인터랙티브 단선도

계약전력을 변경하면 수전전압, 변압기 용량, 각 기기의 정격이 자동으로 재계산됩니다. 10,000kW 초과 시 154kV 수전으로 전환되는 것을 확인해보세요.

1500 kW
0.85

수변전 설비 단선도 — 계약전력에 따른 수전전압·변압기·차단기 정격 자동 계산

🔑 단선도 기기 배치 순서 (암기 필수)
① DS(단로기): 무부하 개폐, 점검 시 눈으로 확인하는 개폐기
② VCB(진공차단기): 부하·고장전류 차단 (300kVA 이하는 PF 대체)
③ MOF(PT+CT): 전력량 계측용, 한전 과금 기준점
④ LA(피뢰기): 낙뢰·서지 보호
⑤ TR(변압기): 22.9kV → 380/220V 강압
⑥ ACB → MCCB: 저압 배전·보호
핵심 공식과 기기 선정
수전전압 선정 기준
≤10,000kW → 22.9kV, >10,000kW → 154kV
한전 공급약관 기준, 22.9kV 한도 초과 시 특고압
변압기 용량
TR [kVA] = P계약cos θ × 여유율
1500 / (0.85×0.85) = 2076 → 표준 2100 kVA
🔧 용량 → 기기 선정
①수전전압과 변압기 용량을 정했으면
②전류를 계산하고 차단기·기기를 선정하는 순서
1차·2차 전류
I = TR [kVA]√3 × V [kV]
1차: 2100/(√3×22.9) = 52.9A, 2차: 2100/(√3×0.38) = 3191A
차단기 차단용량
If = MVA계통√3 × V수전
22.9kV 계통: 단락전류 ≒ 12.6 kA → 차단기 정격 이상 선정
기기 선정 결과
TR: 2100kVA | VCB: 22.9kV | ACB: 3200AF
각 기기는 계산값 이상의 표준 정격으로 선정
함정 포인트 & 변형 문제
⚠️ 자주 틀리는 포인트
① DS는 '무부하 개폐' → 차단 능력 없음, VCB와 혼동 금지
② MOF 위치: VCB 뒤(부하측)에 설치 → 한전 계량점
③ 변압기 용량: kW가 아닌 kVA로 선정 → 역률 나누기 필수
④ PF(전력퓨즈)는 300kVA 이하 소규모에만 사용 → 대용량은 VCB
⑤ 2차 전류 계산 시 전압은 '선간전압 380V' 사용 (220V 아님!)
수전방식 비교
1회선: 기본 | 예비선: 2회선 | 루프: 고신뢰 | 스팟NW: 초고신뢰
병원·데이터센터 → 2회선 이상, 일반 건물 → 1회선
🔄 변형 문제 패턴
① '단선도를 그리시오' → 기기 심볼 + 정격값을 기입하는 도면 문제
② 변압기 2대 뱅크 → 각 TR 용량 = 전체의 50~60% (여유 확보)
③ 역률 개선 콘덴서 위치 → 변압기 2차 모선에 설치
④ 비상발전기 투입 → ACB 자동절체(ATS) 회로 추가
실전 답안 체크리스트
TR 용량
PPF×η → kVA
표준용량 올림
정격전류
kVA√3·kV
1차·2차 각각
🎯 시험 포인트
① 단선도 기기 순서: DS→VCB(PF)→MOF→LA→TR→ACB→MCCB 정확히 기억
② 각 기기 옆에 반드시 '정격전압, 정격전류, 차단용량' 3가지 기입
③ 변압기 결선: Δ-Y(22.9kV/380V) — 1차 델타, 2차 스타 + 중성점 접지
④ 2차 전류 계산 시 √3 × 0.38kV 사용 → 단상 전압 220V와 혼동 금지
⑤ 수전전압 10,000kW 기준 반드시 명시하고 선정 근거 한 줄 기재
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 22kV, 1000kVA 폐쇄형 큐비클식 수변전설비의 단선도를 그리고 각 기기의 명칭과 정격을 기입하시오.
②[기출유형] 계약전력 2,000kW, 역률 0.9인 건물의 변압기 용량[kVA]을 구하시오. (답: TR = 2000/(0.9×0.85) ≒ 2,614 → 표준 3,000kVA)
③[기출유형] 수변전설비에서 DS, VCB, MOF의 설치 목적을 각각 쓰시오.