전력공학›송·배전방식과 운용

배전방식

Distribution Method

도시까지 전기를 나누는 방법
🏙️ 배전 = 마지막 배달
①송전: 발전소 → 변전소 (고압, 장거리)
②배전: 변전소 → 가정·공장 (중저압, 단거리)
③배전 방식에 따라 신뢰도·비용·손실이 크게 달라진다
3가지 배전방식 비교

방사상·루프·망상 배전방식 구조와 경로 비교 다이어그램

🔌 방식별 특징
①방사상(수지상)식: 구조 단순, 저비용 — 농촌·농어촌
②루프(환상)식: 양방향 공급, 중간 신뢰도 — 도시 간선
③망상(네트워크)식: 다중 경로, 최고 신뢰도 — 도심 밀집지
⚠️ 저압뱅킹과 네트워크 특성
①저압뱅킹: 여러 변압기 2차를 병렬 → 캐스케이딩(연쇄차단) 문제 → 구분퓨즈로 방지
②네트워크(망상): 무정전 공급 가능↑, 단 접촉(단락)사고 시 고장전류↑ 주의
③스포트 네트워크: 특정 빌딩 전용, 네트워크 프로텍터(역전류 차단) 설치
공급방식 4종 비교와 전력·손실 공식
단상 2선식
P = VI, 전선수 2
소규모 부하, 가장 단순
단상 3선식
P = 2VI, 전선수 3
220V + 110V 동시 공급 (중성선), 전선량 37.5%
3상 3선식 (Δ결선)
P = √3 Vp I, 전선수 3
동력 부하용, 중성선 없음
3상 4선식 (Y결선) — 가장 경제적
P = 3 Vp I, 전선수 4
우리나라 22.9kV 표준, 전선량 33.3% → 가장 경제적!
전력손실 공식
Pl = P²RV²cos²θ, 손실률 K = PlP × 100
전압↑, 역률↑ → 손실↓
전선 단면적 (손실률 기준)
A = ρlPKV²cos²θ [mm²]
K: 허용 손실률[%], ρ: 저항률, l: 선로장[m]
부하특성 — 수용률·부등률·부하율
수용률
수용률 = 최대수용전력설비용량 합계 × 100 [%]
실제 사용량 / 설치 가능 용량, 보통 < 100%
부등률
부등률 = 각 부하 최대 합계합성 최대전력 ≥ 1
부등률 ≥ 1 (항상), 부하 피크 시간이 다를수록 큰 값
부하율
부하율 = 평균전력최대전력 × 100 [%]
부하율 높을수록 설비 이용 효율 양호
변압기 용량 산정
변압기 용량 = 설비용량 × 수용률부등률 × 효율
부등률↑ → 필요 변압기 용량↓ (분산 효과)
💡 균일분포 부하 특성
①전압강하: 말단 집중부하 대비 1/2
②전력손실: 말단 집중부하 대비 1/3
③이 비율(1/2, 1/3)은 계산 문제에서 출제 포인트됨
시험 총정리
수용률
최대수용전력설비합계
< 100%
부등률
각 최대 합합성 최대
≥ 1
균일부하 전압강하
말단집중의 1/2
전력손실은 1/3
가장 경제적 공급
3상 4선식 (Y결선)
전선량 33.3%
🎯 시험 포인트
①배전방식 3종: 방사상 < 루프 < 망상 순으로 신뢰도 증가, 비용도 증가
②저압뱅킹의 캐스케이딩 방지 → 구분퓨즈 설치
③공급방식 4종 비교: 3상 4선식(Y)이 가장 경제적 (전선량 33.3%)
④부하특성 공식: 수용률·부등률·부하율 + 변압기 용량 산정 세트 암기
⑤균일분포 부하: 전압강하 1/2, 전력손실 1/3 — 계산이 중요
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 3개 부하의 개별 최대전력이 100, 80, 120kW이고 합성 최대전력이 250kW일 때 부등률은? (답: (100+80+120)/250 = 1.2)
②[기출유형] 설비용량 500kW, 수용률 0.7, 부등률 1.1, 효율 0.95일 때 필요 변압기 용량은? (답: 500×0.7/(1.1×0.95) ≒ 335 kVA)
③[기출유형] 단상2선식 대비 3상4선식의 전선량 비율은? (답: 33.3%)