전력공학›송·배전방식과 운용

송전방식

Transmission Method

전기는 어떻게 먼 거리를 이동하나?
🏭 송전의 딜레마
①발전소는 도심에서 멀리 있다 → 수백 km를 보내야 한다
②전선 저항으로 전류가 흐르면 열로 손실됨
③해결책: 전압을 높여 전류를 줄인다 (P = VI → V↑이면 I↓)
⚡ 전선로 구성요소
①지지물: 철탑(송전), 전주(배전) — 전선을 지면에서 높이 지지
②전선: ACSR(강심알루미늄연선)이 송전 표준, 내식·경량
③애자: 전선과 지지물 사이 절연, 현수애자·핀애자·장간애자 등
④댐퍼: 바람에 의한 전선 진동 억제(스톡브리지 댐퍼)
⑤지선: 지지물의 불균형 장력 지지, 경간·각도주에 설치
전압이 높을수록 손실이 줄어든다
154 kV

송전전압 변화에 따른 전력손실 비율 시각화

⚡ 왜 765kV까지 올리나?
①손실 Ploss = I²R = P²R/V² → 전압 2배 시 손실 1/4
②154kV 대비 765kV는 손실이 약 4% 수준
③장거리일수록 초고압 송전이 경제적
송전손실 공식
송전손실
Ploss = 3I²R = P²RV²cos²θ
P: 송전전력[W], V: 선간전압[V], R: 선로저항[Ω], cosθ: 역률
전선 단면적 (켈빈 법칙)
A = ρlR [mm²]
경제적 단면적: 전선 비용 = 전력손실 비용이 같은 점
전압강하 (3상)
e = √3·I(R cosθ + X sinθ)
R: 선로 저항, X: 선로 리액턴스, I: 선전류
교류 vs 직류(HVDC) 비교

교류(AC) 3상 송전과 직류(HVDC) 2선 송전 방식 비교

🌊 HVDC가 쓰이는 경우
①해저 케이블: AC는 충전전류가 커서 한계 존재
②계통 비동기 연계: 주파수·위상이 다른 계통 연결
③초장거리(800km↑): 코로나·리액턴스 문제 없음
④HVDC 장점: 무효전력 없음, 안정도 우수, 전선 2선으로 충분
시험 총정리
우리나라 송전전압
66 → 154 → 345 → 765 kV
765kV: 수도권 대용량
손실 비례
Ploss ∝ 1V²
전압 2배 → 손실 1/4
🎯 시험 포인트
①송전전압↑ → 손실↓(∝1/V²) — 계산 문제 출제 포인트
②전선로 구성: 지지물(철탑/전주)·전선(ACSR)·애자·댐퍼·지선
③우리나라 표준: 154kV(주간선), 345kV, 765kV
④HVDC: 무효전력 없음, 리액턴스 문제 없음, 해저·장거리·비동기 연계
⑤켈빈 법칙: 경제적 전선 굵기 = 전선비용 = 손실비용 교차점
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 송전전압을 154kV에서 345kV로 승압하면 전력손실은 몇 배로 감소하는가? (답: (154/345)² ≒ 0.199배, 약 1/5로 감소)
②[기출유형] HVDC 송전의 장점 3가지를 쓰시오. (답: 무효전력 없음, 안정도 우수, 해저·장거리에 유리)
③[기출유형] 전선로를 구성하는 요소 5가지를 쓰시오. (답: 지지물, 전선, 애자, 댐퍼, 지선)