간선 설계

Feeder Design

간선 설계는 변압기에서 분전반까지 전선 굵기를 전류·전압강하로 이중 확인하는 단원이에요. 거리별 전압강하 프로파일이 굵기 선택의 근거가 돼요. 허용전류만 보고 전압강하를 빼면 말단 전압이 무너져요. 부하전류·길이 슬라이더로 경로도와 강하 그래프를 살펴봐요.

변압기에서 분전반까지, 전선은 몇 mm²?

변압기 2차(380V)에서 80m 떨어진 분전반까지 200A를 공급하는 간선을 설계합니다. 전선 굵기는 허용전류와 전압강하두 가지 조건을 동시에 만족해야 합니다.

🔌 간선 설계 = 전선 굵기 결정 (2중 체크)

① 허용전류 체크: 전선에 흐르는 전류 ≤ 전선의 허용전류

② 전압강하 체크: 전선의 전압강하 ≤ 허용 한도 (간선 5%, 분기 3%)

③ 두 조건 중 더 큰 굵기를 최종 선정

④ 추가 검토: 단락전류 내량, 기계적 강도, 시공성

간선 경로 + 전압강하 프로파일

전류·거리·전선 굵기를 변경하면 전압강하 결과가 실시간으로 표시됩니다. 허용전류 또는 전압강하가 초과되면 빨간색으로 경고합니다.

부하 전류200 A

간선 길이80 m

전선 굵기70 mm²

🔑 전압강하 프로파일 읽기

① 전압은 거리에 비례하여 선형 감소 (저항 ∝ 길이)

② 노란 선: 실제 전압 프로파일, 빨간 점선: 허용 하한(361V)

③ 현재 조건: 70mm² → 2.0% (적합)

④ 허용전류: 200A ≤ 232A 적합

핵심 공식과 풀이

3상 전압강하

e = √3 · I · L · (R·cosθ + X·sinθ)

I: 전류[A], L: 거리[km], R: 저항[Ω/km], X: 리액턴스[Ω/km]

전압강하율

ε [%] = eV × 100 ≤ 5%

간선: 5% 이내, 분기: 3% 이내, 합산: 7% 이내

🔧 공식 → 풀이

①3상 전압강하 공식을 세우고

②허용 전압강하율 이내인지 확인 → 초과 시 전선 굵기를 올린다

풀이: 전압강하 계산

e = √3×200×0.08×(0.268×0.85+0.08×0.527) = 7.5 V

ε = 7.5/380×100 = 2.0% → 적합

전선 굵기 역산 (간이식)

A = √3·I·L·ρ·cosθe_허용 × 1000

ρ: 고유저항 (Cu 1/56, Al 1/35) [Ω·mm²/m], e_허용 = V×5%

최종 답안 형태

XLPE 70mm² × 3C + 중성선 | 허용전류: 232A, 전압강하: 2.0%

전선 종류·굵기·심수 + 허용전류·전압강하 검증 결과 기재

함정 포인트 & 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 포인트

① 거리 단위: 문제에서 [m]로 주면 [km]로 변환 필수 → 80m = 0.08km

② 단상 전압강하 공식: e = 2·I·R·L (√3 대신 2) → 3상과 혼동 금지!

③ '간선 5%, 분기 3%' → 문제가 어디를 묻는지 정확히 파악

④ R과 X 중 X를 무시하는 간이식 사용 시 오차 발생 주의

⑤ 허용전류 보정계수: 주위온도·포설방법에 따라 감소 → 문제 조건 확인

허용전류 보정

I_보정 = I_기본 × K_온도 × K_포설 × K_그룹

K_온도: 40°C→0.87, K_매설: 직매0.9, K_그룹: 3조0.7

🔄 변형 문제 패턴

① '전선 굵기를 구하시오' → 전압강하 공식을 A(단면적)에 대해 역산

② 부하가 분산된 경우 → 각 구간별 전류가 다름, 구간별 전압강하 합산

③ 단상 간선 (단상 220V) → 공식에서 √3 대신 2 사용

④ 알루미늄 전선 → 고유저항이 Cu의 1.6배, 같은 전류에 굵기 ↑

실전 답안 체크리스트

3상 전압강하

e = √3·I·L·Z

Z = R·cθ+X·sθ

전압강하율

ε = eV × 100

간선≤5%

🎯 시험 포인트

① 답안 구성: '전선 선정 → 허용전류 검증 → 전압강하 검증' 3단계로 작성

② 허용전류와 전압강하 중 어느 조건이 지배적인지 명시

③ 거리 [m]→[km] 변환, 3상/단상 공식 구분을 풀이에 명확히 표시

④ 보정계수가 주어지면 반드시 적용 후의 허용전류로 검증

⑤ 최종 답: 'XLPE OOmm² × 3C' 형태 + 양쪽 검증 수치 병기

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 3상 380V, 200A 부하에 100m 거리의 간선을 설계하시오. 전선의 저항 0.268Ω/km, 리액턴스 0.08Ω/km, 역률 0.85일 때 전압강하율을 구하시오.

②[기출유형] 저압간선에서 분기할 때 분기점에 과전류차단기를 생략할 수 있는 조건을 쓰시오. (답: 분기선 8m 이하이고 허용전류가 간선 차단기 정격의 35% 이상)

③[기출유형] 허용전압강하 이내가 되는 최소 전선 굵기[mm²]를 구하시오.