전기기사 실기 · 수변전 설비 설계

Substation Design

수변전 설비 설계는 계약 전력에 맞춰 수전 전압 · 변압기 · 차단기를 고르고, 인입에서 부하까지를 단선도로 그리는 단원이다. 기기를 어떤 순서로 놓고 각 기기에 어떤 정격을 적는지가 답안의 뼈대다. 용량만 맞고 단선도 순서가 틀리면 보호와 운용이 꼬여요. 계약 전력 · 역률 슬라이더를 움직이면 단선도의 수전 전압과 변압기 · 차단기 정격, 1차 · 2차 전류가 다시 계산돼요.

계통에서 전기를 받아 건물에 나눠 주려면

계약 전력 1,500 kW 인 업무용 건물이 있다. 전기 사업자에게서 높은 전압으로 받아 건물 안에서 380/220 V 로 낮춰 각 부하에 보내야 해요.수전 전압 선정부터 단선도 작성까지의 설계 과정을 따라가 보자.

⚡ 수변전 설비 설계 = 단선도 그리기

① 수전 전압: 계약 전력에 따라 22.9 kV 나 154 kV

② 수전 방식: 1회선 · 예비 회선 · 루프 · 스폿 네트워크

③ 기기 선정: DS → VCB → MOF → TR → ACB → MCCB 순서

④ 기기마다 정격 전압 · 전류 · 차단 용량을 계산해 적는다

• 실기에서는 단선도를 그리고 기기 사양을 채우는 문제가 핵심이에요

단선도 그림

계약 전력을 바꾸면 수전 전압, 변압기 용량, 기기 정격이 바로 다시 계산된다. 10,000 kW 를 넘기면 154 kV 수전으로 바뀌어요.

계약 전력1500 kW

역률0.85

🔑 단선도 기기 배치 순서

① DS(단로기): 전류가 없을 때만 여닫고, 점검 때 열린 것을 눈으로 확인한다

② VCB(진공 차단기): 부하 전류와 고장 전류를 끊는다(300 kVA 이하는 PF 로 대신)

③ MOF(PT + CT): 전력량을 재는 거래용 계량점

④ LA(피뢰기): 낙뢰 · 서지에서 기기를 지킨다

⑤ TR(변압기): 22.9 kV → 380/220 V 로 낮춘다

⑥ ACB → MCCB: 저압 배전과 보호를 맡아요

핵심 식과 기기 선정

수전 전압 선정 기준

≤10,000kW → 22.9kV, >10,000kW → 154kV

전기 공급 약관 기준으로 계약 전력 10,000 kW 이하는 22.9 kV, 넘으면 154 kV

변압기 용량

TR [kVA] = P_계약cos θ × 여유율

1500 / (0.85×0.85) = 2076 → 표준 2100 kVA

🔧 용량에서 기기 선정으로

①수전 전압과 변압기 용량을 정했으면

②전류를 계산하고 차단기와 기기를 고르는 순서로 가요

1차 · 2차 전류

I = TR [kVA]√3 × V [kV]

1차: 2100/(√3×22.9) = 52.9A, 2차: 2100/(√3×0.38) = 3191A

차단기 차단 용량

I_f = MVA_계통√3 × V_수전

22.9kV 계통: 단락 전류 ≒ 12.6 kA → 차단기는 그 이상의 정격으로 선정

기기 선정 결과

TR: 2100kVA | VCB: 22.9kV | ACB: 3200AF

기기마다 계산값 이상인 표준 정격을 골라요

함정과 변형 문제

⚠️ 자주 틀리는 자리

① DS 는 무부하 개폐라 전류를 끊는 능력이 없다. VCB 와 헷갈리지 않는다

② MOF 위치: VCB 뒤(부하 쪽)에 두는 거래용 계량점

③ 변압기 용량은 kW 가 아니라 kVA 로 고르므로 역률로 나눈다

④ PF(전력 퓨즈)는 300 kVA 이하 소규모에만 쓰고, 큰 용량은 VCB 를 쓴다

⑤ 2차 전류는 선간 전압 380 V 로 계산해요(220 V 가 아님)

수전 방식 비교

1회선: 기본 | 예비 회선: 2회선 | 루프: 신뢰도 높음 | 스폿 네트워크: 가장 높음

병원 · 데이터 센터는 2회선 이상, 일반 건물은 1회선

🔄 변형 문제 유형

① 「단선도를 그리시오」는 기기 기호와 정격값을 함께 적는 도면 문제다

② 변압기 2대 뱅크면 한 대 용량을 전체의 50 ~ 60% 로 잡아 여유를 둔다

③ 역률 개선 콘덴서는 변압기 2차 모선에 둔다

④ 비상 발전기를 넣으면 자동 절체(ATS) 회로를 더해요

실전 답안 체크리스트

변압기 용량

PPF×η → kVA

표준 용량으로 올림

정격 전류

kVA√3·kV

1차 · 2차 각각

🎯 시험 포인트

① 단선도 기기 순서: DS → VCB(PF) → MOF → LA → TR → ACB → MCCB

② 기기마다 정격 전압 · 정격 전류 · 차단 용량 세 가지를 적는다

③ 변압기 결선 Δ-Y(22.9 kV / 380 V): 1차 델타, 2차 스타 + 중성점 접지

④ 2차 전류는 √3 × 0.38 kV 로 계산하고 상전압 220 V 와 헷갈리지 않는다

⑤ 수전 전압은 계약 전력 10,000 kW 기준을 밝히고 선정 근거를 한 줄 적어요

📝 대표 기출 유형

①[기출유형] 22 kV, 1,000 kVA 폐쇄형 큐비클식 수변전 설비의 단선도를 그리고 각 기기의 이름과 정격을 적으시오.

②[기출유형] 계약 전력 2,000 kW, 역률 0.9 인 건물의 변압기 용량[kVA]은? (답: TR = 2000/(0.9×0.85) ≒ 2,614 → 표준 3,000 kVA)

③[기출유형] 수변전 설비에서 DS · VCB · MOF 의 설치 목적은?

← 이전

부하설비 설계

변압기 용량 선정

마지막 수정 2026-10-20

이 페이지가 도움 됐다면 후원하기