수변전 설비 설계

Substation Design

수변전 설비 설계는 계약전력에 맞춰 수전전압·변압기·차단기를 단선도로 고르는 단원이에요. 인입부터 부하까지 기기 배치 순서가 설계 암기 축이에요. 용량만 맞고 단선 순서가 틀리면 보호·운용이 꼬여요. 계약전력·역률 슬라이더로 단선도와 정격 선정을 확인해 봐요.

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.

계약전력1500 kW

역률0.85

🔑 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] = P_계약cos 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

I_f = MVA_계통√3 × V_수전

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.