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전기기사 전력공학 · 수전설비

Power Receiving Equipment

수전 설비는 22.9 kV 배전선의 전력을 건물로 받아들여 변압기와 저압 분전반까지 넘겨주는 설비다. 단선 결선도의 기기 순서(ASS → LA · PF → MOF → VCB → TR → MDB)와, 수용률 · 부등률 · 부하율로 변압기 용량을 정하는 계산이 시험에 자주 나온다. 예비 전원과 역률 개선용 콘덴서도 수전 설비에서 함께 다뤄요. 수용률 슬라이더를 움직이면 설비 용량 대비 최대 수요 전력과 평균 전력 막대가 바뀌어요.

수전 설비: 22.9 kV 를 건물 안으로

🏢 수전 설비는 외부 전력을 받아들이는 관문
①22.9 kV 배전선에서 건물로 전기를 받는다
②수전점에서 변압기까지의 고압 기기를 모두 수전 설비라 한다
③수전점(책임 분계점) 안쪽부터는 수용가가 소유하고 관리해요
🔑 단선 결선도의 기기 순서
①ASS(자동 구분 개폐기) →
②LA(피뢰기) + PF(전력 퓨즈) →
③MOF(계량) →
④VCB(차단기) →
⑤TR(변압기) →
⑥MDB(분전반)

수용률 · 부등률 · 부하율: 설비 용량을 정하는 값

60%
수용률(Demand Factor)
수용률 = 최대 수요 전력 / 설비 용량 × 100 [%]
모든 설비가 한꺼번에 최대로 쓰이지는 않아 늘 100% 이하다.
부등률(Diversity Factor)
부등률 = 각 수용가 최대 수요의 합 / 합성 최대 수요 ≥ 1
클수록 최대 수요가 겹치지 않아, 배전 변압기 용량을 줄일 수 있어요.
부하율(Load Factor)
부하율 = 평균 전력 / 최대 전력 × 100 [%]
높을수록 설비를 고르게 잘 쓰고 있다는 뜻이에요.

수전 변압기 용량 선정

변압기 용량 산정
PTR = Σ(설비 용량 × 수용률) / 부등률 × (1/역률) [kVA]
역률 cosθ 는 보통 0.85 ~ 0.95 를 써요.
변압기 표준 용량 [kVA]
50·75·100·150·200·300·500·750·1000·1500 kVA
산정값 이상인 표준 용량 가운데 가장 작은 것을 골라요.
🔋 예비 전원 설비
①자가 발전기: 외부 전원이 끊기면 중요 부하에 전원을 공급한다
②UPS(무정전 전원 장치): 컴퓨터 · 의료 기기처럼 순간 정전도 허용하지 않는 부하에 쓴다
③전환 시간은 발전기 10 초 이내, UPS 는 끊김 없이(0 초)
④용량은 중요 부하를 합한 kVA 이상으로 잡아요

역률 개선: 콘덴서로 무효 전력 줄이기

역률 개선용 콘덴서 용량
QC = P(tan θ₁ − tan θ₂) [kvar]
P 는 유효 전력[kW], θ₁ 은 개선 전 역률각, θ₂ 는 목표 역률각이에요.
역률 개선 효과
전류 감소 → 전압 강하 ↓, 손실 ↓, 설비 용량 ↓
전기 공급 약관의 기준 역률은 지상 90% 다. 이보다 낮으면 기본요금이 늘고, 95% 까지 높이면 기본요금이 준다.
💡 콘덴서를 다는 자리
①개별 보상: 각 부하(전동기) 단자에 콘덴서를 바로 단다. 효과가 가장 좋다
②군 보상: 분전반에 묶어서 단다. 시공이 편하다
③일괄 보상: 수전 설비에서 한꺼번에 단다. 설비비는 적지만 효과는 가장 작아요

시험 포인트

수용률
최대 수요 / 설비 용량 × 100 [%]
≤ 100%
부등률
각 최대 수요의 합 / 합성 최대 수요 ≥ 1
1 이상이며, 클수록 최대가 엇갈림
콘덴서 용량
Qc = P(tanθ₁ − tanθ₂) [kvar]
역률 개선 계산의 기본 공식
단선 결선도 순서
ASS → LA·PF → MOF → VCB → TR → MDB
수전점에서 저압 분전반까지
🎯 시험 포인트
①수용률 ≤ 100%, 부등률 ≥ 1 로 부등호 방향이 반대다
②변압기 용량 = 설비 용량 × 수용률 / 부등률 / 역률 [kVA]
③역률 개선 콘덴서 Qc = P(tanθ₁ − tanθ₂) 계산이 자주 나온다
④기준 역률은 지상 90% 이고, 그보다 낮으면 요금이 늘고 95% 까지는 높을수록 준다
⑤UPS 는 끊김 없이, 자가 발전기는 10 초 이내에 전환해요
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 설비 용량 500 kW, 수용률 60%, 부등률 1.1, 역률 0.9 일 때 변압기 용량[kVA]은? (답: 500 × 0.6/(1.1 × 0.9) ≒ 303 kVA → 표준 500 kVA 선정)
②[기출유형] 유효 전력 200 kW 의 역률을 0.75 에서 0.95 로 개선할 때 필요한 콘덴서 용량[kvar]은? (답: Qc = 200 × (tan(cos⁻¹0.75) − tan(cos⁻¹0.95)) ≒ 200 × (0.882 − 0.329) ≒ 110.6 kvar)
③[기출유형] 수전 설비 단선 결선도의 기기 순서를 쓰시오. (답: ASS → LA · PF → MOF → VCB → TR → MDB)
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