송전전압과 송전전력의 관계 및 송전전압 격상 시 경제성

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1. 송전전압과 송전전력의 관계

1. 송전전력과 송전손실의 관계:
   • 3상 3선식 송전선로에서 송전전력은 송전전압에 비례합니다. 이때 송전손실(P_loss)은 전력 손실의 주요 원인이 되며, 이는 선로 저항에 의해 발생합니다.
   • 송전손실은 전류의 제곱에 비례하기 때문에, 전압을 높이면 전류가 감소하고, 이에 따라 송전손실도 줄어듭니다.
2. 저항과 전선의 단면적 계산:
   • 전선의 저항(R)은 전선의 길이(l)와 체적 저항률(ρ)에 비례하고, 단면적(A)에 반비례합니다. 이를 통해 단면적은 A=ρ⋅lRA = \frac{\rho \cdot l}{R}A=Rρ⋅l​로 계산됩니다.
3. 전선의 밀도와 총중량:
   • 전선의 밀도(ρ)와 단면적을 고려하면, 전선의 총중량은 전선의 단면적에 비례합니다. 그러나 전선의 단면적은 송전전압과 역률의 제곱에 반비례하므로, 송전전압이 증가할수록 전선의 총중량은 감소하게 됩니다.
4. 송전전력:
   • 송전전력(P)은 전압(V)의 제곱에 비례합니다. 이는 송전전압이 증가할수록 더 많은 전력을 송전할 수 있음을 의미합니다.

2. 송전전압 격상 시 경제성

건설비 측면 경제성:

1. 전선 비용:
   • 동일한 송전전력 기준에서 송전전압이 높아지면, 필요한 전선의 굵기가 줄어들어 전선 비용이 절감됩니다.
2. 송전 전력 수송능력:
   • 전압이 높아지면 동일한 전류에서 더 많은 전력을 수송할 수 있어 송전 전력의 수송능력이 향상됩니다.
3. 절연 내력:
   • 전압이 증가하면 전선과 전력기기의 절연 내력을 높여야 하기 때문에, 애자 및 기타 기기의 가격이 상승하게 됩니다.
4. 철탑 높이:
   • 송전전압이 높아지면 전선 간의 이격 거리가 커져야 하므로, 철탑의 높이와 그에 따른 건설 비용이 증가합니다.

운전 유지비 측면 경제성:

1. 전력 손실 감소:
   • 전압이 높아지면 전류가 줄어들어 전력 손실이 감소하게 됩니다.
2. 기타 유지비:
   • 전압 상승에 따라 기타 운전 및 유지 비용이 증가할 수 있습니다.
3. 경제적인 전압 결정:
   • 송전전압을 높이는 것은 송전선로의 전력 수송 능력을 증가시키지만, 절연 비용 증가로 인해 비경제적이 될 수 있습니다.
   • 스틸의 경제적인 전압 산정식을 통해 중거리 송전선로(50~100km)에서 최적의 송전전압을 결정할 수 있습니다.

이와 같은 분석을 통해 송전전압을 결정할 때는 기술적 요소뿐만 아니라 경제적 요소도 함께 고려하여 최적의 전압을 선택하는 것이 중요합니다.

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