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이번 글에서는 우리나라의 일반적인 배전 계통에서 22.9[kV-Y] 3상 4선식 배전 방식의 특징과, 경제적 이유에 따른 선정 방식을 설명합니다. 또한, 양 전압 효과, 고장 전류 분류, 공용 전지 효과 등의 요소를 다룹니다.
양 전압 효과 가능
1. 고압 측에서의 양 전압 효과
고압 측에서는 각 상 간에 선간 전압 $V = 22.9[kV]$의 전압이 발생합니다. 또한 각 상과 중성선 사이의 전압은 $13.2[kV]$로, 고압 측에서 양 전압 효과를 충분히 얻을 수 있습니다.
2. 저압 측에서의 양 전압 효과
저압 측에서는 주로 저압 배전 계통에서 중성선과 접지된 저압 전선 간에 양 전압 효과가 발생하며, 단상 2선식과 3상 4선식 배전 방식을 통해 안정적인 전압 공급을 보장합니다.
- 단상 2선식: 전압은 $220[V]$가 공급됩니다.
- 3상 4선식: 전압은 $380[V]$로 저압 배전이 가능합니다.
고장 전류의 분류
고장 전류는 배전 계통에서 발생할 수 있는 주요 이슈 중 하나입니다. 고장 전류는 주로 1선 지락 고장 또는 3상 단락 고장을 통해 발생하며, 중성선과 관련된 고장 전류의 크기와 분류 방법이 중요합니다.
1. 1선 지락 고장의 경우
1선 지락 고장이 발생하면 중성선과 연결된 전압이 크게 변화하며, 변압기와 배전선로가 고장 전류를 흡수할 수 있어야 합니다.
2. 공용 전지 효과
중성선에 발생하는 공용 전지 효과는 배전 계통에서 중요한 역할을 합니다. 이는 변압기와 배전선 간의 공용 전지를 통해 고장 전류가 감소되는 효과를 기대할 수 있습니다.
$$
R = \frac{1}{\left( \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} \right)}
$$
이 식을 통해 전지 저항을 계산할 수 있으며, 이를 통해 고장 전류를 효과적으로 줄일 수 있습니다.
서지 전류 및 대지 전위 상승
서지 전류는 계통의 이상 전압과 같은 문제가 발생할 때, 전위 상승이 일어나며 이를 제어하기 위한 적절한 보호 장치가 필요합니다. 특히 변압기와 배전선로에서 서지 전류를 대지로 방전시키는 과정이 매우 중요합니다.
대지 전위 상승에 대한 대응 방법
서지 전류는 대지 전위 상승을 유발하며, 이를 방지하기 위해 서지 흡수 장치나 차단기를 설치하여 대지 전압을 안정시킬 수 있습니다.
가공 전선의 차폐효과 상승
가공 전선은 일반적으로 공중에 설치되며, 지중 전선과는 달리 외부 환경에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 이에 따라 차폐 효과가 중요한 역할을 합니다. 가공 전선과 지중 전선의 접지 특성을 분석하면, 차폐 효과가 증가할수록 고장 전류의 분류와 복구 속도에 긍정적인 영향을 줍니다.
결론
배전 계통에서의 양 전압 효과와 고장 전류 분석을 통해, 보다 효율적이고 안정적인 전력 공급이 가능해집니다. 특히, 서지 전류와 대지 전위 상승에 대한 적절한 대응 방법을 통해 배전 계통의 신뢰성을 높일 수 있으며, 이는 경제적인 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다.
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