수변전설비의 구성 형태(보호 방식)

수변전설비의 구성 형태(보호 방식)

 

1. 정 의

 

1) 전기실의 정의  

우리 나라 전력 계통의 전압 체계는 765[kV]/345[kV]/154[kV]/22.9[kV]/ 380-220[V]를 사용한다. 일반적으로 업무용 건물 및 관람 집회 시설, 대학 등과 같은 수용가에는 전력회사로부터 22.9[kV]를 공급받아 사용 기기에 적합한 저전압으로 변성하여 공급하고 있다.

계약 전력 100[kW] 이상, 고압 이상의 전력을 구내에 수전받는 수용가는 다시 부하 기기의 사용 전압에 적합하게 바꾸는 설비를 시설하여 구내에만 배전하고 구외로 전송하지 않을 경우에는 이 설비를 「수변전설비」라 한다. 그러므로 전기 설비 기술 기준에서 정의하는 변전소와는 달리 「변전실」또는 「전기실」등으로 부른다. 다시 말해서 전력 회사의 배전 선로에서 분기하여 끌어들인 특별 고압을 전기실에 있는 변압기에 의해 220V, 380[V]의 전압으로 낮추어 전등, 동력 설비의 전원으로 사용하는 설비이다. 수변전설비에서 가장 중요한 전기 기기는 변압기이며, 변압기를 중심으로 시스템의 구성이 달라질 수 있고 수변전설비를 계획하고 설계함에 있어 시스템 구성 내용에 따라 전력 공급 신뢰성, 안전성, 경제성 또는 운용의 용이성에 직접적인 영향을 주기 때문에 매우 중요하다.

(내선 규정)  ① 수전 설비의 정의 고압 또는 특별 고압 수전설비라 함은 고압 또는 특별 고압 배전반, 변압기, 보안 개폐 장치, 계측 장치 등의 고압 또는 특별 고압 수전 장치 및 이들을 넣은 수전실 또는 큐비클(Cubicle) 등을 말한다. ② 수전실의 정의 수전실이라 함은 옥내에 있어서 고압 또는 특별 고압 수전 장치를 시설하는 장소를 말한다. 또한 기타의 고압 또는 특별 고압 배전 설비를 시설하는 장소와 고압 또는 특별 고압 수전 장치를 시설하는 장소가 인접하고 또한 이들 장소 상호간에 격리하는 조영재가 없는 경우에는 이들의 장소 전체를 말한다.   ③ 큐비클의 정의 큐비클이라 함은 배전반, 보안 개폐 장치 등을 집합체로 조합하여 금속제의 함내에 넣은 단위폐쇄형의 수전 장치를 말한다.

2) 단선 결선도의 정의

 

수변전 설비를 구성하는 기기의 전기접속 관계와 전체적인 설비 내용에 대해 계통을 세워 간결하게 표시하는 것이 「단선 결선도(skeleton diagram)」이다. 따라서 이것은 수변전 설비를 계획하고 설계함에 있어서는 필수적이며 시스템 구성 내용에 따라 신뢰성, 안전성, 경제성 또는 운용상의 난이도에 직접적인 영향을 주기 때문에 매우 중요하다.

 

이와 같은 전기의 특성을 감안하여 수변전 설비를 설계할 경우 우선적으로 고려하여야 할 것은 경제성을 고려한 안전하고 신뢰성 높은 전기 설비를 계획하여야 한다. 이와 같은 건물의 특성과 부하 설비의 중요도를 고려하여 ① 경제성에 중점을 두어야 하는지 ② 신뢰성에 중점을 두어야 하는지에 따라 당연히 시스템의 내용도 달라진다. 따라서 시스템을 계획할 때에 위에서 지적한 사항을 고려하여 질적인 설계를 하여야 한다.

 

고압 또는 특별고압 수용가들의 수전 설비 회로 구성은 KSC 4507 (큐비클식 고압 수전설비) 및 내선 규정에서 ① CB 형 ② PF․CB 형 ③ PF․S 형으로 정하고 있으나, 각 수전 설비들의 형태는 사고의 발생 확률과 설비의 경제성을 검토해서 각 설비에 적합한 수전 형태를 사용하고 있다.

 

CB 형→	PF․CB 형→	PF․S 형
진공 차단기	전력 퓨즈	SF6가스 부하개폐기

2. CB 형 구성 형태

 

이 수전 방식은 그림과 같이 지락 계전기, 과전류 계전기와 차단기(CB : circuit breaker)의 조합에 의해 과부하․단락․지락 등의 고장 보호를 하는 구성 형태이다.

그림  CB 형 수전 설비 결선도

[주 1] 22.9[kV-Y] 1,000[kVA] 이하인 경우에는 간이 수전 결선도에 의할 수 있다.

[주 2] 결선도중 점선내의 부분은 참고용 예시이다.

[주 3] 차단기의 트립 전원은 직류 또는 콘덴서 방식(CTD)이 바람직하며, 66[kV] 이상의 수전 설비에는 직류이어야 한다.

[주 4] 피뢰기용 단로기는 생략할 수 있으며, 22.9[kV-Y]용의 피뢰기는 Disconnector 붙임형을 사용하여야 한다.

[주 5] 인입선을 지중선으로 시설하는 경우로서 공동주택 등 사고시 정전 피해가 큰 수전 설비 인입선은 예비선을 포함하여 2회선으로 시설하는 것이 바람직하다.

[주 6] 지중 인입선인 경우 22.9[kV-Y] 계통에서는 CN-CV 케이블, 22[kV] △ 계통에서는 CV 케이블을 사용하여야 한다. 다만, 22.9[kV-Y] 지중 인입선으로 침수의 우려가 있는 경우에는 CNCV-W(수밀형)을 사용하는 것이 바람직하다.

 

여기서, 차단기는 회로에 전류가 흐르고 있는 상태에서 그 회로를 개폐한다든지 또는 차단기 부하 측에서 단락 사고 및 지락 사고가 발생했을 때 신속히 회로를 차단할 수 있는 능력을 가지는 기기이다. 일반적으로 계약 전력 500[kW] 이상인 수용가 및 500[kW] 미만일지라도 완전한 보호를 하고자 하는 경우에 적용되고 있다.