변전소 등의 형식

1. 변전소 등의 형식

(1) 변전소등은 옥내형으로 하며, 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 경우에는 옥외형으로 할 수 있다.
① 주택 등과 멀리 떨어져 민원발생 등의 우려가 적은 지역의 경우
② 공해ㆍ 염해 등의 우려가 적은 지역의 경우
③ 인구밀집지역이 아닌 지역의 경우
④ 그 밖에 옥내형으로 건설이 곤란한 경우
(2) 변전기기는 수전측으로부터 급전측까지 일관되고 합리적으로 배치하고, 급전측이 선로방향이 되도록 한다.
단, 급전선이 지중으로 인출될 경우에는 예외로 한다.
(3) 변전소등의 건물설계를 위하여 GIS 등 기기들의 하중과 시공시 필요 공간, 소음 및 진동기준 등 인터페이스 조건을 고려하여야 한다.
(4) 시공 및 유지보수를 위해 필요한 진입로와 장래증설을 고려하여 여유 부지를 확보하도록 설계한다.
(5) 변전소의 용량증설 및 노후 등으로 설비개량이 필요할 경우 1뱅크를 시설 할 수 있는 여유 공간의 확보를 고려한다.
(6) 옥외 변전소의 경우 철구와 기기가대 등은 지반 및 하중을 고려하여 강재 또는 철제 비임 및 철근콘크리트주 등을 이용한 적절한 구조로 한다.

 

 

2.  변전소 등의 설비

변전소의 형식은 옥외 철구형, 옥내 및 옥외 GIS형, 철구형과 GIS를 혼합한 혼합형(Hybrid) 변전소로 분류한다. 옥외형은 배전반류와 제어반류를 건물 내에 설치하고, 다른 기기는 전부 옥외에 설치하는 것이며, 옥내형은 전부를 건물 내에 설치하는 것이다.
옥외식 변전소는 설비가 평면 배치로 되므로 용지 면적이 넓지만 공사비가 저렴하다.
옥내식 변전소는 다층 건축구조로 되어 설비의 배치설계가 입체적이기 때문에 용지면적을 축소할 수 있지만 건축비가 높게 된다. 따라서 변전소의 형태는 입지조건, 용지비 등 경제적 검토를 추가하여 결정한다.
옥내 철구형 변전소를 건설하는 것이 용지비, 건축비가 고가로 되는 경우는 가스절연 개폐장치(GIS)를 검토한다.

 

1) 변전설비 형식(GIS형, 철구형)
전철변전설비 형식에는 GIS형과 철구형으로 구분하며 각 형식별 경제성, 신뢰성, 안정성, 유지보수 등 장ㆍ단점이 있으며 건설비 측면에서는 철구형이 다소 유리하며, 토지이용, 운전유지보수, 신뢰성, 안정성 등을 고려할 때 GIS형이 유리하다.

 

2) 변전설비 건설 방식(옥내, 옥외)
변전설비 형식을 GIS형으로 건설할 경우 그 건설방식(옥내 및 옥외)은 옥내방식의 경우 옥외방식에 비해 설치부지 면적 축소, 미관, 수명, 신뢰성, 안전성 및 무보수화, 무인화에 따른 보안 등의 이점이 있으므로 최근 국내 전력회사에서는 모든 신설변전소를 옥내 GIS화하는 추세이며 특히, 국가경제의 고도성장과 국민 의식구조 향상으로 인하여 변전설비 등은 주거환경을 저해하는 시설물로 인식하고 있어 다소 건설비가 고가이나, 국토이용률의 극대화와 민원발생의 최소화를 위하여 환경 친화적인 건설방식인 옥내GIS화 방식이 바람직하다.
옥내GIS형이 투자비는 다소 증가하나 부지면적을 최소화 할 수 있어 민원 발생 우려가 적으며 또한 급전구분소 및 보조급전구분소의 무인화에 따른 보안상의 유익성 등을 고려하여 옥내GIS형을 추진하는 것이 유리하다.
ATP의 경우 부지여건 및 장래계획에 따라 옥내형 또는 옥외형으로 시설할 수 있다.

 

3) 옥내변전소
(1) 용지가 협소하기 때문에 옥외식으로 하는 것이 불가능한 경우 위치상 그 지점에 설치할 필요가 있어 다른 적당한 용지가 없는 경우이다.

(2) 경제적으로 옥내식으로 하는 것이 유리한 경우 용지비와 건물비를 비교하여 결정한다. 일반적으로 용지비가 고가인 경우이다.
(3) 공해, 염진해, 주택지구 및 장래 주택예정지구 등 옥내식으로 할 필요가 있는 경우 공업지구로서 가스나 연진에 의해 기기의 성능이나 수명에 악영향을 줄 우려가 있는 장소가 해당된다.
(4) 옥내변전소는 전체의 설비를 옥내에 설치하는 것이 보통이지만 염진해대책의 경우는 애자 부분만 건물 내에 설치하는 등 경제적으로 설계할 필요가 있다.

 

4) 옥외변전소
(1) 여건상 옥내형 건설이 곤란한 경우에 시설한다.
(2) 용지확보가 용이하고 용지비가 저가인 주택 등과 멀리 떨어진 지역에 시설한다.
(3) 소음, 진동 등에 의한 민원의 발생요소 등의 우려가 없는 지역에 시설한다.
(4) 염해 및 공해에 의한 피해가 상대적으로 높다.
(5) 유지 보수는 옥내형 보다 불리하다.

 

3. 변전소 등의 종류

1) 변전소(SS, Substation)
교류변전소에는 3상 전원의 불평형을 경감하기 위하여 3상을 2상으로 변환하는 스코트결선 변압기를 시설하며, 급전설비는 교류차단기를 각 방면별 상하선별로 회선을 나누어 단권변압기 급전방식(AT방식)을 갖춘 것으로 한다.
급전변압기는 M권선, T권선에서 각 방면별 AT측(55kV)에 전력을 공급하고, 2차측에는 필요에 따라 전력품질보상장치를 시설한다.

 

2) 급전구분소(SP, Sectioning Post)
인접변전소의 급전분계점의 절연구분장치에 바이패스 설비를 시설하여, 평상시에는 좌우 양 변전소의 위상이 다른 급전전원을 구분하고, 어느 변전소가 정전된 경우에는 급전구분소의 차단기를 투입하여 변전소 상호의 연장급전을 행한다. 이 설비가 급전구분소이다. 절연구분장치는 변전소의 부하분담을 고려하여, 변전소간의 중앙에 시설하고 급전구분소도 될 수 있는 한 근접한 장소에 선정한다.

 

3) 보조급전구분소(SSP, Sub-sectioning Post)
변전소와 급전구분소의 중간에 전차선로의 작업시 또는 사고시의 한정구분을 하기 위해 보조급전구분소를 시설한다. 또한 전차고, 기관차고, 야드 등의 본선에서의 분기개소에는 보호장치를 설비한 보조급전구분소를 시설한다.

 

4) 단말보조급전구분소(ATP, Auto-transformer Post)
AT방식의 경우에 전압강하보상, 통신유도장해의 경감을 위해 전차선로 말단에 단권변압기만의 단말보조급전구분소(ATP)를 시설한다.

5) 병렬급전소(PP, Parallel Post)
상하 전차선을 연결하는 차단기를 설치하여 병렬연결을 함으로서 전압강하를 줄일 수 있어 역간 거리가 길어지므로 고속전철운행에 적합한 급전방식이다.

 

 

4. 가선최대장력

	송전인류철구	구내가선철구	급전인출철구
22∼77kV 주 회 로	경동연선 55㎟ 경알루미늄연선 200∼55㎟ 4900∼9800N/조	경동연선 55∼150㎟ 1960N/조	경동연선 150㎟ 경알루미늄연선 95㎟ 2940∼4900N/조
110kV∼154kV 주 회 로	강심알루미늄연선 7840∼9800N/조	경동연선 200∼300㎟ 1960N/조
가 공 지 선	강 연선 22∼38㎟ 3920∼4900N/조	강 연선 22∼38㎟ 980N/조

 

5. 풍압하중

풍압을 받는 구분		구성재의 수직 투영면적 1㎡에 대한 풍압
목 주		588Pa
철 주	원형의 것	588Pa
	삼각형 또는 마름모형의 것	1411Pa
	강관에 의하여 구성되는 4각형의 것	1117Pa
	기타의 것	복제가 전후면에 겹치는 경우에는 1627Pa, 기타의 경우에는 1784Pa
철근 콘크리트주	원형의 것	588Pa
	기타의 것	588Pa
철 탑	단주 (완 철류는 제외함) 원형의 것	588Pa
	단주 (완 철류는 제외함) 기타의 것	1117Pa
	강관에 의하여 구성되는 것(단주는 제외함)	1254Pa
	기타의 것	2156Pa
전선 기타 가접선	다도체(구성하는 전선이 2가닥마다 수평으로 배열되고 또한 그 전선 상호간의 거리가 전선의 바깥지름의 20배 이하인 것에 한한다. 이하 같다)를 구성하는 전선	666Pa
	기타의 것	745Pa
애자장치(특별 전선용의 것에 한한다)		1039Pa
목주ㆍ철주(원형의 것에 한한다) 및 철근 콘크리트주의 완금속 (특별고압 전선로용의 것에 한한다)		단일재로서 사용하는 경우에는 1196Pa, 기타의 경우에는 1627Pa

 

1) 전선의 피빙 및 빔(Beam)의 적설하중
전선에 빙설을 고려하는 경우는 가선 각조의 주변에 동축원통상의 두께 6㎜의 얼음이 붙어있는 것으로 하고, 피빙의 중량은 0.9 g/㎤로 한다. 빔의 적설중량은 빔 위에 관설(冠雪)이 있는 경우만 고려하고 기둥은 그 영향이 적으므로 무시한다.

 

2) 지진력
지진에 대한 학문이나 공학이 정립되기 이전에는 지진의 발생으로 인한 지상 구조물의 피해는 자연재해의 필연으로 받아들여졌고, 지진으로 인한 지반의 불규칙한 운동으로 구조물은 진동하게 되며, 지진력은 구조물의 기반에 작용하게 된다.
구조물의 상층에 작용하는 전단력은 구조물의 동적 거동의 결과에 따라 다르게 되고, 어느 특정지역에서 예상할 수 있는 지반운동의 크기와 특성을 알아내는 데는 한계가 있고 구조물이 지진에 대하여 잘 견딜 수 있는 능력은 탄성한계를 넘어 비탄성 범위내에서 발휘할 수 있기 때문에 파괴를 일으키지 않고 비선형적으로 에너지를 분산시킬 수 있도록 구조물의 연성을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
기기가 설치되지 않는 철구는 일반적으로 지진력에 의한 하중보다 풍압하중 쪽이 가혹하기 때문에 지진력은 고려하지 않는다. 기기가 탑재되는 철구는 지진력에 의한 하중과 풍압하중과 비교하여 가혹한 쪽의 조건으로 한다.

 

 모선의 높이 및 경간

[단위 : m]

전 압	철구경간	모선높이	모선 간격
			인 류	구 내
22kV	4.0	6.0	1.2	0.7
33kV	5.0	7.0	1.5	0.9
44kV	5.0	7.0	1.5	1.1
66kV	7.0	7.0	2.0	1.5
77kV	7.0	7.0	2.0	1.7
110kV	9.0	9.0	2.5	2.3
154kV	12.0	10.0	3.5	3.0

 

 빔(beam)의 크기 및 철주의 지면폭

전압종별	빔(beam)의 크기		철주의 지면폭
	하중방향	하중과 직각	하중방향	하중과 직각
22∼33kV	400~500	300~400	700~800	400~800
66∼77kV	"	"	"	"
110kV	500	400~500	700~1,000	500~1,000
154kV	700	700~1,000	700~1,000	700~1,000

 

 허용응력도표

재질	두께 또는 지름 t(㎜)	항복점 (N/㎟)	인장 강도 (N/㎟)	허용응력도(N/㎠)
				인장	압축	휨	전단		지압
							강재	볼트
SS400	t≤16	245	401.8	16,170	16,170	16,170	9,310	11,760	26,950
	16<t≤40	235	401.8	15,680	15,680	15,680	8,820	11,270	25,480
SS490	t≤16	285	490	18,620	18,620	18,620	10,780	13,230	30,870
	16<t≤40	275	490	18,130	18,130	18,130	10,290	12,740	29,890
STK400		235	401.8	15,680	15,680	15,680	8,820	11,270	25,480

 

 콘크리트의 부착응력도

콘크리트(재령28일)의 압축강도(MPa)	부 착 응 력 (MPa)
	형강ㆍ평강	봉 강	이형봉강
17.7이상 20.6미만	0.34	0.69	1.37
20.6이상 23.5미만	0.36	0.74	1.37
23.5이상	0.39	0.78	1.37

(전기설비기술기준의 판단기준 표65-2)

 

 

 철근의 장기허용응력도

종 별	허 용 응 력 도 N/㎠
	인장 및 압축	전단 보강
SR235	15,680	15,680
SR295	15,680	19,600
SD235	15,680	15,680
SD295	19,600	19,600
SD345	21,560(19,600)	19,600
SD390	21,560(19,600)	19,600

(주) 1. D29이상을 사용하는 경우는 ( )내의 수치로 한다.
2. SD295, SD345, SD390의 경우 콘크리트강도 δ274.4가 1960N/㎠에 미치지 못하면 15680N/㎠로 한다.

 

 

출처-국가철도공단 KRE-02050