배전설비의 에너지절약 일반사항

가. 실무요령

단상3선식, 3상4선식 배전방식 채택.
배전선을 굵게하여 손실 경감.
높은 전압을 부하의 중심점에 배전한다.
배전선의 임피던스를 작게 한다.
전력용 콘덴서의 자동개폐로 역율 및 전압강하를 개선한다.
전압의 불평형을 억제한다.
배전계통은 부분별로 정리하고 계통마다 관리용 계기설치.
전압강하, 전압변동 및 전압의 불평형을 시정한다.

나. 허용전압 변동폭

배전선	유지하여야 할 전압(V)
100V	100 ±6
200V	200 ±20
220V	220 ±13
380V	380 ±38

다. 적정 배전방식의 선정

1. 선간전압, 말단부하, 역율, 전선중량이 동일하고 중성선 귀로전류를 0으로 하고 단상 2선식을 100으로 한 경우의 비교.

V : 전압강하
S : 전선 1가닥의 단면적
W : 전력손실
R : 저항
I : 전류
1 : 단상2선식
2 : 단상3선식
3 : 3상 3선식
4 : 3상 4선식

전선중량이 동일한 조건이므로,
2S₁= 3S₂, 2S₁= 3S₃, 2S₁= 4S₄

구분

비교 결과

배전방식	손실이 동일한 경우의 동량비	전류밀도가 동일한 경우		전선 단면적이 동일한 경우
배전방식	손실이 동일한 경우의 동량비	손실비	동량비	손실비	동량비
단상 2선식 단상 3선식 3상 3선식 3상 4선식	100 37.5 75 33.3	100 50 86.6 50	100 75 86.6 66.7	100 25 50 16.7	100 150 150 200

단면적

S₂= S₁* 2/3
S₃= S₁* 2/3
S₄= S₁* 2/4

저항

R₂= R₁* 3/2
R₃= R₁* 3/2
S₄= R₁* 2

전력

E I₁= 2E I₂= √3 E I₃= 3 E I₄

선전류

I₂= I₁* 1/2
I₃= I₁* 1/√3
I₄= I₁* 1/3

전압강하

V₁= 2 I₁* R₁
V₂= I₂* R₂= (1/2) * I₁* (3/2) * R₁= 0.375 V₁
V₃= √3 I₃* R₃= √3 * (1/√3) * I₁*(3/2) * R₁= (3/4)V₁
V₄= I₃* R₄ = (1/3) I₁* 2R₁= (1/3) * V₁

전력손실

W₁= 2 * (I₁)²* R₁
W₂= 2 (I₂)²*R₂= 2*(0.5 * I₁)²* (3/2)*R₁= 0.375W₁
W₃= 3*(I₃)²*R₃= 3*(1/√3*I₁)²*(3/2)*R₁= 0.75W₁
W₄= 3*(I₄)²*R₄= 3*(1/3*I₁)²*2*R₁= 0.333W₁

2. 배전방식은 변전설비, 배선, 분전반 등의 규모와 전력손실, 전선굵기, 및 허용 전압강하에 따라 각각 다르므로 동일한 부하 조건에서의 배전방식의 결정은 경제성이 좋은 단상3선 또는 3상4선으로 결정하는 것이 좋다.

3. 전선의 저항은 전선의 길이에 비례하고 굵기에 반비례하므로 굵은 전선을 짧게 배선하는 것이 전력손실을 줄이는 것이 된다. 또한 전압을 2배로하면 손실은 1/4이 되며, 반면 같은 전력을 같은 손실로 공급할 때 전압을 2배로하면 전선의 굵기는 1/4로 줄어 승압은 배선의 전력손실 경감뿐 아니라 전압상태의 개선이나 공사비의 절감에 유효한 방법이며, 또한 역률을 개선하는 것도 배선의 전력손실을 줄이는 효과가 있다.

4. 비교결과

전력손실 및 전압변동률 ∝ V²
도체비용 ∝ 1/V
(단, 전압에 따른 가격변동계수와 도체 굵기의 전류 밀도계수에 종속되는 값이나 저압배전선에서의 가격변동계수는 동일하다.)