배전계통 손실경감

배전손실의 정의

배전손실은 배전용 변전소에서 수용가까지 열 등으로 사라지는 전력량이다.

이 손실은 기술적 손실과 비기술적 손실로 나뉜다. 기술사 시험에서 반복해서 출제되는 주제다.

기술적·비기술적 손실

기술적 손실은 선로와 기기의 저항, 철심의 자기 특성 때문에 생긴다.

비기술적 손실은 계량 누락, 검침 오류, 전기 도용처럼 운영에서 생긴다.

그래서 손실경감은 설비 개선과 운영 관리를 함께 다뤄야 한다.

동손 I²R

기술적 손실의 주된 원인은 선로 전류의 제곱에 비례하는 동손이다.

선로 손실은 3I²R로 근사하며, I는 선로 전류, R은 1상 저항이다.

전류가 두 배가 되면 손실은 네 배가 된다. 그래서 전류를 줄이는 대책이 가장 효과적이다.

전압과 역률

선로 손실은 전압의 제곱에 반비례하고, 역률의 제곱에 반비례한다.

같은 전력을 전압 2배로 보내면 선로 손실은 1/4로 줄어든다.

역률이 0.8에서 0.9로 오르면 손실은 약 21% 줄어든다.

그래서 고압화와 역률 개선이 손실경감의 핵심 원리가 된다.

경감 대책

손실경감 대책은 선로, 변압기, 역률, 운용의 네 측면으로 나눈다.

선로 측면은 저항을 낮추고, 변압기 측면은 철손과 동손을 줄인다.

역률 측면은 무효전류를 줄이고, 운용 측면은 부하 불평형을 줄인다.

선로 대책은 효과가 확실하지만 투자비가 크다. 운용 대책은 투자비가 작다.

계산 예제

계산 조건은 R 0.5Ω, P 3,000kW, 선로 전압 22.9kV다.

선로 전류는 P를 √3·V·cosθ로 나눈 값이다.

개선 전 약 94.6A, 개선 후 약 79.7A다. 전류가 약 16% 줄어든다.

동손은 개선 전 약 13.4kW에서 개선 후 약 9.5kW로 줄어든다.

동손은 전류의 제곱에 비례해 약 29% 줄어든다. 역률 개선의 효과다.

시험 포인트와 정리

시험에서는 손실의 원인을 나누고 원인별 대책을 설명하라는 형태로 나온다.

흔한 실수는 손실을 한 가지 원인으로만 설명하는 것이다.

손실은 전류 제곱에 비례하므로 전류 저감이 가장 효과적이다.

정리하면 배전손실은 기술적 손실과 비기술적 손실로 나뉜다.