전기공학에 대해 이해하기

수변전 설비용 기기 선정

수변전 설비용 기기 선정의 이해 수변전 설비용 기기는 현대 산업 사회에서 전력은 생산과 생활 전반을 지탱하는 핵심 에너지 자원이다. 건물, 공장, 산업 단지, 연구 시설 등 전력을 대규모로 사용하는 수용가의 경우, 전력을 안정적으로 공급받기 위해 반드시 수변전 설비(受變電 設備)을 갖추어야 한다. 수변전 설비란 송전계통 또는 배전계통으로부터 고압이나 특고압의 전력을 수전하여, 이를 사용 전압 수준으로 변환하고 안전하게 분배하기 위한 일련의 장치와 기기를 의미한다. 이때, 설비의 용량이나 특성, 계통 전압 수준에 따라 적절한 기기들을 선정해야 하는데, 이는 전력 공급의 안정성·경제성·안전성을 동시에 확보하기 위함이다. 특히, 우리나라 배전계통의 대표적인 표준 전압인 22.9kV 계통에서 2000 ..

전력계통 피뢰기(Surge Arestor)의 이해

전력계통 피뢰기(Surge Arestor)의 이해 전력계통은 외부 환경의 영향으로부터 안정적으로 전력을 공급해야 하며, 이를 위해 다양한 보호 장치가 필요하다. 그중에서도 피뢰기는 낙뢰(雷擊)나 개폐 서지 등으로 인해 발생하는 이상 전압으로부터 전력 설비를 보호하는 중요한 보호장치 중 하나이다. 전력 계통은 본질적으로 외부로부터 개방되어 있으며, 송전선로나 배전선으로는 대기 중에 노출되어 있기 때문에 낙뢰에 의한 피해를 가장 많이 받는다. 낙뢰가 전력 설비에 직격하거나 혹은 유도 전압으로 침입할 경우 수십만 볼트에 이르는 과도전압이 순간적으로 발생하게 되고, 이러한 전압은 변압기, 발전기, 개폐기, 절연체 등 주요 전력 기기를 손상할 수 있다.따라서 피뢰기의 가장 중요한 역할은 이러한 이상 전압이 계통 ..

수변전 설비계획

수변전 설비계획은 현대 사회에서 전기는 단순한 에너지원이 아니라 생활과 산업 전반을 지탱하는 필수 자원이다. 건물, 공장, 병원, 데이터센터 등 모든 시설은 안정적이고 효율적인 전력 공급이 보장되어야 정상적으로 기능할 수 있다. 이러한 이유로 수·변전 설비는 전력을 공급받아 건물이나 시설 내에서 안정적으로 변압·배전하는 중요한 역할을 담당한다. 수·변전 설비계획은 단순히 전기를 끌어다 쓰는 과정이 아니라, 부하 특성, 설비용량, 수전 방식, 보호 시스템, 배치 및 제어 방식 등을 종합적으로 고려해야 하는 복잡한 과정이다. 만약 설비계획이 부실하다면, 불필요한 투자 비용 증가, 전력 공급의 불안정, 안전사고, 설비 과부하 등의 문제를 초래할 수 있다. 따라서 수변전 설비계획은 건물 설계 단계에서부터 체계적..

수용률, 부등률, 부하율의 적용

수용률, 부등률, 부하율의 적용에 대해서 알아보고 각각의 장단점을 비교해 보고자 한다. 수용률건축물이나 공장, 혹은 특정 전기 설비 공간에 다양한 전기 기계 기구가 설치되어 있다고 해서, 이들이 항상 동시에 전력을 소모하는 것은 아니다. 실제로는 설비 전체 용량 중에서 일정 부분만이 사용되는 경우가 대부분이며, 이때 동시에 사용되는 정도를 정량적으로 나타내는 지표가 바로 수용률(Demand Factor) 이다.수용률은 특정수용 장소에 설치된 전체 설비용량에 대하여, 실제로 사용되는 부하의 최대 전력을 백분율로 표시한 값으로 정의된다. 예를 들어 어떤 건물에 500kW의 설비가 설치되어 있으나, 실제로 동시에 사용되는 최대 전력이 300kW라면 수용률은 60%가 된다.따라서 각 부하의 설비용량에 수용률을..

변류기의 2차 개방 시 1차 전류 전력 계통에서 변압기와 변류기는 모두 전압이나 전류를 변환하는 장치이지만, 구조적 차이와 동작 원리에서 큰 차이가 존재합니다. 이 차이는 특히 2차를 개방했을 때 1차 전류의 흐름에서 극명하게 드러납니다. 이를 이해하려면 먼저 변압기와 변류기의 기본 구조와 인덕턴스 특성을 살펴보아야 합니다.1. 변압기의 구조와 변류기 2차 개방 시 1차 전류일반적인 변압기는 전력을 송·배전하거나 전압을 단계적으로 낮추기 위해 사용됩니다. 예를 들어 13.2kV/220V 변압기를 고려하면, 1차 권수는 약 1000 Turn 정도입니다. 변압기는 다수의 권수를 감은 코일로 구성되어 있어 1차 코일의 인덕턴스가 매우 큽니다. 권수가 많으면 많을수록 인덕턴스가 커집니다. 인덕턴스가 크다는..

변류기(CT: Current Transformer)의 이해 변류기는 전력 계통에서 전류를 측정하거나 보호 계전 장치를 동작시키기 위해 사용되는 전력 기기 중 하나로, 전력선에 흐르는 큰 전류를 안전하게 계측할 수 있는 작은 전류로 변환하는 역할을 수행한다. 변류기는 본질적으로 변압기와 유사한 구조와 원리를 갖고 있지만, 목적과 사용 방식에서 큰 차이를 가진다. 변압기는 전압을 변환하는 것을 주목적으로 하지만, 변류기는 전류를 변환하여 계측 및 보호 장치에 필요한 전류를 공급하는 데 주안점을 둔다. 변류기의 구조는 1차 코일과 2차 코일로 구성되며, 1차 코일에는 전력선이 연결되고, 2차 코일에는 계측 장치나 보호 계전기가 연결된다. 변류기의 작동 원리변류기의 가장 일반적인 형태는 관통형(throug..

보호계전기의 고려 사항 및 정정치 보호계전기는 전력 계통의 안정적 운영과 전력 설비 보호는 현대 전력 시스템에서 중요한 요소 중 하나이다. 송배전 설비와 수용가 설비는 다양한 전기적 사고, 특히 단락 사고, 과전류, 지 락사고, 이상전압 등에 취약할 수 있으며, 이러한 사고가 발생할 경우 전력손실, 설비손상, 나아가 인명피해까지 초래될 수 있다. 따라서 이러한 사고를 조기에 검출하고 신속히 차단할 수 있는 장치가 필요하며, 그것이 바로 보호계전기(Protective Relay)이다. 보호계전기는 특정 전기적 조건을 감지하여 전기회로를 차단하거나 경보를 발생시키는 장치로, 변압기, 수전설비, 배전반 등 다양한 전력 설비에서 핵심적인 역할을 수행한다. 그러나 단순히 계전기를 설치하는 것만으로는 충분하지 않..

변압기의 절연재료에 따른 분류 전력 계통에서 변압기는 전압을 승압하거나 강압하는 역할을 수행하여 효율적인 전력 송배전을 가능하게 하는 핵심 장치이다. 변압기의 안정적인 운전과 수명 확보를 위해서는 절연 성능이 무엇보다 중요하다. 변압기 내부는 고전압과 저전압이 공존하는 구조를 가지므로, 코일과 철심, 그리고 외함 사이에서 발생할 수 있는 절연 파괴를 방지하기 위해 다양한 절연재료가 사용된다. 절연재료는 단순히 전기적인 절연 기능뿐만 아니라 발열 억제, 기계적 강도 유지, 화재 예방, 환경적 요인에 대한 내성 등 다양한 요구 조건을 충족해야 한다. 따라서 변압기는 절연재료의 종류에 따라 여러 방식으로 구분되며, 각각의 특성에 따라 적용 장소와 용도가 달라진다.이 보고서에서는 변압기의 절연재료에 따른 대표적..

변압기 임피던스의 개념 및 상세 설명 변압기는 전기 에너지 변환 장치로서, 1차 권선에 인가된 전압과 전류를 통해 자속을 형성하고, 이 자속이 철심을 통해 2차 권선에 쇄 교 되면서 유기 기전력이 발생하는 원리로 동작한다. 이때 변압기의 성능과 특성을 규정하는 중요한 요소 중 하나가 바로 임피던스(impedance)이다. 변압기의 임피던스는 전류의 흐름을 제한하고, 단락전류의 크기를 결정하며, 부하 변동에 따른 전압강하의 크기를 좌우하기 때문에 전력 계통 해석에서 매우 중요한 값이다.일반적으로 변압기의 임피던스라 하면 권선에 포함된 직류 저항(R)과 누설자속에 의해 형성되는 누설리액턴스(XL)의 조합으로 정의된다. 그런데 여기서 자연스럽게 드는 의문은, 변압기의 권선 전류가 만들어내는 자속 중 대부분은 ..

차단기(CB)의 개폐서지 이해차단기(CB)는 전력 계통에서 전류의 흐름을 인위적으로 끊거나 연결하는 중요한 역할을 수행하는 설비이다. 특히 고전압 대전류가 흐르는 계통에서 차단기의 동작은 단순히 스위치를 켜고 끄는 수준이 아니라, 안정적인 전력 공급과 전력 설비의 보호를 위해 매우 정교한 제어가 필요하다. 차단기가 개폐 동작을 수행할 때 회로에서 발생하는 과도현상 중 하나가 바로 개폐서지(Switching Surge)이다. 개폐서지는 차단기의 접점이 열리거나 닫히는 과정에서 회로에 순간적으로 과도한 전압이나 전류가 발생하는 현상을 말하며, 이는 기기의 절연에 큰 부담을 주고 계통 안정성에 부정적인 영향을 끼친다. 따라서 개폐서지의 발생 원인과 메커니즘을 이해하는 것은 전력공학적으로 매우 중요한 의미를 가..