우리나라 전력계통의 결선방식/접지 이해하기

우리나라 전력계통의 결선방식/접지 이해하기

우리나라 전력계통 결선방식/접지 이해하기

 

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발전소의 전압은 11.4 kV 하나로 정해져 있는 것은 아니고, 대략 11 kV ~ 24 kV 정도 까지 발전소의 발전기 용량에 따라 다양합니다.
또, 한전에 매전할 수 있는 발전용량(송전단전력)에 따라 송전을 위한 승압되는 전압도 154kV와 345 kV로 구분됩니다. 한전쪽으로 보내는 송전단전력이 클 수록 높은전압인 345kV로 승압될 것이나, 765 kV로 바로 승압되지는 않는 것으로 압니다.
154kV/345 kV/765 kV등의 한전 송전계통은 모두 Y결선의 유효접지방식을 적용하고 있습니다.
이러한 방식을 적용한 가장 큰 이유는 아무래도 초고압기기 및 설비의 절연문제 때문입니다.
만약 비접지라면 지락전류는 매우 작은 것이 장점이겠으나, 1선 지락시 건전상 전위상승이 가장크다라는 것 단점이고, 결국엔 이 단점으로 인해 초고압계통의 절연비용과 기기의 외형크기 및 설치장소등과 연관되고, 전압이 높아지면 높아질 수록 기기절연에 대한 부담은 그 만큼 커지게 되어, 그 외형적, 비용적 영향이 매우 커지게 됩니다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 1선 지락시 건전상 전위상승이 가장 낮은 직접접지하는 방식을 적용해야 하는데, 이 경우, 계통의 지락전류가 매우 커지는 단점이 또 발생하여.... 절연의 문제와 과다한 지락전류 발생의 문제를 해결하는 절충안으로 유효접지방식이 채택되었다 볼 수 있습니다.
이러한 유효접지방식은 전력계통에 연결된 Y결선된 변압기들의 중성점을 어떤놈들은 직접접지하도록 하고 또 어떤놈들은 Y결선의 중성점을 접지하지 않도록 선택 적용하는 것이라 볼 수 있는데, 이러한 검토절차는 전력거래소가 수행하고 그에 따라 국내의 전력계통을 운영하고 있다고 볼 수 있습니다.



154kV, 345kV 또는 765kV등의 한전 송전계통을 통해 이동된 전기의 흐름은 결국 154kV 변전소를 통해 22.9kV 배전계통으로 보내지게 됩니다.
그럼 이때 한전 154kV 변압기가 있을 것인데, 이때 변압기의 전압은 154kV/23kV 이고 1차와 2차 모두 Y결선입니다.
1차는 3상 3선식 Y결선의 유효접지계통이라 말씀드렸고, 2차도 Y결선인데 이때 중성점을 3상과 함께 배선하여 여러개소에서 접지하는 다중접지 방식을 적용하고 있습니다. (즉, 22.9kV의 배전계통 및 선로는 Y결선 3상 4선식의 중성선 다중접지 방식이고, 결국 직접접지계통이라 봐도 무방함)

이때 한전변전소의 1차 및 2차가 모두 Y결선이 되서 철심의 비선형 특성으로 인해 제 3고조파등의 문제가 계통에 발생하여 악영향을 주게되므로 이를 방지하기 위해 Y-Y 사이에 Delta 권선을 삽입하여 이러한 영향을 억제하게 되는데, 이러한 목적의 권선을 안정권선이라 합니다. (때문에 1차 Y, 2차 Y, 3차 D인 3권선 변압기가 되고, 이루니님께서 말씀해주신 부분이 이러한 내용입니다.)

이렇게 3상 4선식 Y결선의 다중접지 형태로 22.9kV 선로가 가공 및 지중의 형태로 배전되는 것이고, 전주 및 도로의 패드변압기 등에서는 다시 D-Y의 형태로 저압으로 강압되어 380/220V의 Y결선 직접접지의 3상 4선식 저압으로 가정에 공급되는 형태가 됩니다.


일반 22.9kV 수용가 1차측을 D로 하는 건 
수용가측은 삼상/단상전원공급의 필요성에 의해 Y결선이 필요하게되고, 이로인한 한전계통쪽으로의 3고조파가 공급되는 것을 막기 위해서 1차측을 D로 하는 것이고,
그 외에도 1차측을 D로 할 경우, 수용가측 1선 지락사고의 영향이 한전쪽으로 파급되지 않기에, 한전입장에서는 지락고장용량을 줄일수도 있게 됩니다.
즉, 한전변전소측(소스)이 Y결선에 접지가 되어 있는 상황에서 수용가측(부하)에서도 Y결선에 접지를 잡게 되면 한전계통입장에서는 지락전류만 커질 수 있다는 의미입니다.