배전전압을 결정하는 요소


3상 전력P=√3EIcosθ 높은 전력을 확보하기 위해서는 전류 또는 전압을 크게 하거나 역률을 좋게 유지하는것이 필요하다

역률을 좋게 하는 경우 최대 100%로 한계가 있다

전압을 높이는 경우는 절연재료, 지지애자 가격상승, 차단기, 변압기 등의 절연계급 상승이 필요하다

배전전압 결정 3요소

1)도체비용(M)

\[M=\alpha\beta I l=\alpha\beta(\frac{P}{\sqrt{3}E\cos\theta})l\]

P, cosθ ,l가 일정하면 M∝αβ/E········①

전압가격[%]
200[V]100
400[V]100
3[kV]110
6[kV]120
20[kV]200
70[kV]500

2)전력손실(WL)

\[W_L=I^2rl=(\frac{P}{\sqrt3 E\cos\theta})^2rl\]

P, cosθ ,r,l가 일정하면 WL∝1/E²········②

3)전압변동률

\[\epsilon=\frac{Il(r\cos\theta+x\sin\theta)}{E}\times100[\%]\] \[=[\frac{P}{\sqrt3E\cos\theta}(r\cos\theta+x\sqrt{1-\cos^2\theta})\cdot\frac{l}{E}]\times100[\%]\]

P, cosθ ,l,P,x가 일정하면 ε∝1/E²········③

4)따라서

①②③ 에서 M∝αβ/E, WL∝1/E², ε∝1/E²임을 알 수 있다.

즉, 배전전압 E에 따라서 도체 비용, 전력손실, 전압변동이 변화하고 결정된다.

결론

  • 전력손실, 전압변동률은 전압의 제곱에 반비례하므로 전압을 높이면 줄어들게 된다
  • 도체비용은 전압에 반비례하나 α, β의 영향을 받는다
α의 영향전압이 변해도 가격변동계수(α)는 변하지 않는 영역이므로 선로의 길이가 길 때 배전전압을 높이는 것이 유리하다
β의 영향전선 사이즈에 따라 허용전류, 단면적은 비례하지 않는다. 도체가 가늘면 효율 증가, 굵으면 효율이 감소하므로 도체비용은 적정한 β값에 의해 결정되는 바, 경제적인 설계를 위해선 적정 β값이 필요하다

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