제10장 변전소
초록 상자 = 최신 보완 보라 상자 = 예제 주황 상자 = 현장 점검
10.1 변전소의 역할
발전소에서 만든 전력을 수용가에 보내려면 여러 단계에서 승압·강압하고, 전력을 집중·배분해야 한다. 변전소는 이 밖에도 전압 조정, 전력 조류 제어, 송배전 선로 및 변전소 설비의 보호를 맡는다. 또 이 기능을 위한 설비를 갖추고 안정 운전과 확실한 보수가 가능해야 한다.
1) 전압의 변성과 조정 ★★
변전소의 전압 변성은 전력을 경제적으로 송전하기 위한 것으로, 다음 효과를 얻는다.
- 적정한 전력 수송 능력의 확보
- 전력 수송 설비의 경감
- 전력 손실의 감소
또 수용가 수전 전압이 허용 범위에 들도록 자동 전압 조정 장치와 조상 설비로 전압을 조정한다.
2) 전력의 집중과 배분
변전소 1차측·2차측 모선에 접속된 송배전 선로로 이루어진다. 인입구·인출구에는 차단기와 단로기가 있어 필요에 따라 개폐한다.
3) 전력 조류의 제어
- 유효 전력: 주로 발전소 출력 조정으로 제어. 변전소는 계통 접속 변경, 설비 과부하 방지, 사고 시 공급 지장 확대 방지를 위해 조류를 배분한다.
- 무효 전력: 발전소보다 소비 지점 가까이에서 공급하는 것이 유리 → 변전소의 전력용 콘덴서·분로 리액터 등 조상 설비를 많이 이용한다.
4) 송배전선로 및 변전소의 보호
전력 설비는 넓게 퍼져 있어 자연재해에 노출되고, 과부하·설비 자체 사고도 잦다. 이에 대비해 각종 보호 장치를 변전소에 설치한다.
10.2 변전소의 설비
(1) 주변압기
- 변전소 설비의 주체. 발전소는 승압용, 변전소는 강압용 변압기를 쓴다.
- 경제적으로 유리한 3상용을 주로 쓰지만, 고전압 대용량은 수송 제약 등으로 오히려 단상용이 많이 채용된다.
- 전력 전송용 변압기는 부하시 탭 절환 변압기(OLTC)로 전압 조정과 무효 전력 제어를 한다.
- 루프 계통의 조류 제어를 위해 전압 위상 조정 장치도 채용한다.
우리나라 154/22.9kV 배전용 변전소의 주변압기는 보통 Y-Y-Δ 3권선(Δ는 제3고조파 순환용 안정권선)이며, 2차 22.9kV측은 중성점 직접 접지(다중 접지) 방식이다.
(2) 조상 설비 ★★★
조상 설비는 다음을 목적으로 하는 설비이다.
- 송·수전단 전압을 일정하게 유지하는 조정 역할
- 역률 개선에 의한 송전 손실의 경감
- 전력 시스템의 안정도 향상
1) 왜 무효 전력을 조정하나
동력 부하(유도성)가 많아 큰 지상 전류 → 전압 강하·전압 변동률 증가
→ 수전단에서 진상 무효 전력 공급 (콘덴서)
장거리 송전선의 대지 정전 용량 때문에 진상 전류 → 페란티 현상(수전단 전압 상승)
→ 수전단에서 지상 무효 전력 공급 (분로 리액터)
무효 전류는 전력 손실을 키우고 송전 용량을 줄여 안정도를 떨어뜨린다.
2) 조상 설비의 종류
- 동기 조상기: 계자(여자)를 조정해 진상·지상 무효 전류를 연속적으로 공급
- 전력용 콘덴서: 진상 전류만 단계적으로 공급. 변전소·부하 말단에 병렬로 접속해 역률 조정
- 회전기는 진상·지상 양용, 연속 제어가 장점이지만 값이 비싸고 운전·보수가 어렵다 → 최근엔 정지형인 전력용 콘덴서가 더 많이 보급
표 10.1 (조상 설비의 비교)
| 비교 항목 | 전력용 콘덴서 | 분로 리액터 | 동기 조상기 |
|---|---|---|---|
| 가격 | 저렴 | 저렴 | 고가 |
| 운전 유지 | 간단 | 간단 | 복잡 |
| 전력 손실 | 적다 (출력의 0.3% 이하) | 약간 적다 (출력의 0.6% 이하) | 크다 (출력의 2~3%) |
| 보수 | 간단 | 간단 | 번잡 |
| 무효 전력 흡수 | 진상용 | 지상용 | 진상·지상 양용 |
| 조정 방법 | 계단적 | 계단적 | 연속적 |
| 전압 유지 능력 | 작다 | 작다 | 크다 |
| 안정도에의 영향 | 없다 | 없다 | 있다 |
| 시송전(선로 충전) | 불가능 | 불가능 | 가능 |
3) 전력용 콘덴서의 구성
고압용은 3상 콘덴서(SC) + 직렬 리액터(SR) + 방전 코일(DC)로 구성(최근엔 유닛화). 특별고압용은 단상 콘덴서를 Y결선하고 중성점에 직렬 리액터, 중간에 방전 코일을 둔다 (1군 용량 80~100MVA 정도).
$P$ : 부하 유효 전력 [kW]
$\cos\theta_1$ : 개선 전 역률
$\cos\theta_2$ : 개선 후 (목표) 역률
$L$ : 직렬 리액터의 인덕턴스 [H]
$C$ : 콘덴서의 정전 용량 [F]
$X_C=\dfrac{1}{\omega C}$ : 기본파에서 콘덴서의 리액턴스 [Ω]
$5$ : 제5고조파 차수 (5배 주파수)
- 직렬 리액터(SR): 제5고조파 확대 방지, 투입 시 돌입 전류 억제 (제3고조파가 문제면 13% 사용)
- 방전 코일(DC): 콘덴서를 끊은 뒤 잔류 전하 방전 → 재투입 시 과전압 방지, 작업자 감전 방지
- SVC·STATCOM: 전력전자(사이리스터·IGBT)로 무효 전력을 빠르게 연속 제어하는 정지형 조상 설비(FACTS). 동기 조상기의 장점을 대신하는 추세
(3) 모선 ★★
모선(bus): 변압기, 조상 설비, 송전선, 배전선 등이 접속되는 공통 도체. 재료는 경동 연선, 경알루미늄 연선, 알루미늄 파이프 등. 송전 선로 접속 방식은 모선 방식으로 정해지며, 변전소의 계통상 위치·용량을 고려해 고른다.
1) 단일 모선
가장 단순. 기기·용지가 적어 경제적이지만 모선이나 차단기 사고·점검 시 변전소 전체가 정전된다.
2) 2중 모선 (복모선)
- 모선간 차단기·단로기·면적은 늘지만 점검·보수, 계통 운용이 쉬워진다.
- 한쪽 모선 사고 시 모선간 차단기와 사고 모선에 붙은 선로·변압기만 분리하면 된다.
- 모선간 차단기를 열어 단락 전류를 억제할 수 있고, 모선을 분할해 서로 다른 계통으로 운용 가능.
3) 1½ 차단기 방식
2중 모선에서 모선 사고·점검 시의 정전 범위를 더 줄이기 위해 2회선당 차단기 3대를 둔다. 사고 시 계통 신뢰도가 높지만 소요 용지·경제성 면에서 불리하다. (초고압 변전소에 주로 사용)
4) 환상 모선
모선이 루프(환상)로 되어 있어 모선 부분 정전, 차단기 점검·보수에 편리하다. 모선 내 직렬 기기의 전류가 커지고, 보호 방식이 복잡해진다.
아래 표는 책 내용을 한눈에 보기 위해 정리한 것
| 방식 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 단일 모선 | 가장 단순, 경제적 | 모선·차단기 사고 시 전체 정전 |
| 2중 모선 | 점검·보수·운용 쉬움, 단락 전류 억제 | 기기·면적 증가 |
| 1½ 차단기 | 신뢰도 가장 높음 | 용지·경제성 불리 |
| 환상 모선 | 부분 정전·차단기 점검 편리 | 직렬 기기 전류 증가, 보호 복잡 |
(4) 차단기 ★★★
차단기는 부하 전류는 물론 고장 시의 대전류를 차단해 설비를 보호하고, 점검·수리 시 작업 장소를 정전시키는 설비이다. 단락 용량 증대, 고장의 신속한 제거, 고속도 다중 재폐로 요구에 따라 신뢰도 높은 형식이 개발되었다.
표 10.2 (소호 원리에 따른 차단기의 종류)
| 종류 | 약어 | 소호 원리 |
|---|---|---|
| 유입 차단기 | OCB | 아크에 의한 절연유 분해 가스의 흡부력으로 차단 |
| 기중 차단기 | ACB | 대기 중에서 아크를 길게 해 소호실에서 냉각 차단 (현재 저압용) |
| 자기 차단기 | MBB | 대기 중에서 전자력으로 아크를 소호실로 유도해 냉각 차단 |
| 공기 차단기 | ABB | 압축 공기를 아크에 불어넣어 차단 |
| 진공 차단기 | VCB | 고진공 중에서 전자의 고속도 확산으로 차단 |
| 가스 차단기 | GCB | 절연 특성이 뛰어난 SF₆ 가스를 흡수시켜 차단 |
1) SF₆ 가스 차단기 ★★
SF₆(6불화황)의 우수한 소호 능력·절연 강도를 이용. 구조·원리는 공기 차단기와 거의 같다.
- 같은 압력에서 공기의 2.5~3.5배 절연 내력, 가스 압력 3~4 kg/cm²(약 0.3~0.4 MPa)에서는 절연유 이상
- 소호 능력은 공기의 100배 이상 → 고전압 다중 차단기의 차단점 수가 공기 차단기의 1/2~1/3 → 소형화
- 차단 성능이 좋고 접촉자 손모가 적으며, 설치 면적이 작고 개폐 시 소음이 작다
- 현재 OCB·MBB·ABB는 거의 쓰지 않는다. 22.9kV 수배전반은 VCB, 154kV 이상은 GCB(GIS), 저압은 ACB·MCCB가 주류이다.
- VCB: 진공 인터럽터 안에서 접점을 여닫음 → 소형·경량, 화재 위험 없음, 보수 간단. 차단 시 개폐 서지가 생길 수 있어 몰드 변압기·전동기 앞에는 서지 흡수기(SA)를 둔다.
- SF₆의 환경 문제: SF₆는 지구온난화지수(GWP)가 CO₂의 약 2만 3천 배가 넘는 온실가스 → 점검·폐기 시 회수 의무. 최근에는 드라이 에어·대체 가스를 쓰는 친환경 개폐 장치로 바뀌는 추세.
2) 차단기의 정격 (예제 10.3 내용) ★★★
정격 = 규정된 책무·조건·조작 아래서 차단기가 갖는 성능의 보증 한계.
- 정격 전압: 규정 조건에서 차단기에 가할 수 있는 사용 회로 전압의 상한값 (보통 선간 전압)
- 정격 차단 전류: 규정 회로 조건·표준 동작 책무에서 차단할 수 있는 지상 역률 차단 전류의 한도 (실효값)
- 정격 차단 용량: 아래 식. 단상이면 $\sqrt3$ 생략, 단위 [kVA]·[MVA]
$V_n$ : 정격 전압 (선간) [kV]
$I_s$ : 정격 차단 전류 [kA]
3) 동작 책무 ★★
계통 사고 대부분은 일시적인 아크 지락이라 수리 없이 재투입만으로 송전이 계속되는 경우가 많다. 재투입 후 사고가 남아 있으면 다시 차단한다. 이처럼 1회 또는 2회 이상의 투입·차단을 일정 시간 간격으로 하는 일련의 동작을 동작 책무라 한다.
O(Open): 차단 동작 / C(Close): 투입 동작 / CO(Close and Open): 투입 직후 차단 / $t_1, t_2$: 시간 간격
| 구분 | 표준 동작 책무 |
|---|---|
| 일반용 | O − (3분) − CO − (3분) − CO 또는 CO − (15초) − CO |
| 고속도 재투입용 | O − (0.3초) − CO − (3분) − CO |
(5) 단로기 ★★★
- 단로기(DS): 선로에서 기기를 분리·구분·변경할 때 쓰는 개폐 장치. 무부하 상태의 전류, 즉 충전 전류·전압 개폐만 가능하고 부하 전류 개폐에는 쓰지 않는다.
- 차단기는 차단 후 구조상 완전한 전기적 분리 확인이 어려우므로 차단기와 직렬로 단로기를 둔다 → 점검 시 전원과의 분리를 확실히 한다.
- 부하 개폐기(LBS 등): 고장 전류 같은 대전류는 못 끊지만 평상 운전 전류는 개폐 가능. 개폐 빈도가 많지 않은 곳(송배전선 등)에 사용.
- 접촉기: 전동기 제어용 등 개폐 빈도가 잦은 곳에 사용.
- 차단기의 역할: 정상 시 부하 전류는 물론 고장 대전류도 신속히 차단·개폐. 고장 부분을 계통에서 분리해 사고 확대를 막으며, 정해진 동작 책무를 만족해야 한다.
- 단로기의 역할: 전류(부하·고장 전류)가 흐르지 않는 충전 회로를 개폐 → 점검·수리, 접속 변경 시 전원에서 분리해 안전 확보.
- 차단기 개폐 시 주의: 설치 장소·중요도를 감안해 신중히. 오조작에 의한 사고·정전을 막고, 충전 시 각 기기나 작업자에 지장이 없는지 꼭 확인.
- 단로기 개폐 시 주의: 단로기는 부하 전류 개폐 능력이 없다. 잘못해서 부하 전류를 끊으면 아크로 손상되고 큰 사고가 날 수 있다. → 차단기 개방을 확인하거나, 단로기와 차단기 사이에 인터록을 둔다.
(6) 계기용 변성기 ★★
고전압·대전류는 직접 잴 수 없으므로 적당한 전압·전류로 바꿔 계측·보호에 쓴다.
- 계기용 변압기(PT): 고전압 → 저전압 (2차 정격 110V)
- 변류기(CT): 대전류 → 소전류 (2차 정격 5A)
- 전류·전압 변성기(MOF, 계기용 변성기함): PT+CT를 한 함에 넣은 것 → 전력량계 연결
CT비 : CT 1차 정격 전류 [A] / 2차 정격 전류 [A]
CT 2차는 절대 개방 금지 (2차에 고전압 유기 → 절연 파괴·감전), PT 2차는 단락 금지 (과전류 → 소손).
(7) 피뢰기 ★★
이상 전압에 맞춰 설비 절연을 높게 설계하는 것은 비경제적이므로 이상 전압의 파고값을 낮춰 기기를 보호한다.
- 피뢰기(LA): 보호할 기기의 단자 또는 선로와 대지 사이에 접속
- 뇌·개폐 서지 등 충격파 전압의 파고값을 일정 값 이하로 저감 → 기기 절연 보호
- 방전 후 흐르는 속류를 신속히 차단 → 계통을 정상 상태로 회복
- 현재는 직렬 갭이 없는 산화아연(ZnO)형 피뢰기가 주류
- 22.9kV-Y 다중접지 수전설비의 피뢰기 정격 전압은 보통 18kV, 공칭 방전 전류 2.5kA(또는 5kA)
- KEC 341.14: 고압·특고압 전로에 시설하는 피뢰기의 접지 저항 10Ω 이하
(8) 중성점 접지 기기
변압기 중성점 접지를 위해 접지용 저항기, 소호 리액터, 보상 리액터 등을 둔다. 중성점 절연 보호용 피뢰기를 두기도 하며, 중성점이 없으면 접지용 변압기로 중성점을 만들어 접속한다. (자세한 내용은 6장 중성점 접지 방식 참고)
(9) 접지 장치 ★★
접지 사고·낙뢰 시 변전소 전위가 이상 상승하지 않도록 접지선 매설, 기기·실외 철구·가공 지선 등의 접지를 완전히 한다.
1) 변전소 접지의 목적 (예제 10.1)
- 기기의 보호
- 송전 시스템의 중성점 접지
- 근무자 및 공중의 안전
2) 접지하는 중요 개소
- 피뢰기 및 철탑: 이상 전압으로부터 기기 보호 → 낮은 접지 저항으로 접지 (피뢰기 10Ω 이하)
- 주변압기 중성점: 직접 접지, 저항 접지, 소호 리액터 접지 등
- 건물의 금속 부분: 기기 금속제 외함, 지지애자 금속 철구, 케이블 금속 부분 등
- 계기용 변성기 2차측: 1·2차 혼촉 시 2차 기기·보호 계전기 손상 방지
책의 “제1종 접지 공사” 같은 종별 접지(제1~3종, 특별 제3종)는 KEC(2021~)에서 폐지되었다. 현재는 계통 접지·보호 접지·피뢰 시스템 접지로 구분하고, 단독·공통·통합 접지 방식 중에서 고른다. 변전소는 고장 시 접촉 전압·보폭 전압이 허용값 이하가 되도록 메시(그물) 접지를 설계한다.
(10) 배전반
배전반은 변전소의 중추 신경이다. 운전원이 계통·기기 상태를 감시하고 조작하며, 전압·전류·전력 등을 계측한다. 사고 시에는 보호 계전기가 자동으로 이상을 검출해 차단기를 동작시켜 고장 부분을 분리한다. 중요 변전소는 텔레미터·슈퍼비전 송·수신 장치를 더한다.
(11) 기타 설비
- 뇌로부터 선로·기기를 보호하는 가공 지선
- 선로와 대지 사이에 콘덴서를 달아 이상 전압을 억제하는 서지 흡수기
- 소내 설비: 전원 설비, 애자 청소 장치, 압축 공기 발생 장치, 소화 설비, 냉각 설비, 제어·소내·보안 통신 회로
- 기기 조작·제어용 전원으로 축전지와 충전 장치
책 그림 10.7(변전소 기기 배열의 일례)은 구식 옥외 변전소 배치도라 생략. 책에서도 최근에는 GIS 위주의 축소형 변전소가 많다고 밝히고 있다.
10.2 보충 — 예제로 정리된 핵심 내용
책에서 예제 10.4~10.9로 다룬 내용 중 중요한 것만 정리
(1) SF₆ 가스 절연 변전소 (GIS) — 예제 10.4 ★★★
종래의 대기 절연 대신 SF₆ 가스를 쓴 밀폐식 가스 절연 개폐 설비(GIS)를 주체로 한 축소형 변전소. 부지 면적·소요 공간을 크게 줄인다. 변전소 용지 확보가 어렵고 땅값이 비싸 많이 채용된다.
위 그림의 충전 압력은 일반적인 범위를 참고로 적은 것(제조사마다 다름)
- 대기 절연보다 현저히 소형화
축소율(개략 %) — 66kV: 용적 7, 면적 12 / 154kV: 용적 4, 면적 8 - 충전부가 완전 밀폐 → 안전성이 높다
- 대기 오염물 영향이 없어 신뢰도가 높고 보수가 쉽다
- 소음이 적고 환경 조화
- 공기(공사 기간) 단축
- 내부를 직접 눈으로 볼 수 없다
- 가스 압력·수분 등을 엄중히 감시해야 한다
- 한랭지·산악 지방에서는 액화 방지 대책 필요
- 내부 점검·부품 교환이 번거롭다
- 비교적 고가
→ 용지 취득이 어려운 곳, 도심부 지하 변전소에 많이 채용된다.
(2) 단락 용량과 차단기 선정 ★★★
$I_n$ : 정격(기준) 전류 [A]
$Z$ : 임피던스 [Ω]
$E$ : 상전압 [V]
$P_n$ : 기준 용량 [kVA]
$V$ : 선간 전압 [kV]
$P_s$ : 단락 용량 [kVA] 또는 [MVA]
$\%Z$ : 고장점에서 전원 쪽으로 본 합성 %임피던스 [%]
$I_n$ : 기준 용량에 대한 정격 전류 [A]
$P_n$ : 기준 용량 [kVA] 또는 [MVA]
$V$ : 선간 전압 [kV]
$P_s$ : 모선의 단락 용량 [MVA]
차단기의 정격 차단 용량은 설치점의 단락 용량보다 커야 한다.
$E$ : 선간 전압 22.9 [kV], $\;EI$ : 모선 단락 용량 500 [MVA]
$Z_l$ : 배전선로 10km의 임피던스 [Ω]
$Z_0$ : 고장점(인입구)까지의 합성 임피던스 [Ω]
$I_B$ : 인입구 3상 단락(차단) 전류 [A]
$C_B$ : 필요한 차단 용량 [MVA]
→ 87.2MVA를 넘는 가까운 표준 용량 100MVA를 택한다.
현재 수배전반 차단기는 차단 용량[MVA]보다 정격 차단 전류[kA]로 고른다. 22.9kV급 VCB는 정격 전압 25.8kV, 정격 차단 전류 12.5kA·25kA 등이 쓰이며, 계산한 단락 전류(위 예에서 약 2.2kA)보다 큰 것을 택한다.
G₁, G₂, G₃에서 오는 고장 전류 성분을 $I_{G1}, I_{G2}, I_{G3}$, 100MVA 기준 정격 전류를 $I_n$이라 한다.
$I_n$ : 100MVA 기준의 정격 전류 [A]
$V_n$ : 정격 전압(선간) [kV] — $\sqrt3V_nI_n=100$ [MVA]
$5,4$ : 발전기 %리액턴스 [%], $\;3,5$ : 변압기 %임피던스 [%], $\;2$ : 선로 %임피던스 [%]
핵심: 차단기 양쪽에서 각각 고장을 가정해 더 큰 고장 전류로 차단 용량을 정한다. (책 풀이는 연락 차단기 f를 통한 경로는 고려하지 않음)
1) 단락 용량 경감 대책 (예제 10.7) ★★★
발전기·변압기 증설, 송전선 신·증설로 단락·지락 전류가 커지면 고장 시 기기 손상 증대, 부근 통신선의 유도 장해 증가가 생긴다. 대책은:
- 한 단계 높은 상위 전압 계통을 구성
- 발전기·변압기의 임피던스를 크게 한다
- 계통을 분할하거나 송전선·모선간에 한류 리액터를 삽입
- 계통간을 직류 설비(HVDC) 등 특수 연계 장치로 연계
- 사고 시 모선 분리 방식 채용
(3) 변전소의 새 경향과 SCADA — 예제 10.8·10.9
- 고전압·대용량화: 345kV 변전소, 단일 변전소 출력 2,000~4,000MVA. 장거리 대용량 송전을 위한 765kV 도입
- 축소형(지중) 변전소: 도심 용지난 → 송전선 지중화와 함께 변전소 지중화·소형 축소화, SF₆ 가스 절연 방식 확대
- 운전·보수의 근대화: 개폐 설비 원격 조작, 자동 재폐로, 자동 조작 장치, 컴퓨터에 의한 대규모 집중 제어
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition, 원방 감시 제어): 전자 통신·컴퓨터·계측 제어·전력 설비 기술을 통합한 데이터 통신 시스템 → 변전소 집중화·무인화.
- 원방 감시 기능
- 원격 제어 기능
- 원격 측정 기능
- 자동 기록 기능
- 경보 발생 기능
- 타 시스템과의 연계 (EMS, DAS)
- 765kV 송전은 책 출간 전인 2000년대 초에 이미 상용 운전을 시작했고, 서해안 등 대규모 발전 단지 연계에 쓰이고 있다. 최근엔 장거리·대용량 연계에 HVDC도 늘고 있다.
- 책의 “변전소 SCADA 10여 군데”는 옛 현황이다. 현재는 전국 변전소가 SCADA/EMS로 원격 운전되는 무인 변전소가 기본이고, 배전선로는 배전 자동화(DAS)·배전 지능화(ADMS)로 원격 감시·제어된다.
- 보호·제어는 디지털 보호 계전기와 IEC 61850 기반 디지털 변전소로 바뀌는 추세이다.
전기안전관리자 점검 포인트
22.9kV 수전 설비(수용가 변전실)는 변전소의 축소판이다. 이 장의 설비가 그대로 대응된다: 주변압기 → 수전 변압기, 차단기 → VCB, 단로기 → DS·LBS, 계기용 변성기 → MOF·CT·PT, 조상 설비 → 진상 콘덴서.
ㄱ. 차단기 (VCB)
- 개폐 표시기(ON/OFF)와 실제 상태 일치, 조작 횟수 카운터, 투입·트립 코일과 조작 전원(축전지·충전기) 상태
- 명판의 정격 차단 전류[kA] ≥ 설치점의 계산 단락 전류인지 확인
- 이상음·과열 변색, 진공 인터럽터 이상 여부 (정기 점검 때 진공도 시험)
ㄴ. 단로기·부하 개폐기 (DS·LBS)
- DS로 부하 전류를 끊지 말 것 — 조작 순서: 개방 CB → DS(부하측) → DS(전원측), 투입은 그 반대
- 인터록(기계적·전기적) 정상 동작, 접촉부 과열·변색, 블레이드 완전 투입 여부
- LBS의 한류 퓨즈(PF) 용단 표시 확인
ㄷ. 전력용 콘덴서
- 외함 부풀음·누유, 단자 과열 → 발견 즉시 분리
- 직렬 리액터(6%) 설치 여부 — 고조파 부하(인버터 등)가 많은 곳은 특히 중요
- 방전 장치(방전 코일·방전 저항) 정상 여부
- 경부하 시 과보상(진상 역률) → 전압 상승·손실 증가 → 자동 역률 조정기(APFR) 동작 확인
ㄹ. 계기용 변성기 (MOF·CT·PT)
- CT 2차 개방 금지, PT 2차 단락 금지 — 계기 교체 시 CT 2차는 먼저 단락
- 2차측 접지 상태, MOF 배율(PT비 × CT비)과 전력량계 설정 일치
- PT 퓨즈 용단 여부 (계량 누락의 원인)
ㅁ. 피뢰기 (LA)
- 정격 전압(22.9kV-Y: 18kV) 확인, 애자 오손·균열
- 접지 리드선 연결 상태, 단로 장치(디스커넥터) 분리 여부
- 접지 저항 10Ω 이하 (KEC 341.14)
ㅂ. 접지 장치
- 정기적으로 접지 저항 측정·기록, 외함·문짝 본딩선, 울타리·철구 접지
- 접지선 단선·부식, 접지 단자 풀림
ㅅ. GIS·가스 절연 기기 (있는 경우)
- 가스 압력계(밀도계) 지시값, 저압 경보·차단 경보 이력
- SF₆는 무해하지만 아크로 분해된 가스는 유독 — 내부 개방은 전문 업체가 회수 장비로 처리
ㅇ. 배전반·보호 계전기
- OCR·OCGR 정정값이 한전 측과 협조되는지, 정기 계전기 시험 성적
- 표시등·계기 지시 이상, 경보 회로 정상 여부, 운전 일지 기록
⚠ 안전: 정전 작업은 반드시 차단 → 검전 → 단락 접지 후 시작한다. 콘덴서는 개방 후에도 잔류 전하가 남으므로 충분히 방전시키고 접지한 뒤 만진다. 단로기 조작 전에는 차단기 개방을 눈과 표시기로 이중 확인하고, 절연 장갑·안전모 등 보호구를 착용한다.
최종 정리
1. 변전소의 역할
- 전압 변성·조정, 전력 집중·배분, 조류 제어, 선로·설비 보호
- 전압 변성의 효과: 수송 능력 확보, 설비 경감, 손실 감소
2. 조상 설비
- 중부하 → 콘덴서(진상), 경부하(페란티) → 분로 리액터(지상)
- 동기 조상기만 진상·지상 양용, 연속 조정, 시송전 가능
- $Q_c=P(\tan\theta_1-\tan\theta_2)$, 직렬 리액터 = 콘덴서 용량의 6% (이론 4%)
3. 모선 방식
- 단일 모선(경제적, 전체 정전) → 2중 모선 → 1½ 차단기(신뢰도 최고) → 환상 모선
4. 차단기·단로기
- 소호 원리: OCB(절연유), ABB(압축 공기), VCB(진공), GCB(SF₆)
- SF₆: 절연 내력 공기의 2.5~3.5배, 소호 능력 100배 이상
- 정격 차단 용량 $P_s=\sqrt3V_nI_s$
- 고속도 재투입용 동작 책무: O − 0.3초 − CO − 3분 − CO
- 단로기는 부하 전류 개폐 불가 — 개방 CB→DS, 투입 DS→CB, 인터록
5. 기타 설비
- PT(110V)·CT(5A)·MOF — CT 2차 개방 금지, PT 2차 단락 금지
- 피뢰기: 충격파 파고값 저감 + 속류 차단, 접지 10Ω 이하
- 접지 목적: 기기 보호, 중성점 접지, 인축 안전 (KEC에서 종별 접지 폐지)
- 배전반 = 변전소의 중추 신경
6. GIS·단락 용량·SCADA
- GIS: 소형·안전·고신뢰 / 내부 확인 불가·가스 감시·고가 → 도심 지하 변전소
- $I_s=\dfrac{100}{\%Z}I_n$, $P_s=\dfrac{100}{\%Z}P_n$ — 차단기 양쪽 고장 중 큰 전류로 선정
- 단락 용량 경감: 상위 전압, 임피던스 증가, 한류 리액터, 계통 분할, 직류 연계
- SCADA: 원방 감시·제어·측정, 자동 기록, 경보 → 무인 변전소
정리 범위: 421~439쪽 (예제 10.1~10.9 포함, 빠진 쪽 없음). 그림 10.6(차단기 구조)·10.7(기기 배열)은 구식 기기라 생략. 책의 손글씨 메모는 제외.