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ⓒ픽사베이

 

여러분 전국에 한국전력이 관리하는 변전소가 몇 개나 있는지 아시나요? 무려 약 900개나 있습니다. 여러분이 가정에서 쓰는 전기는 발전(Generation) - 송전(Transmission) - 변전(Transformation) - 배전(Distribution)의 과정을 거치게 되는데요. 이번 기사에서는 변전소에 관해 자세히 파헤쳐봅시다!


변전소의 정의

변전소란 발전소에서 생산한 전력을 수요자에게 보내는 과정에서 압이나 전류의 성질을 바꾸기 위하여 설치하는 시설입니다. 전기를 수송할 때 전력 손실을 최소화하기 위해서는 송전전압을 증가시켜야 하는데요. 이렇게 발전전압을 송전전압으로 높이는 변전소를 승압 변전소라 합니다. 변전소는 승압변전소와 강압 변전소로 나뉘며, 강압변전소는 다시 1차 변전소, 2차 변전소로 나뉩니다. 우리나라의 송전전압은 765kV, 345kV, 154kV의 초고압으로 이를 1차 변전소, 2차 변전소를 통해 배전선로로 가게 되며 주상 변압기를 통해 가정에서는 220V의 전압을 사용하게 됩니다.

 

ⓒ김시원제작


변전소의 종류

변전소는 일반적으로 변압기의 설치장소에 따라 옥외형, 옥내형, 지하형, 복합형으로 분류하며, 모선, 단로기, 차단기 등의 구성 방법에 따라 철구형, GIS(Gas insulated Switchgear) 형으로 분류하여 옥외 철구형, 옥외GIS형옥외 GIS형, 옥내GIS형옥내 GIS형, 지하GIS형지하 GIS형, 복합GIS복합 GIS형으로 구분합니다. 옥외철구형은 활선 부분이 노출되므로 사고 및 정전의 위험이 있는 반면, GIS형은 불활성 기체인 SF6 Gas로 충전되어 밀폐되므로 안전하고, 소요면적도 작아 현재는 GIS형만을 건설하고 있습니다. 또한, GIS형은 옥외형에서 옥내형으로 변하는 추세인데요. 옥내형은 기후의 영향으로부터 완전한 보호가 가능하기 때문입니다.

 

ⓒ김시원제작


변전소의 주요설비

옥내GIS옥내 GIS형을 기준으로 변전소 내부에는 변압기실, 계전기실, GIS, 축전지실, 감시실, 소화 가스실 등이 있습니다. 이 중 변압기실, 계전기실, GIS실을 중심적으로 알아봅시다.

 

변압기실

 

ⓒ일진전기

 

전압의 변성을 맡는 곳이 바로 변압기입니다. 변압기(Transformer)의 원리를 간단히 설명하자면, 1. 1차 측에 전류가 인가되면 2. 철심에 자속이 유기되고, 3. 2차 측에서 자속을 쇄교 하는 방향으로 전류가 생성됩니다. 이 때이때, 2차 측에 유기되는 전압(V)은 권선의 감은 수(N)에 비례합니다. (N1:N2 = V1:V2)

 

ⓒ폴리테크닉 허브

계전기실

 

ⓒ제넥스엔지니어링

안전한 계통운전을 위해 각종 제어장치, 측정장치 및 보호장치가 필요한데요. 이를 위해 운전 시 이상 감시를 하고 즉시 검출 동작하여 고장 부분을 분리 후 고장기기나 시설의 손상을 최소화하는 보호 계전기(relay)가 필요합니다.

계전기는 대표적으로 전류의 크기가 일정치 이상으로 되었을 때 동작하는 과전류계전기, 전압의 크기가 일정치 이상으로 되었을 때 동작하는 과전압계전기, 전압의 크기가 일정치 이하로 되었을 때 동작하는 부족전압계전기, 총 입력 전류와 총 출력 전류 간의 차이가 일정 비율 이상으로 되었을 때 동작하는 비율 차동 계전기 등이 있습니다.

 

GIS

 

ⓒls전기

GIS(Gas insulated Switchgear)는 가스절연 개폐장치로, 철제용기에 모선, 차단기, 단로기 등을 넣고 SF6 가스를 충전하여 밀폐한 것입니다. SF6 가스를 이용하는 이유는 SF6 가스는 절연성능과 안전성이 우수한 불활성 기체이기 때문입니다. 정상 사용 조건에서의 부하 전류 개폐뿐만 아니라 사고·단락전류 등의 이상 상태에 있어서도 선로를 안전하게 개폐하여 전력계통을 보호하는 개폐장치입니다.


변전소의 변전 과정 및 구성요소

 

 

 

ⓒ김시원제작

 

위 그림과 같은 과정을 거쳐 고압에서 저압으로 변전할 수 있는데요. 여기에서 단로기(DS, Disconnection Switch), 고압 이상의 전로에서 단독으로 전로를 접속 또는 분리하는 것을 목적으로 하며 무 전압이나 무 전류에 가까운 상태에서 안전하게 개폐하는 것을 말합니다. 차단기(Circuit Breaker)는 정상상태의 전로뿐만 아니라 운전 중 사고가 발생하면 고장 부분을 재빨리 분리시켜 사고의 확산을 방지함과 동시에 설비를 보호하는 기능을 합니다. 이밖에도 변전소에서 필수적인 역할을 하는 기기들은 개폐기, 전력퓨즈, 변성기 등이 있습니다.


전국 변전소 현황

 

ⓒ한국전력_김시원 구성

 

보통 변전소를 도심에서 보기 어려운 시설물로 생각하는 분들이 많을 것 같은데요. 사실 변전소는 일상 속에서도 쉽게 찾을 수 있습니다. 예를 들어 롯데타워 지하에도 154kV 변전소가 있고요. 주거용 복합변전소도 흔히 찾아볼 수 있습니다.

 

ⓒ한국전력

우리나라 변전소는 765kV, 345kV, 154kV의 초고압을 이용하여 송전하고 있는데요. 한국전력은 전력수요의 중심지인 수도권 지역과 대단위 발전단지 간의 심화된 수급 불균형을 해소하고 국토이용의 효율성을 제고하기 위하여 765kV 송전전압 격상 사업을 추진하고 있습니다.

765kV 송전방식의 경우 345kV에 비해 수송 능력은 약 3.4배 크며, 동일 전력 수송 시 부지면적은 53% 정도로 줄어들고, 송전손실을 1/7로 감소시킬 수 있습니다. 또한 765kV 격상 사업은 각종 신기술 및 신공법 적용으로 국내 시공업체와 기자재 업체의 기술 수준을 향상하고, 국제경쟁력을 높이는 데에도 기여할 것으로 기대하고 있습니다.


한국전력은 안정적인 전력 수송을 목적으로 송변전과 배전설비를 운영하고 있습니다. 그중에서도 이번 기사에서는 변전소에 관해 알아보았는데요. 한국전력의 변전소에서는 전력 손실을 최소화하고 전력의 고품질을 위해 노력하고 있습니다. 앞으로도 많이 응원해주세요!

 


 

 

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  • 송변전 2021.12.14 08:48
    154kV 변전소에서→ 송전선로 → 2차 변전소 → 주상변압기 구성이 잘못되었네요
    154kV/23kV → 배전선로 → 주상변압기23kV / 220V ( 아파트경우 : 수용 변압기) → 수용가

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