지지대에 장착되는 배전변압기 설계 원칙
(1) 위치 및 배치 원칙
지지대용 변압기 플랫폼은 부하 중심 근처 또는 주요 부하에 인접하여 “소용량, 다점 분산”의 원칙을 따르도록 설치하여 장비 교체 및 유지보수가 용이해야 한다. 주거용 전력 공급의 경우 현재 수요와 향후 성장 전망에 따라 인근에 삼상 변압기를 설치할 수 있다.
(2) 삼상 지지대용 변압기 용량 선정
표준 용량은 100 kVA, 200 kVA 및 400 kVA이다. 부하 요구량이 단일 장치의 용량을 초과하는 경우 추가 변압기를 설치할 수 있다. 그러나 지지대 구조와 2차 배선은 최초 설계 시 최종 계획된 용량을 고려하여 설계 및 시공되어야 한다.
400 kVA: 도심부, 고밀도 도시 개발 지역, 경제개발구역 및 읍내 중심지에 적합하다.
200 kVA: 도시 지역, 읍 지역, 개발구역 및 부하가 집중된 농촌 지역에 적용 가능하다.
100 kVA: 부하 밀도가 낮은 농촌 지역에 권장된다.
(3) 특수 사례: 20 kV 전용 공급 지역
부하 수요가 크나 신규 설치가 어려운 20 kV 가공 배전망에서는 기술적 검토 후 630 kVA 지지대용 변압기를 사용할 수 있다. 저압 가공선로의 용량이 제한적이므로 하류 배전에는 다회선 방사형 케이블 망을 권장한다. 현장 여건에 따라 변압기는 3개의 지지대에 장착하거나 콘크리트 받침대 위에 설치하여 구조적 안전성을 확보해야 한다.
(4) 변압기 형식 선정
신규 설치 또는 교체되는 삼상 지지대용 변압기는 S11형 이상의 유침식 완전 밀봉형 변압기를 사용해야 한다. 부하율이 낮고 안정적이거나 급격히 변동하는 지역에서는 SH15형 이상의 비정질 합금 저손실 변압기를 권장한다.
(5) 과부하 및 전압강하 방지
과부하 및 출력 전압 저하를 방지하기 위해 변압기의 최대 운전 전류는 정격 전류의 80%를 초과하지 않아야 한다. 이 한계를 초과할 경우 새로운 변압기 설치지 또는 용량 증설을 고려해야 한다.
(6) 도체 및 케이블 사양
중압(MV) 드롭 도체: JKLYJ-50 mm² 크로스링크 폴리에틸렌(XLPE) 절연 가공 케이블 또는 YJV22-3×70 mm² 전력 케이블 사용.
저압(LV) 출력 케이블: YJV22-0.6/1.0 kV, 4×240 mm² 케이블 — ≤200 kVA 장치는 단선 사용, 400 kVA 장치는 병렬 2선 사용.
변압기 플랫폼의 모든 고압 및 저압 단자는 절연 커버를 장착해야 하며, 노출된 활선 부분은 허용되지 않는다.
원격 지역의 변압기는 도난 방지 조치를 포함해야 한다.
(7) 보호 장치
고압측: 개폐형 퓨즈(drop-out fuses)로 보호.
저압측: 저압 차단기(low-voltage circuit breakers)로 보호.
(8) 변압기 설치 위치 요건
설치 위치는 다음 조건을 충족해야 한다.
저압 공급 반경을 최소화하기 위해 부하 중심에 근접해야 한다.
폭발성, 가연성, 심각한 오염 또는 침수 위험이 있는 지역은 피해야 한다.
고압 입력 및 저압 출력 배선 경로가 용이해야 한다.
시공, 운용 및 유지보수가 용이해야 한다.
(9) 변압기 장착이 금지된 지지대 유형
다음 유형의 지지대에는 변압기를 설치해서는 안 된다.
모서리 또는 분기 지지대;
서비스 드롭 또는 케이블 종단이 있는 지지대;
선로 스위치 또는 기타 장치가 장착된 지지대;
도로 교차로에 있는 지지대;
출입이 쉬운 곳 또는 인구 밀집 지역의 지지대;
심하게 오염된 환경의 지지대.
(10) 접지 요건
10 kV 변압기의 경우 작업용, 보호용, 안전용 접지는 하나의 접지 시스템을 공유할 수 있다.
20 kV 변압기의 경우 고압 및 저압 작업용 접지는 이상적으로는 별도로 분리해야 하나, 접지 저항이 ≤0.5 Ω인 경우 하나의 시스템을 공유할 수 있다.
변압기의 최대 접지 저항: ≤4 Ω.
저압 네트워크 내 각 중복 접지: ≤10 Ω.
접지 전극은 ≥0.7 m 깊이 이상 매설되어야 하며, 지하 가스관 또는 상수도관과 접촉해서는 안 된다.
접지 전극은 수직 또는 수평으로 설치할 수 있다.
접지 다운도체: 최소 Φ14 mm 원형 강재 또는 50×5 mm 평강.
(11) 번개 보호
서지 아레스터를 변압기와 가능한 한 가까운 곳에 설치하고, 가능하다면 저전압(LV) 측에 설치합니다.
직접 접지된 중성 시스템에서 LV 절연 도체를 사용할 경우, 중성은 소스에서 접지되어야 합니다.
메인 및 분기 LV 라인의 끝에서 중성은 반복적으로 접지되어야 합니다.
LV 라인을 통해 번개 서지가 건물로 들어오는 것을 방지하기 위해, 서비스 드롭 인슐레이터의 금속 페룰은 접지되어야 합니다 (R ≤ 30 Ω).
삼상 사선 LV 시스템에서, 각 고객 시설로 들어가는 지점에서 중성은 반복적으로 접지되어야 합니다.
접지 도체 크기 요구 사항은 (10)과 같습니다.
(12) 통합 배전함 (IDB)
변압기 용량에 따라 IDB 모델을 선택합니다: 200 kVA 또는 400 kVA, 전주에 장착됩니다.
IDB는 단계적 캐패시터 뱅크를 위한 예비 공간을 포함해야 하며, 에너지 데이터 로깅 및 자동 무효전력 보상이 가능한 통합 모니터링 및 제어 장치를 장착해야 합니다.
