저전압 네트워크

저전압 네트워크 또는 2차 네트워크는 배전 변압기에서 최종 고객의 전기 미터기로 전기 에너지를 운반하는 전력 분배의 일부다. 2차 네트워크는 일반적으로 전기기기의 주 전압과 동일한 저전압 레벨에서 작동한다.

대부분의 현대의 2차 네트워크는 50 헤르츠 또는 60 헤르츠의 주파수에서 100–127 볼트 또는 220–240 볼트의 AC 정격 전압으로 작동된다(국가별 주 전기 참조). 작동 전압, 필요한 위상 수(3상 또는 단상) 및 필요한 신뢰성은 네트워크의 토폴로지 및 구성을 지시한다. 가장 간단한 형태는 변압기에서 고객 시설로 가는 방사형 서비스 드롭 라인이다. 저전압 방사형 피더는 여러 고객을 공급한다. 신뢰성 향상을 위해, 소위 스폿 네트워크와 그리드 네트워크라고 하는 것은 복수의 유통 변압기와 공급 경로로부터 고객을 공급한다. 전기 배선은 오버헤드 전력선, 공중 또는 지하 전력 케이블 또는 그 혼합물을 통해 실현될 수 있다.

개요

전력 배전 시스템은 고객에게 신뢰할 수 있는 고품질 전력을 제공하기 위해 설계되었다. 가장 일반적인 분배 시스템은 머리 위, 지하 또는 조합이 될 수 있는 간단한 방사형 회로(피더)로 구성된다. 배전변전소에서 피더는 전원을 최종 소비자에게 전달하여 중전압 또는 1차 네트워크를 형성하며, 중전압 레벨(일반적으로 5–35 kV)에서 작동한다. 피더의 길이는 수 킬로미터에서 수십 킬로미터까지 다양하다. 지정된 유통구역의 모든 고객에게 공급해야 하기 때문에 배정된 복도를 따라 곡선 및 분기하는 경우가 많다.^[1][2] 변전소는 일반적으로 3-30 피더를 공급한다.^{[citation needed]}

공급기를 따라 배치된 배전 변압기 또는 2차 변압기는 최종 고객의 직접 소비(전압)에 적합한 중압 레벨에서 저전압 레벨로 전압을 변환한다.^[3] 전형적으로 시골 1차 공급기는 넓은 지역에 걸쳐 분포하는 최대 50개의 변압기를 공급하지만,^[4] 그 수치는 구성에 따라 상당히 다르다. 그들은 기둥 꼭대기와 지하실 또는 지정된 작은 줄거리에 놓여져 있다.^[2] 이러한 변압기에서 저전압 또는 2차 네트워크는 전기 계량기가 장착된 고객 구내 고객 연결부로 분기된다.^[3]

설계 고려사항

저전압 네트워크의 배치와 설계에서의 대부분의 차이는 주 전압 정격으로 결정된다. 유럽과 세계 대부분의 220–240 V가 지배적인 선택이고, 북미의 경우 120 V가 표준이다.^[5]

ANSI 표준 C84.1은 서비스 지점의 전압 범위에 대해 +5% -2.5% 공차를 권장한다.^[6] 북미 LV 네트워크는 최대 250피트(80m)까지 이차 연결이 훨씬 짧은 반면 유럽 설계에서는 최대 1마일(1600m)까지 연결할 수 있다. 따라서 북미의 유통 변압기는 소비자에게 훨씬 더 가깝게 배치되어야 하고, 더 작은(25–50 kVA) 반면, 유럽 변압기는 더 넓은 영역을 커버할 수 있고 따라서 더 높은 등급(300–1000 kVA)을 가질 수 있다. 유럽 디자인의 외딴 시골 지역만이 단상 변압기에 의해 제공된다.^[5]

저전압이 가장 넓은 계층의 최종 사용자에게 전력을 분배하기 때문에 전기 기기를 사용하는 소비자의 안전과 전기 충격에 대한 보호가 주요 설계 관심사다. 접지 시스템은 퓨즈 및 잔류 전류 장치와 같은 보호 장치와 결합하여 궁극적으로 개인의 잠재력과 관련된 잠재력(절연 매트를 사용하지 않는 한 접지 전위와 동일)이 "안전한" 임계값을 초과하는 금속 물체와 접촉하지 않도록 보장해야 한다. 일반적으로 약 50V로 설정된다.

위상

방사형 네트워크

방사형 작동은 MV 네트워크와 LV 네트워크 둘 다에서 가장 광범위하고 가장 경제적인 설계다. 그것은 대부분의 고객에게 충분히 높은 수준의 신뢰성과 서비스 연속성을 제공한다.^[7] 미국식(120 V) 시스템에서 고객은 비교적 짧은 서비스 드롭 라인을 통해 일반적으로 배전 변압기에서 별과 같은 토폴로지로 직접 공급된다. 240 V 시스템에서 고객은 오버헤드 전원 라인, 공중 또는 지하 전원 케이블 또는 이들의 혼합물에 의해 실현되는 여러 개의 저전압 피더에 의해 제공되며, 오버헤드 네트워크에서 서비스 드롭은 폴 탑에서 루프 연결로 그려진다. 케이블 네트워크에서, 필요한 모든 연결과 보호 장치는 일반적으로 패드 장착 캐비닛 또는 때때로 맨홀(중첩된 T-조인트 연결은 고장이 발생하기 쉽다.

방사형 네트워크에서 전원 시스템 보호는 단락 전류가 방해를 받아야 하는 하나의 가능한 경로만 가지고 있기 때문에 설계와 구현이 간단하다. 퓨즈는 단락 및 과부하 보호에 가장 일반적으로 사용되는 반면, 저전압 회로 차단기는 특수한 상황에서 사용될 수 있다.

스폿 네트워크

스폿 네트워크는 중요 고객에 대한 공급의 신뢰성 향상이 필요할 때 사용된다. 저전압 네트워크는 각각 다른 MV 공급기(동일한 변전소 또는 다른 변전소로부터 발생할 수 있음)에서 공급되는 두 개 이상의 단일 현장의 분배 변압기에서 공급된다. 변압기는 2차측 버스 또는 케이블과 함께 연결되며, 이를 병렬 버스 또는 수집기 버스라고 한다. 병렬 버스는 일반적으로 다른 네트워크 장치에 케이블(리시)을 연결하지 않으며, 이 경우 그러한 네트워크는 스폿 네트워크를 분리하는 것으로 불리며, 그러한 네트워크는 도달한 스폿 네트워크라고 한다. 어떤 경우에는 고속으로 작동하는 2차 버스 타이 브레이커를 버스 구간 사이에 적용하여 2차 개폐기의 결함을 격리하고 서비스 손실을 제한할 수 있다.^[8]

스폿 시스템은 상권, 대형병원, 소규모 산업, 급수 시스템 등 중요 시설 등 고부하 밀도 지역에 공통적으로 적용되고 있다.^[8] 정상적인 작동에서 에너지 공급은 두 기본 피더에 의해 병렬로 제공된다. 일차 피더 중 하나가 중단될 경우 해당 2차 스폿 변압기의 네트워크 보호기기가 자동으로 열리며, 나머지 변압기는 각각의 일차 피더를 통해 계속 공급된다. 병렬 버스에 단락이 있거나 1차 공급의 총 손실이 발생한 경우에만 고객 서비스 중단 상태가 유지된다. 저전압 네트워크의 고장은 퓨즈 또는 로컬 회로 차단기로 처리되어 영향을 받는 부하에 대해서만 서비스 손실을 초래한다.^[8]

그리드 네트워크

그리드 네트워크는 여러 위치에서 분배 변압기를 통해 여러 1차 공급기에서 전원이 공급되는 상호 연결된 회로 그리드로 구성된다. 그리드 네트워크는 일반적으로 대도시의 도심에 특징지어지며, 연결 케이블은 길을 따라 지하 도관에 설치된다. 수많은 케이블은 모든 변압기에서 그리드 내의 모든 부하에 이르는 다중 전류 경로를 허용한다.^[9]

스폿 네트워크와 마찬가지로 네트워크 보호기를 사용하여 1차 공급 장치 결함을 방지하고 결함 전류가 그리드에서 1차 공급 장치로 전파되는 것을 방지한다.^[10] 개별 케이블 섹션은 매우 빠른 단락 회로 보호를 제공하는 특수 퓨즈인 양쪽 끝의 케이블 제한기에 의해 보호될 수 있다. 케이블 제한 장치는 암페어 등급이 없으며 과부하 방지에 사용할 수 없다. 케이블 제한기의 유일한 목적은 결함을 분리하는 것이다. 높은 단락 조건에서는 리미터가 송풍되어 단층 케이블을 차단하는 한편, 영향을 받지 않는 케이블이 부하를 넘겨받아 서비스를 계속한다.^[11] 1차 공급 장치 가동 중단은 물론 이전 고장으로 인해 제거된 리미터와 네트워크 보호기는 쉽게 감지되지 않는 부하 흐름의 변화를 유발하므로 이들의 상태는 정기적인 검사를 필요로 할 수 있다. 고유 시스템 이중화는 일반적으로 어떤 고객도 운영 중단을 경험하지 못하게 한다.^[12]

참고 항목

• 접지 시스템
• 분할상 전력

각주

참조

• "ANSI C84.1 Electric Power Systems And Equipment - Voltage Ranges". 2011. Retrieved 21 September 2017.
• Beaty, H. Wayne (1998). Electric Power Distribution Systems: A Nontechnical Guide. PennWell Books. pp. 82–. ISBN 978-0-87814-731-1.
• Behnke, Michael; Soudi, Farajollah; Feero, William; Dawson, Douglas (2005). "Secondary Network Distribution Systems Background and Issues Related to the Interconnection of Distributed Resources" (PDF). National Renewable Energy Laboratory.
• Cugnet, Pierre (1997). "2. Power Distribution Systems". Confidence Interval Estimation for Distribution Systems Power Consumption by using the Bootstrap Method (Doctoral dissertation). Virginia Polytechnic Institute and State University. hdl:10919/36841.
• Kussy, Frank (8 December 1986). Design Fundamentals for Low-Voltage Distribution and Control. CRC Press. ISBN 978-0-8247-7515-5.
• Loyd, Richard E. (2004). Electrical Raceways & Other Wiring Methods. Cengage Learning. ISBN 1-4018-5183-5.
• Short, Thomas Allen (2005). Electric Power Distribution Equipment and Systems. CRC Press. ISBN 978-1-4200-3647-3.
• Warne, D.F. (2 June 2005). Newnes Electrical Power Engineer's Handbook. Elsevier. ISBN 978-0-08-047969-9.