1. 송배전계통 구성
전력계통은 물건이 유통되는 과정과 유사하게 볼 수 있습니다.
우리가 사용하는 물건이 최초로 만들어지는 공장이 있을 것입니다. 그리고 대량 생산된 물건을 운송하는 대형화물트럭과 고속도로도 있습니다. 물건들이 각 소비자에게로 배분되기 전 집합되는 창고가 있을 것이고, 그 창고에서 소형화물트럭으로 해당 지역에 있는 판매점들로 각각 물건이 운송되죠.
우리가 사용하는 전기 역시 마찬가지입니다. 전기(전력)를 생산하는 발전소가 있고, 대량으로 발전된 전기를 운송하는 송전선로가 있으며, 전기가 각 소비지로 배분되기 전 집합되는 변전소가 있습니다. 그러면 그 변전소에서 배전선로를 통해 해당 지역에 있는 전기사용자들에게 각각 전력을 공급하는 구조인 것이죠.
- 발전소에서 생산된 전력이 발전소의 스위치야드(Switchyard)에서 765, 345, 154kV로 승압(Step-Up)이 된다.
- 스위치야드(Switchyard)에서 송전선로(Transmission Line)를 통해 공급지역으로 송전이 된다.
- 공급지역에 있는 변전소(Substation)에서 전력용 변압기(Power Transformer)를 통해 전압을 낮추는데, 765kV 변전소의 경우 345kV, 345kV 변전소의 경우 154kV, 154kV 변전소의 경우 22.9kV로 감압이 된다.
- 22.9kV 배전선로(Distribution Line)를 통해 각 수용가 및 고객들에게 전력을 공급한다.
(1) 발전소의 경우 왜 처음부터 고전압으로 발전할 수 없을까?
발전기 자체가 사실 엄청난 고가입니다. 비용적으로 정확히 얼마인지는 알 수 없지만, 어쨌든 상상 이상으로 비싸다고 들었습니다. 발전기에서 처음부터 고압으로 발전하려면 그만큼 발전기의 크기도 상당히 커져야 됩니다. 여러 가지 이유가 있겠습니다만 가장 큰 이유는 아무래도 절연내력 확보일 것입니다. 따라서 보통 발전기의 경우 단자 전압이 6.6~24kV정도로 낮은 것이 보통입니다.
(2) 왜 굳이 고전압으로 승압해서 송전하나요? 발전기 단자전압으로 바로 송전하면 안 되나요?
결론부터 말씀드리면 비효율적입니다. "전력 = 전압 X 전류"라는 간단한 식을 보더라도 같은 전력을 보낼 때 전압이 낮아지면 전류는 높아진다는 결과가 나옵니다. 송전선로도 결국 금속물체이기에 전류가 흐르면서 저항에 의한 열손실이 발생하게 됩니다. 저항에 의한 열손실은 "전류의 제곱 X 저항"으로 계산할 수 있습니다. 즉, 같은 스펙의 송전선로를 이용한다면 아무래도 전압을 높임으로써 전류를 낮추는 쪽이 손실 측면에서는 아주 효율적이겠죠.
[참고]
통상 우리나라의 경우 765kV의 경우 전력계통의 기간 송전선로로 대용량 발전력을 부하집중 지역(ex. 수도권)으로 전달하는 역할을 맡고 있습니다. 345kV의 경우에는 타 지역으로 송전하거나 타 지역에서 수전받아 해당 345kV 계통이 담당하고 있는 섹터의 154kV 계통에 전력을 공급하는 역할을 하고 있습니다. 154kV 전력망의 경우에는 해당 지역의 부하 공급을 맡고 있다고 생각할 수 있겠습니다.
우리나라의 경우 수도권지역에도 서울북부쪽과 인천지역 쪽은 복합화력발전소가 대거 있어 일부 수도권의 전력공급을 맡고 있지만, 연료의 운반과 냉각수를 얻기 쉬운 바닷가 쪽으로 발전소들이 주로 지어져 있는 것이 전력계통의 특징입니다. 대표적으로 원전과 발전자회사들의 화력발전소가 그러하죠. 따라서 부하집중지역인 수도권과는 거리가 꽤 멀기 때문에 송전 과정에서 손실이 많이 발생되면 안 되므로 전압을 높여서 송전하게 되는 것입니다.
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