전력 전송

전력 전송

전력 송전은 발전소에서 생산된 전력을 대량으로 대량으로 소비자가 사용할 수 있도록 장거리로 운송하는 과정입니다. 전력은 발전소에서 송전선로를 통해 최종 소비자에게 전달됩니다. 전송선로가 서로 연결되면 전송망이 됩니다.

발전소 및 변전소와 함께 이 전송 네트워크를 '송전 그리드' 또는 간단히 '그리드'라고 합니다. 대표적인 송전망은 그림 1과 같다. 국가 차원에서 상호 연결된 송전망을 '국가망'이라고 한다. 에너지는 일반적으로 3상 교류(AC)로 그리드 내에서 전송됩니다. 많은 양의 전력이 투입되고 전기의 특성으로 인해 장거리 전송은 일반적으로 고전압(33kV 이상)에서 이루어집니다. 전력은 일반적으로 인구 밀집 지역이나 산업 단지인 소비 지점 근처의 변전소로 전송됩니다. 변전소에서 고압 전력을 소비자가 사용하기에 적합한 저전압으로 변환한 후 저압 배전선로를 통해 최종 사용자에게 전송합니다.

그림 1 일반적인 전송 그리드

전송 효율 및 전송 손실

고전압에서 전기를 전송하면 특정 도체, 흐르는 전류 및 전송 라인의 길이에 따라 달라지는 저항으로 손실되는 에너지 비율이 감소합니다. 주어진 전력량에 대해 더 높은 전압은 전류를 감소시켜 도체의 저항 손실을 감소시킵니다. 전송 전력을 입력 전력과 거의 동일하게 유지하면서 도체의 전류를 줄이는 효과가 있는 승압 변압기를 사용하여 전송 전압을 높이면 전송 효율이 향상됩니다. 도체를 통해 흐르는 감소된 전류는 도체의 손실을 감소시키며, 옴 법칙에 따르면 손실은 전류의 제곱에 비례하므로 전류를 절반으로 줄이면 전송 손실이 4배 감소합니다. 전류 감소는 I ² 감소를 의미합니다. R(전류 I 곱하기 도체 저항 R) 시스템 손실, 전기 도체 케이블의 단면적 감소는 자본 참여 감소를 의미하고 전류 감소는 전력 전송 시스템의 전압 조정 개선 및 전압 조정 개선은 품질을 나타냅니다. 힘. 이 세 가지 이유 때문에 전력은 주로 고전압 레벨에서 전송됩니다.

따라서 장거리로 전력을 효율적으로 수송하기 위해서는 높은 전압이 필요하다. 이 전압은 33kV, 66kV, 110kV, 132kV, 220kV, 400kV 또는 그 이상일 수 있습니다. 발전소의 발전기 전압은 일반적으로 11kV~25kV입니다. 생성된 전력은 먼저 발전기에서 발전소의 변압기로 전송됩니다. 변압기는 전압을 그리드의 전압으로 증가시킵니다. 그런 다음 발전기는 그리드와 동기화되고 생성된 전력은 소비자 측으로 전송됩니다. 소비 지점 끝에서 송전선은 변전소에 연결됩니다. 여기에서 변전소의 변압기는 전력의 전압을 고전압에서 더 낮은 수준으로 변경합니다. 변전소에서 더 낮은 전압의 전력은 배전선을 통해 전력 소비자에게 분배됩니다.

송전망의 주요 구성요소는 다음과 같다.

변전소

변전소는 전압을 높은 곳에서 낮은 곳으로 또는 그 반대로 변환하거나 다른 여러 중요한 기능을 수행합니다. 변전소는 크기와 구성이 다양합니다. 발전소와 소비 지점 사이에서 전력은 서로 다른 전압 수준에서 여러 변전소를 통해 흐를 수 있습니다.

변전소는 2개 이상의 전송선을 연결합니다. 가장 간단한 경우는 모든 전송 라인의 전압이 동일한 경우입니다. 이러한 경우 변전소에는 오류 제거 또는 유지 관리를 위해 라인을 연결하거나 격리할 수 있는 고전압 스위치가 포함되어 있습니다. 송전소에는 일반적으로 두 개의 송전 전압 사이를 변환하는 변압기, 전압 제어, 커패시터, 리액터 또는 정적 VAR 보상기와 같은 역률 보정 장치와 인접한 두 전력 시스템 간의 전력 흐름을 제어하기 위한 위상 변이 변압기와 같은 장비가 있습니다.

변전소는 단순한 것부터 복잡한 것까지 다양합니다. 작은 '스위칭 스테이션'은 일반적으로 버스와 일부 회로 차단기로 구성됩니다. 대형 송전 변전소는 일반적으로 넓은 면적(수 헥타르)에 수용되며 여러 전압 레벨, 많은 회로 차단기, 많은 양의 보호 및 제어 장비(전압 및 변류기, 계전기, SCADA 시스템)를 갖추고 있습니다. 최신 변전소는 IEC 표준 61850과 같은 국제 표준에 따라 설치됩니다.

변전소는 크기와 구성이 다양하지만 몇 에이커를 커버할 수 있습니다. 그들은 초목이 제거되고 일반적으로 자갈로 표면화됩니다. 일반적으로 울타리로 둘러싸여 있으며 영구적인 진입로를 통해 도달할 수 있습니다. 일반적으로 변전소에는 다양한 구조, 도체, 울타리, 조명 및 기타 기능을 포함하여 '인더스트리얼'한 느낌을 줍니다.

송전탑

송전탑  전력 전송 시스템의 가장 눈에 띄는 구성 요소입니다. 그들은 고전압 AC 및 DC 시스템에 사용됩니다. 전송 타워는 일반적으로 키가 큰 강철 구조물입니다. 그 기능은 고전압 전도체(전력선)를 주변 및 서로로부터 분리된 상태로 유지하는 것입니다. 일반적으로 개방형 격자 작업 또는 모노폴을 사용하는 다양한 타워 모양, 크기 및 디자인이 존재하지만 일반적으로 높이가 15m에서 55m에 이르는 매우 높고 크로스 암의 너비가 30m에 이릅니다. 강철 외에도 콘크리트 및 목재를 포함한 다른 재료를 사용할 수 있습니다.

전송 타워에는 네 가지 주요 범주가 있습니다. 그것들은 서스펜션, 터미널, 텐션, 조옮김입니다. 일부 전송 타워는 이러한 기본 기능을 결합합니다.

타워는 3개(또는 3개의 배수) 도체를 운반하도록 설계되어야 합니다. 타워는 일반적으로 강철 격자 또는 트러스로 만들어집니다. 절연체는 라인 전압과 환경 조건에 따라 길이가 달라지는 끈이나 긴 막대로 조립된 유리 또는 도자기 디스크입니다.

일반적으로 '가드' 와이어라고도 하는 하나 또는 두 개의 접지 와이어가 상단에 배치되어 번개를 차단하고 무해하게 접지로 전환합니다. 고전압 및 초고압용 타워는 일반적으로 두 개 이상의 전기 회로를 전달하도록 설계되었습니다.

송전선

장거리 전송 시 손실되는 에너지를 줄이기 위해 전력은 고전압(110kV 이상)으로 전송됩니다. 전력은 일반적으로 가공 전력선을 통해 전송됩니다. 지하 송전은 비용이 훨씬 더 많이 들고 운영상의 제약이 더 크지만 때때로 도시 지역이나 민감한 장소에서 사용됩니다.

전송선은 일반적으로 고전압 3상 교류를 사용합니다. 고전압 직류(HVDC) 기술은 매우 먼 거리(일반적으로 수백 킬로미터)에서 효율성을 높이는 데 사용됩니다. HVDC 링크는 또한 네트워크의 한 부분에서 갑작스러운 새로운 부하 또는 정전으로 인해 동기화 문제 및 연쇄 오류가 발생할 수 있는 대규모 배전 네트워크의 제어 문제에 대해 안정화하는 데 사용됩니다.

일반적으로 각 전기 회로에 대해 여러 개의 도체가 전송 타워에 연결됩니다. 도체는 주로 꼬인 금속 도체로 구성됩니다. 고전압 가공 도체는 절연체로 덮이지 않습니다. 도체 재료는 일반적으로 특정 유형의 고용량, 고강도 연선인 ACSR(Aluminum Conductor Steel Reinforced)입니다. 외부 가닥은 99.5% 이상의 순도 EC 등급 및 구리 함량이 0.04%를 초과하지 않는 99.5% 이상의 순수 전해 알루미늄 막대로 제조된 경인발 알루미늄 와이어로 만들어집니다. 고순도 알루미늄 합금은 우수한 전도성, 낮은 무게 및 저렴한 비용으로 선택됩니다. 중앙 스트랜드는 연성으로 인해 알루미늄을 늘리지 않고 무게를 지지하는 데 필요한 강도를 위해 강철로 되어 있습니다. 이것은 도체에 전반적으로 높은 인장 강도를 제공합니다. 구리는 이전에 오버 헤드 전송에 사용되었지만 알루미늄은 더 가볍고 성능이 약간 저하되고 비용이 훨씬 저렴합니다.

통행 우선권 및 접근 도로

전송 회랑의 통행권(ROW)에는 유지 관리를 용이하게 하고 화재 및 기타 사고의 위험을 피하는 데 필요한 전송 라인 및 관련 시설을 위해 따로 마련된 토지가 포함됩니다. 고압선과 주변 구조물 및 초목 사이에 안전 여유를 제공합니다. 안전 및/또는 접근상의 이유로 일부 식생 제거가 필요할 수 있습니다. ROW는 일반적으로 유리한 성장 패턴(느린 성장 및 낮은 성숙 높이)을 위해 선택된 식물 또는 고유 식물로 구성됩니다. 그러나 어떤 경우에는 진입로가 ROW의 일부를 구성하고 수리 및 검사 차량에 대한 더 편리한 접근을 제공합니다. ROW의 너비는 전송 라인의 정격 전압에 따라 다릅니다. 선로 건설 및 유지 관리를 위해 전송 선로 구조물에 대한 접근 도로는 일반적으로 필요하며 포장 도로 또는 자갈이 될 수 있습니다.