현장 기술자가 알려주는 고압 수변전 단선도 작성법 — 22.9kV 수전부터 저압 배전까지 완전 정복

전기 설비 설계·시공

고압 수변전
단선도 작성법

현장 기술자를 위한 실전 가이드 — 22.9kV 수전부터 저압 배전까지, IEC 60617 기반 SLD 완전 해설

🔴 고급 / Advanced KEC 2023 기준 IEC 60617 심볼 전기기사·기술사 대비

01 / Overview

수변전 설비의 역할과 필요성

수변전 설비(受變電設備)는 한국전력공사(KEPCO)로부터 공급받은 특고압 전력(22.9kV)을 건물·공장에서 사용할 수 있는 전압으로 변환·배전하는 핵심 인프라입니다. 단선결선도(Single Line Diagram, SLD)는 이 설비의 전력 흐름과 기기 구성을 단순화하여 표현하는 설계도면으로, 현장 시공·점검·트러블슈팅에 필수적입니다.

국내 수전 전압은 일반적으로 22.9kV-Y(3φ4W) 계통이며, 수변전 설비를 통해 고압(3.3/6.6kV) 또는 저압(380/220V)으로 강압하여 부하에 공급합니다. SLD는 이 전 과정을 한 장에 담아내야 합니다.

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수전 (受電)

KEPCO 22.9kV 계통에서 인입 케이블을 통해 수전. MOF(계기용 변성기함)로 계량.

🔄

변전 (變電)

주변압기(Tr)로 22.9kV → 380/220V 강압. Δ-Y 또는 Y-Δ 결선 방식 적용.

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배전 (配電)

저압 모선에서 각 부하 회로로 배전. MCCB·ELB로 과전류·지락 보호.

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보호 (保護)

OCR·OCGR·OVR·UVR 등 계전기로 계통 이상 감지·차단기 트립 동작.

02 / Single Line Diagram

22.9kV 수변전 단선결선도

IEC 60617 심볼 기반으로 작성된 표준 SLD입니다. 전압 레벨별 색상 구분과 전력 흐름 방향을 명확히 표시했습니다.

// FIG-01 · 22.9kV 수변전 단선결선도 (Standard SLD) · Scale: Schematic

특고압 22.9kV

고압 6.6kV

저압 380/220V

비상계통

IEC 60617 · KEC 2023

03 / Equipment

기기별 역할 및 선정 기준

기기명	IEC 번호	역할	전압/용량	선정 기준
LA (피뢰기)	IEC 60099	뇌서지·개폐서지 흡수, 기기 절연 보호	18kV 5kA	공칭방전전류 2.5kA 이상, 정격전압 × 1.2 이상
MOF (계기용변성기함)	IEC 61869	전압·전류 계측, 전력량 계량 (한전 납부)	22.9kV/110V	정확도 등급 0.5S 이상, CT 비율 부하에 맞게 선정
ASS (자동구분개폐기)	IEC 62271	배전선로 구분, 고장 시 자동 분리 (무전압 시 자동 개방)	25.8kV 200A	한전 협의 필수, 재폐로 횟수 설정
PF (전력퓨즈)	IEC 60282	단락전류 차단, 과부하 보호 (한류형)	25.8kV 100A	차단용량 = 계통 단락전류 이상, 전류-시간 협조
VCB (진공차단기)	IEC 62271-100	계통 개폐·보호계전기 트립 수령, 과전류 차단	25.8kV 600A	정격차단전류 ≥ 계통 최대 단락전류, BIL 125kV
OCR (과전류계전기)	IEC 60255	과부하·단락 감지, VCB 트립 신호 출력	51 / 51N	IEC Extremely Inverse, 전류탭·시간레버 협조검토
Tr (변압기)	IEC 60076	전압 변환 (22.9kV→380V), Δ-Y 결선으로 영상분 억제	22.9/0.38kV 1,000kVA	부하율 60~80%, 임피던스 5.75%±7.5%, 효율 EE2 이상
MCCB (배선용차단기)	IEC 60947-2	저압 분기회로 과전류 보호, 단락 차단	380V 100~630A	AF ≥ 부하전류×1.25, 차단용량 ≥ 계통 단락전류
ELB (누전차단기)	IEC 61008	지락전류 감지 (30mA), 인체 감전 보호	380V 30mA	콘센트·의료·주거 회로 필수, 동작시간 0.03초 이내
BT-CB (모선연락CB)	IEC 60947-2	이중 모선 계통 연락, 상호 백업 급전 가능	380V 1,600A	평상시 개방, ATS와 인터록 구성 필수
ATS (자동전환개폐기)	IEC 60947-6-1	상용↔비상 전원 자동 절환 (0.5~2초)	380V 400A	전압감시 방식, 발전기 기동·안정화 후 절환

04 / Power Flow

전력 흐름 단계별 해설

수전부터 최종 부하 공급까지의 전력 흐름을 단계별로 설명합니다. 각 단계의 기기 역할과 전압 변환 과정을 정확히 이해하는 것이 현장 트러블슈팅의 기본입니다.

01

KEPCO 22.9kV 수전 (인입)

한전 배전선로(22.9kV-Y 3φ4W)에서 인입 케이블(CNCV-W 60mm² 이상)을 통해 수전. 지중 인입 시 맨홀 설치, 가공 인입 시 애자 사용. LA는 인입점 직후 설치하여 낙뢰 서지 흡수.

02

MOF 계량 및 ASS 통과

MOF(Metering Outfit)에서 전압·전류를 계측하여 한전 전력량 계량. CT비·PT비는 계약전력에 맞게 선정. ASS(자동구분개폐기)는 배전선로 이상 시 자동 분리로 타 수용가 영향 최소화.

03

PF 과전류 보호 및 특고압 모선 수전

한류형 전력퓨즈(PF)가 단락전류를 수 ms 이내 차단. 정상 전류 통과 후 22.9kV 특고압 모선에 접속. 모선 방식은 단일 모선(Single Bus)이 일반적이며 중요 설비는 이중 모선 구성.

04

VCB 제어 및 보호계전기 협조

VCB(진공차단기)는 OCR(51), OCGR(51G) 계전기의 트립 신호로 동작. 과전류 발생 시 OCR이 설정값 초과 감지 → VCB 트립 명령 → 고장 구간 분리. 계전기 정정값은 한전 계전기와 협조 검토 필수.

05

변압기 강압 (22.9kV → 380V / 6.6kV)

주변압기(TR)의 Δ-Y 결선으로 22.9kV를 380V로 강압. Δ 결선 1차측은 영상분 순환 경로 제공으로 고조파 억제 효과. Y 결선 2차측은 중성점 접지로 220V 단상 공급 가능. 대형 전동기용은 22.9kV → 6.6kV 강압.

06

저압 모선 배전 및 부하 공급

380V 저압 모선에서 MCCB 분기를 통해 동력반·조명반·콘센트반 등에 배전. 콘센트·주거 회로는 ELB(30mA) 필수. 비상부하는 ATS를 통해 상용↔비상 자동 절환. 2중 모선 구성 시 BT-CB로 상호 백업 급전.

05 / KEC Standards

관련 KEC 기준 조항

한국전기설비규정(KEC, Korea Electrotechnical Code)은 전기설비 기술기준의 판단기준으로, 수변전 설비 설계·시공 시 반드시 준수해야 합니다.

KEC
121.2

수전설비의 시설

특고압 수전설비는 변전소 또는 이에 준하는 곳에 시설. 수전전압 22.9kV 이상 시 울타리·담 등 방호설비 설치 및 출입구 잠금장치 의무화. 충전부까지 거리: 특고압 1.5m 이상.

KEC
341.2

특고압 인입선의 시설

특고압 가공인입선은 케이블 사용 원칙. 전선과 조영물 이격거리 확보(1m 이상). 지중 인입 시 직매식 또는 관로식 적용, 케이블 종류는 TR-CNCV 또는 CNCV-W 사용.

KEC
351.2

변압기의 시설

유입변압기는 절연유 유출 방지를 위한 방유제 설치(용량 50kVA 초과 시). 건식변압기 권장(도심·지하 설비). 변압기실 온도 40°C 이하 유지, 환기 설비 의무. 정격용량 적절 선정(부하율 60~80%).

KEC
322.5

피뢰기의 시설

고압 및 특고압 전로 중 가공전선의 인입구·인출구, 가공전선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압측 및 특고압측에 피뢰기 시설. 접지저항 10Ω 이하, 공칭방전전류 2.5kA 이상.

KEC
143.1

과전류 차단기의 시설

저압 간선의 과전류 차단기 정격전류는 허용전류의 1.0배 이하로 시설. 차단기 차단용량은 시설점에서의 예상 단락전류 이상. MCCB 과전류 트립 특성은 IEC 60947-2 준거.

KEC
142.7

지락 보호설비

금속제 외함·금속관 등은 보호접지 실시. 저압 전로 누전차단기 시설 의무 범위: 욕실·수영장 주변, 옥외 콘센트, 이동형 전기기기. 정격감도전류 30mA, 동작시간 0.03초 이내.

KEC
241.12

비상전원 설비

소방설비·비상조명·승강기 등 비상부하는 상용전원 정전 시 40초 이내 비상전원으로 자동 전환(NFSC 기준). 비상발전기 기동시간 10초 이내, ATS 전환 완료 40초 이내.

// KEC 개정 이력 (참고)
2021.01.01  KEC 최초 시행 (기존 판단기준 대체)
2022.07.01  1차 개정 — 전기안전 강화 조항 추가
2023.01.01  2차 개정 — IEC 정합 조항 확대, 재생에너지 연계 기준 신설

06 / Field Tips

실무 현장 포인트

🔧

VCB 진공도 측정

연간 1회 정기점검 시 진공 인터럽터 진공도 테스트(MI-Test) 실시. 판정기준: 5kV 내전압 시험에서 아크 발생 시 교체. 개폐 횟수 누계 기록 필수.

📐

OCR 정정값 협조

한전 OCR(51H)과 수용가 OCR의 동작 시간 차이 최소 0.3초 이상 확보. TDS(Time Dial Setting)는 협조검토 후 결정. 순시 요소(50)는 한전 정정값의 80% 이하.

🌡️

변압기 온도 관리

서모미터·열화상 카메라로 권선·절연유 온도 정기 확인. 상부유온 95°C 이하, 권선온도 105°C 이하 유지. 과부하 운전 시 절연 열화 가속도 2배 증가(10°C 법칙).

📊

단락전류 계산 필수

설비 증설 시 계통 단락전류 재계산. 계산식: Isc = V / (√3 × Ztotal). 기존 차단기 차단용량 초과 여부 확인 후 증설 진행. %Z 합산 오차 주의.

⚠️

트러블슈팅: VCB 불투입

VCB 투입 불량 시 원인 순서 확인: ① 제어전원 퓨즈 단선 ② 보호계전기 록아웃 리셋 미실시 ③ 투입코일 소손 ④ 기계적 잠금 장치 이상. 록아웃 리셋 전 반드시 고장 원인 파악.

🔌

접지저항 측정

연간 1회 이상 접지저항 측정(코알법 3극법). A종 접지(특고압): 10Ω 이하, C/D종 접지(저압): 100Ω 이하. 우기 후 측정값 증가 시 접지봉 추가 매설 검토.

📋

SLD 유지 및 업데이트

설비 변경 시 SLD 즉시 업데이트 의무. 변경 이력(Revision) 기록 유지. 차단기 번호·계전기 정정값·케이블 사양 등 모든 변경사항 반영. 현장 비치 도면과 서버 도면 동기화 필수.

💡

전력 품질 모니터링

MOF CT/PT 2차 회로에 전력품질 분석기 설치 권장. 전압 불평형(3% 이하), 전압 변동(±10% 이내), THD(전압 5% 이하, 전류 8% 이하) 기준 초과 시 개선 조치.

07 / Exam Points

전기기사·기술사 빈출 포인트

전기기사 필기/실기와 전기기술사 출제에서 자주 등장하는 수변전 관련 핵심 개념입니다.

• 변압기 결선 방식과 특성 비교 (Δ-Y, Y-Δ, Y-Y, Δ-Δ)

  Δ-Y: 1차 영상분 순환, 2차 중성점 접지 가능, 위상 30° 이동. Y-Δ: 강압용 채용, 고압→저압. 수변전 설비에서 Δ-Y 결선이 가장 일반적인 이유와 각 결선의 장단점 비교 출제 다수.

• %임피던스(%Z)와 단락전류 계산

  단락전류 Isc = (정격전류) / %Z × 100. 변압기 %Z = 5.75% 일 때 2차측 3상 단락전류 = (1000kVA / √3×0.38kV) / 0.0575 ≈ 26.4kA. 차단기 선정 시 차단용량과 비교 필수.

• 보호계전기 협조 (Protection Coordination)

  전원에서 부하 방향으로 동작 시간 차이 0.3~0.4초 확보. IEC Inverse 특성 곡선(Standard/Very/Extremely Inverse) 적용. OCR 탭 설정 = CT 2차전류 × 부하전류 조정. 기술사 필답 단골 문제.

• 변압기 병렬 운전 조건

  4가지 조건: ① 극성 동일 ② 권수비(변압비) 동일 ③ %임피던스 동일 (부하분담 비율) ④ 위상변위 동일 (Δ-Y는 병렬 불가). %Z 불일치 시 순환전류 발생 → 과부하 위험.

• LA (피뢰기) 동작 원리와 속류 차단

  정상 시: 고임피던스 → 차단. 서지 인가: 방전 갭 개방 → 산화아연(ZnO) 비직선 저항 → 서지에너지 흡수. 속류(follow current) 차단이 핵심: 서지 소멸 후 상용 주파수 전류 차단. 정격전압·공칭방전전류 선정 기준.

08 / Safety

고압 작업 안전 수칙

고압 및 특고압 전기설비 작업은 법정 안전 절차 준수가 필수입니다. 전기 재해는 대부분 절차 미준수에서 발생합니다.

⚠️ 특고압·고압 작업 절대 안전수칙

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정전 작업 원칙 (LOTO)

Lock-Out/Tag-Out 절차 반드시 이행. ① 해당 VCB/DS 개방 ② 검전기로 무전압 확인 ③ 단락접지 설치 ④ 위험 표지 부착 ⑤ 잠금장치 시건 후 작업 개시. 검전 없이 작업 절대 금지.

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개인보호구(PPE) 착용

전기 절연장갑(IEC 60903 Class 4 이상, 26.5kV), 절연화, 안면보호구(Arc Flash 8cal/cm² 이상), 난연성 작업복 착용. PPE 사용 전 손상 여부 육안 검사 필수.

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이격 거리 준수

활선 근접 작업 시 특고압(22.9kV): 접근한계거리 1.5m, 안전이격거리 2.0m 이상 유지. 활선작업 시 절연 공구·절연 방호구 사용. 활선작업은 반드시 2인 1조 작업.

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콘덴서·CT 2차 회로 주의

전력용 콘덴서는 방전저항 통한 잔류전하 방전 확인(5분 이상 대기 또는 방전봉 사용). CT 2차 회로는 절대 개방 금지 — 과전압 발생으로 인체·기기 위험. CT 분리 전 반드시 단락 처리.

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아크 플래시(Arc Flash) 위험 관리

22.9kV 계통의 아크 에너지는 수백 cal/cm²에 달할 수 있음. NFPA 70E / IEC 61482 기준 Arc Flash 분석 실시. 고압반 내부 작업 시 Arc Flash 경고 라벨 확인, 적합한 PPE 착용 필수.

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비상 대응 체계

수변전실 내 절연 소화기 비치(CO2 또는 청정소화약제). AED·응급처치키트 비치 및 위치 숙지. 감전 사고 시: 전원 차단 → 안전한 장소 이송 → CPR → 119 신고. 비상연락망 수변전실 내 게시.

📌 관련 법규: 산업안전보건기준에 관한 규칙 제3편 제2장(전기로 인한 위험 방지) / 전기안전관리법 시행규칙 / KEC 230 (안전을 위한 보호) 준수 필수. 전기안전관리자 선임 의무(전기사업법 제73조).

수변전·고압 계통 기술 블로그

본 가이드는 교육 목적으로 작성되었습니다. 실제 설계·시공 시 관계법령 및 KEC 최신 기준을 반드시 확인하십시오.

KEC 2023 · IEC 60617 · IEC 62271 · KEPCO 표준 참조 | Rev.01