강의노트 역률 개선

역률 개선을 위한 전력용 콘덴서의 용량

다음 그림에 전력용 콘덴서가 설치되기 이전의 부하의 유효전력및 무효전력을 나타내었습니다.

그림에서 전력용 콘덴서가 설치된 이후 부하와 콘덴서의 유효전력의 합은 변화가 없으나, 무효전력 소모량은 감소하여 역률이 좀 더 높아지는 것을 확인할 수 있습니다.

원하는 역률로 개선하기 위하여 필요한 전력용 콘덴서의 용량을 구하기 위하여 다음을 고려합니다. 역률은 유효 전력 및 무효 전력과 다음과 같은 관계를 만족합니다.

$$Q = P\tan\theta$$

개선후의 역률을 만족하기 위한 전력용 콘덴서의 용량은 다음과 같이 표현됩니다.

$$\color{red} \begin{align*} Q_C &= P\tan\theta_{1} - P\tan\theta_{2} \\[1.75ex] &= P \left( \dfrac{\sqrt{1-\cos\theta_1^2}}{\cos\theta_{1}} - \dfrac{\sqrt{1-\cos\theta_2^2}}{\cos\theta_{2}} \, \right) \end{align*}$$

위 식에서

• 개선전 역률: $\cos\theta_{1}$
• 개선후 역률: $\cos\theta_{2}$

역률 개선의 효과

역률 개선으로 인한 효과는 다음과 같습니다.

• 변압기와 배전선의 전력 손실 경감
• 전압 강하의 감소
• 설비 이용률 증가로 인한 용량의 여유 증가
• 전기 요금의 감소

전력용 콘덴서의 구조와 부속기기

다음 그림은 전력용 콘덴서의 구조와 부속기기들의 연결상태를 보여줍니다.

방전 코일

• 콘덴서에 축적된 잔류 전하를 방전하여 감전 사고 방지
• 선로에 재투입시 곤덴서에 걸리는 과전압 방지
• 방전 장치는 방전 코일과 방전 저항의 2가지 종류가 있으며, 대용량에는 방전 코일을 사용

직렬 리액터

• 제 5고조파로부터 전력용 콘덴서 보호 및 파형 개선 목적으로 사
• 직렬 리액터의 용량은 이론적으로 콘덴서 용량의 4[%]로 선정한다.
• 실제로는 주파수 변동 등의 여유를 고려하여 콘덴서 용량의 6[%]로 선정한다.

역률 과보상시 발생하는 현상

역률을 단위 역률보다 과 보상하게 되면 다음과 같은 현상이 발생합니다.

• 역률의 저하 및 손실의 증가
• 단자 전압 상승
• 계전기 오동작