조상설비 종류 특징 (feat. 직렬 콘덴서 병렬 콘덴서 리액터)

 안녕하세요, 이번 포스팅은 조상설비 종류 특징 (feat. 직렬 콘덴서 병렬 콘덴서 리액터) 내용입니다. 

조상설비는 송전선에서 일정한 전압으로 운전하기 위해서 필요한 무효 전력을 공급하는 장치입니다.

조상설비 종류로는 직렬 콘덴서전력용 콘덴서분로 리액터동기 조상기 있는데 각 조상설비의 특징에 대해서 자세히 알아보도록 하겠습니다. 

조상설비 개념 역할

 

: 조상설비 종류 특징 대한 설명 전에 조상설비란 어떤 것인지에 대한 정의와 조상설비 역할 대해서 먼저 설명 드리도록 하겠습니다. 

 조상설비는 크게 직렬 콘덴서전력용 콘덴서분로 리액터동기 조상기가 있습니다.

 이런 전기 기기들의 역할로는 송전선을 일정한 전압으로 운전하기 위해 필요한 무효전력을 공급하는 장치를 말합니다.

 유효전력 무효 전력에 대해서는 아래 포스팅을 참조 하시면 도움이 되실 겁니다. 

▶ 유효전력 무효전력 개념 이해하기

 포스팅을 참조하시면 아시겠지만 전력은 유효전력과 무효전력을 나뉘게 되는데 송전선의 일정한 전압을 위해서는 유효전력 뿐만 아니라 무효전력도 필요합니다. 

직렬 콘덴서

 

: 먼저 직렬 콘덴서 대해서 설명 드리도록 하겠습니다.

 직렬 콘덴서는 진상 전류를 이용해 전압강하를 보상해주는 기기입니다.

 적용 방법으로는 송배전 선로 도중에 직렬로 삽입하여 선로의 유도성 리액턴스를 보상하는 방법입니다.

 즉 선로 정수 그 자체를 변화시켜 선로의 전압강하를 감소시키는데 도움을 줍니다.

하지만 이렇게 전압강하를 감소시키는 역할을 하지만 단락시에는 양단에 고접압이 걸릴 수 있습니다.

뿐만 아니라 무부하시에는 선로 전류가 증대가 되어  케이블과 전기기기에 손상을 줄 수 있습니다. 

 

– 직렬콘덴서 장단점 분석

장점 단점
유도 리액턴스를 보상하고 전압 강하를 감소  단락 고장 시 콘덴서 양단에 고전압이 걸림
수전단 전압 변동률을 경감  무부하 변압기에 직렬 콘덴서를 투입하는 경우 선로 전류가 증대
최대 송전 전력이 증대하고 정태 안정도가 커짐 고압 배전선에 설치하는 경우 자기 여자 현상이 일어날 수 있음
부하 역률이 나쁠수록 효과가 큼 과보상이 되면 동기기에 난조 또는 탈조가 발생할 수 있음
 용량이 작아 설비비가 저렴함

  

 

 

전력용 콘덴서(병렬 콘덴서)

진산용-콘덴서
진산용-콘덴서

 

 : 다음은 전력용 콘덴서입니다. 

전력용 콘덴서는 병렬 콘덴서 방식으로 수전설비에서 사용하는 조상설비로 지상전류를 보상하여 역률을 개선해주는 역할을 합니다. 

– 직렬 콘덴서와 전력용 콘덴서 사용 목적 구분

  • 직렬 콘덴서 : 송배전 선로의 조상설비로 사용
  • 전력용 콘덴서 : 수전 설비에서의 조상설비로 사용

 

 뿐만 아니라 변압기와 배전선의 전력 손실 경감, 설비 용량의 여유 증가, 전기 요금의 감소 효과까지 얻을 수 있습니다. 

사실 역률이 보상됨으로써 얻을 수 있는 결과라고 이해하시면 될 거 같습니다. 

 전기기사 문제로도 나오니 참조 하시면 좋을 거 같습니다. 

▶ 전기기사 필기 실기 시험 일정 확인하기

▶ 전기공사기사 필기 실기 시험 일정 확인하기

역률보상
역률보상

 

– 전력용 콘덴서 (병렬 콘덴서) 적용 효과

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

 

 단 전력용 콘데서를 이용해 역률이 과보상 되는 경우 오히려 손실이 증가하고 단자전압 상승으로 인해 절연 파괴가 발생할 수 있습니다.

– 전력용 콘덴서로 인해 역률 과보상시 발생할 수 있는 현상

  • 전력 손실의 증가
  •  단자 전압 상승
  •  계전기 오동작

 

 병렬 콘덴서는 역률을 개선 시켜주는 역할을 하기 때문에 병렬 콘덴서 용량 산출에는 꼭 현재 역률과 역률 보상 후의 목표 역률 값을 활용하셔야 합니다. 

 – 전력용 콘덴서 용량 구하는 공식

  • Q1 = VI ( sinΘ1/cosΘ1 – sinΘ2/cosΘ2)
  • cosΘ1 : 개선 전 역률
  • cosΘ2 : 개선 후 역률 
병렬-콘덴서-용량-산출식
병렬-콘덴서-용량-산출식

 

추가적으로 전룍용 콘덴서를 적용할 때는 같이 수반되는 부속 설비로는 방전코일과 직렬 리액터가 있습니다. 

1) 방전 코일(DC, Discharge Coil)

  • 콘덴서에 축적된 잔류 전하를 방전
  • 감전 사고를 방지
  • 선로에 재 투입 시 콘덴서에 걸리는 과전압을 방지 목적

 

2) 직렬 리액터(SR, Series Reactor)

  • 제5고조파로부터 전력용 콘덴서를 보호하고 파형 개선의 목적
  • 이론적으로는  콘덴서 용량의 4%
  • 실무적으로는 조금의 여유를 주어 콘덴서 용량의 6%를 적용

 

직렬리액터-구하는-식
직렬리액터-구하는-식

 

 

리액터 및 동기 조상기

: 마지막으로 설명 드릴 사항은 리액터입니다.

 리액터의 역할로는 지상 전류를 이용해 이상전압의 상승을 억제하는 역할을 합니다.

리액터도 직렬 리액터도 한 종류로써 송전선로 및 부하설비에 모두 사용을 합니다.

– 리액터의 종류별 역할 및 특징

  • 분로 리액터 : 페란티 현상의 방지
  • 직렬 리액터 : 제 5고조파의 제거
  • 한류 리액터 : 단락전류의 제한
  • 소호 리액터 : 지락아크의 소호

 

 추가적으로 동기 조상기는 동기 전동기를 이용하여 무부하 운전중일 경우에 콘덴서로 작용하고, 부족 여자시에는 리액터로 작용하여 활용하는 것입니다. 

항목 전력용 콘덴서  분로리액터 동기 조상기
전력 손실 적음 적음 많음
가격 저렴 저렴 비쌈
무효 전력 진상 활용 지상 활용 진상, 지상 모두 활용
사고 시 전압 유지 작음 작음
조정 방식 계단적 계단적 연속적
시송전 불가능 불가능 가능

 

 

 여기까지 작성하도록 하겠습니다. 지금까지 조상설비 종류 특징 (feat. 직렬 콘덴서 병렬 콘덴서 리액터) 대해서 공유 드렸습니다. 

피상전력 유효전력 무효전력을 이해하고 어떻게 잘 무효전력을 이용하여 역률을 보상하는지에 대해서 이해하기 시작하면 조금이나마 전기를 알아가시는데 도움이 되실 겁니다. 감사합니다.

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