전력공학 8일차 - 3장 송전특성 및 조상설비 / 조상설비

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조상설비 란?

: 일정한 전압으로 운전하기 위해 필요한 무효 전력을 공급하는 장치. → 역률 조정 장치

조상설비에는 전력용 콘덴서, 동기 조상기, 분로 리액터가 있음.

 

◆ 역률이 개선된다면?

- 전력 손실을 감소

- 전압강하를 감소: 아래 포스팅에서 전압강하 계산식을 참고해주세요.

https://wonji0117.tistory.com/14?category=1081643

전력공학 5일차 - 3장 송전특성 및 조상설비 / 단거리 송전선로

- 수전 설비 용량의 감소: 더 작은 용량의 변압기를 쓰게 되니 비용이 절감됩니다.

- 전기 요금의 감소: 아래 그림의 빨간색 밑줄 내용 참고해주세요.

출처: 한국전력공사 사이버지점 (https://cyber.kepco.co.kr/ckepco/front/jsp/CY/G/A/CYGAPP001.jsp)

 

 

1. 전력용 콘덴서 (SC, Shunt Capacitor)

: 역률을 개선하기 위하여 부하와 병렬로 연결하는 콘덴서.

 

◆ 역률 개선의 원리와 콘덴서 용량

전력용 콘덴서를 부하에 병렬로 설치하면, 무효 전력이 콘덴서 용량만큼 보상되어 Ptanθ1에서 Ptanθ2로 감소되고, 역률은 θ1에서 θ2로 증가된 것을 알 수 있습니다.

아래 식은 콘덴서 용량(충전 용량)에 대한 것입니다. 참고해주세요.

 

◆ 전력용 콘덴서의 구조

위 결선도처럼 전력용 콘덴서는 일반적으로 직렬 리액터, 방전코일과 함께 사용됩니다.

 

◆ 콘덴서 충전용량 (△결선, Y결선)

여기서 Q1은 1상의 충전용량임

△결선이 Y결선보다 상전압이 √3배 크므로 충전 용량은 3배큼 (전압이 제곱이므로)

콘덴서를 △결선하면 Y 결선에 비해 3배큰 충전 용량을 얻을 수 있다!

 

◆ 선로의 충전전류

송전선로의 충전전류는 위식으로 계산되며 l은 선로의 길이입니다.

C값은 3상 1회선에 대한 계산식입니다. 아래 포스팅을 참고해주세요.

https://wonji0117.tistory.com/12?category=1081643

전력공학 3일차 - 2장 선로정수 및 코로나 / 등가 선간거리 및 등가 반지름, 선로정수

 

참고) 직렬 콘덴서 (Series Capacitor)

: 일반적으로 긴 송전선로에서 과도한 인덕턴스를 보상하기 위해 직렬로 적용되며, 전압강하를 감소시키고 전력 안정도를 증대시킵니다.

 

1) 직렬 리액터 (SR, Series Reactor)

: 차단기 ON/OFF시 콘덴서로 흐르는 돌입 전류를 저감시켜 주며, 고조파 전압 및 전류는 콘덴서와 리액터 용량 비율에 따라 콘덴서쪽으로 억제 혹은 흡수하게 됩니다.

 

1-1) 종류

▷ 분로 리액터 : 페란티 현상 방지

▷ 직렬 리액터 : 5고조파 제거 (계통의 고조파를 제거해주기보다는 콘덴서 쪽으로 흐르는 고조파를 억제함, 계통의 고조파를 제거해주는 것은 필터 리액터의 역할임) 

▷ 한류 리액터 : 단락 전류의 제한

▷ 소호 리액터 : 지락 아크의 소호

* 페란티 현상?

: 선로에 흐르는 전류가 진상이 되어 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상. (부하 감소로 L보다 C가 높을 때)

페란티 현상 방지 대책) 수전단에 분로 리액터 설치, 동기조상기의 부족 여자 운전

 

1-2) 용량

: 일반적으로 5고조파가 제일 많기 때문에, 직렬 리액터의 용량은 콘덴서 용량의 6%를 사용함. (13% 리액터는 11조파가 많은 계통에 사용됨)

아래 식에 따라 n=5(5고조파)인 경우 리액터 용량은 콘덴서 용량의 0.04(4%)로 계산됨. 이에 여유를 주어 용량을 5~6%로 선정하며(역으로 계산하면 n은 4.08), 5고조파에 대해 콘덴서 회로를 유도성으로 만들어 주게 됩니다.

2) 방전코일 (DC, Discharge Coil)

: 차단기 OFF시 콘덴서의 잔류 전하를 빠르게 방전시켜주는 역할을 합니다.

 

2. 동기 조상기

: 동기 전동기의 여자전류를 변화시켜 진상 또는 지상 전류를 공급하여 부하의 역률을 개선하는 장치.

여자 전류(If) 가 증가할수록 진상 전류(앞선 역률)에 가깝고, 감소할수록 지상 전류(뒤진 역률)에 가깝다.

 

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