역률개선용 전력콘덴서

정의와 핵심 원리

역률개선용 전력콘덴서는 유도성 부하의 지상 무효전력을 진상 무효전력으로 상쇄하는 설비다.

콘덴서는 부하와 병렬로 설치되는 정지형 조상설비다.

유효전력 P 는 그대로 두고 무효전력만 줄이는 것이 핵심이다.

병렬 설치와 원리

콘덴서 전류는 전압보다 90도 앞서 흐른다.

콘덴서는 부하 가까이 병렬로 달아 지상 무효전력을 공급한다.

그 결과 전원 측에서 끌어오는 무효전류가 줄어 전력손실이 감소한다.

구성요소와 역할

역률개선 설비는 콘덴서 본체와 부속 장치로 구성된다.

직렬리액터는 고조파 공진을 막고 투입 시 돌입전류를 줄인다.

방전코일은 차단 후 남은 전하를 방전시켜 감전과 재투입 사고를 막는다.

직렬리액터의 기준 리액턴스는 콘덴서 리액턴스의 6% 전후를 쓰는 것이 일반적이다.

용량 산정식 계산

역률을 개선하는 데 필요한 콘덴서 용량은 무효전력의 차이로 구한다.

역률 0.7 을 0.95 로 올리는 300kW 부하의 경우를 계산한다.

두 역률의 탄젠트 차이에 유효전력 300kW 를 곱하면 약 207kVar 이다.

계산한 값은 표준 용량으로 올림하여 뱅크를 구성한다.

설치 위치와 제어 방식

설치 위치에 따라 개별, 그룹, 집중 보상으로 나뉜다.

개별 보상은 전동기 단자에 설치해 손실 저감 효과가 가장 크다.

집중 보상은 수전 모선에 설치해 수전점의 역률을 맞추는 데 유리하다.

제어 방식은 고정형과 자동형으로 나뉜다. 자동형은 APFC가 단계별로 개폐한다.

유의사항과 정리

과보상이 되면 진상 무효전력이 많아져 전압이 상승한다.

고조파가 많은 계통에서는 콘덴서가 공진을 일으킬 수 있으므로 공진 차수를 확인한다.

역률개선의 효과는 손실 감소, 전압강하 감소, 설비여유 증가, 요금 감소다.

이 항목들을 답안에 빠짐없이 쓰는 것이 채점 포인트다.

직접 풀기

방금 배운 원리를 적용하는 문제를 풀어 보자.

정답은 변하지 않는다. 무효전력만 줄이는 것이 역률개선이다.