커패시터 개폐장치

무엇인가

커패시터 개폐장치는 역률개선용 콘덴서를 계통에 투입하거나 분리하는 장치다.

돌입전류와 개폐 과전압을 억제하며 안전하게 차단하는 것이 핵심이다.

일반 개폐기와 다른 성능이 필요한 이유를 차례로 본다.

두 가지 현상

투입 순간 전하가 0인 콘덴서에 전원이 연결되어 돌입전류가 흐른다.

차단할 때는 전류 영점에서 잔류 전하가 남아 극간 전압이 오른다.

접점 간극의 절연이 회복되지 않으면 재점호가 생겨 과전압이 발생한다.

돌입전류 억제와 재점호 방지가 이 장치 성능의 핵심이다.

구성요소

커패시터 개폐장치는 차단기, 직렬리액터, 방전코일, 콘덴서, 보호 퓨즈로 구성된다.

각 요소는 돌입전류, 재점호, 잔류전압 중 하나 이상을 맡는다.

직렬리액터는 돌입전류 상승률을 낮추고 공진 차수를 바꾼다.

리액턴스 비율 6%는 5고조파, 13%는 3고조파 대응에 쓰는 대표적인 값이다.

계산 예

가상의 예로, 저압 콘덴서로 역률을 0.8에서 0.95로 개선하는 경우를 본다.

유효전력 100kW일 때 개선 전 무효전력은 75kvar, 개선 후는 32.9kvar이다.

필요한 콘덴서 용량은 두 값의 차이인 42.1kvar이다.

이 용량에 맞춰 차단기와 개폐기를 고르고 돌입전류로 접점 정격을 확인한다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 묻는 것은 개폐기와 차단기의 역할 차이다.

개폐기는 정상 부하의 투입과 개방이 목적이라 고장전류 차단 성능은 요구되지 않는다.

고장 보호는 차단기나 퓨즈가 맡는다는 점을 답안에 명확히 쓴다.

차단 후 방전하지 않고 재투입하는 실수도 많으니 주의한다.

정리

커패시터 개폐장치의 목적은 역률개선 콘덴서의 투입과 개방이다.

필수 성능은 돌입전류 억제, 재점호 방지, 잔류전하 방전의 세 가지다.

재투입 전에는 잔류전압을 낮추고, 고조파와 과전압을 고려해 전류 여유를 둔다.