수배전 설비의 전력관리

1. 수배전 설비의 전력관리 에너지관리 공단 에너지 진단실 부장 이 용 신

2. 목 차 I 제 1장 변전실의 건설 II 제 2장 최대수요 전력관리 III 제 3장 역률관리 IV 제 4장 변전설비의 부하율 관리 V 제 5장 전력관리에 필요한 기본사항

3. 제 1장 변전실의 건설 1. 변전설비의 위치와 설비 2. 건축상의 고려 3. 도체의 이격거리 4. 변전실의 넓이

4. 1. 변전설비의 위치와 설비 (1) 위 치 빌딩의 경우는 대체로 입체적이고, 공장의 경우는 평면적으로 부하가 분산되므로, 변전설비의 위치 선정이 중요하다. 이 경우에는 다음과 같은 고려가 필요하다. 1)될 수 있는 데로 부하의 중심에 가까운 위치를 선정한다. 이것은 전력손실, 전압강하 및 배전설비가 적게 된다. 2) 외부로부터의 송전선의 인입이 손쉬어야 한다. 3) 기기의 반출입에 지장이 없을 것. 4) 지반이 좋고 침수, 기타의 재해가 일어날 염려가 적을 것. 5) 주위에 화재, 폭발 등의 위험성이 있는 것이 적을 것. 6) 염해, 유해가스 등의 발생이 적을 것. 7) 종합적으로 경제적일 것.

5. 1. 변전설비의 위치와 설비 (2) 설 비 1) 기기의 발열에 대하여 충분한 환기량을 가질 것. 2) 빌딩의 지하실에 변전실을 설치할 경우에는 빌딩 내에 침수될 경우, 기기가 침수되지 않 도록 충분한 배수설비를 한다. 3) 기기에 나쁜 영향을 주는 습기나 먼지가 없도록 한다. 4) 기기의 조작과 보수에 충분한 조명을 실시한다. 5) 보수원이 상주할 경우에는 냉방이 바람직하다.

6. 2. 건축상의 고려 1) 기기에 대하여 충분한 천정 높이를 가질 것. 고압의 경우, 천정높이는 보 아래 3.0m이상이며, 특고압의 20 ～ 30kV의 경우 보 아래 4.5m이상으로 한다. 2) 바닥하중은 변압기, 콘덴서 등의 중량물에 견디는 구조로 한다.(500 ～ 1000kg/㎠) 3) 바닥에는 케이블, 피트, 배관 등을 고려하여 콘크리트를 200～300mm로 한다. 4) 완전한 방화구획으로 하고 옆방과의 벽은 콘크리이트 조, 또는 불럭 조의 벽으로 한다. 5) 출입구의 문은 갑종, 또는 을종 방화 문으로 하고 문의 나비, 높이는 기기 반출입이 용이한 크기로 한다.

7. 3. 도체의 이격거리 만약 건물의 공간상 거리를 취할 수 없을 경우에는 도체를 절연물로 피복하든가 절연 판이나 통으로 격벽을 설치한다. 또한, 충전부에는 사람이 닫지 않도록 보호망을 설치..

8. 4. 변전실의 넓이 종래에는 대체로 다음 식이 사용되었음. 소요면적 = 3.3 × 최근의 빌딩의 실적을 기초로 한 조사에 의하면 보통 고압수전의 경우에서 고압전동기가 없는 경우 y = 2.5 고압전동기가 있는 경우 y = 0.194 여기서 y는 변전실 면적(㎡), x는 변압기 용량(kVA)를 표시하며, 고압전동기가 있는 경우의 x는 고압전동기 1Hp = 1kVA, 1㎾ = 1.34kVA로서 변압기 용량에 가산.

9. 제 2장 최대수요 전력관리 1. 최대 수요전력의 개념 및 정의 2. 최대수요 전력 절감의 영향 3. 최대수요 전력의 제어 방법 4. 수용가측 최대수요전력의 효율적 관리방안 5. 피크전력 삭감사례 < 최대전력제어시스템 >

10. 1. 최대 수요전력의 개념 및 정의 • 일반적으로 수요전력이란 어느 시각에서의 일정한 기준시간(수요시간)동안의 평균 전력(유효전력)을 의미 • 수요전력[㎾] = • = • 수요시한은 15분, 30분, 또는 1시간 등을 적용하고 우리나라의 경우는 고압 수용가에 설치되는 15분 누산형 최대수요 전력계에서15분 평균전력을 적용 • 수요전력[㎾] = 수요시한내의 사용전력량 × 4

11. 1. 최대 수요전력의 개념 및 정의 • 최대수요전력계를 설치한 고객은 검침 당월을 포함한 직전 12개월 중 7월, 8월, 9월 및 검침당월 중의 최대수요전력을 요금적용전력으로 하고 있고, 다만, 직전 12개월 중 7월, 8월, 9월 및 검침당월 중의 최대수요전력이 계약전력의 30% 미만인 경우에는 계약전력의 30%에 해당전력을 요금적용전력으로 하고 있슴. • <사례> • 어느 회사의 최대수요전력이 아래 표와같이 나타나고 있다. 97년 8월의 최대전력을 1,370㎾로 억제할 경우, 97.9월부터 98.7월까지의 기본요금의 경감액은 얼마인가? 단 기본요금은 ㎾당 5,890원이다. • 기본요금 경감액 = (1,400-1,370) × 10 × 5,890 • = 1,767천원/연

12. 2. 최대수요 전력 절감의 영향 • 2.1 전력회사 측면 • 2.1.1 부하율의 측면 • 부하율(%)= • 이 부하율은 계산에 사용되는 평균전력과 최대전력이 하루가 기준이면 일부하율, 1년이 기준이면 년부하율임. • 최대전력 즉, 최대수요전력을 감소시키게 되면 부하율은 증가. • 즉, 어느기간동안에 전력계통의 운영에 있어서 이 부하율이 크다는 것은 발전설비 및 전력유통설비(송전, 변전 및 배전설비)가 효율적으로 이용되었음을 의미. • 전력생산 원가절감과 전력수급안정을 도모함과 동시에 국가적인 에너지 자원 절약에도 기여.

13. 2. 최대수요 전력 절감의 영향 • 2.1.2 부하곡선상의 측면 • ○ 최대수요억제(Peak Clipping 또는 Peak Cutting) • 최대부하와 최저부하간의 차이를 감소시켜 부하 평준화를 도모하므로서, • 전력공급 설비의 이용효율을 향상. 이 경우는 피크시간대의 불요불급한 부하를 차단시키는 직접부하제어와 전력사용기기의 효율적인 이용을 통한 효율향상사업이 있슴. • ○ 최대부하 이전(Peak Shifting) • 피크시간대의 수요전력의 일부를 경부하시간대로 이전,최대수요전력을 감소시키고 심야부하를 증대시켜 부하율을 향상. 빙축열 시스템, 수축열 시스템등.

14. 2. 최대수요 전력 절감의 영향 • 2.2 수용가 측면 • 2.2.1 전기요금 경감 • 기본요금 적용기준 재설정 : 하절기(7～9월)피크를 연간 기본요금 적용 피크로 하고 그 외의 달 중 하절기 피크보다 높은 달은 그 달의 피크를 기본요금에 적용. • 2.2.2 수전설비의 여유율 확보 • 향후 부하의 증설로 인한 설비 투자비를 절감할 수 있슴.

15. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • 3.1 전력회사 측면 • 3.1.1 전기요금제도에 의한 방법 • 전기요금에 의한 제어방법은, 가장 합리적이고 효율적인 방법으로 선택적 요금제도를 이용하여, 소비자가 전기요금 절감을 위해 전기사용패턴을 자발적으로 조절하도록 함. • ○ 기본요금 피크연동제 • 일반용, 교육용, 산업용, 농사용전력 고객으로, 최대수요전력계를 설치한 고객에게, 년중 최대전력을 기준으로 기본요금을 부과하므로써, 전기요금절감을 위해 고객 스스로 최대수요를 억제하도록 유도함. • ○ 하계 휴가보수기간 조정요금제도 • 대상은 계약전력 300㎾이상의 일반용, 산업용 고객 • 하계휴가 또는 설비보수를 유도하여 피크를 억제하고 부하를 분산시키기 위한 제도임.

16. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • ○ 자율절전 요금제도 • 여름철 피크시간대에 고객 스스로 자신의 부하를 줄여서 요금절감을 꾀하기 위한 부하관리 프로그램임. 이 제도는 계약전력 300㎾이상의 일반용, 교육용, 산업용 고객을 대상으로 하며, • 7월 19 ~ 27일, 8월 8 ~ 19일중, 약정한 날의 14시부터 16시 사이에 당해고객의 평균전력을 당일 오전10시부터 12시까지의 평균전력 대비 연속 30분 이상 20%이상 줄이거나, 3,000㎾이상 줄이는 경우, 실적 조정전력 ㎾당 일정금액을 요금에서 경감. • ○ 시간대별 차등 요금제도 • 산업용 고객을 대상으로 하루를 경부하대, 중간부하대, 최대부하대로 3구분하여 전기요금의 차이를 두고 있음. • ○ 계절별 차등 요금제도 • 전력소비가 많은 계절과 적은 계절을 구분하여, 전력량 요금을 차등 적용함으로써 특정계절에 집중되는 전력수요, 특히 여름철 냉방수요의 억제를 유도하는 제도. • 요금수준은 여름철이 그 밖의 계절보다 약 10%정도 비싸게 책정하여 하절기 최대수요를 절감.

17. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • ○ 심야전력(갑)요금제도 • 전기를 심야시간대에만 공급받아 축열 축냉하여 냉난방 및 온수를 사용하는 경우. 부하평준화 효과를 거두기 위해 심야전력을 이용함. • ○ 심야전력(을)요금제도 • 전기를 심야시간대에 주로 공급받아 축열 축냉하되 기타시간에도 전기를 공급받아 냉방에 사용하는 경우.

18. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • 3.1.2 기기보급에 의한 제어방법 • 리베이트제도를 이용한 수요개발 기기보급 확대로, 고객참여를 적극 유도하고 최대부하 제어기능을 강화. • ○ 축냉식 냉방설비 • 축냉식 시스템에는 빙 축열식, 수축열식 및 잠열축열식 • 이것은 주간냉방에 사용하는 냉열을 야간에 만들어 탱크에 저장해 두었다가 그것을 낮 피크시간대에 이용 • 최대수요전력을 절감하고 또 냉동기의 용량을 줄일 수 있고, 냉동기를 고 효율로 운전할 수 있으며, 갑작스런 냉방부하 증가에 적절히 대응할 수 있는 등 여러 가지 장점 • 특히 수축열 장치는 산업체의 공간이 넓을 경우, 도입시 경제성을 충분히 확보가능하며, 이는 물이 가지고 있는 현열을 이용하는 축냉열 시스템이다.

19. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • ○ 소형 축냉식 에어컨 • 일반가정 및 소형상점에 적용가능한 축냉식 에어컨 개발로 고객의 다양한 욕구를 충족시키는 것이 가능. 제품의 종류는 10평, 20평, 30평형급 소형 축냉식 에어컨. • 구성기기는 심야시간대에 얼름(냉열)을 생산하는 실외기(냉동기)와 얼음을 저장하는 축열조 그리고 냉열을 사용하는 실내기로 구성. • 야간운전 : 심야에 냉동기를 가동, 축열조에 얼음저장. • 주간운전 : 주간에 냉동기정지, 축열조의 얼음이용,냉방. • ○ 고효율 자동판매기 • 효율향상 및 제어방법을 개선하여 여름철 피크시간대 최대수요전력을 억제하고 전기에너지 절약에도 기여하는 고효율기기. • 냉각장치정지시간 동안에 상품의 온도를 일정하게 유지하기 위해서 고품질 단열재 사용 및 밀폐구조로 개선하여 소비전력량을 기존의 자동판매기보다 대폭적(41%)으로 절감한 것이다. • 제어기간 : 6월 20일 ～ 9월 20일(토, 일, 국경일제외) • 제어시간(냉각시간) : 13시 30분 ～ 16시 30분(3시간)

20. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • 과냉각 : 상품을 3시간동안 과냉각하여 저온상태유지 • 냉각정지: 냉각 장치를 3시간동안 정지, 전력사용 억제 • ○ 원격제어 에어컨 • 원격제어 에어컨은, 전력회사에서 계통상황에 따라 제어여부를 판단하여, 제어명령을 내리면 무선통신회사의 무선호출 교환기를 거쳐, 고객의 에어컨에 부착되어 있는 제어용 수신기가, 에어컨을 작동 또는 정지시킴.

21. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • ○ 직접부하제어 • 300kW이상의 일반용, 산업용, 교육용 등 대형고객을 대상으로한 직접부하제어 방안을 2001년부터 시행하고 있음. • 이 제도는 고객과의 사전약정을 통한 전력부하 조정량을 수급불균형으로 조정필요시 통신에 의하여 고객측 부하를 원격으로 제어하는 방식. • 전일예고제어 : 시행전일 17시까지 직접부하 제어 통보 • 당일예고제어 : 시행당일 3시간 전에 직접부하 제어통보 • 긴급제어 : 시행당일 3시간 내에 직접부하 제어통보

22. 3. 최대수요 전력의 제어 방법 • 3.2 수용가 측면 • 3.2.1 축냉식 냉방설비 • 3.2.2 고효율기기(인버터, 조명) • ○ 고효율 인버터 • 고효율 인버터는 전체 전력사용량의 약 60%를 점유하고 있는 전동기부하의 이용효율을 향상시켜 전력수급안정에 기여하는 고효율 기기. • 주파수 및 전압을 부하특성에 맞게 변화시켜 회전속도를 제어함으로써 전력소비를 절감한다. 2승 저감토오크의 부하특성을 갖는 유체기기 등에서는 이를 적용시 효과극대. • ○ 고효율 조명기기 • 자기식 안정기, 전자식안정기 및 전구형 형광등 등의 고효율 조명기기에 의한 최대수요전력제어. • 3.2.3 최대수요전력제어기(Demend Controller) • 전력사용량을 상시 감시하면서 현재전력이 설정된 목표전력을 초과할 것이 예상될 경우 에어컨, 냉동기, 펌프, 공조기, 조명, 전기로 등 불요불급 부하를 순차적으로 차동차단하고, 현재전력이 목표전력이하로 내려가거나, 수요시한이 끝나면 자동적으로 부하전원을 투입, 최대수요전력을 목표값 이하로 항시 관리.

23. 4. 수용가측 최대수요전력의 효율적 관리방안 • 수용가의 입장에서는, 어떻게하면 최대수요전력을 절감하여 전력요금을 절약할 수 있을까가 최대의 관심사임. • 4.1 체크사항 • ○ 현재의 계약전력 결정방법의 조사 • 고압수용가 : 수전변압기용량, 또는 최대수요 전력량계 • 저압수용가 : 부하산정, 또는 최대수요 전력량계. • ○ 현재의 계약용량 • 계약전력 300㎾이상(일반, 산업용) : 휴가보수기간 조정 요금제, 자율절전요금제, 부하이전요금, 직접부하제어 • ○ 부하구성실태의 분석 • 전동기부하 : 고효율인버터지원제도 (산업용으로서 전 동기(7.5～55㎾)에 인버터를 설치하여 절감 전력합계가 규정치이상이 되는가

24. 4. 수용가측 최대수요전력의 효율적 관리방안 • 조명기기 : 고효율조명기기 지원제도 검토 • 자동판매기 : 고효율자동판매기 지원제도 검토 • 에어컨 설비 : 축냉식 냉방설비 지원제도 도입여부. • 중요부하, 일반부하 : 최대수요전력제어기기 적용여부. • ○ 일부하, 월부하, 년부하 곡선작성 및 분석 • 휴가보수기간조정요금제 : 연속 3일 이상동안 주간시간대(8시～18시)에 최대수요전력을 50%이상줄이거나 줄이는 전력이 3,000㎾이상이 되는 경우를 분석함. • 자율 절전요금제도 : 14시부터 16시까지의 부하조정시간의 평균전력을 당일 10시부터 12시까지의 평균전력보다 20%이상 줄이는 경우 또는 줄이는 전력이 3,000㎾이상이 되는 경우를 분석함. • 일 최대수요전력, 월 최대수요전력, 년 최대수요전력을 분석함.

25. 4. 수용가측 최대수요전력의 효율적 관리방안 • 4.2 효율적 관리 방안 • 4.2.1 계약전력 결정 • 수전변압기 용량 또는 부하산정방법에 의하여 결정된 계약전력을 부하곡선상의 최대수요전력값과 비교하여 최대수요전력량계 설치에 의한 계약전력으로의 변경여부를 결정. • 4.2.2 지원요금제의 결정 • 현재의 계약전력에 따라 지원요금제도를 적절히 선택하여, 부하곡선을 이용, 각종 요금제도의 적용여부를 결정. • 4.2.3 지원금제도의 결정 • 부하구성실태를 분석하여, 고효율 인버터 지원제도, 고효율조명설비의 지원제도, 고효율전동기 지원제도, 고효율자동판매기 지원제도, 축냉식 냉방설비 지원제도 등을 결정.

26. 4. 수용가측 최대수요전력의 효율적 관리방안 • 4.2.4 최대수요전력 제어기의 설치여부 결정 • 일, 월, 년 부하곡선과 현재의 계약용량, 중요부하와 일반부하의 구분가능 여부를 판단하여, 최대수요전력제어기의 설치여부와 계약용량의 변경여부 결정.

27. (A 공정) (냉동기) (B 공정) (냉동기) 5. 피크전력 삭감사례 어느 회사의 A, B 공정의 냉열공급 시스템은 다음 그림과 같음. [표-1] 냉동기 년간 운전현황 단 A, B공정 공히 연간 가동율은 80%, 심야전력단가 평균 29원/kWh, 피크 및 중부하시의 전력단가 평균 82원/kWh. 그림 현재의 냉동기 공급계통

28. 5. 피크전력 삭감사례 • 현재 공장에서 보유하고 있는 냉동기 400RT(현재부하가 저하로 다른 냉동기에서 공급가능함)와 복지관용 냉동기 200RT(철거대상)를 이용하여, 수축열시스템을 도입, 심야시간대(일 10시간)에 냉열을 생산하여, 이를 수축열 탱크에 저장하였다가 중부하 또는 피크시간대에 냉열를 공급하여, 피크전력을 절감하고 전력요금의 경감을 이루고저 한다. 이 때의 운전 전력비용의 경감량을 계산함. • 단, 이때 수축열 시스템의 도입 촉진으로, 국가 전체의 피크를 절감하여, 발전소 건설회피비용을 위하여 다음과 같은 정부지원책을 활용. [표] 수축열 시스템 한전 무상지원금 세제감면 : 투자액의 7%상당금액에 대해 법인세 공제

29. 5. 피크전력 삭감사례 <해설> 1) 축냉열 탱크 용량 결정 ○ 계산조건 대상 냉동기는 심야시간대(22:00～08:00)에만 운전함. 축냉열 조내의 냉수는 피크 및 중부하대에만 송수함. 축냉열 조의 입출구온도차는 8℃(13℃→5℃)로 한다. ○ 현재의 냉열부하(평균) A공정: 240RT×0.8(부하율)×14시간/일 = 2,688 RTh/일 B공정: 200RT×0.8(부하율)×14시간/일 = 2,240 RTh/일 계 4,928 RTh/일

30. 5. 피크전력 삭감사례 ○ 냉열 공급능력 - 400RT : 400RT×10시간/일 = 4,000 RTh/일 - 200RT : 200RT×10시간/일 = 2,000 RTh/일 계 6,000 RTh/일 ○ 냉열 공급여유 6,000 RTh/일 - 4,928 RTh/일 = 1,072 RTh/일 ○ 축냉열 조 크기 계산 V[㎥] ×1,000kg/㎥ ×(13 - 8) = 6,000 ×3,024 ㎥ = 2,268 ㎥

31. 5. 피크전력 삭감사례 2) 수축열 시스템 개략도 기존의 A, B공정 냉동기군 : 심야시간대에만 운전. 축냉열조 전용 냉동기 : 심야시간대에 운전, 축열 피크시간 및 중부하대에 냉수 공급.

32. 5. 피크전력 삭감사례 3) 경제성 검토 ○ 피크전력 감소 현재의 냉동기 피크전력 : 537㎾(동시부하율 100%간주) ○ 에너지 비용 감소 - 피크전력 요금경감 : 537㎾ ×4,950원/㎾ ×12개월 = 31.9백만원/연 - 사용량 요금 경감 A, B공정의 평균전력 × 연가동시간 × 피크, 심야전력 단가 차 = 430 × 365 × 24 × 0.80 × (82 - 29) = 159.7백만원/연 계 : 191.6백만원/연

33. 5. 피크전력 삭감사례 ○ 투자비 - 탱크(20m × 20m × 6m)제조비 : 500백만원 - 기타 배관 및 설치비 : 600백만원 - 자금지원 : -228백만원 계 872백만원 ○ 투자비 회수기간 4.5년

34. < 최대전력제어시스템 > l. 최대전력제어는 다음과 같은 방법으로 진행. ① 제어가능 부하의 발굴 ② 제어가능 부하의 그룹화 ③ 최대전력제어시스템 설치 ④ 목표전력 설정 및 제어 2. 제어가능 부하 제어대상 부하를 결정. 3. 제어시스템 구성 ① 각 부하별로 원격제어용 단말장치를 설치, 각각의 제어대상부하를 연결. ② 디맨드컨트롤러에서 한전 계량기의 최대전력 신호를 받아 예상 전력이 목표값을 초과할 우려가 있는 경우, 각 부하의 원격제어용 단말장치에 지령을 보냄. ③ 제어시스템은 디맨드컨트롤러, 감시용 PC 및 프로그램, 무선 안테나, 원격제어단말장치 등.

35. < 최대전력제어시스템 > 최대전력제어시스템 구성 개요도 종래에는 디맨드컨트롤러를 설치해도 한전 계량기와 동기신호가 맞지 않았으나, 최근에는 계량기와 바로 동기됨으로써 이러한 문제가 해결되었음.

36. 제 3장 역률관리 1. 역률관리 및 측정법 2. 역률개선 효과 3. 역률조정 장치 4. 역률 개선 사례

37. 1. 역률관리 및 측정법 1.1 역률관리 전력설비의 대부분은 코일성분과 저항성분으로 구성되며, 따라서 일(Power)과는 무관한 무효전력이 존재하게되고, 이 무효전력은 전원공급설비의 이용율 저하, 손실증가, 전압강하의 원인을 제공. 교류에서 임피던스의 각에 의해서 전압과 전류사이에 위상차가 발생하는 경우, 전력은 항상 전압과 전류를 곱한 값보다 작은 값 즉, 전압과 전류를 곱한 값에 1보다 작은 어떤 변수(factor)를 곱한 값으로 표시되는데 이 변수를 역률(Power factor). 정현파 교류전압과 전류 사이의 위상차를 θ라하면,

38. 1. 역률관리 및 측정법 위의 관계식에서 어떤부하에 전력을 공급하는 경우에 부하의 역률이 낮으면 동일 전압에서 보다 많은 전류를 흘러주어야 하며, 따라서 발전기, 송전선, 변압기 등을 포함한 계통의 열 손실과 전압강하가 증가하고, 이들 기기의 소요용량이 증가함. 1.2 역률의 측정방법 1.2.1 순간역률의 측정 순간역률의 측정에는 역률계를 이용하는 외에, 그 설비의 전력계, 전압계, 전류계 등에 의한 제 측정치를 이용,

39. 1. 역률관리 및 측정법 1.2.2 평균 역률의 측정 유효, 및 무효 적산전력계에 의한 측정치를 이용, 단, WH는 유효적산 전력계(24시간 기록치), QH는 무효적산 전력계(24시간 기록치) 이 경우는 각 상전압이 평균이며, 각 상전류가 불평형이라도 정확한 역률의 산정이 가능.

40. 2. 역률개선 효과 2.1배전선 및 변압기의 손실경감 일정한 전력을 수전하는 경우, 부하의 역률이 낮을수록 전류는 증가하게되며, 배전선 변압기 등에서의 전력손실도 증가. 선로의 전력손실 은 여기서 I는 선전류(A), R는 1선당 선로저항(Ω) 부하전력을 P(W), 역률을 cosθ, 전류 I는, 한편 선로의 손실저감량은, 은 현재의 선로손실, 은 현재의 역률값의 제곱, 은 역률 개선시의 역률의 재곱값.

41. 2. 역률개선 효과 2.2 설비용량의 공급능력 증가 전기설비의 용량은 대개 피상전력으로 표현되므로, 동일용량의 설비에서 역률을 개선함으로서, 추가적인 유효전력의 공급이 가능하여, 설비의 용량에 여유가 생기게 됨. [그림]에서 피상전력이 W₁, 개선전 역률이 cosθ₁, 이에 전력용 콘덴서를 설치하여 역률을 cosθ₂로 개선시역률개선시 추가공급가능한 부하전력 ΔP는 P₂- P₁

42. 2. 역률개선 효과 2.3 전압강하의 감소 전압 강하율 3상 3선식의 배전선로의 1선당 저항을 R, 리액턴스를 X라 하고, 부하단 전압을 , 선 전류를 I, 송전단 전압을 , 부하전력을 , 개선전후의 역률을 각각 cosθ, cosθ₁ 현재의 전압강하 ΔE는, 역률개선시 전압강하 ΔE＇는,

43. 2. 역률개선 효과 전압강하 개선분 e는 e = ΔE - ΔE＇ 여기서 tanθ>tanθ₁이므로 전압강하가 줄여듦. 2.4 전력요금의 경감 기준역률을 90%이상으로 유지하도록 하고 있으며, 기준역률 이상시는 95%까지 매 1%에 대하여 기본요금을 감액, 90%미달시 매 1%마다 기본요금을 1%씩 추가부담.

44. 3. 역률조정 장치 3.1 역률제어 용량 산정 부하전력 Po[㎾] 역률 cosθ인 부하에서 역률을 cosφ으로 개선하기 위한 콘덴서의 용량 를 [그림] 의 백터도에서 구하면, Qc = Po (tanθ-tanψ) = [kVA] [그림] 역률개선시 콘덴서용량 결정 백터도

45. 3. 역률조정 장치 3.2 역률개선시 설치방법 콘덴서의 설치위치는 여러장소를 고려할 수 있으며, 부하설비의 용량, 콘덴서의 설치효과, 유지보수 및 경제성 등을 고려하여 유리한 위치에 설치함.

46. 3. 역률조정 장치 [표] 콘덴서의 집중설치와 분산설치 효과비교 3.3 역률제어 방식 3.3.1 무효전력에 의한 제어방식 지상 무효전력을 콘덴서에 의한 진상 무효전력으로 상쇄시키는 것이므로 무효전력을 이용한 역률제어방식이 가장 합리적. 이 방식은, 무효전력 계전기를 사용하여, 부하의 지상 무효전력이 적정한 값보다 증가하면 콘덴서를 투입하고, 진상 무효전력이 어느 값보다 커지면 개방하는 방식.

47. 3. 역률조정 장치 3.3.2 역률에 의한 제어방식 역률계전기로 부하의 역률을 감지하여, 설정 값 이하가 되면 콘덴서를 투입, 일정 값 이상이 되면 콘덴서를 개방. 경부하시 무효전력의 제어폭이 작아지므로 제어폭이 콘덴서 1군의 용량보다 작아지는 곳에서는 헌팅이 발생함. 따라서 제어폭이 콘덴서 1군의 용량보다 작아지지 않도록 경부하에서는 자동적으로 Lock되는 기능있어야 함. 3.3.3 프로그램 제어방식 시간대별로 부하곡선의 패턴이 일정한 경우에 타이머를 사용하여 콘덴서의 투입 개방을 제어함. 각종 방식 중에서 가장 간단하고 염가.

48. 3. 역률조정 장치 3.3.4 전압에 의한 제어방식 부하의 역률이 낮을수록 전압강하가 크고 부하의 역률이 진상인 경우에는 전압이 상승하기 때문에 전압을 측정하여 콘덴서의 투입 개방을 결정. 이 방식은 역률제어보다는 전압조정을 목적으로 하는 경우에 많이 사용. 3.4 역률제어용 콘덴셔 운용시 주의사항 3.4.1 전동기의 자기 여자 여러 대의 전동기에 대해서 공동 보상용 콘덴서를 모선에 설치하는 경우에, 운전조건에 따라서 유도 전동기가 자기여자를 일으켜, 전원을 개방한 경우에도 전동기의 단자전압이 상승하거나, 장시간 감소하지 않는 경우가 있음. 이를 방지하기 위해서는 유도전동기의 무효전력에 상응하는 콘덴서를 전동기마다 개별로 설치함.

49. 3. 역률조정 장치 3.4.2 돌입전류에 의한 CT의 섬락 전동기에 역률개선용 콘덴서를 직결하는 경우, 콘덴서의 잔류전하가 전동기의 권선을 통하여 방전되므로 방전코일은 두지 않아도 됨. 콘덴서의 용량이 커지면 개폐기의 투입시, 돌입전류의 크기가 증가하고 주파수가 커져서 개폐기에 직렬로 삽입된 CT가 섬락 또는 소손되는 경우가 있슴. 직렬리액터 필요. 3.4.3 콘덴서에 의한 고조파의 확대현상 개통 내에 존재하는 다양한 고조파 발생원과 콘덴서의 공진에 의해서 고조파 전압 및 전류의 확대 우려. 특정 차수의 고조파에 대해서 콘덴서 회로가 유도성이 되도록 직렬리액터를 설치함.

50. 3. 역률조정 장치 제 5고조파를 대상으로 하는 경우의 직렬리액터 용량은, 직렬리액터는 콘덴서 용량의 4%이상이면 되나, 여유를 감안하여 6%정도의 것을 설치함. 3.4.4 페란티의 현상 일반적으로 전압강하는, 지상전류에 의해서 발생하고, 수전단은 송전단보다 전압이 낮게 된다. 그러나 콘덴서에 의해서 과보상되는 경우, 즉 부하가 경부하가 되는 경우에, 콘덴서의 개방이 이루어지지 않으면, 진상전류가 흐르게 되어 설치점의 전압이 송전단의 전압보다 높아지는 페란티의 현상이 발생하여, 과전압에 의해 소손, 수명 단축 등의 문제점이 발생함.