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1) 선로 및 변압기 손실을 줄여주므로 소비전력(kWh)을 저감시킨다. 2) 무효전류 및 유도성 리액턴스를 감소시키므로 선로 전압강하를 개선한다. 3) 지상 무효전력을 감소시키므로 전압 변동율을 낮추게 한다.
전력 용 콘덴서 역할
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전력용 콘덴서(Power Capacitor)에 대하여
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전력용 콘덴서(Power Capacitor)에 대하여
1 전력용 콘덴서를 사용하는 이유
2 전력용 콘덴서의 외관
3 전력용 콘덴서의 구조
4 전력용 콘덴서의 안전장치
5 전력용 콘덴서의 점검 방법
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전력용 콘덴서 (Power Capacitor)
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전력용 콘덴서 (Power Static Condenser) : 네이버 블로그
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3. 전력용콘덴서
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진상콘덴서의 용도 및 역할
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- Most searched keywords: Whether you are looking for 진상콘덴서의 용도 및 역할 진상콘덴서의 용도 및 역할 · 1. 변압기 동손 감소 · 2. 선로 손실 경감 · 3. 공급 설비용량의 여유도 증가 · 4. 전압강하, 전압변동률 개선 · 5. 전력요금 … 진상콘덴서의 용도 및 역할 진상콘덴서의 용도 및 역할 1. 진상콘덴서는 역률이 좋지 않을 때 설치합니다. 즉, 역률이 나쁘다는 것은 전압과 전류의 위상이 어긋나서, 보내는 측의 전력을 100% 활용하지 못하는..전기/통신/소방공사 관련한 모든 소식들을 전합니다.
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진상콘덴서의 용도 및 역할
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진상콘덴서의 설치 목적 및 역할
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- Most searched keywords: Whether you are looking for 진상콘덴서의 설치 목적 및 역할 진상(進相)콘덴서란 말 그대로 상(相)을 전진(進)시키는 콘덴서로써 역률을 개선하여 무효전력을 저감하는 역할을 합니다. 진상콘덴서를 이해하기 위해서 … 안녕하세요. 오늘은 진상콘덴서의 설치 목적 및 역할에 대해서 말해 볼려고 하는데요. 그럼 먼저 진상콘덴서에 대해 알아볼까요. 진상(進相)콘덴서란 말 그대로 상(相)을 전진(進)시키는 콘덴서로써 역률을 개선..
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전력용 콘덴서(Power Capacitor)에 대하여
안녕하세요? 오늘은 전력용 콘덴서(Power Capacitor)에 대해서 말씀드리겠습니다. 흔히 수배전반에서 볼 수 있는 전력용 콘덴서는 역률을 개선하기 위한 장치입니다. 전력용 콘덴서는 진상 콘덴서라고도 부릅니다. 일반인들에게 전력용 콘덴서는 흔하게 볼 수 있는 기기가 아니지요. 전기를 공부하시는 분들은 전력용 콘덴서에 대해서 책에서 많이 접하셨을 것입니다. 하지만 전력용 콘덴서에 대한 보다 상세하고 세밀한 공부를 위해 오늘 이 글을 쓰게 되었습니다. 전력용 콘덴서는 역률과 관계가 있는데 만약 역률에 대해서 잘 모르시는 분은 필자의 과거 포스팅을 먼저 참고하시면 좋겠습니다.
2020/10/14 – [별의 시설관리/전기] – 역률에 대하여
2020/07/03 – [별의 시설관리/전기] – 자동역률조정기(EPC-600)에 대하여
1. 전력용 콘덴서를 사용하는 이유
우리의 일상생활 가운데 역률에 좋지 않은 영향을 끼치는 전기기기들이 있습니다. 위와 같은 방전등(형광등, 메탈할라이드 등)과 모터 용접기 등은 역률에 나쁜 영향을 끼치게 됩니다. 역률이 좋지 않으면 전력 손실이 증가하고 전기요금이 증가하는 등의 악영향이 있기 때문에 전력용 콘덴서를 이용하여 역률을 개선하게 됩니다.
2. 전력용 콘덴서의 외관
전력용 콘덴서의 외관은 보통 위와 같습니다. 가장 왼쪽의 것은 고압 및 특고압용 전력용 콘덴서로 상부 연결부에 애자가 설치되어 있습니다. 가운데 것이 우리가 가장 흔하게 볼 수 있는 유입식 전력용 콘덴서입니다. 사진의 것은 사각형이지만 둥근 모양도 있습니다. 가장 오른쪽의 것은 건식 전력용 콘덴서입니다. 모양은 조금씩 다르지만 모두 전력용 콘덴서입니다. 전력용 콘덴서는 서두에 언급한 것처럼 모터를 사용하는 곳에는 필수로 설치되어 있습니다.
최근 건식 전력용 콘덴서를 사용하는 곳도 종종 볼 수 있습니다. 건식 콘덴서는 콘덴서 내부에 오일이 없는 것입니다. 콘덴서 내부에 들어 있는 오일은 잔류성 유기오염물질 POPs(Persistent Organic Pollutants)이기 때문에 인체에 유해합니다. 대표적으로 이런 잔류성 유기오염물질이 들어있는 전기 기기는 유입식 변압기라고 할 수 있겠습니다. 필자도 유입식 변압기를 교체하는 과정에서 오일 폐기처리를 위해 귀찮은 과정을 겪었던 것이 기억이 납니다.
실무적인 면에서는 유입식 콘덴서가 자주 배가 불러오거나 터지면 건식으로 교체하기도 합니다. 아무래도 유입식보다 건식이 더 내구성이 있는 것 같습니다.
3. 전력용 콘덴서의 구조
1) 단상 전력용 콘덴서
전력용 콘덴서는 위와 같이 단순하게 생겼습니다. 철판의 양쪽에 +극과 -극이 붙어 있으면 철판에 전하가 충전되게 됩니다. 하지만 위의 것은 단순하게 표현하기 위해서 단상으로 그린 것이고 실제로는 3상이 콘덴서에 연결되어 있습니다. 수배전반에 있는 콘덴서를 확인해 보세요. 그렇다면 3상이 연결된 콘덴서의 내부는 어떻게 되어 있는 것일까요?
2) 3상 전력용 콘덴서
3 상의 전력용 콘덴서는 위와 같이 내부가 Δ결선 또는 Y결선으로 되어 있습니다. 이 두 결선의 차이가 무엇일까요? 똑같은 콘덴서 3개가 들어있으니 충전용량이 동일한 것은 아닐까요? 아닙니다. 콘덴서의 충전용량 식은 아래와 같습니다.
Q=ωCE^2
여기서 충전용량은 전력용 콘덴서에 걸리는 전압의 제곱에 비례합니다. 잘 아시는 바와 같이 Δ결선에는 380V가 걸린다면 Y결선에는 220V가 걸리죠. 즉 Y결선에 걸리는 전압은 Δ결선에 걸리는 전압의 1/√3 배인 것은 전기를 조금 공부하시는 분이라면 아실 것입니다. 따라서 제곱에 비례하므로 콘덴서 1개에 걸리는 충전용량은 Δ결선 대비 Y결선이 1/3입니다. 따라서 용량만 생각한다면 Δ결선의 전력용 콘덴서만을 사용해야 합니다. 하지만 Y결선의 장점도 있기 때문에 두 개를 골고루 사용한다고 합니다.
3) 전력용 콘덴서 구조
출처: https://electrical-engineering-portal.com
특고압 전력용 콘덴서를 예를 들어 전력용 콘덴서의 구조를 말씀드리겠습니다. 특고압 같은 경우 내부에 Fuse가 설치되어 있어 고장 발생 시 전원을 차단하는 기능이 있습니다. 또한 내부에 방전 저항이 있어 전원이 끊어졌을 때 전기를 자체 소비하여 충전 전기를 없애줍니다. 보시다시피 전력용 콘덴서는 내부에 철판이 가득 들어있고 절연물과 방전 저항이 들어있습니다.
4. 전력용 콘덴서의 안전장치
1) NCS 방식
고압 및 특고압 전력용 콘덴서는 내부 이상 발생 시 보호장치를 의무적으로 설치해야 합니다. NCS 방식이나 NVS 방식 등은 전기기사나 전기산업기사를 공부하신 분들은 알고 계실 것입니다. 여기서는 NCS 방식에 대해서 주로 말씀드리겠습니다. NCS방식은 Neurtal Current Sensor의 줄임말입니다.
NCS 원리는 그림 (b)와 같이 콘덴서 내부 소자를 Y-Y 결선하여 이 중성점 간에 전류 검출 코일을 삽입시키고 콘덴서 내부 고장 시 이 코일이 여자됨으로써 동작되는 접점이 내장되어있습니다. 이 접점은 콘덴서 내부 소자의 파괴에 따른 신호는 정확하게 동작되며 이것을 이용하여 전원을 차단하거나 개폐기를 개방시켜 주도록 되어 있습니다. 만약 (a)처럼 VT를 설치하면 평상시에는 전류가 흐르지 않으니 전압이 검출되지 않다가, 고장이 발생하면 VT에 의해 전압이 걸리게 됩니다. 두 Type 모두 결국 원리는 정상상태에서는 전류가 흐르지 않다가 고장 발생 시 전류가 흐르는 원리로 동일합니다.
출처: 삼화엔지니어링
위에서 보시는 바와 같이 전력용 콘덴서 고장이 발생하면 두 전력용 콘덴서 중성점을 연결하는 선에서 전류가 흐르고 NCS를 동작시킵니다. NCS는 NCSX 릴레이를 동작시키고 이것은 86X를 동작시킵니다. 86X는 VCB를 떨어뜨림과 동시에 부저가 울리게 하는 등의 역할을 합니다. 고압 및 특고압용 전력용 콘덴서에는 위와 같은 시퀀스가 의무적으로 설치되어 있다는 것을 참고로 보시면 좋을 것 같습니다.
2) 압력식 보안장치
삼화엔지니어링
위와 같이 전력용 콘덴서가 수명이 다하면 열이 발생하여 내부의 압력이 올라가게 됩니다. 내부의 압력이 올라가면 전력용 콘덴서 상부가 부풀어 오르게 되고 접점이 떨어지게 됩니다. 위와 같이 전력용 콘덴서는 이상이 발생하면 Fuse 등이 내장되어 있어 접점이 떨어지거나 보안장치 등이 동작하여 접점이 떨어지게 됩니다. 위의 사례는 저압용 진상 콘덴서의 사례입니다.
5. 전력용 콘덴서의 점검 방법
1) 콘덴서 고장의 종류와 원인
출처: http://www.eom.co.kr
보시는 바와 같이 고장의 종류를 보시면서 점검하시면 됩니다. 누유가 있는지, 외함 변형이 있는지, 이음이나 이취가 있는지 온도가 뜨거운지 등을 점검하시면 됩니다. 여기서 보통 누유가 있거나 외함이 부풀어 올라 있는 경우는 종종 볼 수 있습니다. 또한 고조파에 의한 이음이 발생하는 경우도 종종 볼 수 있습니다.
2) 후크메타를 이용한 콘덴서 점검방법
그리고 위와 같이 전력용 콘덴서의 외부에 붙어있는 정격전류를 확인한 후 콘덴서에 연결되어 있는 각 선의 전류를 후크메타를 이용하여 측정합니다. 측정값이 모두 정격과 대동소이하다면 콘덴서는 정상 작동을 하고 있는 것입니다. 그러나 한 상이라도 전류가 나오지 않거나 편차가 크다면 콘덴서가 고장이 난 것으로 판단하시면 됩니다.
위 사진에서 보시는 바와 같이 전력용 콘덴서가 터져서 오일이 흘러나왔습니다. 사진은 이미 교체한 후라서 망가진 전력용 콘덴서는 없습니다. 아무튼 위와 같이 전력용 콘덴서가 터질 수도 있다는 것을 말씀드리기 위해서 사진을 보여드렸습니다.
오늘은 전력용 콘덴서에 대해서 말씀드렸습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
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전력용 콘덴서 (Power Static Condenser)
2. 역률 개선
역률은 교류회로에서 유효전력과 피상전력의 비를 나타내는 값으로
회로에서 전류가 얼마나 유효하게 일을 하는가를 나타냅니다.
여기서 θ의값은 전류의 위상이 전압을 중심으로 얼마나 틀어졌는지를 나타내는 값입니다.
(위상을 전압에 두기도 합니다. 그러므로 전압의 위상이 항상 0이라고 생각한다면 오류가 발생할 수 있습니다.)
그렇다면 왜 전압과 전류에 위상차이가 나는 것일까요?
그 이유는 바로 부하와 선로에 있습니다.
전열기나 백열전구와 같이 순수 저항만을 이용하는 부하는 1의 역률을 나타냅니다.
하지만 유도성부하를 사용할 경우 전류의 위상이 늦어지게 되어
전압과 전류의 위상차이가 발생하게 됩니다.
또한 선로를 지나는 교류전류가 선로에서 발생한 정전용량이나
유도성 리액턴스에 의해 위상이 변화하게 됩니다.
가. 역률개선의 원리와 병렬콘덴서
우리가 실생활에서 사용하는 부하는 대부분 유도성 부하를 사용합니다.
그렇다면 유도성부하에 의해 늦어진 전류분 만큼 전류의 위상을 돌려놓기 위해
병렬콘덴서를 접속하게 된다면 진상전류를 흘려 역률을 개선할 수 있습니다.
아래 그림을 통해 쉽게 이해할 수 있습니다.
진상콘덴서의 용도 및 역할
진상콘덴서의 용도 및 역할
진상콘덴서의 용도 및 역할
1. 진상콘덴서는 역률이 좋지 않을 때 설치합니다.
즉, 역률이 나쁘다는 것은 전압과 전류의 위상이 어긋나서,
보내는 측의 전력을 100% 활용하지 못하는 경우를 말합니다.
2. 대부분의 이유는 유도성 부하 인 모터 때문 입니다.
이 경우 전압이 전류를 앞서게 되므로,
모터의 반대 성질을 갖는 콘덴서를 부착하여 위상보상을 통해 역률을 높입니다.
3. 그러나 순수 저항성 부하 에 진상 콘덴서를 사용하면 역률이 더 나빠집니다.
대표적으로 일반전등, 백열전구, 할로겐램프 등
4. 굳이 설명을 하자면, 세탁기 모터가 돌아갈 때는 0.96에서 0.65정도로 떨어집니다.
이때 세탁기 모터가 돌아갈 때만 콘덴서가 연결되도록 판넬로 만들어야 합니다.
결론, 동력 사용시 역률 개선용으로 사용합니다. (또는 깜박임 등의 이유)
5. 간혹, 전등라인에 잔상이 생기면, 잔상제거용으로 단상 콘덴서를 설치하기도 하지만,
일반적으로 역률이 0.94이상이면 콘덴서를 설치할 필요가 없습니다.
6. 일반주택(가정집)에는 콘덴서 설치를 하지 않습니다.
기본적으로 역률이 0.95이상 되며, 전기요금이 유효전력으로 산출되기 때문에
역률을 아무리 개선해봐야 전기요금이 줄어들지는 않습니다.
진상콘덴서의 설치
진상콘덴서는 코일등의 L 성분에 의해 발생하는 무효분의 전력을 없애주기 위해
설치하는 것 이고, 그 용량은 무효전력을 얼마정도 없애주는지에 따라 달라집니다.
너무 큰 용량을 설치하여 기기의 무효전력보다 더 큰 용량의 콘덴서를 설치하면
오히려 콘덴서에 의한 무효전력이 발생 하게 됩니다.
일반적으로 진상콘덴서의 용량은 수전설비 용량의 5%로 계산합니다.
이 경우 진상 및 지상 역률을 꼭 확인 해야 합니다. (요금고지서 필히 참조할 것)
진상과 지상의 차이
진상전류(Leading current)
전압보다 위상이 앞서고 있는 전류이다.
교류회로에서 정전용량을(콘덴서) 부하로 하여 접속한 경우 가해진 전압 v의 파형에 대해서
전류는 90′ 앞서 흐른다.
역률 개선을 위해 정전 용량(콘덴서)을 사용하여 진상 전류를 흘린다.
지상전류(Lagging current)
교류 전류를 인덕턴스에 흘리면 전압과 전류의 위상 관계가 90′ 벗어나서 전류가 전압에 대하여
늦어진다.
교류회로에서는 진상 지상 모두 전압을 기준으로 전류의 파형이 전압보다 앞서냐 뒤쳐지나를
나타내는 말이다.
저항(R) 회로에서는 전압과 전류의 위상이 정확하게 일치한다.
즉 커패시터(C)에서는 전류가 전압보다 90도 앞선다.
즉 커패시터는 90도 진상회로 이다.
인덕터(L)에서는 반대로 전류가 전압보다 90′ 뒤쳐진다.
즉 인덕터는 90도 지상회로이다.
그러면 커패시터(C)와 인덕터(L)이 섞여 있는 회로에서는…
전압보다 전류가 앞서는 진상회로이다.
하지만 저항(R)이 같이 있을경우 저항이 상의 차이를 줄이는 역할을 한다.
저항이 클수록 상의 차이가 줄어든다.
즉 전류와 전압의 상 차이는 각 소자의 크기에 따라 다르다.
결론은 R, L, C 가 모두 포함된 회로에서는 L과 C 중 더 강한쪽에 따라 진상회로 이나
지상회로 이냐가 결정된다.
만약 C 가 크면 콘덴서,용량성 회로가 되는 경우이다.
만약 L 이 크면 코일, 유도성 회로가 되는 경우이다.
진상콘덴서의 설치주의
한전에서 보내는 일정 전력이 있는데,
사용자 입장에서 순간 최대전력이 일정 전력을 넘어가면, 전류의 상이 뒤 처지게 된다고 표현합니다. 전력이 부족해지는 현상과 비슷한 것입니다. 이 현상을 방지하기 위해 만든 것이 진상콘덴서이며, 상을 전진시키는 콘덴서라는 뜻입니다.
참고로, 진상콘덴서는 항상 충전되어 있어야 하며, 자가 방전이 되기도 합니다.
그래서 진상콘덴서가 연결되어 있으면, 전기를 사용하지 않아도 계량기가 돌아가는 현상이 발생됩니다. 진상콘덴서를 24시간 사용하면, 지상역률이 거의 70% 아래로 떨어지고 그에 대한 요금이 부과됩니다. 반대로 진상콘덴서를 사용하지 않으면, 주간에 전력을 사용할 때 역률이 엉망이 되어 요금이 부과됩니다. 역률이 50%일 경우 전류는 2배로 흐릅니다.
진상콘덴서 설치 장점
1. 변압기 동손 감소
2. 선로 손실 경감
3. 공급 설비용량의 여유도 증가
4. 전압강하, 전압변동률 개선
5. 전력요금 경감 (부하의 역률 개선)
진상콘덴서 설치 단점
1. 3고조파 및 5고조파 발생
2. 패란티 현상 발생 (송전단 보다 수전단 전압이 높아짐)
3. 이상전압 발생 (기기회로에 이상현상 발생)
한전의 전기요금 제도
공장의 경우는 모터와 같은 유도성 부하를 많이 사용함으로
한전측에서는 요금을 추가 징수합니다.
유도성 부하인 발전기의 효율이 떨어지므로 낭비가 됩니다.
그래서 강제수단으로 85%이상의 역율을 요구하고,
그 이하가 될 때는 추가요금을 징수하고 있고,
반대로 90%이상을 유지하는 공장에 대해서는 전기요금을 깍아주는 제도입니다.
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