조상설비라고 할 수 없는 것은?
- 동기조상기
- 진상 콘덴서
- 상순표시기
- 분로리액터
정답과 해설 보기
정답 ③ · 질문은 조상설비에 해당하지 않는 장비를 묻는다. 조상설비는 무효전력의 조정, 즉 역률 개선을 담당하는 장치들로 동기조상기·진상콘덴서·분로리액터 등이 해당한다.
조상설비는 역률(무효전력) 조정 설비인 동기조상기·진상콘덴서·분로리액터이며, 상순표시기는 계기일 뿐이다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 전력용 콘덴서 — 조상설비와 역률 개선
전력용 콘덴서는 전력계통에서 무효전력을 공급해 역률을 조정하는 조상설비에 해당한다. 콘덴서 회로에는 잔류전하를 방전시키는 방전코일과 고조파 유입을 저감하는 직렬리액터가 함께 쓰인다. 역률 개선에 필요한 콘덴서 용량은 유효전력과 개선 전후 무효전력의 차이로 계산한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「전력용 콘덴서」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 조상설비 해당 여부 | 1 | 역률 조정 설비와 계기류를 구분하는 문제 |
| 콘덴서 용량 산식 | 1 | 역률 개선에 필요한 무효전력 보상량을 계산하는 문제 |
| 양방향 무효전력 설비 | 1 | 진상과 지상 운전이 모두 가능한 설비를 판별하는 문제 |
뜻
조상설비는 전력계통의 역률과 무효전력을 조정하는 설비이다. 동기조상기와 진상 콘덴서, 분로리액터가 대표적인 조상설비에 해당한다. 전력용 콘덴서는 무효전력을 공급해 역률을 개선하는 역할을 맡는다. 상순표시기는 전압의 위상 순서를 확인하는 계기이므로 조상설비에 포함되지 않는다.
콘덴서는 전원을 차단한 뒤에도 내부에 잔류전하를 남긴다. 방전코일은 이 잔류전하를 서서히 방전시켜 점검 중 인체 감전 위험을 막는다. 따라서 방전코일의 주된 목적은 콘덴서의 안전한 방전과 인체 보호에 있다. 역률 개선은 콘덴서 자체의 기능이지 방전코일의 목적이 아니다.
전력용 콘덴서의 임피던스는 주파수가 높아질수록 작아지는 성질을 보인다. 제5고조파에서는 임피던스가 더 작아져 고조파 전류가 콘덴서로 몰리는 현상이 생긴다. 직렬리액터는 전력용 콘덴서와 직렬로 연결해 이러한 제5고조파의 유입과 공진을 저감한다. 통상 6% 직렬리액터를 사용해 제5고조파를 겨냥한다.
같은 정전용량 C를 △결선하면 각 콘덴서에 선간전압 V가 걸리고, Y결선하면 각 콘덴서에 V/√3가 걸린다. 충전용량은 전압의 제곱에 비례하므로 △결선의 충전용량은 Y결선의 3배로 계산한다. △결선과 Y결선의 충전용량 비는 3으로 정리한다.
역률 개선에 필요한 콘덴서 용량은 유효전력에 개선 전후 tanθ의 차를 곱해 구한다. 콘덴서를 설치해도 유효전력은 변하지 않고 무효전력만 줄어드는 구조를 따른다. 동기조상기는 과여자와 저여자에 따라 진상과 지상 무효전력을 모두 조정한다. 진상 콘덴서는 무효전력 공급을 맡고, 분로리액터는 무효전력 흡수를 맡는다.
예제
정격 330kVA이고 역률이 0.7인 삼상 부하를 역률 0.85까지 끌어올리는 상황을 계산한다. 유효전력은 330×0.7=231kW로 잡는다. 개선 전 무효전력은 231×√(1−0.7²)÷0.7≈236kvar로 계산하고, 개선 후 무효전력은 231×√(1−0.85²)÷0.85≈143kvar로 계산한다. 필요한 콘덴서 용량은 236−143≈93kVA로 구한다.
같은 원리로 정격용량 P[kVA], 역률 cosθ1인 부하를 cosθ2로 개선할 때 소요 콘덴서 용량은 Pcosθ1(tanθ1−tanθ2)로 나타낸다. 이 식에서 피상전력 P를 그대로 곱하거나 cos의 차를 사용하면 무효전력 보상 원리에 어긋난다.
대표 기출 3문항
정격용량 P[kVA]의 변압기에서 늦은 역률 cosθ1의 부하에 P[kVA]를 공급하고 있다. 합성역률을 cosθ2로 개선하 여 이 변압기의 전 용량까지 전력을 공급하려고 한다. 소요 콘덴서의 용량은 몇 kVA 인가?
- Pcosθ1(tanθ1-tanθ2)
- Pcosθ2(cosθ1-cosθ2)
- P(tanθ1-tanθ2)
- P(cosθ1-cosθ2)
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 기존의 피상전력 P[kVA]에서 역률을 cosθ1에서 cosθ2로 개선하여 사용할 때 필요한 콘덴서 용량을 묻는다. 콘덴서의 무효용량 Qc는 유효전력(=P·cosθ1)에 (tanθ1−tanθ2)를 곱한 값이므로 Qc = P·cosθ1·(tanθ1−tanθ2)가 된다.
콘덴서 용량 Q = 유효전력 × (tanθ₁ − tanθ₂) = Pcosθ₁(tanθ₁ − tanθ₂)로 구한다.
전력용 조상설비 중 무효전력 흡수를 진상과 지상 양용으로 할 수 있는 것은?
- 동기조상기
- 분로리액터
- 전력용콘덴서
- 직렬리액터
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 무효전력을 필요에 따라 공급(진상)하거나 흡수(지상)할 수 있는 조상설비를 묻는다. 동기조상기는 여자전류 조절로 과여자 시 진상, 저여자 시 지상 운전이 가능하여 무효전력의 양방향 제어가 가능한 유일한 조상설비이다.
동기조상기는 여자 전류 조절로 진상(무효전력 공급)·지상(흡수) 양방향 운전이 가능한 유일한 조상설비이다.
자주 묻는 물음
- 전력용 콘덴서가 조상설비로 분류되는 까닭을 확인한다.
- 전력용 콘덴서는 무효전력을 공급해 역률을 조정하므로 조상설비에 해당한다. 조상설비에는 동기조상기와 진상 콘덴서, 분로리액터가 존재한다. 상순표시기는 위상 순서를 확인하는 계기이므로 조상설비에 포함되지 않는다.
- 방전코일을 두는 이유를 정리한다.
- 콘덴서는 전원을 차단한 뒤에도 잔류전하를 남긴다. 방전코일은 이 잔류전하를 방전시켜 감전 위험을 막는다. 따라서 방전코일의 목적은 콘덴서의 안전한 방전과 인체 보호로 정리한다.
- 직렬리액터가 겨냥하는 고조파 차수를 확인한다.
- 전력용 콘덴서의 임피던스는 주파수가 높아질수록 작아짐을 확인한다. 제5고조파 전류가 콘덴서로 몰리는 현상을 막기 위해 직렬리액터를 설치한다. 통상 6% 직렬리액터가 제5고조파의 유입과 공진을 저감한다.
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