목차(전압변동)
전압변동
전압변동이란?
전압변동이란 부하 변동에 따라 전압이 변화하는 현상을 말합니다. 건축물의 경우, 냉난방, 조명, 전력설비 등 다양한 부하가 연결되어 있고, 이들의 사용량이 시간에 따라 변화하기 때문에 전압 변동이 발생하게 됩니다. 과도한 전압 변동은 전기기기의 수명을 단축시키고, 오동작을 유발할 수 있으므로 이를 정확하게 계산하고 관리하는 것이 매우 중요합니다.
전압변동 계산 방법
- 부하 조건 설정:
- 건축물의 종류, 규모, 용도에 따라 필요한 전력량을 산정합니다.
- 각종 부하의 종류, 용량, 역률 등을 파악합니다.
- 부하의 연결 방식 (단상, 3상) 및 부하 분포를 고려합니다.
- 회로 구성:
- 건축물의 배전반, 분전반, 전선 등의 구성을 파악하여 회로도를 작성합니다.
- 각 회로의 임피던스 (저항, 리액턴스)를 계산합니다.
- 전압 강하 계산:
- 오옴의 법칙 (V = IR)을 이용하여 각 회로에서 발생하는 전압 강하를 계산합니다.
- 전압 강하는 전류, 저항, 리액턴스에 비례하며, 선로 길이에 따라 증가합니다.
- 전압 변동률 계산:
- 다음과 같은 공식을 이용하여 전압 변동률을 계산합니다.
전압 변동률 (%) = (무부하 전압 - 전부하 전압) / 무부하 전압 × 100- 무부하 전압은 부하가 연결되지 않은 상태에서의 전압이고, 전부하 전압은 부하가 연결된 상태에서의 전압입니다.
1️⃣전압 변동원인
- 부하 변동: 부하의 종류, 크기, 역률에 따라 전압 변동이 달라집니다.
- 선로 길이: 선로가 길수록 전압 강하가 커져 전압 변동률이 증가합니다.
- 선로 굵기: 선로 굵기가 가늘수록 저항이 커져 전압 강하가 증가합니다.
- 전압: 공급 전압이 낮을수록 전압 변동률이 커집니다.
- 역률: 역률이 낮을수록 무효 전력이 증가하여 전압 강하가 커집니다.
1)정상전압 변동
- 수전전압의 강하와 구내배전선로의 거리가 길고 전압이 낮을 때 발생하는 전압 변동
2)순시전압 변동
- 중부하 기기 또는 유도전동기 등의 운전으로 인한 일시적 전압 변동
2️⃣전압 변동 관리법적 기준
1)전기사업법
표준전압에 맞게 유지해야 하는 값이 전기사업법 제26조와 동법 전기사업법 시행칙 제44조에 전압 및 주파수 규정에 있음
| 표준전압 | 유지해야 하는 값 |
|---|---|
| 100[V] | 110[V] 상하 6[V]를 넘지 않는 값 |
| 200[V] | 220[V] 상하 20[V]를 넘지 않는 값 |
2)전력 품질 확보에 관한 계통연계 기술 요건 가이드라인
- 전력 품질 확보에 계통연계 기술 요건 가이드라인에 상시 및 순시전압 변동대책
- 전기사업법 시행규칙에서 제18조 전기의 품질기준에서 전기사업자와 전기신사업자는 표준전압, 표준주파수 및 허용오차의 범위에서 유지되도록 하여야 한다
| 표준전압 | 허용오차 |
|---|---|
| 110[V] | 110[V]±6[V] |
| 220[V] | 220[V]±13[V] |
| 380[V] | 380[V]±38[V] |
3️⃣전압변동 영향
- 전동기:
- 토크 감소, 효율 저하, 과열, 수명 단축
- 과전압 시 절연 파괴, 저전압 시 기동 불량
- 조명 기구:
- 밝기 변화, 수명 단축, 깜빡임 현상
- 변압기:
- 과열, 절연 파괴, 효율 저하
- 전자 기기:
- 오동작, 데이터 손실, 수명 단축
- 전력 시스템:
- 불안정성 증가, 전력 손실 증가
1)정상전압 변동
- 전력손실 발생
- 생산성 저하 및 제품의 불균일
- 전기기기의 수명저하
2)순시 전압 변동
- 전등의 깜박임 또는 소등
- 전동기의 정지현상 유발
- 전자 개폐기의 개방
4️⃣전압변동 대책
1)전압 변동 발생
- 전압 변동은 주로 무효 전력 변동에서 기인한 것으로
전원의 리액턴스를 Xs,
무효전력의 변동분을 ΔV=Xs×ΔQ라 하면
전압변동은 ΔV=Xs×ΔQ로 표시되며,
ΔV를 작게 하는 방법이 대책이 될 수 있다.
2)대책
- Xs를 작게 한다
- 직렬콘덴서의 설치 : 전압 변동이 문제가 되는 모선에서 전원 측으로 직렬콘덴서를 삽입하여 전압 변동을 억제한다. 이때 전압변동ΔV=ΔQ*(Xs-Xc)이므로ΔQ*Xc만큼 전압 변동이 개선 된다
- 선로임피던스의 감소 : 배전용 변압기 용량을 크게 하여 전원임피던스를 작게 한다
- 3권선 보상변압기에 의한 방법 : 3권선 변압기의 누설 임피던스를 등가회로에 의해 권선에 분해하는 방법으로 리액턴스를 줄인다.
- 선로 굵기 증가: 선로 굵기를 증가시켜 저항을 감소시키고 전압 강하를 줄입니다.
- 전압을 직접 조정하는 방법
- 탭변환기
변압기의 탭을 조정하여 전압을 승압 또는 강압시킨다 - 유도전압조정기
유도전압조정기 사용하여 부하에 필요한 전압으로 변성시킨다.
- 탭변환기
- 변동 무효 전력을 보상하는 방법(역률개선)
- 병렬콘덴서
대부분의 부하는 유도성 리액턴스 성분으로 이것은 전압 변동을 크게 하므로 부하와 병렬로 콘덴서를 설치하여 용량성 리액턴스를 보완하여 변동 무효 전력을 보상하는 방법 - 동기조상기
동기조상기를 설치하여 변화에 따라 용량성 및 유도성 리액턴스를 보상하여 상황에 대처하는 방식 - 분로 리액터
부하가 경부하 시에는 오히려 용량성 리액턴스가 증가하여 선로손실, 전압강하, 페란티현상 등의 문제점이 발생하기 때문에 분로 리액터를 설치하여 무료 전력을 보상하는 방법을 쓰기도 한다
- 병렬콘덴서
- 배전 방식 개선: 방사형 배전 방식에서 환상형 배전 방식으로 변경하여 전압 강하를 줄일 수 있습니다.
목차(전압변동)
전압변동
💯기출문제
●A01건축물의 대형화, 부하의 다양화 등으로 인한 전압변동에 대한 검토가 매우 중요하다. 전압변동의 계산방법에 대하여 상세하게 설명하시오
●A02페란티 현상의 발생원인 및 문제점과 대책에 대하여 설명하시오
페란티 현상(Ferranti Effect)
●A03전압 변동 시 전기 설비에 미치는 영향을 설명하고 전압 변동 개선방법을 설명하시오
전압 변동이 전기 설비에 미치는 영향
전압 변동은 전기 설비의 성능 저하, 수명 단축, 심지어 고장까지 유발할 수 있습니다. 주요 영향은 다음과 같습니다.
- 전동기:
- 토크 감소, 효율 저하, 과열, 수명 단축
- 과전압 시 절연 파괴, 저전압 시 기동 불량
- 조명 기구:
- 밝기 변화, 수명 단축, 깜빡임 현상
- 변압기:
- 과열, 절연 파괴, 효율 저하
- 전자 기기:
- 오동작, 데이터 손실, 수명 단축
- 전력 시스템:
- 불안정성 증가, 전력 손실 증가
전압 변동 개선 방법
1. 전압 조정 장치 설치
- 정전압기: 부하 변동에 따라 자동으로 출력 전압을 조정하여 일정한 전압을 유지합니다.
- 변압기 탭 변경: 변압기의 탭을 조정하여 출력 전압을 변경합니다.
- 동기 조상기: 무효 전력을 공급하여 전압을 조절합니다.
2. 배전 시스템 개선
- 선로 굵기 증가: 선로 저항을 감소시켜 전압 강하를 줄입니다.
- 배전 방식 개선: 방사형 배전 방식에서 환상형 배전 방식으로 변경하여 전압 안정도를 높입니다.
- 직렬 콘덴서 설치: 선로에 직렬 콘덴서를 설치하여 역률을 개선하고 전압 강하를 줄입니다.
3. 부하 관리
- 부하 분산: 큰 부하를 여러 개의 작은 부하로 분산하여 전압 변동을 줄입니다.
- 역률 개선: 축전기를 설치하여 역률을 개선하고 무효 전력을 감소시킵니다.
4. 전력 시스템 계획 및 설계
- 여유 용량 확보: 전력 설비에 충분한 여유 용량을 확보하여 부하 변동에 대응합니다.
- 계통 보호 장치 설치: 과전압, 저전압 등 비정상적인 상태를 감지하고 보호 장치를 작동시켜 설비를 보호합니다.
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전압변동
🌐V1006M24
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