목차(전압변동 QVV)
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.
1️⃣전압 변동원인
1)정상전압 변동
- 선로 길이: 선로가 길수록 전압 강하가 커져 전압 변동률이 증가
- 선로 굵기: 선로 굵기가 가늘수록 저항이 커져 전압 강하가 증가
- 전압: 공급 전압이 낮을수록 전압 변동률이 커집
- 역률: 역률이 낮을수록 무효 전력이 증가하여 전압 강하가 커집
2)순시전압 변동
- 부하 변동: 부하의 종류, 크기, 역률에 따라 전압 변동이 달라집
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.
5️⃣전압변동 계산 방법
1.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.
2.회로 구성:
- 건축물의 배전반, 분전반, 전선 등의 구성을 파악하여 회로도를 작성합니다.
- 각 회로의 임피던스 (저항, 리액턴스)를 계산합니다.
3.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.
4.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.
목차(전압변동 QVV)
전압변동
💯기출문제
●V01건축물의 대형화, 부하의 다양화 등으로 인한 전압변동에 대한 검토가 매우 중요하다. 전압변동의 계산방법에 대하여 상세하게 설명하시오
모범답안(전압변동 QVV01)
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
1.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.
2.회로 구성:
- 건축물의 배전반, 분전반, 전선 등의 구성을 파악하여 회로도를 작성합니다.
- 각 회로의 임피던스 (저항, 리액턴스)를 계산합니다.
3.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.
4.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.
영향 요인
- 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.
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.
●F02페란티 현상의 발생원인 및 문제점과 대책에 대하여 설명하시오
페란티 현상(Ferranti Effect)
●V03전압 변동 시 전기 설비에 미치는 영향을 설명하고 전압 변동 개선방법을 설명하시오
모범답안(전압변동 개선사항 QVV03)
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.
목차(전압변동 QVV)
전압변동
🌐V1006M24 / QVV
전압강하(LMD)
페란티 현상(QVF)
전압변동(QVV)
전압변동(계산법)(LM)
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