[발송배전기술사] 배전선로 역률 개선 효과!

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다음은 발송배전기술사 배전공학 문제 중 배전선로에서 역률 개선 효과에 대한 설명입니다.

역률의 정의, 역률의 저하 원인, 역률 개선의 효과 순으로 서술하겠습니다.

1. 역률의 정의

· 역률이란 피상전력에 대한 유효전력의 비를 말한다.

· 즉, 역률($cos \,\theta $)$= \frac{유효전력(P[kW])}{피상전력( P_{a} [kVA])} $

· $P_{a} = \sqrt{ P^{2} +Q^{2}} [kVA]$, · $Q[kVAR]$ : 무효전력

2. 역률의 저하 원인

1) 유도전동기 부하의 영향

2) 가정용 전기기기(단상유도전동기)

3) 주상 변압기의 여자전류의 영향

3. 역률 개선의 효과

1) 설비용량의 여유 증가

· 부하 증가분 : $P_{1} [kW]$

· $P_{1} [kW] = P- P_{0} =W_{0} \,cos \,\phi -W_{0} \,cos \,\phi _{0} =W_{0} (\,cos \,\phi - \,cos \,\phi _{0})$

2) 변압기 및 배전선의 전력손실 경감

(1) $\dot{ I_{1} } > \dot{ I_{2} } $ → 선전류 감소

(2) $cos\, \theta _{1} < cos\, \theta _{2}$ → 역률 개선

(3) 전력손실 비율

· $\frac{ P_{L2} }{P_{L1}} = \frac{3 I_{2} ^{2}R }{3 I_{1} ^{2}R} =( \frac{I_{2}}{I_{1}} ) ^{2} < 1$

(4) 전력손실 감소율($k$)

· $k=[1-( \frac{cos\, \theta _{1} }{cos \, \theta _{2}} ) ^{2} ] \times 100[\%]$

3) 전압강하 경감

(1) 역률 개선 전의 전압강하($\bigtriangleup E$)

· $\bigtriangleup E =I\,(R\,cos \, \phi _{0} +X\,sin \, \phi _{0})= \frac{ P_{r} }{ E_{r} } (R +X \,tan\,\phi _{0})$

(2) 역률 개선 후의 전압강하($\bigtriangleup E' $)

· $\bigtriangleup E' =I\,(R\,cos \, \phi _{1} +X\,sin \, \phi _{1})= \frac{ P_{r} }{ E_{r} } (R +X \,tan\,\phi _{1})$

(3) 역률 개선 전·후의 전압강하 비교

① $\bigtriangleup E-\bigtriangleup E' =\frac{ X \,P_{r} }{ E_{r} }(tan\,\phi _{0}-tan\,\phi _{1})$

② $tan\,\phi _{0} > tan\,\phi _{1}$ 이므로 $\bigtriangleup E > \bigtriangleup E' $

(4) 결론

· 역률 개선 시 전압강하가 경감된다.

4) 전기요금 경감

(1) 고객의 역률이 90[%] 기준으로 미달 [%] 만큼 전기요금 추가 납부

(2) 기준 이상 시 95[%] 까지 초과하는 [%] 만큼 기본요금 감액

오늘은 발송배전기술사 배전공학 문제로 나올 법한 배전선로에서 역률 개선 효과에 대하여 알아 보았습니다.

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