전기공사기사 전압조정 — 조정설비와 역률 개선 콘덴서

전압을 맞추려면 전압을 직접 조절하거나 무효전력을 다루는 설비가 필요하다. 엔진의 속도를 조절하는 장치는 전압이 아니라 주파수(회전수)를 관리하므로 전압조정과는 관계가 적다. 전압조정설비 가운데 동기조상기는 회전 자화로 무효전력을 연속적으로 늘리거나 줄일 수 있고, 탭변환기는 단계적으로 바뀐다.

부하 역률이 현저히 낮으면 같은 일을 하기 위해 더 많은 전류가 흘러 손실과 전압 저하가 늘어난다. 다만 실제로 소비되는 유효전력이 증가하는 것은 아니다. 역률을 개선하면 같은 전력을 보내는 데 필요한 전류가 줄어 전선의 부담과 전압강하, 손실이 모두 감소한다. 전류가 늘어난다는 설명은 틀리다.

배전계통에 전력용 콘덴서를 설치하는 목적은 무효전류를 줄여 선로에 흐르는 전체 전류를 낮추고, 그만큼 선로에서 열로 빠져나가는 손실을 줄이는 것이다. 손실은 역률의 제곱에 반비례하므로 역률 70%일 때의 저항 손실은 90%일 때보다 (0.9/0.7)²로 약 1.7배 크다.

역률 개선에 필요한 콘덴서 용량은 개선 전 무효전력에서 개선 후 무효전력을 뺀 값이다. Qc=P(tanθ₁−tanθ₂)로 구하며, 유효전력 300kW를 역률 60%에서 80%로 올릴 때 tanθ가 4/3에서 3/4로 바뀌므로 300×(4/3−3/4)=175kvar가 필요하다. 지상역률 80%, 160kW 부하의 무효전력은 120kvar이므로 역률을 1로 맞추려면 120kVA 콘덴서가 필요하다.

배전선로의 손실 경감 대책으로 전류를 줄이거나 무효를 보상하는 방법은 맞지만, 누전 차단기는 안전 장치이지 손실을 줄이는 수단이 아니다.