페란티 현상(Ferranti Effect)의 설명

페란티 현상(Ferranti Effect)의 설명

 

 

1. 페란티 현상의 설명

일반적으로 송전단은 수전단보다 전압이 높아야 하지만, 계통에 콘덴서로 의한 역율 과보상으로 수전단이 송전단 전압보다 높아지는 현상이 발생한다.

 

1) 일반적으로 빌딩 및 공장 부하의 대부분은 저항과 유도성 리액턴스로 구성되므로 지역율이 되며, 지역율은 무효전류로 전력을 유효하게 사용하지 못하게 한다. 이를 개선하기 위하여 계통에 콘덴서를 설치하지만, 이 또한 역율 과보상시는 진역률로 되어 부하 변동에 대한 페란티 현상으로 여러 가지 문제점이 발생한다.

 

2) 페란티 효과

부하의 역율은 일반적으로 높은 역률이므로 상당히 큰 부하가 걸려있을 경우 전류는 전압보다 위상이 늦어지는 것이 보통이다. 중부하시에는 늦은 전류가 송전선이나 변압기의 저항 및 리액턴스에 흐르면 수전단 전압은 송전단 전압도 낮아진다. 경부하와 무부하시는 충전전류는 영향이 커져서 선로에 90° 가까운 앞선 전류가 흐르기 때문에 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 페란티 현상이 일어나며, 이것은 단위 길이당의 정전용량이 클수록 송전선로가 길수록 심해진다.

 

3) 페란티 현상 시 문제점

- 역율개선 전 보다 피상전력이 증가한다.

- 수전설비 용량 이용을 극대화 할수 없고 전류 증가로 인한 선로 손실 및 전압이 상승하고, 보호계전기의 오동작을 초래할 수 있다.

- 콘덴서의 부속기구인 직렬 리액터의 과열 소손 우려.

- 조작용 유입개폐기나 차단기의 용량이 커지고, 주차단기는 진상전류 차단에 대한 문제점을 초래.

- 수전단 현상이 높아지는 현상이 반복되면 전력계통이 붕괴되거나 전압변동이 심하게 된다.

 

4) 대책 및 해결책

① 전력계통에서의 대책

- 콘덴서, 분로리액터, 동기조상기를 사용하여, 무효전력을 일정범위로 유지하여 적정 전압 유지, 전력손실 경감 등을 도모.

- 분로리액터는 케이블이나 초고압 계통의 선로의 정전용량에 의한 진상 무효전력또는 경부하시 일반 수용가로부터의 진상 무효전력 과잉으로 인한 전압 상승방지용.

 

② 수전설비의 대책

- 부하 용량이 급변하는 수전설비에서는 경부하시에는 앞선 전류에 의한 과보상으로 문제점이 발생하여 콘덴서의 제어가 필요.

- 콘덴서 자동제어의 종류와 선택

특정부하 개폐신호에 의한 제어

   특정부하 이외는 무효전력기의 일정한 경우.

프로그램 제어

1일 부하변동이 거의 일정한 경우.

전압 제어 : 전원 임피던스가 커서 전압변동이 큰 경우에 적용.

역율 제어 : 역율 검출회로의 측정값과 초기 설정치와 비교하여 콘덴서를 투입하여 역률의 제어

무효 전력제어 : 무효전력 측정값과 설정값을 비교하여 콘덴서를 투입, 제어

전류 제어 : 전류의 크기와 무효전력 관계가 일정한 경우 선택 가능.