한전 역률 요금 계산방법

한전 역률 요금 계산방법

 

 

1. 역률(Power Factor)의 기본

역률(Power Factor)은 교류 회로에서 공급된 전력 중 실제로 유효하게 사용되는 비율을 나타내는 값입니다. 수학적으로는 다음과 같이 정의됩니다.

역률 PF = 유효전력(P) / 피상전력(S)

또는

PF = cosφ

여기서 φ(파이)는 전압과 전류의 위상각 차이를 의미합니다.

 

1) 피상전력(S, VA)

교류 전력 시스템에서 기기의 단자에 공급되는 전체 전력입니다.

전압(V)과 전류(I)의 곱으로 산출되며, 실제 소비되지 않는 에너지까지 포함합니다.

S = V × I (단위: VA)

 

2) 유효전력 또는 유효전력(P, kW)

부하가 실제 일을 하기 위해 소모하는 순수한 전력입니다.

예를 들어 모터의 회전력 발생, 조명의 발광, 히터의 열 발생 등이 이에 해당합니다.

P = V × I × cosφ (단위: W 또는 kW)

 

3) 무효전력(Q, kVAR)

실제 일은 하지 않지만, 기기의 자기장/전기장 형성을 위해 필요하지만 다시 되돌아오는 전력입니다.

주로 인덕턴스(코일)나 커패시턴스(콘덴서)에 의해 발생합니다.

Q = V × I × sinφ (단위: VAR 또는 kVAR)

 

4) 역률의 물리적 의미

역률은 전류가 얼마나 효율적으로 사용되고 있는지를 나타내는 지표입니다.

위상각이 0°, 즉 전압과 전류가 정확히 일치하면

PF = 1 (또는 100%)

이 경우 피상전력 = 유효전력이므로

공급된 전력이 모두 유용하게 사용되는 이상적인 상태입니다.

반대로, 전압과 전류 사이 위상차가 증가할수록 cosφ가 감소하면서 유효전력의 비율이 낮아지고, 역률이 떨어지게 됩니다.

 

5) 역률이 낮을 때 발생하는 문제

역률이 낮으면 동일한 전력을 얻기 위해 더 큰 전류가 필요해지고, 그 결과 다음과 같은 문제가 발생합니다.

· 배전선로 전류 증가 → 전력손실(I²R) 증가

· 변압기, 배전반, 차단기 등 설비 용량 증대 필요

· 전력회사에서 부과하는 역률 벌금(산업체)

즉, 역률이 낮을수록 전력 낭비와 비용 상승이 발생합니다.

 

6) 진상/지상 역률과 부하 특성

※ 지상역률(Lagging PF)

· 전류가 전압보다 뒤지는 경우(φ > 0)

· 대표 부하: 모터, 변압기 등 유도성 부하

 

※ 진상역률(Leading PF)

· 전류가 전압보다 앞서는 경우(φ < 0)

· 대표 부하: 콘덴서, 정전용량성 부하

실제 시스템에서는 유도성 부하로 인한 지상역률 보상을 위해 콘덴서 뱅크(capacitor bank)를 설치하여 시스템 역률을 개선합니다.

 

 

2. 지상역률(Inductive PF, Lagging PF)

1) 정의

· 전류가 전압보다 뒤지는 상태

· 부하가 유도성(Inductive Load) 일 때 나타남

 

2) 원인 설비

· 모터(유도 전동기)

· 변압기

· 형광등(안정기 포함)

· 용접기

· 인덕터성 설비 전반

 

3) 특징

· 실제 산업 현장에서 대부분의 부하는 지상역률

· 무효전력(Q)이 +값(유도성) 을 가지고 시스템에 부담을 줌

· 설비가 많아질수록 전력 손실 증가, 전력요금 가산 발생 가능

 

 

3. 진상역률(Capacitive PF, Leading PF)

1) 정의

· 전류가 전압보다 앞서는 상태

· 부하가 용량성(Capacitive Load) 일 때 발생

 

2) 원인 설비

반응형

· 콘덴서(Capacitor Bank)

· 정전용량 부하

· 긴 케이블 배선(특히 지중선)

· 전력품질 보상장치(SVG, STATCOM 등)

 

3) 특징

· 무효전력(Q)이 –값(용량성)

· 역률 보상 과정에서 콘덴서를 과하게 설치하면 발생

· 진상역률이 과하면 계통 불안정, 설비 과전압 위험

구분	지상역률 (Lagging)	진상역률 (Leading)
위상관계	전류가 전압보다 늦음	전류가 전압보다 빠름
원인 부하	유도성 부하(모터, 변압기 등)	인버터 및 고효율 기자재 사용
무효전력	+Q (유도성)	–Q (용량성)
빈도	실제 현장에서 대부분 발생	과보상 또는 특수 조건
문제점	· 에너지낭비 · 설비용량부족 · 전력 요금 상승 · 전압 강하	· 무효전력 증가 · 변압기 과열 · 전압 왜곡 · 고조파 발생 · 설비 손상
해결방안	콘덴서 설치로 보상	콘덴서 줄이거나 리액터 설치

진상역률 상태에서는 전력망이 더 많은 무효전력을 처리해야 한다. 이 경우 설비가 과부하되거나 변압기의 수명 단축, 전력 손실 증가로 이어질 수 있다. 특히 기존에 설치된 콘덴서와 인버터가 동시에 작동할 경우 상호작용으로 인해 고조파와 무효전력이 더욱 증가할 수 있다.

 

 

4. 한전 역율요금 계산방법

 

한전 발췌

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제 41 조 [역률의 유지]

① 고객은 전체 사용설비의 역률을 지상역률(遲相力率) 92%(이하 "기준역률"이라 합니다) 이상으로 유지해야 합니다.

② 고객은 제1항의 기준역률을 유지하기 위하여 적정용량의 콘덴서를 개개 사용설비 별로 설치하되, 사용설비와 동시에 개폐되도록 해야 합니다. 다만, 고객의 전기사용 형태에 따라 한전이 기술적으로 타당하다고 인정할 경우에는 사용설비의 부분별로 또는 일괄하여 콘덴서를 설치할 수 있습니다. 이 때 고객은 콘덴서의 부분 또는 일괄개폐장치 등 한전이 인정하는 조정장치를 설치하여 진상역률(進相力率)이 되지 않도록 해야 합니다.

 

제 42 조 [역률의 계산]

① 전기를 사용하지 않은 달의 역률과 무효전력을 계량할 수 있는 전력량계를 설치 하지 않은 고객의 역률은 지상역률(遲相力率) 92%로 봅니다.

② 무효전력을 계량할 수 있는 전력량계가 설치된 고객은 전력량계에 의하여 30분 단위로 누적된 계량값으로 역률을 계산합니다. 다만, 저압으로 전기를 공급받는 고객과 원격검침이 되지 않는 고객은 전력량계에 1개월간 누적된 계량값으로 역률을 계산합니다.

 

제 43 조 [역률에 따른 요금의 추가 또는 감액]

① 역률에 따른 요금의 추가 또는 감액 대상 고객은 제38조(전력량계 둥의 설치기준)에 따라 무효전력을 계량할 수 있는 전력량계가 설치된 고객으로서 다음 각 호에서 정한 고객으로 합니다.

1. 저압으로 전기를 공급받는 계약전력 20kW 이상의 일반용전력, 산업용전력, 농사용전력, 임시전력

2. 고압이상의 전압으로 전기를 공급받는 일반용전력, 교육용전력, 산업용전력, 농사용전력, 임시전력

단, 제25조(고객 변압기설비 공동이용)에 따라 대표고객의 변압기설비를 공동으로 이용하는 고객인 경우에는 계약전력 20kW 이상인 일반용전력, 교육용전력, 산업용전력, 농사용전력, 임시전력에 한합니다.

② 역률에 따른 요금의 추가 또는 감액은 다음 각 호와 같이 시간대별로 구분하여 산정합니다.

1. 08시부터 22시까지의 역률에 따른 요금의 추가 또는 감액

가. 지상역률(遲相力率)에 대하여 적용하며, 평균역률이 92%에 미달하는 경우에는 미달하는 역률 60%까지 매 1%당 기본요금의 0.2%를 추가하고, 평균역률이 92%를 초과하는 경우에는 역률 97%까지 초과하는 매 1%당 기본요금의 0.2%를 감액합니다.

나. "가"의 평균역률은 제42조(역률의 계산) 제2항의 본문에 따라 계산된 30분단위의 역률을 1개월간 평균하여 계산합니다. 다만, 30분 단위의 역률이 지상역률 60%에 미달하는 경우 역률 60%로, 지상역률 97%를 초과하는 경우 역률 97%로 간주하여 1개월간 평균역률을 계산합니다.

다. "나"에도 불구하고, 제42조(역률의 계산) 제2항의 단서에 해당하는 고객의 평균역률은 전력량계에 1개월간 누적된 계량값으로 역률을 계산합니다.

2. 22시부터 다음 날 08시까지의 역률에 대한 요금의 추가

가. 진상역률(進相力率)에 대하여 적용하며, 평균역률이 95%에 미달하는 경우에 미달하는 매 1%당 기본요금의 0.2%를 추가합니다.

나. "가"의 평균역률은 제42조(역률의 계산) 제2항의 본문에 따라 계산된 30분단위의 역률을 1개월간 평균하여 계산합니다. 다만, 30분 단위의 역률이 진상역률 60%에 미달하는 경우에는 역률 60%로, 지상역률인 경우에는 역률 100%로 간주하여 1개월간 평균역률을 계산합니다.

다. "나"에도 불구하고, 제42조(역률의 계산) 제2항의 단서에 해당하는 고객은 진상역률 요금을 적용하지 않습니다.

③ 해당월에 지상역률 또는 진상역률의 추가요금이 발생한 경우 첫 번째 달에는 추가요금의 청구를 예고하고 두 번째 달부터 추가요금을 청구합니다.

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1) 적용 대상

· 저압일경우 : 계약전력 20kW 이상의 일반용전력, 산업용전력, 농사용전력, 임시전력

· 고압일경우 : 일반용전력, 교육용전력, 산업용전력, 농사용전력, 임시전력

 

2) 기본 구조

한전 역률 요금 =

평균 역률이 기준보다 낮으면 할증(추가요금)

기준보다 높으면 할인(감액)

 

3) 역률 구간별 요율 방식

아래는 한전이 적용하는 요금산정 방식입니다. (세부 요율은 고시 시점에 따라 변동)

공식 : 역률요금 = 기본요금 x (기준역률 - 측정역률) x 0.2%

 

■ 지상역률 - 92%기준 (08시부터 22시)

0 ~ 60%미만 : 최대치의 할증만 적용

60 ~ 92%미만 : 매 1%마다 전력 기본요금의 0.2% 추가(할증)

92% : 할인, 할증 없음

92 ~ 97%미만 : 매 1%마다 전력 기본요금의 0.2% 감액(할인)

97% ~ 100%이하 : 추가 할인 없음

※ 지상역률의 최대할증율은 기본요금의 32 x 0.2% = 6.4% 입니다.

※ 지상역률의 최대할인율은 기본요금의 5 x 0.2% = 1% 입니다.

 

 

■ 진상역률 - 95%기준 (22시부터 다음 날 08시)

0 ~ 60%미만 : 최대치의 할증만 적용

60 ~ 95%미만 : 매 1%마다 전력 기본요금의 0.2% 추가(할증)

95 ~ 100%미만 : 할인, 할증 없음

※ 지상역률의 최대할증율은 기본요금의 35 x 0.2% = 7% 입니다.

※ 진상역률은 할인이 되지 않습니다.

 

4) 단순 예시 계산

① 공장 : 월 기본요금 1,000,000원 이고, 지상역률 92% / 진상역률 95% 인경우

지상역률료 : 1,000,000원 × (92-92) x 0.2% = 0원

진상역률료 : 1,000,000원 × (95-95) x 0.2% = 0원

즉, 할인, 할증이 없습니다.

 

② 식당 : 월 기본요금 100,000원 이고, 지상역률 97% / 진상역률 95% 인경우

지상역률료 : 100,000원 × (97-92) x 0.2% = 1,000원

진상역률료 : 100,000원 × (95-95) x 0.2% = 0원

총 1,000원만 할인됩니다.

 

③ 임시전력 : 월 기본요금 1,000,000원 이고, 지상역률 97% / 진상역률 80% 인경우

지상역률료 : 1,000,000원 × (97-92) x 0.2% = 10,000원

진상역률료 : 1,000,000원 × (80-95) x 0.2% = -30,000원

총 -20,000원 추가납부 해야합니다.

 

 

5. 지상역률(Lagging) 개선 방법

(전류가 늦는 경우 → 무효전력을 공급해 보정)

1) 전력용 콘덴서 설치

· 가장 보편적

· 종류: 고정형, 자동 승·제어형(APFC), 분전반 내부형, 모터 단독설치형

· 용량 과다 투입 시 진상역률로 넘어갈 수 있어 관리 필요

 

2) 자동 역률 조정반(APFC Panel)

· 콘덴서를 단계적으로 투입/차단

· 부하 변동이 큰 공장에 필수

 

3) SVC, SVG(정지형 무효전력 보상장치)

· 대형 공장, 데이터센터 등에서 사용 증가

· SVC: SCR 제어

· SVG: IGBT 기반 전력변환, 고속 및 정밀 제어

 

4) 고효율 모터 사용/부하율 최적화

· 모터 과부하·저부하 방지

· 효율 좋은 장비로 교체

 

5) 불필요한 변압기 무부하 운전 방지

· 무부하 변압기는 지상무효전 발생

 

 

6. 진상역률(Leading) 개선 방법

(전류가 앞서는 경우 → 무효전력 흡수 필요)

1) 과다 설치된 전력용 콘덴서 제거 또는 단계 조정

· 고정 설치 대신 자동 제어형으로 전환

 

2) 리액터(리액턴스) 설치

· 콘덴서 인입 라인에 직렬 리액터 부착

· 특히 고조파 유입 시 필수

 

3) 무효전력 흡수형 FACTS 장비

· SVG/SVC로 무효전력 양방향 제어

 

4) 케이블 및 설비 배치 최적화

· 장거리 케이블은 용량성 무효전 발생

· 케이블 절감, 분산 배치