콘덴서의 설치 주의사항 / 콘덴서 자동제어방식 / 설치효과

콘덴서의 설치 주의사항 / 콘덴서 자동제어방식 / 설치효과

 

 

 

1. 전기기기의 역률

· 유도전동기 : 60~80%

· 용접기 : 40~90%

· 조명기구 : 70~100%

· 아크로 : 80~85%

 

2. 콘덴서의 설치방법

모선 또는 개별기기와 병렬로 접속한다.

1) 설치방식

1-1) 개별식(저압의 경우)

가장효과적이고 종합설비비가 커지지만 가장 효과적인 방법이다.

1-2) 집합식(고압의 경우)

모선에 일괄하여 설치하는 방법으로 , 효과가 떨어지나 경제적이고, 보수점검이 간단하다.

1-3) 집합 및 개별식

개별식과 집합식의 단점을 보완한 방법.

1-4) 고압측에 Bank로 부설하는 경우

단상용으로 Y결선하며, 경제성이 좋고 보수상에 유리하다.

용량결정은 중부하시 실측역률을 산정하여 용량을 결정하며, 15분 간격으로 5회이상 측정하여 가장 낮은 값으로 선정한다.

 

2) 뱅크의 구성

필요 콘덴서 용량을 구한 후 콘덴서 용량의 분할여부를 검토하여야 하며, 역률개선과 함께 경제성을 감안하여 검토하여야 한다.

일반적으로 콘덴서 뱅크는 아래에 의하나 부하의 변동에 능동적으로 대처할 수 있도록 Base 용량을 가급적 크게하고, 변동부하에 대응하는 용량의 콘덴서로 역율의 변동에 대처하는 것이 유리하다.

· 300KVA 이하로서 부하변동이 작은 경우 : 1뱅크

· 300~600KVA : 2뱅크 또는 그 이상으로 분할하여 역률을 조정한다.

· 600 KVA초과 : 3뱅크 이상으로 분할하여 부하변동에 대응하도록 조정한다.

 

3) 전압별 상수,용량의 선정

· 20kv이하의 경우

회로전압과 같은 정격전압을 가진 3상 또는 단상의 단위콘덴서를 병렬로 접속하여 사용하고,

직,병렬의 결선변경에 의하여 20kv, 10kv 양용으로 할 경우에는 단상을 사용한다.

 

· 66kv회로의 경우

19kv단상콘덴서 2개를 직렬접속하고, 이것을 Y결선한다.

이 경우 콘덴서는 절연애자 위에 올려놓고 대지에 대한 절연은 애자에 부담시킨다.

 

3. 콘덴서 설치시 주의사항

1) 콘덴서 용량이 부하설비의 무효 분 보다 많지 않게 한다.

2) 주위온도 상승에 주의하고 필요시 환기설비 설치

3) 콘덴서 개폐시 나타나는 특이한 현상을 고려한다.

· 투입시 돌입전류로 변류기 2차회로에 과전압 발생.

· 투입시 모선에 순시 전압강하 발생.

· 개방시 극 간 회복전압에 의한 재 점호 현상 발생.

· 유도 전동기의 자기여자로 인한 고 전압 발생.

· 계통에 콘덴서 접속시 전압, 전류파형 왜곡 확대 및 고조파 발생원인

- 콘덴서회로 투입시 전원측 리액턴스로 LC공진이 생겨 고조파 확대. 즉, 콘덴서 삽입시의 용량성 때문에 확대된다.

4) 콘덴서용 개폐기 설치시 주의사항

4-1) 차단기

차단기는 전류절단현상이 없는 것을 사용.

Power Fuse로 설계하지 않을 것.

4-2) 개폐기

고압의 경우 : 유입개폐기,(일반적으로 고압 전자접촉기가 사용된다)

특고압의 경우 : COS(퓨즈대신 동선 2.6mm 이상 직결)

5) 콘덴서 발주시 고려사항

용량,전압,상수,사용장소(옥외,옥내),용도(부하의 종류),납입장소,납기,기타희망사항

 

4. 콘덴서 자동제어방식

1) 콘덴서 장동제어방식별 특징

2) 목표무효전력의 계산(예 : Fuji Electric Co. QC10형)

 

5. 방전코일(D·C : Discharge Coil)

개방시 잔류전하를 저압에서는 3분 이내에 75V 이하로, 고압에서는 5초 이내 50V이하로 방전(내선규정)하여 재투입시 과전압을 방지하고 잔류전하로 인한 재해를 방지하도록 하여야 한다. 단, 부하와 직접 접속된 경우에는 예외로 할 수 있다.

 

6. 직렬리액터(S·R : Series Reactor)

전력용 콘덴서를 역률개선용으로 시설하는 경우 콘덴서의 용량리액턴스는 주파수에 역비례하여 변환한다. 그러므로 전원전압이 고조파분을 포함하면 고조파전류(발생원인은 변압기의 첨심 자기포화에 의한 것이 가장 크고, 정류기, 인버터 등 전력변환장치에 기인한다.)의 영향이 크게 나타나서 전압과 전류의 파형이 왜형파가 된다. 특히, 대용량의 콘덴서 설치시에는 전원측으로 고조파 전류가 흘러 전압, 전류 파형을 왜곡시켜 변압기에 소음발생, 콘덴서투입시의 돌입전류, 계전기류의 오 동작 및 전기기기의 절연파괴를 유발한다. 따라서 역률개선용 콘덴서를 설치하는 경우에는 파형개선을 위하여 직렬리액터를 설치하는 것을 검토하여야 한다.(콘덴서 개폐시의 돌입전류에 의한 영향도 해결된다.) 일반적으로 3상회로에 포함되어 있는 고조파의 크기는 제5고조파 > 제7고조파 > 제11고조파의 순이다.

발생된 고조파는 콘덴서 회로의 투입에 의해 전원측 리액턴스와 콘덴서 리액턴스에 의해 LC공진에 의해 확대되며,

[ 이 공진 주파수(f0)는 콘덴서와 인덕턴스의 크기로 결정된다. ]

회로의 고조파 전압은 콘덴서를 삽입하면 콘덴서의 용량성 때문에 확대되고, 콘덴서에 유입하는 고조파전류는 기본파에 겹쳐서 흐르게 된다.

 

1) 직렬 리액터의 용량결정

· Y-△ 결선 변압기의 경우

제3고조파는 변압기의 △결선에서 흡수되어 밖으로 나타나지 않기 때문에 제5고조파 이상의 고조파에 대한 대책을 강구하면 된다 : 콘텐서 용량의 6% 선정.

[계산 "예"]

 

제5 고조파를 소멸시키려면 콘덴서 C에 직렬리액터 L을 접속하여 제 5고조파에 대하여 공진하도록 하면 된다. 그러면 제5고조파는 단락되어 파형의 왜곡을 방지할 수 있다. 또한, 이 이상의 고조파에 대해서는 회로는 유도성 리액턴스로 되기 때문에 파형의 왜곡은 없다.

 

리액터의 용량결정 근거

 

따라서

즉, 기본주파수에 대한 콘덴서의 용량 리액턴스의 4%의 유도리액턴스를 가진 리액터를 선정하면 된다. 그러나 실제로는 전원주파수의 변화(저하시 합성리액턴스가 용량성으로 되어 파형이 왜곡된다)를 고려하여 4.5~6%의 리액턴스를 삽입한다.

 

· Y-Y 결선 변압기의 경우

제 3, 5 고조파에 대한 대책강구 : 콘텐서 용량의 13% 선정하며, 보통 용량 500KVA 이상의 콘덴서에 설치한다.

 

2) 직렬리액터 설치시의 주의사항

· 적정용량의 콘덴서 산정(콘덴서 단자전압의 상승)

{리액터 6% 를 설치하였을 합성 리액턴스의 감소로 전압과 전류가 각각 6%상승효과가 생기므로 콘덴서용량이 13%의 증가효과를 가져와 진상전류의 증가로 계통에 이상현상(발열)을 유발할 수 있다.}

· 동일용량의 콘덴서와 조합하여 사용하여야 한다.

- 6KVA 리액터를 콘덴서 100KVA에 접속시 리액턴스가 6%로 되어 제5고조파에 유효하나,

- 50KVA 콘덴서에 접속시에는 (50/100)²·6 = 1.5KVA 가 되어 효과가 없다.

· 콘덴서 전류가 정격전류의 120% 이상인 경우에는 고조파의 영향을 받고 있으므로 직렬리액터를 설치하여 타 기기에 영향을 주지 않도록 한다.

- {고조파 전류와 콘덴서 충전전류를 합성한 실효치는 정격전류의 135% 이하가 되어야 하고(JIS기준)

콘덴서용 리액터는 제5고조파 전류가 기본파 전류의 35% 이하, 전체 합성전류는 정격전류의 120% 이하가 될 수 있는 용량으로 결정한다.}

· 모선의 단락전류가 큰 계통 또는 병렬 콘덴서 군이 있는 경우에는 직렬 리액터는 각각의 콘덴서 마다 접속하여야 한다. (콘덴서 투입시 돌입전류가 광대해 지는 것을 방지하기 위함-CT2차측 회로에서 플래시오버 하는 경우가 있다.)

· 수전단에 설치하는 자동제어 방식으로 투입, 제거가 빈번한 경우에는 제5고조파에 대한 대책을 강구하여야 한다.

· 고조파 전류의 허용 값은 실질적으로 직렬 리액터에 의해 결정된다.

 

7. 설치효과

· 변압기, 배전선의 손실감소

· 설비용량의 여유도 증가

· 전압강하율의 감소

· 전력요금 절감

 

8. 전기설비 기술기준에 의한 보호장치

1) 전력콘덴서 또는 분로 리액터의 보호장치

 

9. 기 타

초고압 장거리 송전선로에 접속되는 1차 변전소에 병렬리액터를 설치하는 목적은 페란티현상를 방지하는데 있다.