무효전력(Reactive power)의 정의

 

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전기하면서 골칫거리인 무효전력에 대해 알아보겠습니다.

​무효전력 (Reactive Power)

​아시는 바와 같이 교류전력에는 직류와는 달리 유효전력과 무효전력이 있습니다.

전기를 하면서 제일 이해하기 어렵지만 반드시 익혀두어야 할 기본 지식인 것이지요

유효전력 (active power) 은 전등을 켜거나 전동기를 돌려서 실제로 일을 하는 것으로 에너지원을 필요로 한다.

​그러나 무효전력 (reactive power)은 말하자면 유효전력의 흐름을 원활하게 하는 윤활유와 같은 역할을 하는 것으로 타종의 에너지원을 필요로 하지는 않습니다.

​교류를 사용하는 현재의 건력계통은 이 양자의 수요와 공급과의 관계가 균형이 잡힘으로써 비로소 제대로 운전되는 것이다. 예를 들어 유효전력의 수급균형이 상실되어 전력 발생이 소비보다 많을 때에는 소비를 증대시키도록 주파수가 상승하고, 반대의 경우에는 주파수가 저하되어 균형을 유지하려고 한다.

이 경우 주파수는 계통 내의 어느 지점에서는 같은 값을 가져서 전 계통적인 변동특성을변동 특성을 나타낸다. 반면에 무효전력의 발생과 소비 사이에 차가 생겨서 이들의 수급균형이 무너질 경우에는 전압에 변화를 일으켜서 그 균형을 유지하려고 한다. 곧 무효전력의 발생이 소비보다 많을 때는 소비를 늘이도록 전압이 상승하고, 반대일 경우에는 전압이 저하해서 균형을 잡으려고 한다. 그러나 이 경우 전압은 주파수의 경우와 달라서 국지적인 변동 특성을 나타내고, 계통 내의 지점에 따라 각각 다른 크기를 가지게 되는 것이다.

​이러한 주퍄수의 조정으로 공급과 수급의 발란스를 맞추어 줄 수 있으나 주파수의 변동 또한 전력 사용자 입장에서는 기기 사용 등에 악영향을 끼치게 된다.

따라서 이런한 경미한 주파수 조정과 더불어 정전압 송전을 위해 무효전력 조정을 위한 조상설비를 사용하게 됩니다.

​조상설비 : 정전압 전력을 전송하기 위해 무효전력을 조정하는 설비

​1. 동기조상기 (진상, 지상 겸용)

동기 조상기는 별도의 구조를 가지는 기기가 아니라 동기전동기를 무부하로 회전시켜 계자 전류의  크기를 조정하여 전기자에 흐르는 무효전력을 조정한다.

계자 회로의 계자 저항을 가감시켜 선로에 진상, 지상 전류를 흐르게 할 수 있으므로 계통의 무효전력을 제어할 수 있다.

계통의 안정도 향상에 초기에 많이 사용되었지만 회전기인 관계로 현재는 거의 사용되지 않고 있다.

​2. 전력용 콘덴서 ( 진상전용)

부하와 병렬로 선로에 연결해 사용하고 콘덴서본체, 직렬리액터, 방전코일로 구성된다. 이를 선로 접속하여 운전하게 되면 변압기의 자기포화 등으로 3,5고조파 등을 발생시키는 문제가 발생한다.

3고조파는 델타결선내의 순환전류에 의해 외부에 나타나지 않으나 5고조파 전압은 선로에 나타나게 된다.

이를 5고조파를 제어하기 위하여 직렬리액터가 사용되며 용량성 리액턴스의 약 4% 정도의 유도성 리액턴스를 사용, 직렬공진을 통해 5고조파를 제어하게 된다.

(보통 5~6%의 리액터를 사용) 

3.분로리액터 ( shunt reactor 지상전용 )

심야시간대 등 경부하시 진상 무효전력을 제어하기 위해 변압기의 3차 권선에 접속하여 사용됩니다.

shunt : 바꾸다, 이동시키다 라는 의미가 있습니다.

이상으로 무효전력과 이를 제어하기 위한 기기에 대하여 알아보았습니다.