페란티 현상이란

페란티는 영국의 전기공학자로
직류배전방식을 반대하고 1900년대초 영국의 템즈강변에 최초의 교류배전방식을 도입하였으며
이러한 교류송전에서 경부하시 수전단의 전압상승이 나타남을 밝혀냄으로서 이름을 따 페란티 현상(효과)이라 명명하게 되었다.

이러한 전력계통의 페란티 현상의 개념, 발생원인, 영향, 대책 등에 대해 알아보겠습니다.

1. 페란티 현상의 개념

일반적으로 송전단은 수전단보다 전압이 높아야 하지만, 경부하시와 무부하시는 각종부하의 콘덴서에 의해 역율이 과보상되어 충전전류의 영향이 커져서 선로에 90° 가까운 앞선 전류가 흐르기 때문에 수전단이 송전단 전압보다 높아지는 현상이 발생하게 되는데 이를 페란티 현상이라 한다.

이는 단위길이당 정전용량이 클수록 송전선로가 길수록 이 현상이 심해진다.

2. 발생이유

일반적으로 빌딩 및 공장 부하의 대부분은 저항과 유도성리액턴스 성분으로 구성되므로 지역율이 되며, 지역율의 부하는 무효전류를 여분으로 계통에 흐르게 하여 전력을 유효하게 사용하지 못하게 한다.

이를 개선하기 위하여 계통에 콘덴서를 설치 하지만, 심야시간대 등 경부하시간대에는 역을 과보상되어 수전단이 송전단보다 전압이 상승하게 된다.

3. 영향

▶ 역율개선전보다 피상전력 증가
▶ 수전설비용량이용을 극대화 할 수 없고 전류증가로 인한 선로손실 및 전압이  상승하고, 보호계전기의 오동작 초래
▶ 콘덴서의 부속기구인 직열 리액터가 과열
▶ 조작용 유입개페기나 차단기의 용량이 커야하고, 주차단기는 진상전류차단에 대한 문제점을 초래
▶ 수전단 현상이 높아지는 현상이 반복되면 전력계통이 붕괴되거나 전압변동 심화

4. 대책

① 전력계통에서의 대책
▶ 콘덴서, 분로리액터, 동기 조상기를 사용하여, 무료 전력을 일정범위로 유지하여 적정 전압유지, 전력 손실경감 등을 도모
▶ 분로리액터를 설치하여 케이블이나 초고압 계통의 선로의 정전용량에 의한 진상 무효전력 또는 경부하시 일반 수용가로부터의 진상 무효전력 과잉으로 인한 전압상승을 방지 해야함

② 수전설비측의 대책
▶ 부하가 급변하는 수전설비의 제어가 필요하다, 즉 부하용량이 급변하는 수전설비에서는 경부하시에는 앞선전류에 의한 과보상으로 문제점이 발생하여 콘덴서의 제어가 필요
▶ 콘덴서 자동제어의 종류와 선택
- 특정부하 개폐신호에 의한 제어 : 특정 부하 이외는 무효전력이 일정한 경우 선택
- 프로그램제어 : 1일 부하변동이 거의 일정한 경우에 선택
- 전압제어 : 전원 임피던스가 커서 전압변동이 큰 경우에 적용
- 역율제어 : 역율검출회로의 측정값과 초기 설정치와 비교하여 콘덴서 투입, 제어
- 무효전력제어 : 무효전력 측정값과 설정값을 비교 콘덴서 투입, 제어
- 전류제어 : 전류의 크기와 무효전력 관계가 일정한 경우 선택가능

이상 페란티 현상에 대해 알아보았습니다.