[전기기사] 전력용 콘덴서, 역률 문제 [실기]

1. 역률

    (합성)역률 = $\frac{유효전력}{피상전력}$ = $\frac{VIcosθ}{VI or \sqrt3VI}$ = $\frac{유효전력}{\sqrt{유효전력^2+무효전력^2}}$ 
      피상전력은 단상(VI), 3상($\sqrt3VI$)이 있다.

     역률 개선 콘덴서 용량 = 유효전력($\frac{sinθ_1}{cosθ_1}-\frac{sinθ_2}{cosθ_2})$

2. 역률 개선의 효과

    1) 변압기와 변전선의 전력 손실 경감

    2) 전압 강하의 감소

    3) 설비 용량의 여유 증가

    4) 전기 요금의 감소

3. 콘덴서 회로의 부속 기기

    1) 방전코일

    2) 직렬 리액터

4. 콘덴서 설비의 주요 사고 원인

    ① 콘덴서 설비의 모선 단락 및 지락

    ② 콘덴서 설비내의 배선 단락

    ③ 콘덴서 소체 파괴 및 층간 절연 파괴

5. 역률 과보상시 발생하는 현상

    ① 역률 저하 및 손실 증가

    ② 단자전압 상승

    ③ 계전기 오동작

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역률, 용량, 전류 계산	역률 개선 효과	부속기기	콘덴서 설비 사고	역률 과보상	기타
유형1 2021-1, 2003-2 유형:콘덴서 용량 2016-3  유형:콘덴서 용량 2013-1 유형: 합성역률 계산 2011-3,2004-3  유형: 합성역률 계산 2010-3, 2009-1, 2008-2 , 2006-3  유형 : 전류 2014-1, 2011-2, 2007-1 유형 : 유효전력 증가분 2013-1 2008-1  유형 2014-2 유형: 표 콘덴서 용량 2014-3	2019-1 2013-2 2011-3 2004-3 2002-3	2014-2 콘덴서 기능 2014-1 SVC 2012-3 직렬리액터 2011-1  2009-1 1993-  1991-2	2012-3 육안검사 2012-2 NCS, NVS	2014-3 2012-1 2004-1 2003-3	2012-3 전력용 콘덴서의 정기점점 항목

 

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역률 80[%], 10,000 [kVA]의 부하를 가진 변전소에 2,000 [kVA]의 콘덴서를 설치하여 역률을 개선하면

변압기에 걸리는 부하는 몇[kVA]인지 계산하여 구하여라.

 

계산

역률 개선 전의 유효전력 P=10,000x0.8 = 8,000 [kW]

역률 개선 전의 무효전력 Q1=10,000x0.6 = 6,000 [kVar]

역률 개선 전의 무효전력 Q2=6,000-2,000 =4,000 [kVar]

Pa = $\sqrt {P^2+Q2^2}= \sqrt {8000^2+4000^2}$ = 8,944.27 [kVA]

정답 : 8,944.27 [kVA]

출처: 전기기사 실기 2015-3

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역률 과보상 시 발생하는 현상에 대해 3가지만 적어라.

 

정답:

    역률 저하 및 손실 증가

    단자전압 상승

    계전기 오동작

출처: 전기기사 실기 2015-3

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정격 용량 100 [kVA]인 변압기에서 지상 역률 60 [%]의 부하에 100 [kVA]를 공급하고 있다.

역률 90 [%]로 개선하여 변압기의 전용량까지 부하에 공급하고자 한다.

다음 각 물음에 답하시오.

(1) 소요되는 전력용 콘덴서의 용량은 몇 [kVA]인가?

  ㆍ계산 :  ㆍ답:

(2) 역률 개선에 따른 유효 전력의 증가분은 몇 [kW]인가?

  ㆍ계산 :  ㆍ답:

 

정답 :

   (1) 계산 : $Q = P( \frac {\sqrt {1-cos^2θ_1}}{cosθ_1} - \frac {\sqrt {1-cos^2θ_2}}{cosθ_2})$

                   = $100 \times 0.6 \times (\frac {\sqrt {1-0.6^2}}{0.6} - \frac {\sqrt {1-0.9^2}}{0.9})$

       답 : 50.94 [kVA]

   (2) 계산 :  $정격용량(cosθ_2-cosθ_1)$ = 100(0.9-0.6)

       답 : 30 [kW]

 

출처 : 전기기사 실기 2008-1

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역률을 개선하면 전기 요금의 저감과 배전선의 손실 경감, 전압 강하 감소, 설비 여력의 증가 등을 기할 수 있으나, 너무 과보상하면 역효과가 나타난다. 즉, 경부하시에 콘덴서가 과대 삽입되는 경우의 결점을 3가지 쓰시오.

[답안작성] ① 모선 전압의 과상승 ② 송전 손실의 증가 ③ 고조파 왜곡의 증대

출처: 전기기사 실기 2004-1, (2003-3)

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역률을 개선하는 원리를 간단히 설명하시오

답안 : 유도성 부하를 사용하게 되면 역률이 저하된다.

이것을 개선하기 위하여

부하에 병렬로 콘덴서(용량성)을 설치하여

진상 전류를 흘려줌으로써

무효전력을 감소시켜 역률을 개선한다.

 

출처: 전기기사 실기 2002-3, (2001-2)

 

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수전단 전압이 3,000[V]인 3상 3선식 배전 선로의 수전단에 역률 0.8(지상)되는 520[kW]의 부하가 접속되어 있다.

이 부하에 동일 역률의 부하 80[kW]를 추가하여 600[kW]로 증가시키되

부하와 병렬로 전력용 콘덴서를 설치하여 수전단 전압 및 선로 전류를 일정하게 유지하고자 할 때,

다음 각 질문에 답하시오. 단, 전선의 1선당 저항 및 리액턴스는 각각 1.78[Ω] 및 1.17[Ω]이다.

(1) 이 경우에 필요한 전력용 콘덴서 용량은 몇 [kVA]인가?

(2) 부하 증가 전의 송전단 전압은 몇 [V]인가?

(3) 부하 증가 후의 송전단 전압은 몇 [V]인가?

출처: 전기기사 실기 2001-1