■. 일반적인 송, 배전 계통의 부하는 대부분 코일성분이어서 부하가 걸려 있게 되면 전류가 전압보다 위상이 뒤지게(Lagging) 된다.
송, 배전 선로나 변압기의 임피던스에(R + jX) 뒤진 전류가 흐르면 아래 Vector도에서 보는 바와 같이 수전단전압은 송전단전압에 비해 낮아지게 되므로 부하 측에 문제가 없으나 부하가 경감되는 야간 경부하시 또는 무부하시에는 선로에 분포된 정전용량의 영향으로 충전전류 Ic = 2πfCE의 앞선(Leading) 전류가 흐르게돼 진상역률을 더 떨어트리고 또한 역률개선용으로 설치된 전력용콘덴서를 off하지 않을 경우 충전전류의 크기를 더 키우게 되므로 수전단 전압을 송전단 전압보다 더 높이게 된다.
이를 페란티현상이라하며 이는 낮은 진상역률이 된다.
이러한 현상은 단위길이당 정전용량이 클수록 송전선의 긍장이 길수록 더 크게 나타나며
또 도시미관을 고려할 경우 또는 여러 이유로 지중선로의 증가가 늘어나는데 이는 페란티현상을 더 키우게 한다.
(지중선로는 가공선로보다 선간 거리가 가까워 정전용량이 확대된다.)
페란티현상에 의해 수전단전압이 송전단전압보다 높아지면 수전단 측에 연결돼 있는 각종 전력설비 및 수용가 사용기기의 상용주파절연레벨을 초과하기 때문에 전력설비의 수명을 단축시키고 각종 기기의 고장을 유발하게 된다.
그러므로 이의 철저한 관리가 필요하다.
이하에 대해 아래와 같이 살펴본다.
◈. 진상역률(앞선역률) 문제.
선로길이가 길어지게 되면 선로정수 중 정전용량(Capacitance)의 영향을 받게된다.
전력을 효율적으로 사용하기 위해선 부하역률을 1에 가깝게 하는 것이 효과적이므로 전력용 콘덴서 사용이 크게 증가하여 있는 상태다.
그런데 야간 경부하 또는 무부하시 콘덴서를 선로로 부터 개방해 주지 않으면 선로의 정전용량에 더해 계통 전체의 정전용량 값이 커지게 되므로 페란티현상은 더 더욱 확대되게 된다.
상기 벡터도처럼 지상역률 100%를 넘는 진상역률시엔 지상전류를 초과한 진상전류에 의거 수전단 측 전압이 상승하게 되는데(페란티 현상)
다음과 같은 문제를 야기시킨다.
– 낮은 진상역률은 설비의 여유분을 감소시키고 전력손실을 증가시키며 또한 전력요금의 할증을 키워 전력요금의 부담을 키우게 한다.
– 특히 경부하시 고조파 전압을 왜곡시켜 계통의 안정도를 저하시키고
– 과전압으로 인해 전력설비 특히 콘덴서뱅크를 과열시켜 수명을 단축 시키며
– 심한경우 보호계전기 오동작을 유발하기도 한다.
– 또한 전압변동이 심화돼 장시간 지속적으로 반복될 경우 계통 붕괴를 초래할 수 있다.
그러므로 진상역률은 지상역률보다 더 엄격히 관리해야 한다.
