조상설비(Phase Modifying Equipment)-동기조상기

이번 시간을 통해 알고 싶은 내용은 조상설비라는 전기 용어입니다.

전기기사를 공부하였거나 전기와 관련된 일을 한다면 한 번쯤 마주했을 단어입니다.

조상설비가 무엇이고 어떤 것들로 이루어져 있는지 알아보겠습니다.

 

1. 조상설비란?

 

먼저 조상설비에 대한 용어를 사전을 통해 알아보면 다음과 같습니다. 

조상설비 (調相設備)

전기 전력 손실을 경감하기 위하여 설치한 회전 기기 설비. 기계적으로 무부하 운전을 하면서 여자(勵磁)를 가감하여 무효 전력의 조정을 통하여 전압 조정이나 역률 개선 따위를 행하여 손실을 줄인다.

  <출처 : 네이버 사전>

처음 이 단어를 공부하였을 때가 전기를 전공하지 않았을 때입니다. 단어를 이해하기에 어려움이 있었습니다.

그렇다면 어떻게 이해하는 것이 쉬울까요? 

 

"전기 전력 손실을 경감하기 위하여 설치한 회전 기기 설비" 여기서 전력 손실을 경감하기 위해 사용된 기기라면 어디서 주로 사용되는지 알아야 합니다. 전력 손실이 가장 많은 곳은 발전소지만 소비하는 입장에서 조상설비를 설치하는 것이라면 선로나 부하에서 많은 전력의 손실을 입을 것입니다.

그렇다면 이 손실을 줄이는 기기는 무엇을 가리키는 말일까요? 바로 콘덴서와 리액터입니다.

(이 선로와 부하의 손실 개선방안에 대해서는 지난 시간 언급한 바가 있습니다. 리마인드를 위한 링크: https://retriever12.tistory.com/24 , https://retriever12.tistory.com/20 )

 

2. 조상설비의 종류

 

조상설비의 종류는 병렬 콘덴서, 전력용 콘덴서, 분로 리액터, 동기 조상기 등이 있습니다.

(병렬 콘덴서와 분로 리액터의 자세한 설명은 링크를 이용해 주세요)

간단히 설명하면 병렬 콘덴서는 

병렬 콘덴서는 선로에 발생한 전압강하를 줄이기 위한 목적으로 리액턴스의 X를 강하시키기 위해 병렬로 콘덴서를 설치하는 것입니다. (분로 리액터의 경우 과보상 및 대지 정전용량으로 인한 진상 송전선로에 발생한 페란티 현상을 방지하기 위해 사용하게 됩니다.)

 

전력용 콘덴서는 부하에서 사용하는 유도성부하의 지상전류를 대비하기 위해 설치한 병렬 콘덴서를 의미합니다. 지상전류가 흐르면 선로 전체의 전압강하가 커지거나 안정도가 낮아져 손실이 커지게 됩니다. 이를 방지하고자 전력용 콘덴서를 설치하여 전류의 위상을 조정하게 됩니다.

 

3. 동기 조상기

동기 조상기는 진상용이나 지상용으로 사용할 수 있는 조상설비입니다.

쉽게 생각하기 위해 Motor라 생각하시면 편합니다. 모터의 경우 회전 방향에 따라 전동기가 되기도 하며 반대방향으로 돌릴 경우 발전기가 되기도 합니다. 이때 전동기(유도성 부하)로 사용하거나, 발전기(용량성 부하)로 사용하면서 선로의 무효전력을 조정하게 됩니다.

아래 그림을 통해 보면 이해하기 쉬울 것입니다.

동기조상기 V특성곡선

선로가 지상(느림) 일 경우 동기 조상기의 여자전류를 늘려 콘덴서로 사용하고 진상(빠름)일 경우 동기조상기의 여자전류를 줄여 리액터로 사용하여 무효분을 조정하게 됩니다.

 

하지만 동기 조상기의 가장 큰 단점은 전력손실에 있습니다. 모터로 사용하기 때문에 전력손실이 많습니다. 상시 일정 회전수를 맞추어 일반적인 경우 역률을 1에 맞추어야 하기 때문에 단점으로 작용하게 됩니다. 

 

4. 동기조상기 VS 콘덴서, 리액터