역률과 계통연계시 역률제어 인버터의 필요성
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안녕하세요? 혼자서 만드는 태양광발전소 까페 매니저입니다.
오늘은 역률과 계통연계시 역률제어 인버터의 필요성에 대해 말씀드리겠습니다.
우리가 한전 전력공급팀과 선로(DL)의 태양광발전소 계통연계 가능용량을 확인할때 역률선로는 남아있다고 할때가 있습니다.
이것이 무슨 의미일까요?
한전에서는 기술검토조건상 선로의 전압을 최대전압 상한치인 13,200V에서 2%까지 허용을 해주고 있습니다.
이럴때 역률 제어로 전압을 일정전압이하로 낮춰서 계통연계할수 있도록 허용하여 준다는 의미입니다.
쉽게 표현하면 전기를 100%로 강하게 밀어서 보내면 한전 선로가 불안정해지므로
정상보다 약하게 밀어줄 경우에는 허용을 해준다는 의미가 됩니다. 대략 이해가 되실까요?
그렇다면 역률조정은 교류로 전환된 전기의 특성을 조정하여 준다는 의미가 됩니다.
역률은 직류(DC)를 교류(AC)로 전환해주는 인버터에서 조정할수 있습니다.
일반적인 인버터의 역률은 90%이상이 됩니다.
이러한 인버터의 정상역률을 낮게 조정할수있도록 인버터사에 설정을 요청하거나 역률조정이 가능한 인버터를 사용하면 됩니다.
연계전압에 따라 아래와 같이 구성해야 합니다.
- 특고압일경우 : 역률제어 인버터와 능동전압제어장치(DER-AVM)를 사업자부담으로 설치
- 저압일경우 : 무효전력 조정기능 인버터를 사용
여기까지 대략 이해가 되실까요? 정확히 이해가 되지 않더라도 감은 조금 오시죠?
그렇다면 역률이 무엇인지 알아볼까요.
직류의 전기는 전압과 전류가 같이 움직입니다. 즉 위상차가 발생하지 않습니다.
그런데 교류의 전기는 전압과 전류가 동일한 파형으로 움직이지 않습니다.
즉 전압과 전류가 위상차가 발생하게 됩니다.
이러한 위상차로 인하여 실제로 일을 할수 없는 무료전력이 발생하게됩니다.
아래는 위상차가 없는 전압과 전류가 동상일 때의 교류 정현파(SIN)를 나타냅니다.
이때의 유효전력은 전압(V) X 전류(I)의 값과 동일하게 됩니다.
<위상차가 없는 교류의 전압과 전류 파형>
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그런데 교류의 전기는 전압과 전류의 파형이 항상 일치하지 않고 아래와 같이 위상차가 발생하게 됩니다.
가령 히터나 백열전구의 경우는 전압과 전류가 같이 움직이지만 용량성부하(콘덴서)의 경우는 전류가 전압보다 90도 앞서고, 유도성 부하(코일)에서는 전압이 전류보다 90도 앞서게 되죠.
<위상차가 발생하는 교류의 전압과 전류 파형>
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이렇게 전압과 전류의 위상차로 인해 전력은 (+) 노란색 영역과 (-) 보라색 영역으로 나뉘게 되었습니다.
(전력 그래프가 아래로 이동한 것과 같음)
이때의 전력(피상전력)은 전압(V) X 전류(I)에 위상차인 COSΘ만큼 변화가 생기므로 이를 고려한 값이 실제의 전력(유효전력)이 됩니다. 그래서 우리는 이 위상차값인 COSΘ를 역률이라고 부르기로 했습니다.
그러므로 유효전력 = 피상전력(VXI) X 역률(COSΘ)로 정의가 됩니다.
※ 역률(COSΘ) = 유효전력/피상전력이 되어 역률은 COS0의 값인 1일때 최대가 되며 100%라고 표기를 할 수 있습니다.
입니다.전기이론 내용이 있어서 이해가 어려울수 있으나 조금씩 공부해보시기 바랍니다.
도움이 되셨으면 좋겠습니다.