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>
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>
이렇게 전압과 전류의 위상차로 인해 전력은 (+) 노란색 영역과 (-) 보라색 영역으로 나뉘게 되었습니다.
(전력 그래프가 아래로 이동한 것과 같음)
중요한 사실은 이렇게 해서 생긴 (-)의 영역 부분은 위상차로 인해 발생된 전력일 뿐 실제로 소비할 수 없는(또는 소비되지 않는) 전력이 됩니다.
따라서 효력이 있음을 의미하는 유효전력은 (+) 영역 부분을 적분한 면적을
효력이 없음을 의미하는 무효전력은 (-) 영역 부분을 적분한 면적으로 정의하게 됩니다.
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.
이 모든 것은 삼각학수의 수학적 관계를 통해 계산할 수 있기 때문에 임피던스, 전압, 전류, 위상차, 피상전력, 유효전력, 무효전력 등 에서 2, 3가지 값만 알면 나머지도 구할 수 있게 되는 것입니다.
주의하실 것은
노란색 영역과 보라색 영역을 더한다고 해서 원래의 전력 그래프 면적이 되질 않습니다.
왜냐하면 새로 생기는 면적이 원래 있던 면적 부분이 아니라 바깥 쪽 면적이 더해지기 때문입니다.
따라서,
노란색 영역인 유효전력은 VIcosθ 이 되며
보라색 영역인 무효전력은 VIsinθ 의 값이 됩니다.
보라색 부분을 없애기 위해 노란색 전력 그래프를 위쪽으로 옮기면 피상전력이 되는데,
피상전력 S는
입니다.
역률이 100%인 경우는 무효전력이 0임을 의미하며 이 때의 유효전력은 피상전력과 같습니다.
참고로 일반 적산전력량계는 유효전력 만을 측정하며 보통 말하는 전력량 요금은 이 유효전력 사용량 요금을 말합니다. 그래서 무효전력이 많으면 한전으로썬 그만큼 손해가 발생됩니다. 무효 전력량 만큼 전기 요금을 거둬들일 수 없기 때문이죠.
가정집 부하는 냉장고, 세탁기, 컴퓨터 등 L 성분이 많아 대부분 지상 전력으로 역률이 100% 되지 못합니다.
그래서 가정용 전력 요금은 애초부터 90% 정도의 역률을 감안하여 전력요금에 반영되어 있습니다.
산업용 전력의 경우는 무효전력량계를 별도로 설치할 수 있으며 무효전력량을 측정하여 유효전력량과 무효전력량으로 역률을 계산하여 기준치 보다 양호하면 그 요금을 돌려 받을 수 있습니다.(요금 감액)
역률 요금에 대한 더 자세한 사항은 한전 사이버 지점에서 찾아 보시기를 바랍니다.
다시 처음으로 돌아와서 이 역률값을 조정하여 주면 계통연계상의 전압을 조정할수 있게 되므로 한전에서 요구하는 연계조건을 맞추어줄수 있게 되는 것입니다.
첫댓글 얼핏 알것 같기도 한데,어렵네요 ㅠ
제가 100kW급 2기를 계획하고 있는 지역에 여유용량은 많이 남아 있다면서 역율제어용 인버터가 필요하다고 하는데......
역율제어용 인버터와 일반인버터 가격차이가 얼마나 되는지요?
비밀글 해당 댓글은 작성자와 운영자만 볼 수 있습니다.19.03.12 21:33