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전력계통에서 발전, 송변전 및 배전계통은 일반적으로 3상평형을 이루고 있으나, 전기를 사용하는 말단에서는 3상 유도전동기 등 일부 3상부하를 제외하고는 대부분 단상부하를 사용하므로 이러한 단상부하의 크기 및 역률이 같지 않으면 부하불평형을 발생시키게 된다. 즉, 부하변동이 큰 단상부하로 인해 3상 전원 측에 전압불평형 및 특정 상(Phase) 사이의 전압이 변동되는 것을 말한다.
부하불평형의 영향은 크게 전기기기의 불평형 로딩(loading)과 전압불평형으로 구별될 수 있으며, 전기기기의 불평형 로딩은 설비의 이용률을 저하시키는 원인이 되므로 전기사업자는 불평형 로딩을 억제하고 있다.
불평형 로딩은 평형 3상 전력회로에 역상전류를 흐르게 하고, 역상전류에 의한 전압강하가 발생하여 계통의 전압 삼각형이 찌그러지게 되며, 역상전류에 의한 전압강하는 계통의 역상임피던스에 비례하게 된다.
따라서 전압불평형률이 발생하면 일반적으로 3상 권선을 갖는 회전기는 모두 영향을 받는다고 할 수 있고, 가장 영향을 많이 받는 기기는 3상 유도전동기이며, 3.5[%]의 전압불평형률은 전동기의 출력 약 15[%] 감소, 온도상승 10[℃] 이상 상승 및 손실 4[%] 정도 증가로 나타난다.
관련 IEC 규격에서는 저압계통에서 2[%], 회전기의 정격과 성능에서는 1[%] 또는 수 분 동안 1.5[%] 이하로 규정하고 있으나, 우리나라의 전기설비기준에서는 3[%]로 정하고 있는 실정이다. 이에 전압불평형에 대한 국내 기준치를 IEC 규격에서 정한 2[%]까지 강화시킬 필요가 있을 것으로 판단된다.
이러한 전압불평형에 대한 대책으로는 불평형 보상장치 설치, 단상부하의 크기를 감소하거나 계통 3상 단락용량이 큰 변전소로부터 인입선을 구성하는 방법 등이 있다.
다음 주에는 전력품질 지수중 순간전압강하(Instantaneous Voltage Sag, Dip)에 대해 알아본다. |
