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배전선로 부하 불평형률, 설비 불평형률, 전압 불평형률

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배전선로에서 전류가 불평형하게 흐르는 경우, 전력 품질과 효율에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 3상 배전선로에서의 부하 불평형률과 설비 불평형률은 전력 시스템의 안정성에 중요한 요소입니다. 이번 글에서는 이 두 가지 불평형률의 정의, 계산 방법, 그리고 이들이 미치는 영향을 자세히 설명합니다.

부하 불평형률

1. 부하 불평형률의 정의

부하 불평형률은 중성선 전류($I_n$)와 3상 전류의 불평형도를 나타내는 지표입니다. $A$, $B$, $C$ 3상 전류의 평균값으로부터 중성선에 흐르는 전류가 얼마만큼 차이가 나는지를 백분율로 표현합니다.

2. 부하 불평형률 계산 방법

$$ 부하 불평형률 = \frac{I_n}{(I_a + I_b + I_c) / 3} \times 100\% $$

여기서, $I_n$은 중성선 전류, $I_a$, $I_b$, $I_c$는 각각의 3상 전류입니다. 이 값을 통해 부하가 얼마나 불평형하게 흐르는지를 파악할 수 있습니다.


설비 불평형률

1. 설비 불평형률의 정의

설비 불평형률은 전기를 사용하는 부하의 분포 상태를 나타냅니다. 일반적으로 3상 유도전동기와 같은 균일 부하는 불평형이 없지만, 단상 전력을 사용하는 부하는 불평형이 발생할 수 있습니다.

2. 설비 불평형률에 따른 영향

설비 불평형률이 높으면 전력 손실과 효율 저하를 초래할 수 있으며, 전류의 과부하로 인해 전력 시스템의 손상이 발생할 수 있습니다.

3. 설비 불평형률 계산 방법

설비 불평형률은 3상 전력과 단상 부하의 차이를 백분율로 계산하여 구할 수 있습니다.

  • 단상 3선식:

$$ 설비 불평형률 = \frac{\text{총 부하 설비용량의 차}}{\text{총 부하 설비용량}} \times 100\% $$

  • 3상 3선식 또는 3상 4선식:

$$ 설비 불평형률 = \frac{\text{각 선간에 접속되는 단상 부하 총 설비용량의 최대 최소의 차}}{\text{총 부하 설비용량}} \times 100\% $$

4. 설비 불평형률 규정

국내 전력 규정에 따르면 저압 수전의 단상 3선식일 경우 불평형률은 40% 이하로 유지되어야 하며, 고압 및 특고압 수전에서는 30% 이하로 유지해야 합니다. 또한, 특정한 경우에는 이 규정을 따르지 않아도 되는 예외가 있을 수 있습니다.


전압 불평형률

1. 전압 불평형률의 정의

전압 불평형률은 부하 불평형으로 인해 발생하는 전압 차이를 나타냅니다. 이는 역상 전압의 크기와 정상 전압 크기의 비율로 계산됩니다.

2. 전압 불평형률이 미치는 영향

일반적으로 3상 전류를 갖는 회전기기는 모두 전압 불평형의 영향을 받습니다. 그 중에서도 3상 유도 전동기가 가장 큰 영향을 받으며, 전력 품질과 효율에 중요한 영향을 미칩니다.

3. 전압 불평형률 계산 방법

$$ 전압 불평형률 = \frac{\text{역상 전압}}{\text{정상 전압}} \times 100\% $$

이를 통해 전압의 불평형 정도를 파악하고, 시스템의 안정성을 높일 수 있는 조치를 취할 수 있습니다.


결론

배전선로에서의 부하 불평형률과 설비 불평형률은 전력 시스템의 안정성에 중요한 영향을 미칩니다. 불평형률을 계산하고 이를 관리함으로써 전력 품질을 높이고, 전력 손실을 줄일 수 있습니다. 따라서 전력 설비의 효율적인 운영을 위해 불평형률 관리가 필요합니다.

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