개요

진상콘덴서는 역률 개선을 통한 전기요금 저감, 설비용량 저감, 배전설비의 손실 저감 등을 목적으로 많이 사용되고 있다. 일본에서는 통계상 2007년을 기준으로 고압 진상콘덴서의 생산 대수가 약 46,000대, 용량으로는 8,000㎹A(JEMA 통계) 생산된 것으로 나타났다.
이처럼 다량으로 사용되고 있는 진상콘덴서는 시대 변화에 따라 유전체 재료도 바뀌어 왔다. 특히 최근에는 고조파 장해 문제가 논란이 되어 JIS C4902(고압 및 특별고압 진상콘덴서와 부속기기)가 1998년에 개정됐다. 본고에서는 그 개정 내용과 함께 콘덴서의 최신 동향을 소개한다.

JIS 개정

범용 인버터 등 고조파 발생기기가 보급됨에 따라 고조파 전류가 6,600V 배전계통에 유출돼 배전계통의 전압을 왜형시키고 고압 진상콘덴서 설비에 장해(콘덴서의 이상음, 직렬 리액터의 이상음 · 과열 · 소손)를 일으키고 있다. 또한 이미 설치된 콘덴서는 직렬 리액터 없이 운전되고 있는 것이 많아 이들 콘덴서 설비와 배전계통의 임피던스 사이에서 일어나는 공진 현상이 전압 왜형을 더욱 확대시켰다.
콘덴서는 적정한 고조파 내량을 가진 직렬 리액터와 조합해 설치하는 것이 바람직하기 때문에 콘덴서의 직렬 리액터 사용을 원칙으로 설정했다.

1. 정격전압 · 정격용량의 변경
고조파 장해 방지 방책으로서 콘덴서에 L=6%직렬 리액터를 표준으로 설치해 사용하는 것을 원칙으로 했다. 콘덴서의 정격전압은 직렬 리액터 설치에 따른 양자전압 상승분을 포함한 전압이다. 또한 콘덴서의 정격용량은 콘덴서 설비의 정격 설비용량에 직렬 리액터를 더한 것이다.
정격 설비용량이란 콘덴서와 리액터를 조합시킨 설비의 설계 무효전력으로, 예를 들어 회로전압이 6,600V, 정격 설비용량이 100kvar, L=6%를 설치할 경우

직렬 리액터 콘덴서를 조상용으로 송전선에 연결할 때 당면하는 큰 문제는 전압파형이 비틀리는 것이다. 선로에는 변압기 등의 자기포화때문에 고조파 전압이 포함되어 있으며 콘덴서를 연결함에 따라 고조파 전압이 확대된다. 그러나 제3고조파 전압은 변압기저압 측의 결선으로 단락 제거되므로 나머지 제5고조파가 확대된다. 따라서 제5고조파에서 콘덴서와 직렬 공진하는 직렬리액터를 삽입한다.

<Energy News>