전기설비의 역률은 정상인데 변압기의 부하전류가 예상보다 높게 나타나는 이유는 무엇인가요?

Question

공장이나 건물의 수변전설비를 점검할 때 전력계에 표시되는 역률은 정상 범위이고, 전압도 정격에 가깝게 유지되는데 변압기의 부하전류가 예상보다 높게 나타나는 경우가 있습니다. 역률이 양호하면 전류도 적절한 수준일 것이라고 생각하기 쉽지만, 실제로는 부하의 유효전력 자체가 크거나 고조파 전류가 포함되는 등 다른 원인이 있을 수 있습니다. 변압기 용량과 부하율을 어떻게 비교해야 하는지, 전력계의 유효전력 및 피상전력 표시값을 이용해 원인을 판단할 수 있는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

역률이 정상이라고 하더라도, 변압기 전류가 높다면은 실제로 전력 소비량이 많거나, 고조파 전류가 섞여 있을 확률이 제일 큽니다. 이유는 역률은 전압과 전류의 위상만 알려줄 뿐입니다. 그래서 전체적인 전력 크기나 파형의 왜곡까지는보여주지 못하죠. 그래서 실제 부하가 요구하는 유효전력이 크거나, 또는 불필요한 성분이 흐르게되면은 전류계 눈금이 올라가는 겁니다.

​그래서 전력계에 찍히는 피상전력이랑, 유효전력 값을 비교해 보는게 필요합니다. 왜냐하면 두개의 값의 차이가 벌어지면, 숨은 고조파나 무효 성분이 있다는 의미가 되죠. 그래서 결론적으로 변압기의 전체 용량을 대비했을 때 실제로 부하율을 직접적으로 계산해 보세요. 그러면은 원인을 쉽게 파악하실 수 있을 겁니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

변압기의 부하전류는 역률만으로 결정되지 않습니다. 역률이 정상이어도 실제 소비전력이 크거나 부하가 증가하면 전류가 높게 나타날 수 있습니다. 특히 역률은 유효전력과 피상전력의 관계를 나타내므로 역률이 좋다는 것이 전류가 반드시 작다는 의미는 아닙니다. 원인을 파악하기 위해서는 먼저 전력계의 유효전력과 피상전력을 확인하고, 변압기의 정격용량과 비교해 보는 것이 좋습니다. 3상 변압기라면 정격전류 = 전격용량 / (√3 * 정격전압) 으로 계산할 수 있습니다. 인버터, UPS, 정류기 등 비선형 부하가 많으면 고조파 전류 때문에 일반적인 전력량과 역률 표시만으로 설명하기 어려운 전류가 나타날 수도 있습니다. 이때는 고조파 측정과 전력계의 측정 방식도 확인해 보시는 것이 좋습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 전기설비의 역률이 정상이라고. 해서 변압기의 부하전류까지 반드시 적정한 것은 아닙니다.

역률이 양호하더라도 전동기나 히터 등의 사용량이 증가하면 유효전력이 커지면서 부하전류도 증가할 수 있습니다.

또한 인버터 등에서 발생하는 고조파 전류나 3상 부하 불평형으로 인해 특정 상의 전류가 높게 나타날 수도 있습니다.

따라서 현장에서는 전력계의 유효전력(kW)과 피상전력(kVA)을 확인하고, 변압기 정격용량 대비 실제 피상전력으로 부하율을 계산하는 것이 중요합니다.

결론적으로 역률뿐 아니라 부하전류, 유효전력, 피상전력, 고조파 및 상별 전류를 종합적으로 확인해야 변압기의 실제 부하 상태와 전류 증가 원인을 정확하게 판단할 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

역률이 정상이더라도 실제로 사용하는 전력자체가 너무 크거나 눈에 보이지않는 찌꺼지전류가 섞여 들어오면 변압기에 흐르는 부하전류가 예상보다 훨씬 높아질수 있습니다

따라서 전력계에 나타나는 전체전력과 실제 일하는 전력의 비율을 살펴보면 변압기에 얼마나 힘들어하는지 원인을 파악할수 있습니다