전기설비에서 전력용 콘덴서를 투입할 때 순간적으로 큰 전류가 발생하는 이유는 무엇인가요?

Question

역률 개선용 콘덴서가 설치된 배전반에서 콘덴서를 투입하는 순간 큰 전류가 흐르는 현상이 발생할 수 있다고 합니다. 정상적으로 운전 중인 콘덴서의 전류는 크지 않은 것처럼 보이는데 투입 순간에는 왜 큰 전류가 발생하는지 궁금합니다. 이런 현상이 반복되면 콘덴서나 접촉기에도 영향을 줄 수 있는지 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네 전력용콘덴서를 투입할 때 순간적으로 큰 전류가 흐르는 이유는 투입 직전 콘덴서가 충전되지 않은 상태라서 순간적으로 매우 낮은 임피던스처럼 보이기 때문입니다.

콘덴서는 투입 직후 전원전압까지 빠르게 충전되는데, 이 짧은 순간에 큰 충전전류가 흐를 수 있습니다. 특히 여러 단계의 콘덴서 뱅크를 순차 투입하는 경우에는 이미 충전된 다른 콘덴서에서 새로 투입되는 콘덴서로 전류가 흐르면서 백투백 돌입전류가 더 크게 발생할 수 있습니다.

이런 돌입전류가 반복되면 접촉기 접점의 아크와 소손, 콘덴서 내부 스트레스 증가, 퓨즈나 차단기의 불필요한 동작으로 이어질 수 있습니다. 고조파가 많은 계통에서는 콘덴서 전류 자체가 증가하면서 부담이 더 커질 수도 있습니다.

그래서 현장에서는 일반 접촉기보다 콘덴서 전용 접촉기, 프리인서션 저항, 리액터 등을 사용해 돌입전류를 줄이기도 합니다. 또한 단계별 투입 간격, 방전저항 상태, 콘덴서 용량과 전류 불평형도 함께 확인합니다.

즉, 콘덴서 투입 순간에는 충전되지 않은 콘덴서로 큰 충전전류가 한꺼번에 흐르기 때문에 돌입전류가 발생하며, 반복되면 콘덴서와 접촉기 수명에 영향을 줄 수 있다고 이해하면 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

콘덴서는 투입되는 순간 전원전압과 콘덴서의 초기 전압 차이에 의해 충전전류가 순간적으로 크게 흐를 수 있습니다. 특히 이미 투입된 다른 콘덴서와 병렬로 추가 투입하면 충전전류가 더 커질 수 있습니다. 이러한 반복적인 돌입전류는 콘덴서 접촉기의 접점이나 콘덴서 자체에 부담을 줄 수 있습니다. 그래서 역률 개선반에서는 콘덴서용 접촉기나 직렬 리액터 등을 적절히 사용하고 단계별 투입방식을 적용하기도 합니다.