무효전력이란? 아무런 일을 하지안혹 열소비도 하지않는 전력. 실제로 이용할 수 없는 전력을 뜻함.
무효전력에 대한 학술적 접근은 자료가 많으므로 여기서는 알기 쉬운 예로서 무효전력의 의미를 알아보고자 한다. 왼쪽 그림에서 강물에 떠있는 배는 A 지점에서 B 지점까지 이동하고자 한다. 그러나 조류 때문에 A 지점에서 곧바로 목적지 B 지점에 도착할 수 없기 때문에 부득이 하게 C 지점을 향하여 출발하여야 무사히 목적지인 B지점에 도착할 수 있다. 유효 이동거리는 A-B간이지만 조류의 영향을 계산한 가상의 항로를 선정하여 항해를 한다. 만약 강물에 조류가 없다면 가상의 항로는 불필요 했을 것이나 조류가 있는 한 배의 항로는 항상 조류를 고려하여야 할 것이다.
전력을 수송하는 것도 이와 같은 원리이다. 수용가에서 필요한 전력은, 즉 기계를 돌리고 일할 수 있는 에너지는 오로지 유효 전력이다. 그리고 유효전력만을 필요로 하는 설비는 완전한 100%의 순수 저항성 부하다. 그러나 전력설비중 순수 저항성분의 부하가 어디 있겠는가. 유도성 이나 용량성 어떤 형태로든지 무효전력을 필요로 할 수밖에 없다. 무효전력을 상쇄하는 부하, 무효전력을 보상하는 부하, 즉 부하의 종류에 따라 적정량의 무효전력을 제어하여야 한다. 앞서 말하였지만 부하가(전력계통) 무효전력을 필요로 하기 때문이다. 무효전력의 제어는 원천적으로 발전소에서 하지만 SVC 나 Stacon, Shunt Reactor등을 이용하기도 한다.
유혀전력과 무효전력의 차이
1. 유효전력은 일을 할 수 있는 에너지이나 무효전력은 일을 하지 못하는 에너지이다.
이 표현을 달리 하면 레일 위를 달리는 전철에서 전기가 유효전력이라면 전조등이나 경적은 무효전력이라고 할 수 있을 것 같다. 발전소에서 유효전력을 만들기 위하여서는 기력의 경우를 예로 들면 석탄을 태워야한다. 즉 유효전력을 생산하기 위하여서 우리는 돈을 들여 터빈의 회전수를 3600rpm으로 유지하여야 한다. 발전기에 연결되어있는 저항 부하들은 터빈의 회전을 방해하는 쪽으로 작용하므로 회전수를 일정하게 유지하기 위하여(주파수를 유지하기 위하여) 계속해서 석탄을 태워야 한다. 그렇지만 무효전력의 경우는 다르다. 무효전력을 발생하기 위하여서는 계자전류의 양만 조절하면 된다. 즉 무효전력은 돈이 들지 않고도 조절이 가능한 에너지란 점이 두 전력의 큰 차이점이라 할 수 있다.
2. 유효전력은 위상차에 의하여 흐르고, 무효전력은 전압차에 의하여 흐른다.
조류는 위상이 빠른 쪽에서 위상이 늦은 쪽을 향하여 흐른다. 무효전력의 경우는 흐른다고 표현하기보다는 보상한다고 표현해야 더 정확한 표현이다. 전압이 높은 쪽에서 전압이 낮은 쪽을 보상한다.
3. 유효전력은 소비되나, 무효전력은 소비되지 않는다.
유 효전력은 발전기가 생산하여 소비가 없어도 저절로 소비된다. 그러나 무효전력은 사라지지 않는다. 이 의미는 상쇄되지 않는 무효전력은 어떤 형태로든지 계통에 남아서 그 모습을 나타낸다는 의미인데, 무효전력은 필요보다 과보상될 경우 전압이 상승하며, 저 보상돨 경우 전압이 강하되는 현상으로 나타나게 된다. 이 예로 장거리 송전선로를 무부하로 충전할 경우 선로의 충전용량에 의해 송전단 보다 수전단의 전압이 상승하게 되는 경우는 과보상된 경우이며, 송전선로 지락 고장의 경우전압이 Drop되는 경우는 저보상의 경우의 극단적인 예 라고 할 수 있다.
4. 주파수(유효전력)는 전계통이 동일하나, 전압(무효전력)은 지역성을 가진다
우 리계통의 주파수는 전체계통이 동일한 공동운명체라 할 수 있다. 만약 어느 한곳에서 주파수가 무너질 때 적절히 차단하지 않는다면 전체가 무너질 수도 있다. 그러나 전압은 국부적으로 그 양상이 다르게 나타난다. 무효전력의 발생과 소비는 지역적으로 부하의 상태,종류 그리고 크기에 따라 달라지므로 무효전력의 가시적 결과인 전압은 지역성을 가진다.
5. 유효전력은 제어가 용이하나, 무효전력은 곤란하다.
유효전력 조절은 계획에 의하여 의도하는 데로 할 수 있다. 유효전력은 오로지 발전기에 의해서만 발생되는 에너지이기 때문에 우리가 의도하는 데로 증․감을 자유롭게 할 수 있는 제어 용이한 에너지인데 반해, 무효전력의 경우는 그렇지 않다. 일정계통에서 무효전력은 부하전류(QLoss = I2 * Xl) 등 계통 전반적인 여러 요인에 의하여 상태가 달라지는 제어가 곤란한 에너지다. 이러한 무효전력 제어를 위해 1999. 8월 서대구 전력소에 준공된 정지형 무효전력 보상장치(SVC)의 경우는 SVC가 설치된 모선전압의 운전 목표값만 설정해 주면 ±100MVar의 범위 내에서 무효전력 보상을 자동으로 실시해 주는 아주 지능화된 보상장치로써 무효전력제어에 많은 도움을 주는 설비라 할 수 있다.
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