조상설비

전기기사 필기 2020년 2회 37번

Q문제

3상 배전선로의 말단에 역률 60%(늦음), 60kW의 평형 3상 부하가 있다. 부하점에 부하와 병렬로 전력용콘덴서를 접속하여 선로손실을 최소로 하고자 할 때 콘덴서 용량(kVA)은? (단, 부하단의 전압은 일정하다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

유효전력과 무효전력의 계산 비율을 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.

부하의 유효전력(60kW)을 그대로 콘덴서 용량으로 착각한 오답입니다.

선로손실을 최소로 하기 위해서는 부하의 역률을 100%로 개선하여 무효전력을 완전히 보상해야 합니다.

•

Step 1: 선로손실과 역률의 관계 파악 선로손실

P_{L} = \frac{P ^{2}}{V ^{2} c o s ^{2} θ} R

이므로, 선로손실을 최소로 하려면 역률

cos θ

가 1이 되어야 합니다.

•

Step 2: 개선 전 부하의 무효전력 계산 유효전력

P = 60 [kW]

, 역률

cos θ_{1} = 0.6

이므로 무효전력

Q_{1} = P \times tan θ_{1} = 60 \times \frac{0.8}{0.6} = 80 [kVar]

입니다.

•

Step 3: 필요한 전력용 콘덴서 용량 산출 역률을 100%(

cos θ_{2} = 1

)로 개선하기 위한 콘덴서 용량

Q_{c} = P (tan θ_{1} - tan θ_{2}) = 60 \times (\frac{0.8}{0.6} - 0) = 80 [kVA]

입니다.

100

부하의 피상전력(100kVA)을 콘덴서 용량으로 착각한 오답입니다.

선로손실을 최소로 하려면 왜 역률을 100%로 만들어야 하나요?

선로손실은 전류의 제곱에 비례하며, 동일한 유효전력을 공급할 때 역률이 100%일 때 선로에 흐르는 전류가 최소가 되기 때문입니다.

전력용 콘덴서의 용량 단위는 왜 kVA로 표기되나요?

전력용 콘덴서는 무효전력을 공급하는 설비이므로 본래 단위는 kVar(무효전력)를 사용하는 것이 정확하지만, 관행적으로 피상전력 단위인 kVA를 혼용하여 사용하기도 합니다.