페라티 효과는 무엇인가요
페란티 효과가 무엇인가요?
페란티 효과 정의
페란티 효과는 송전선의 수신 측에서 송신 측보다 전압이 증가하는 현상을 말합니다. 이 효과는 부하가 매우 작거나 부하가 없는 경우 (오픈 회로)에 더 두드러집니다. 이를 인자 또는 백분율 증가로 설명할 수 있습니다.
일반적으로 전류는 높은 전위에서 낮은 전위로 흐르며, 이를 통해 전기 전위 차를 균형잡힙니다. 일반적으로 선로 손실 때문에 송신 측 전압이 수신 측 전압보다 높으므로, 전류는 공급 측에서 부하로 흐릅니다.
그러나 1890년 S.Z. 페란티 경은 중간 거리 송전선이나 장거리 송전선에 대한 놀라운 이론을 제시했습니다. 이 이론에 따르면, 송전 시스템의 가벼운 부하 또는 무부하 운전 시 수신 측 전압이 송신 측 전압을 초과하여 증가하는 현상이 발생하며, 이를 전력 시스템에서 페란티 효과라고 합니다.
송전선에서의 페란티 효과
장거리 송전선은 그 길이에 따라 상당한 용량과 유도가 존재합니다. 페란티 효과는 특히 가벼운 부하 또는 무부하 조건에서 선로의 용량에 의해 소모되는 전류가 수신 측 부하 전류보다 클 때 발생합니다.
콘덴서 충전 전류는 선로 유도기에 전압 강하를 일으키며, 이는 송신 측 전압과 위상이 같습니다. 이러한 전압 강하는 선로를 따라 증가하여, 수신 측 전압이 송신 측 전압보다 높아집니다. 이를 페란티 효과라고 합니다.
따라서 송전선의 용량과 유도 효과는 이 특정 현상의 발생에 동등하게 기여하며, 짧은 송전선의 경우에는 유도가 거의 0으로 간주되기 때문에 페란티 효과는 미미합니다. 일반적으로 50 Hz 주파수에서 300 km 길이의 선로에서는 무부하 상태에서 수신 측 전압이 송신 측 전압보다 5% 높게 나타납니다.
이제 페란티 효과 분석을 위해 위에 표시된 파세어 다이어그램을 고려해보겠습니다.
여기서 Vr은 참조 파세어로, OA로 표현됩니다.
이는 OC로 표현됩니다.
이제 "장거리 송전선"의 경우, 선로의 전기 저항이 선로 반응에 비해 무시할 만큼 작다는 것이 실제로 관찰되었습니다. 따라서 phasor Ic R = 0이라고 가정할 수 있으며, 전압 상승은 OA - OC = 선로의 반응 강하로만 고려할 수 있습니다.
이제 c0와 L0가 각각 송전선의 km 당 용량과 유도값이고, l은 선로의 길이라고 가정해봅시다.
장거리 송전선의 경우, 용량이 전체 길이에 걸쳐 분포되어 있으므로 평균 유동 전류는 다음과 같습니다.
위 식에서 명백히 알 수 있듯이, 수신 측의 전압 상승은 선로 길이의 제곱에 비례합니다. 따라서 장거리 송전선의 경우, 길이가 증가함에 따라 전압 상승이 계속 증가하며, 때로는 적용된 송신 측 전압을 초과하기도 합니다. 이를 페란티 효과라고 합니다. 페란티 효과 및 관련 전력 시스템 주제에 대해 퀴즈를 풀고 싶다면, 우리의 전력 시스템 MCQ(객관식 질문)를 확인해보세요.
수신 측의 전압 상승이 선로 길이의 제곱에 비례한다는 것이 명확합니다. 장거리 송전선의 경우, 이 증가는 송신 측 전압을 초과할 수도 있으며, 이를 페란티 효과라고 합니다. 지식을 테스트하고 싶다면, 우리의 전력 시스템 MCQ(객관식 질문)를 확인해보세요.
