공공환경기초시설의 효율적인 역률 관리방안
공공환경기초시설의 효율적인 역률 관리방안
  • 관리자
  • 승인 2010.09.20 11:33
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

한국환경공단 호남지역본부 기술지원팀 윤경석


정부에서 추진하고 있는 녹색에너지 절감방안의 일환으로 공공환경기초시설에서는 태양광 이용, 인버터 설치에 의한 각종 설비의 효율적인 운전, 최대수요전력 관리에 의한 전력비 절감 등을 정부의 시책에 맞추어 나름대로의 방향을 설정하여 추진하고 있는 것으로 파악되고 있다.
현재 공공환경기초시설의 전체 예산 중 전력비가 차지하는 부분이 약 15∼30[%]로 상당한 만큼 앞으로도 계속적으로 공공환경기초시설의 에너지 절감방안이 발굴, 제시되어져야 할 것으로 보이며, 이에 전력비 절감 방안의 일환으로 공공환경기초시설 중 하수처리시설, 분뇨처리시설, 가축분뇨처리시설의 효율적인 역률 관리에 대한 대안을 제시해 보고자 한다.
역률(Power Factor)이란 피상전력에 대한 유효전력의 비율, 즉 피상전력 중 실제로 사용되는 전력의 비율을 말하고, 이는 실제로 부하설비에 걸리는 전압과 전류가 얼마나 유효하게 일을 하는 가를 나타내며, 100[%]를 기점으로 그 미만인 것을 지상(LAG), 그 이상인 것을 진상(LEAD) 이라고 표현한다.
일반적으로 역률이 지상 90[%]에 미치지 못할 때 역률이 낮다고 표현하며, 같은 부하설비에 대하여 더 많은 전류를 흘려보내야 하므로 전압강하에 의한 전원설비의 이용효과 및 설비용량의 여유분 등이 감소하고, 선로전류 증가에 따른 배전선의 전력손실이 증가하여 부하설비의 효율이나 수명이 단축될 수 있다.
반대로 역률이 100[%]를 초과하는 경우, 이것을 역률 과보상, 진상역률 또는 앞선 역률이라고 표현하며, 선로에 흐르는 전류가 적정치 보다 커지게 되어 선로 손실 및 변압기 동손이 증가하게 되고, 무부하 또는 경부하 시 콘덴서에 의해 모선전압이 상승하게 되어 콘덴서 과부하, 계통에 접속된 기기의 수명단축 및 변압기 철손 등이 증가하며, 변압기 과여자에 의해 고조파 전압이 상승하고 제5고조파 전류가 높게 발생되어 직렬리액터가 없는 전력용 콘덴서의 이상, 기기의 오동작 및 소손 등이 발생할 수 있다.
현재 한국전력공사에서는 전기공급약관에 따라 역률이 기준역률(지상 90[%]) 미만일 경우 매 1[%]당 기본요금의 1[%]를 추가하고, 기준역률 이상일 경우 95[%]까지 매 1[%]당 기본요금의 1[%]를 감액하여 전기요금을 계산하고 있다.
전국 각지에 있는 많은 환경기초시설의 기술진단을 실시한 결과, 대부분 처리시설의 역률이 기준역률인 90[%] 이상으로는 유지되고 있으나 역률에 따른 전기요금의 기본요금을 최대로 절감할 수 있는 95[%] 미만인 경우가 매우 많은 것으로 나타났다.
최근 2년간(2008∼2009년) 기술진단을 완료한 18개 처리시설의 3년간 역률 DATA를 살펴보면, 이 중 67[%]에 해당하는 12개 처리시설의 평균 역률이 95[%] 이상으로 양호하였으며, 나머지 6개 처리시설 중 4개 처리시설의 평균 역률은 94[%], 2개 처리시설의 평균 역률은 각각 91, 92[%]로 조사되었다.
하지만 최소 역률을 살펴보면, 역시 67[%]에 해당하는 12개 처리시설이 95[%]에 미치지 못하고 있었으며, 33[%]에 해당하는 6개 처리시설만이 최소 역률 95[%] 이상으로 역률에 따른 전기요금을 최대로 절감 받고 있는 것으로 나타났다.

또한 주 변압기 2차측에 전력분석장비를 설치하여 실제 역률을 측정한 결과를 살펴보면, 역률에 따른 전기요금을 최대로 절감 받고 있는 6개 처리시설 중 50[%]에 해당하는 3개 처리시설의 역률이 계속 또는 경부하시 심하게 과보상 되어 100[%]를 초과하는 것으로 나타나, 결국 전체 18개 처리시설 중 역률을 이상적으로 관리하고 있는 처리시설은 17[%]에 해당하는 3개소뿐인 것으로 나타났다.
또한 주 변압기 2차측에 전력분석장비를 설치하여 실제 역률을 측정한 결과를 살펴보면, 역률에 따른 전기요금을 최대로 절감 받고 있는 6개 처리시설 중 50[%]에 해당하는 3개 처리시설의 역률이 계속 또는 경부하시 심하게 과보상 되어 100[%]를 초과하는 것으로 나타나, 결국 전체 18개 처리시설 중 역률을 이상적으로 관리하고 있는 처리시설은 17[%]에 해당하는 3개소뿐인 것으로 나타났다.

또한 주 변압기 2차측에 전력분석장비를 설치하여 실제 역률을 측정한 결과를 살펴보면, 역률에 따른 전기요금을 최대로 절감 받고 있는 6개 처리시설 중 50[%]에 해당하는 3개 처리시설의 역률이 계속 또는 경부하시 심하게 과보상 되어 100[%]를 초과하는 것으로 나타나, 결국 전체 18개 처리시설 중 역률을 이상적으로 관리하고 있는 처리시설은 17[%]에 해당하는 3개소뿐인 것으로 나타났다.

역률이 낮아지는 원인으로는 여러 가지가 있으나 주로 환경기초시설에서 사용되는 각종 유도성 부하(변압기, 형광등, 각종 전동기 등)에 의해 전압과 전류의 위상차가 커져 전원을 효율적으로 사용하지 못하기 때문이 대부분이며, 이를 개선하기 위해서는 설비용량에 맞는 역률 개선용 콘덴서를 부하와 병렬로 설치하는 방법이 주로 사용되는데, 변압기 후단에 설치하는 방법과 각 개별 부하설비 후단에 설치하는 방법 등이 있다.그리고 역률이 너무 높아져 진상이 발생하는 원인으로는 부하설비의 가동 대수가 감소하여 경부하 또는 무부하 상태가 되었을 시 고정형 콘덴서에 의해 과보상 되는 경우도 있고, 당초 설계 미흡으로 인하여 과다한 용량의 콘덴서가 설치되었기 때문인 경우 등이 있으며, 이를 개선하기 위해서는 고정형 콘덴서의 차단기를 개방하여 과보상을 억제하여야 하나, 시간대별 부하 변동이 심한 처리시설의 경우 매번 조작해야하는 번거로움이 있으므로 역률개선용 콘덴서 대신 자동역률조정장치(apfr)를 설치하는 것을 권장한다.이와 같이 역률은 전기설비의 수명, 효율뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 매우 중요한 역할을 하고 있으므로 전기설비 담당자가 우선적으로 관리하여야 할 필수 항목 중 하나이며, 항시 지상 96 ∼ 99[%] 정도로 유지될 수 있도록 노력하여야 한다.
역률이 낮아지는 원인으로는 여러 가지가 있으나 주로 환경기초시설에서 사용되는 각종 유도성 부하(변압기, 형광등, 각종 전동기 등)에 의해 전압과 전류의 위상차가 커져 전원을 효율적으로 사용하지 못하기 때문이 대부분이며, 이를 개선하기 위해서는 설비용량에 맞는 역률 개선용 콘덴서를 부하와 병렬로 설치하는 방법이 주로 사용되는데, 변압기 후단에 설치하는 방법과 각 개별 부하설비 후단에 설치하는 방법 등이 있다.그리고 역률이 너무 높아져 진상이 발생하는 원인으로는 부하설비의 가동 대수가 감소하여 경부하 또는 무부하 상태가 되었을 시 고정형 콘덴서에 의해 과보상 되는 경우도 있고, 당초 설계 미흡으로 인하여 과다한 용량의 콘덴서가 설치되었기 때문인 경우 등이 있으며, 이를 개선하기 위해서는 고정형 콘덴서의 차단기를 개방하여 과보상을 억제하여야 하나, 시간대별 부하 변동이 심한 처리시설의 경우 매번 조작해야하는 번거로움이 있으므로 역률개선용 콘덴서 대신 자동역률조정장치(apfr)를 설치하는 것을 권장한다.이와 같이 역률은 전기설비의 수명, 효율뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 매우 중요한 역할을 하고 있으므로 전기설비 담당자가 우선적으로 관리하여야 할 필수 항목 중 하나이며, 항시 지상 96 ∼ 99[%] 정도로 유지될 수 있도록 노력하여야 한다.


역률이 낮아지는 원인으로는 여러 가지가 있으나 주로 환경기초시설에서 사용되는 각종 유도성 부하(변압기, 형광등, 각종 전동기 등)에 의해 전압과 전류의 위상차가 커져 전원을 효율적으로 사용하지 못하기 때문이 대부분이며, 이를 개선하기 위해서는 설비용량에 맞는 역률 개선용 콘덴서를 부하와 병렬로 설치하는 방법이 주로 사용되는데, 변압기 후단에 설치하는 방법과 각 개별 부하설비 후단에 설치하는 방법 등이 있다.
그리고 역률이 너무 높아져 진상이 발생하는 원인으로는 부하설비의 가동 대수가 감소하여 경부하 또는 무부하 상태가 되었을 시 고정형 콘덴서에 의해 과보상 되는 경우도 있고, 당초 설계 미흡으로 인하여 과다한 용량의 콘덴서가 설치되었기 때문인 경우 등이 있으며, 이를 개선하기 위해서는 고정형 콘덴서의 차단기를 개방하여 과보상을 억제하여야 하나, 시간대별 부하 변동이 심한 처리시설의 경우 매번 조작해야하는 번거로움이 있으므로 역률개선용 콘덴서 대신 자동역률조정장치(APFR)를 설치하는 것을 권장한다.
이와 같이 역률은 전기설비의 수명, 효율뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 매우 중요한 역할을 하고 있으므로 전기설비 담당자가 우선적으로 관리하여야 할 필수 항목 중 하나이며, 항시 지상 96 ∼ 99[%] 정도로 유지될 수 있도록 노력하여야 한다.

<환경공업신문·월간환경21>
www.envinews.co.kr
구독문의 : 02-436-8000
구독신청 : 02-491-5253


  • 서울시 중랑구 상봉동 136-50 동일빌딩 409호
  • 대표전화 : 02-436-8000, 491-5253
  • 팩스 : 02-496-5588, 432-8004
  • 청소년보호책임자 : 이광재
  • 명칭 : 환경공업신문,엔비뉴스(envinews)
  • 제호 : 환경공업신문,엔비뉴스,환경뉴스,envinews,월간환경21
  • 등록번호 : 서울 다 06504
  • 등록일 : 1989-01-24
  • 발행·편집인 : 이광재
  • 환경공업신문,엔비뉴스,환경뉴스,envinews,월간환경21 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2020 환경공업신문,엔비뉴스,환경뉴스,envinews,월간환경21. All rights reserved. mail to webmaster@envinews.co.kr
ND소프트