강의노트 페란티 효과

개요

무부하로 운전되고 있는 송전 선로는 정전 용량 때문에 전압보다 위상이 $90^{\,\circ}$ 앞선 충전 전류가 흐르게 됩니다. 이 진상 충전 전류의 영향으로 수전단의 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상을 페란티 현상 이라고 합니다.

아래의 회로에서 선로에는 병렬 정전 용량이 존재합니다. 무부하시 수전단이 개방되어 있으므로 선로의 전류는 충전 전류로만 구성되며 아래의 회로에서 직렬 리액턴스와 병렬 커패시턴스와의 회로가 구성됩니다.

이때 병렬 커패시턴에 의한 임피던스가 직렬 리액턴스의 임피던스보다 훨씬 크므로 이 회로의 합성 임피던스는 용량성이되며 선로 전류는 진상전류(전류의 위상이 전압의 위상보다 앞섬)가 흐르게 됩니다.

이를 벡터도로 나타내면 아래 그림과 같습니다. 그림에서 위의 벡터도는 수전단에 부하가 연결되어 지상 전류가 흐르는 경우이고, 아래의 벡터도는 무부하 상태에서 진상 전류가 흐르는 상태를 나타낸 것입니다.

2개의 벡터도를 비교하여 보면 위 벡터도에서는 지상 전류로 인한 선로의 전압 강하로 인하여 수전단 전압$(V_R)$이 송전단 전압$(V_S)$에 비교하여 작은 것을 알 수 있습니다.

그러나 아래의 경우 진상 전류로 인한 선로의 전압 강하가 수전단 전압을 송전단 전압에 비하여 높게 하는 작용을 하는 것을 알 수 있습니다.

페란티 현상의 대책

• 선로에 흐르는 전류가 지상이 되도록 한다.
• 수전단에 분로 리액터를 설치한다.
• 수전단에 동기 조상기를 설치한다.