역률이란?

 

역률은, 전기를 사용할 때 실제 일을 하는 유효 전력에 비해 일은 하지도 않고 소모만 되는 무효전력이얼마나 적게 차지하는가의 비율을 말합니다.

   
 

역률이란 ? :
부하(負荷)가 사용하는 유효전력과 부하에 공급되는 피상전력에 대한 비율을 말합니다.
쉽게 말하면 전체 입력되는 전력분중에 실제로 일을 하는 전력의 비를 말합니다.
보통 모터, 형광등, 용접기 등 코일성분이 많은 기기일수록 역률은 낮고 백열등, 전열기 등 열을 발생하여 이용하는 저항성분의 전기기기는 역률이 좋습니다.

   
 

▣ 역률의 유지

 

고객이 유지하여야 할 지상역률은 90%이상(기준역률)입니다.
특히 모터, 용접기 등을 사용하는 고객은 적정용량의 콘덴서를 개개 사용설비별로 설치하되, 사용설비와 동시 개폐되도록 하여 90%의 역률을 유지하여야 합니다.
다만, 고객의 전기사용형태에 따라 한전이 기술적으로 타당하다고 인정할 경우에는 사용설비의 부분별로 또는 일괄하여 콘덴서를 설치할 수 있습니다.
이 때 콘덴서의 부분 또는 일괄개폐장치 등 한전이 인정하는 조정 장치를 설치하여 진상역률이 되지 않도록 하여야 합니다.
무효전력을 계량할 수 있는 전력량계가 설치된 고객은 전력량계에 의하여 30분 단위로 누적된 계량값으로 역률을 계산합니다.
다만, 저압으로 전기를 공급받는 고객과 원격검침이 되지 않는 고객은 전력량계에 1개월간 누적된 계량값으로 역률을 계산합니다.

   
 

▣ 역률에 따른 요금의 추가 또는 감액

   
 

○ 대상고객 (무효전력을 계량할 수 있는 전력량계가 설치된 고객)
- 저압으로 전기를 공급받는 계약전력 20kW 이상의 일반용전력, 산업용전력, 농사용전력, 임시전력
- 고압이상의 전압으로 전기를 공급받는 일반용전력, 교육용전력, 산업용전력, 농사용전력, 임시전력
○ 요금의 추가 또는 감액은 시간대별로 구분하여 전력량계에 의한 30분단위 역률을 1개월간 평균(저압으로 전기를 공급받는 고객, 원격검침이 되지 않는 고객은 1개월간 누적된 계량값)하여 아래와 같이 산정합니다.
- 09시부터 23시까지 : 지상역률에 대하여 적용하며, 평균역률이 90%에 미달하는 경우에 미달하는 경우에는 미달하는 역률 60%까지 매 1%당 기본요금의 0.2%를 추가하고, 평균역률이 90%를 초과하는 경우에는 역률 95%까지 초과하는 매 1%당 0.2%를 감액합니다.
- 23시부터 다음 날 09시까지 : 진상역률을 적용하며, 평균역률이 95%에 미달하는 경우에는 미달하는 역률 60%까지 매 1%당 기본요금의 0.2%를 추가합니다.
(저압으로 전기를 공급받는 고객, 원격검침이 되지 않는 고객은 진상역률 요금적용배제)
○ 해당월에 역률 추가요금이 발생한 경우 첫 번째 달에는 추가요금의 청구를 예고하고 두 번째 달부터 추가요금을 청구합니다.
이처럼 실제로 전기기기에 걸리는 전압과 전류가 유효하게 일하는 비율을 말합니다.
역율은 전기의 사용 부하에 따라 생기는 현상으로 저항성의 부하(백열전구,전열기)인 경우는 전압과 전류가 그림으로 그리면 직선상으로 움직이게 됩니다.

   
 
 

동일상(동상) 이라고 표현하고 있으며, 식으로 표현하면 아래와 같습니다.
전력 P(w) = 전압(V) × 전류(I)
그런데, 전동기 부하나 코일로 만든 부하(유도성부하)를 사용하면, 위상이 90도 아래로 내려 갑니다. (파란색 아래그림 화살표 참조).
즉 다음과 같이 구할 수 있죠.
전력 P(w) = 전압(V) × 전류(I) × 역율(cosθ)
여기서
피상전력은 이론상의 전력을 말하며, 유효전력은 실제로 일을 한 전력을 의미합니다.
그러면 무효전력은 일을 못한 전력 이라고 표현 합니다.
이 현상은 앞서 설명 드렸듯이 부하에 따라 달라지게 된답니다.
교류에서는 직류에서 배웠던 순수한 저항성분의 부하가 있고, 리액턴스(유도성)부하와, 캐페시턴스(용량성)부하가 존재 합니다.
이 모두를 합쳐서 임피턴스라고 통칭하며 Z라는 기호를 사용하고, 단위는 Ω을 사용합니다.

  직렬회로의 임피턴스
 
 

또한, 위상이 리액턴스(L) 부하는 전류가 전압보다 90도 늦으며, 캐패시턴스(C) 부하는 전류가 전압보다 90도가 빠릅니다.

   
 
 

때문에, 전력에서도 90도 늦고, 빠르고에 따라 역율(cosθ)이 다르게 됩니다.

   
 
   
 

그림에서와 같이 피타고라스정리에 의하여

   
 
   
 
   
 

역률이 좋은 것은 사용자 입장에서 보면 같은 용량의 기기를 최대한 유효하게 이용하는 것을 의미하며,
보통 모터, 형광등, 용접기 등 코일성분이 많은 기기일수록 역률은 낮고 백열등, 전열기 등 열을 발생하여 이용하는 저항성의 전기기기는 역률이 좋습니다.
전기 공급자측에서 보면 같은 부하에 대하여 적은 전류를 보내도 되므로 전압강하가 적어지고 전력설비의 이용효과가 커지는 이점이 있다고 할수 있습니다.
이와 같이 적정역률의 유지는 전기사용자측과 전기공급자측에 모두 유리하며 국가경제적으로도 이롭기 때문에 적정 역률의 유지를 유도하기 위하여 세계각국은 역률에 따른 요금을 추가 또는 감액하고 있습니다
한전의 경우 역률을 90% 로 정해놓고 미달할 시에는 미달하는 1%에 대하여 기본 요금의 1%씩을 가산하고 있으며, 역률이 90% 초과시에는 초과하는 1%에 대하여 기본요금의 1%씩 보상하고 있는 정책을
쓰고 있습니다.
전기사용 역률은 100%로 유지하는 것이 과학적이고 이상적이나 모든 전기사용자에게 100%를 요구하는 것은 현실적으로 무리가 있으며, 또한 지나치게 높은 역률을 유지하도록 유도하는 경우 자칫 진상 역률이 실현되어 오히려 전압이 상승하고 설비열화, 고조파 발생 등으로 설비운영의 불안정 및 비효율을 초래할 우려가 있습니다.
그러므로, 각국은 100%가 아닌 나름대로의 기준을 정해서 전기사용자로 하여금 최소한의 역률 유지를 요구하고 있습니다.
각국의 기준역률을 보면 한국 : 90%, 영국 : 90%, 일본 : 전등 90%, 기타 : 85% 미국 : 85%, 대만 : 80%를 기준역율로 정하고 있습니다.
<전기위원회 전기소비자 보호팀 자료>

   
 

진상콘덴서 역율콘덴서 (SC: Static capacitor)
전로에는 기기를 운전하는 유효 전류외에 무효전류가 동시에 흐른다.그 무효 전류가 크면 클수록 역율이 낮아진다. 이 역율을 개선하기 위해선 진상 콘덴서를 부하와 병렬로 설치하여야 한다...

   
 

▶ 개별부하에 병렬로 설치하고 전용차단기 설치
▶ 해당 기기에 맞는 적정용량 설치(전기공급약관 또는 내선규정 참조)
▶ 기준역률을 유지하기 위하여 적정용량의 콘덴서를 개개 사용설비별로 설치하되 사용설비와 동시에 개폐되도록 해야 한다.

( 한전공급약관 41조 참조)