페란티 현상(페란티 효과) (전력공학)

 

 

 

페란티 현상 (Ferranti Effect)

페란티 현상은 주로 장거리 송전 선로에서 발생하는 전압 상승 현상입니다. 이 현상은 가벼운 부하 또는 무부하 상태에서 송전 선로의 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 것을 의미합니다. 이는 선로의 정전 용량과 리액턴스 간의 상호 작용에 의해 발생합니다.

 

페란티 현상의 원인

1. 선로의 정전 용량: 장거리 송전 선로에서는 전선과 대지 간의 정전 용량이 상당히 큽니다. 이 정전 용량이 선로에 충전 전류를 발생시킵니다.
2. 리액턴스: 송전 선로의 리액턴스는 교류 전류의 흐름에 대한 저항을 제공합니다. 선로가 길수록 리액턴스 값이 커집니다.
3. 무부하 상태: 부하가 가볍거나 없을 때, 송전 선로는 주로 충전 전류만을 흐르게 됩니다. 이 충전 전류는 선로의 리액턴스를 따라 흐르면서 전압을 증가시키는 효과를 만듭니다.

 

현상

페란티 현상은 송전 선로의 수전단에서 전압이 송전단보다 높아지는 현상으로 나타납니다. 이는 선로의 길이와 정전 용량이 클수록 더 두드러지게 나타납니다. 특히, 무부하 또는 경부하 상태에서 이 현상이 발생하며, 선로의 인덕턴스와 정전 용량 간의 상호작용에 의해 전압이 상승합니다.

 

 

페란티 현상의 수학적 설명

송전 선로의 등가 회로를 통해 페란티 현상을 설명할 수 있습니다. 선로의 모델은 π-등가 회로로 표현되며, 이때 선로의 정전 용량이 양쪽 끝에서 대지와 병렬로 연결된 것으로 간주합니다.

 

 

페란티 현상의 영향

페란티 현상이 발생하면 수전단 전압이 예상보다 높아져 전력 시스템의 안정성과 장비의 신뢰성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 특히, 절연 장비와 변압기 등에 과도한 전압 스트레스를 가해 손상을 초래할 수 있습니다.

 

페란티 현상의 방지 대책

1. 분로 리액터 설치: 수전단에 분로 리액터를 설치하여 전압 상승을 억제합니다. 분로 리액터는 무효 전력을 흡수하여 페란티 현상을 완화시킵니다.
2. 전압 조정기 사용: 자동 전압 조정기를 사용하여 수전단 전압을 일정하게 유지합니다.
3. 단거리 송전: 송전 거리를 줄여 페란티 현상의 영향을 최소화합니다.
4. 부하 조정: 부하를 적절히 분배하여 무부하 상태를 피합니다.