IEC 61921

역률 보정 커패시터 뱅크 계산기Power Factor Correction Capacitor Bank Calculator

KS C IEC 60831-1과 KS C IEC 61921에 따라 역률 보정 커패시터 뱅크의 필요 용량, 정격 전압과 직렬 리액터, 전압 상승·공진·고조파, 돌입 전류, 방전 저항, 온도 범주를 계산하고 측정값 공차를 판정합니다.
Required kvar, rated voltage with detuning reactor, voltage rise, resonance and harmonics, inrush current, discharge resistor and temperature category for power factor correction banks per IEC 60831-1 and IEC 61921, plus a measured-tolerance check.

📘 원리 배우기: IEC 60831-1 파헤치기: 저압 역률 보정 커패시터 · Learn 📘 원리 배우기: IEC 61921 파헤치기: 역률 보정 커패시터 뱅크 · Learn

설계 Design 시험·검사 Test & inspection

① 부하와 목표 역률 Load and target power factor

유효전력 P Active power

현재 역률 Present PF

목표 역률 Target PF

요금 기준역률은 전기공급약관 확인 · check tariff rules

② 계통 Network

계통 전압 U Network voltage (L-L)

주파수 Frequency

단락 전력 S Short-circuit power at the bank

변압기로 추정 From transformer 직접 입력 Direct

변압기 용량 Transformer rating

kVA

%임피던스 uk Impedance voltage

S Short-circuit power

MVA

단락전류 계산기에서 넘겨받을 수 있습니다 · from the short-circuit calculator

③ 뱅크 구성 Bank configuration

스텝 수 Number of steps

스텝 용량 (계통 전압) Step output at network voltage

kvar

직렬 리액터 비 p Reactor ratio X_L/X_C

업계 관용값(규격 수치 아님) · industry conventions

p custom

커패시터 정격 전압 U_N Capacitor rated voltage

스텝 사이 인덕턴스 Inductance between steps

µH

배선 약 0.5~1 µH/m 실무 가정 · practical assumption

④ 고조파 (모선 전압 함유율) Bus voltage harmonics

5차 5th

7차 7th

11차 11th

13차 13th

예시값, 뱅크 투입 상태에서 측정한 값을 넣으세요 · example values

계통 최고 전압 Highest network voltage

× U

경부하 시 전압 상승 포함 · incl. light-load rise

⑤ 설치 환경 Environment (Table 1)

최저 주위 온도 Lowest ambient

°C

실내는 보통 −5 °C (4.1 c) · indoor usually −5

최고 주위 온도 Highest ambient

°C

24시간 평균 최고 Highest 24 h mean

°C

연평균 최고 Highest annual mean

°C

고도 Altitude

⑥ 방전 장치 Discharge device (clause 22, Annex B.4.3)

커패시터·저항 결선 Capacitor / resistor connection (Fig. B.1)

⑦ 전동기 직결 (선택) Motor-connected capacitor (optional)

전동기 단자에 직접 연결 connected at motor terminals (clause 32)

전동기 무부하 전류 I₀ Motor no-load current

전동기 전압 Motor voltage

규격 계수 Standard factors (editable)

기본값은 KS C IEC 60831-1과 KS C IEC 61921의 값입니다. 제조자와 합의한 값이 있으면 바꾸세요(60831-1 20.2, 32절, 61921 6.3.3). · Defaults from the standards.

계수Factor	값 Value
최대 전류 배수 [× I_N]Max. continuous current (21)
개폐·보호 장치 배수 [× I]Switching device factor (61921 6.2.2)
돌입 피크 한도 [× I_N]Inrush peak limit (20.2, 33)
방전 시간 · 잔류 전압 [s · V]Discharge time and voltage (22)
자기여자 방지 비율 [× I₀]Self-excitation factor (32)
공진 위험 폭 [± %]Resonance warning band (practice)
돌입 그림 감쇠 X/R [–]Damping for the waveform (assumed)
커패시터 정격 전압 계열 [V]Rated voltage series (catalogue)

역률 개선 전후 Power triangle before and after

공진: 모선에서 본 임피던스 Resonance — impedance seen from the bus

리액터 없음 · no reactor직렬 리액터 · with reactor5·7·11·13차

계통 리액턴스 X_S = U²/S 기준으로 정규화. 봉우리가 병렬 공진 차수입니다. 고조파 전류원이 공진 차수 근처에 있으면 그 고조파 전압이 크게 증폭됩니다(61921 부속서 B.2, 6.3.2.1). · Normalised to X_S; peaks are parallel resonances.

고조파와 과부하 Harmonics and overload (60831-1 Table 3, clause 21)

돌입 전류: 마지막 스텝 병렬 투입 Inrush — last step switched onto energised steps (B.4.2)

파형은 감쇠를 가정한 개념도이며, 피크와 주파수는 부속서 B.4.2 식입니다. · The waveform assumes damping; peak and frequency follow Annex B.4.2.

방전 Discharge

계산 과정 Step-by-step

계산 순서와 근거 Procedure and references

필요 용량 — Q = P·(tanφ₁ − tanφ₂). 규격 밖의 기본 회로식입니다.Required kvar (basic circuit relation, outside the standards).
정격 전압 — 커패시터 정격 전압은 서비스 전압 이상, 직렬 리액터가 있으면 U/(1−p) 이상(61921 6.2.1, 60831-1 29절). 지나친 여유는 출력 감소 (U/U_N)².Rated voltage at least the service voltage, or U/(1−p) with a reactor.
전압 상승 — ΔU/U ≈ Q/S (61921 B.3). 경부하 때 일부 또는 전부를 분리(6.2.1 b).Voltage rise ≈ Q/S; disconnect at light load.
공진 — n = √(S/Q) (61921 B.2). 리액터 비 p를 넣으면 n = 1/√(Q/S + p)로 낮아집니다(같은 회로를 이 사이트에서 확장).Resonance order; with a reactor the same circuit gives 1/√(Q/S + p).
과부하 — 전압은 표 3, 전류는 1.3·I_N(21절). 고조파가 있으면 실효값을 합성합니다.Table 3 voltages and 1.3·I_N current, including harmonics.
돌입 전류 — 단일 Î ≈ I_N·√(2S/Q), 병렬 Î = U√2/√(X_C·X_L), f = f_N·√(X_C/X_L) (B.4.1·B.4.2). 한도 100·I_N(20.2, 33절).Inrush peaks and frequency; limit 100·I_N.
개폐·보호 장치 — 정격 전압 전류의 1.3배 이상 연속 통전(61921 6.2.2, 60831-1 34절).Devices carry at least 1.3 times the current.
방전 — R ≤ t/(k·C·ln(√2·U_N/U_R)), 3분·75 V(22절, 부속서 B.4.3).Discharge resistor limit.
온도 범주 — 최저 온도/문자 기호(표 1).Temperature category (Table 1).

60831-1 표 3 · 표 1 Tables 3 and 1

전압 × U_N	1.00	1.10	1.15	1.20	1.30
최대 지속 · max. duration	지속continuous	24시간 중 8시간8 h in every 24 h	24시간 중 30분30 min in every 24 h	5분5 min	1분1 min

기호 Symbol	최고 °C	24 h 평균 최고	연평균 최고
A	40	30	20
B	45	35	25
C	50	40	30
D	55	45	35

원문 확인 사항 Notes on the source texts

KS C IEC 60831-1은 IEC 60831-1:2002(2.1판)를 바탕으로 하며, 2020년 개정 해설에서 7.2 공차가 "−5~+10 %(100 kvar 이하), −5~+5 %(초과)"로 정정되었습니다. 이 계산기는 정정된 값을 씁니다.The KS edition is based on IEC 60831-1:2002; the 2020 KS revision corrected the 7.2 tolerances, which are used here.
그림 B.1의 결선 계수 k 가운데 계산기에는 결선 변환으로 확인되는 네 가지만 넣었습니다(Δ-Δ, Y-Y는 1, Y-Δ 1/3, Δ-Y 3).Only the four connections verifiable by Δ–Y transformation are offered.

자주 묻는 질문 FAQ

커패시터 정격 전압을 계통 전압보다 높게 고르는 이유는?Why choose a capacitor voltage above the network voltage?

커패시터는 자기 자신이 전압을 올리고(부속서 B.3), 경부하 때 전압이 더 오르며, 고조파가 있으면 전압 피크가 커집니다. 특히 직렬 리액터를 넣으면 커패시터 단자 전압이 U/(1−p)로 높아지므로 정격 전압도 그만큼 올려야 합니다(KS C IEC 61921 6.2.1). 다만 지나친 여유는 출력이 (U/U_N)²으로 줄어들어 손해이므로 피해야 합니다(같은 조 비고 1, KS C IEC 60831-1 29절 비고 1).

Capacitors raise the voltage themselves, more so at light load and with harmonics. A series reactor raises the terminal voltage to U/(1−p), so the rated voltage must be raised accordingly (IEC 61921 6.2.1). Excessive margin should be avoided because output falls with (U/U_N)².

이조 리액터(직렬 리액터)는 언제 필요한가요?When is a detuning reactor needed?

커패시터와 계통 인덕턴스가 만드는 병렬 공진 차수 n = √(S/Q)가 5·7차처럼 실제로 존재하는 고조파 근처에 오면 고조파가 증폭됩니다(KS C IEC 61921 부속서 B.2, 6.3.2.1). 인버터·정류기 부하가 많으면 리액터를 넣어 공진 차수를 가장 낮은 고조파(보통 5차) 아래로 내립니다. 7 %, 14 % 같은 리액턴스 비는 업계 관용값이며 규격 수치는 아닙니다.

When the parallel resonance n = √(S/Q) falls near a harmonic that exists (5th, 7th), harmonics are amplified (IEC 61921 Annex B.2, 6.3.2.1). A detuning reactor moves the resonance below the lowest harmonic. Ratios such as 7 % and 14 % are industry conventions, not values from the standard.

방전 장치는 얼마나 빨리 전압을 낮춰야 하나요?How fast must the discharge device work?

KS C IEC 60831-1 22절은 각 장치·뱅크가 정격 전압 피크(√2·U_N)에서 3분 안에 75 V 이하로 방전되도록 요구합니다. 자동 역률 제어처럼 자주 다시 투입하는 경우에는, 투입 시 잔류 전압이 정격의 10 %를 넘지 않아야 하므로(4.1 a) 더 빠른 방전 장치가 필요할 수 있습니다(22절 비고 5). KS C IEC 61921 6.4.1.1은 도전부를 만지기 전 5분 이상 기다리라고 합니다.

IEC 60831-1 clause 22 requires discharge from √2·U_N to 75 V or less within 3 minutes. With frequent automatic switching the residual voltage at re-energisation must not exceed 10 % of rated (4.1 a), which may need faster discharge (note 5). IEC 61921 6.4.1.1 asks to wait at least 5 minutes before touching live parts.

커패시터 전류는 정격의 몇 배까지 허용되나요?How much overcurrent is permitted?

KS C IEC 60831-1 21절은 고조파·과전압을 포함한 실효 전류 1.3·I_N에서 지속 운전할 수 있어야 한다고 정합니다. 커패시턴스가 공차로 최대 1.15배일 수 있으므로 최대 전류는 약 1.5·I_N까지 갈 수 있습니다. KS C IEC 61921 6.2.2는 개폐·보호 장치와 연결 장치가 정격 전압·주파수에서의 전류의 1.3배 이상을 연속 통전할 수 있게 설계하라고 합니다.

IEC 60831-1 clause 21: continuous operation at 1.3·I_N r.m.s.; with capacitance up to 1.15·C_N the maximum may reach about 1.5·I_N. IEC 61921 6.2.2: switching, protective and connecting devices must carry at least 1.3 times the rated-voltage current continuously.

역률 보정 커패시터 뱅크 계산기Power Factor Correction Capacitor Bank Calculator

① 부하와 목표 역률 Load and target power factor

② 계통 Network

③ 뱅크 구성 Bank configuration

④ 고조파 (모선 전압 함유율) Bus voltage harmonics

⑤ 설치 환경 Environment (Table 1)

⑥ 방전 장치 Discharge device (clause 22, Annex B.4.3)

⑦ 전동기 직결 (선택) Motor-connected capacitor (optional)

측정값으로 출력·공차 판정 Output and tolerance from measured capacitance

방전 확인 Discharge check

계산 순서와 근거 Procedure and references

60831-1 표 3 · 표 1 Tables 3 and 1

원문 확인 사항 Notes on the source texts

자주 묻는 질문 FAQ

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