[발송배전기술사] 동기 발전기의 유효전력을 일정하게 운전하는 조건!

다음은 발송배전기술사 전력계통공학 문제 중 동기 발전기의 유효전력을 일정하게 운전하는 조건에 대한 설명입니다.

Vector도와 발전기 출력 및 일정 유효전력 운전조건, 동기 발전기의 전기자 전류의 위상 변화에 따른 일정 유효전력 운전, 결언 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 동기 발전기의 유효전력을 일정하게 운전하는 조건을 Vector도로 설명하시오.

[답]

1. Vector도와 발전기 출력 및 일정 유효전력 운전조건

  1) 발전기 출력

    · $\dot{E}=E\,cos \,\delta +j\,E\,sin\, \delta = \dot{V}+j X_{d} \dot{I}$

    ∴ $\dot{I}= \frac{\dot{E}-\dot{V}}{j X_{d}} =  \frac{E\,cos \,\delta +j\,E\,sin\, \delta -V}{j X_{d}} =  \frac{E\,sin\ \delta -j(\, E\, cos \,\delta -V)}{X_{d}}$

    · $P+jQ=  \dot{V}  \dot{I^{ \ast } } = \frac{VE\,sin\ \delta +jV(\, E\, cos \,\delta -V)}{X_{d}}$

    ∴ $P=\frac{VE\,sin\ \delta}{X_{d}}$  →   $P \propto E \,sin \delta = \bar{bc}$  ·  ·  ·  ①

  2) 일정 유효전력 운전조건

     (1) 식 ① 및 Vector도에서 발전기 유효전력 출력(P)이 일정하려면, 높이 $\bar{bc}$가 일정해야 한다.

     (2) 전류 유효(횡측)분의 길이가 일정해야 한다.

 

2. 동기 발전기 전기자 전류의 위상 변화에 따른 일정 유효전력 운전

  1) 일정 유효전력 운전조건 검토항목

     (1) 단자전압(V)은 일정하다.

     (2) 유효전력(P)은 일정하다.

     (3) 여자전류($ I_{f} $) 변화 : E, Q의 변화

  2) 전류의 위상 변화에 따른 일정 유효전력 운전

     (2) $I_{f} =0$인 경우(무효분 전류 = 0)

         · $ I_{2}$와 단자전압(V) 동상  →  유기기전력 : $\dot{E_{2}}$,  동기화력 : $ PS_{2}$

     (3) $I_{f}$ 증가 : 무효분 전류 증가

         · $ I_{1}$ = 지상전류  →  유기기전력 : $\dot{E_{1}}$,  동기화력 : $ PS_{1}$

     (4) $I_{f}$가 진상인 경우

         · $ I_{3}$ = 진상전류  →  유기기전력 : $\dot{E_{3}}$,  동기화력 : $ PS_{3}$

     (5) $\dot{E_{4}}$ : 유효분 전류 = 0  →  $ PS_{4} = 0$(안정 한계점)

     (6) $\dot{E_{5}}$ : 유효전력(P) 부족으로 탈조(Step Out)

 

3. 결언

  1) 일정 유효전력 운전과 안정도의 연관관계를 살펴보면, 동기화력 $P_{s} = \frac{dP}{d \delta } = \frac{EV}{X} cos \,\delta  \propto E\, cos \,\delta =  \bar{ob} $가

      되어, Vector도의 밑변에 해당된다.

  2) 위 그림에서 유효전력(P)은 변함이 없는데도, 동기화력은 $P_{s1} > P_{s2} > P_{s3} > P_{s4}=0$으로 줄어 듦을 알 수

      있다.

  3) 또한, $\delta =90˚$일 때, 동기화력 = 0 (안정 한계점)이 됨을 알 수 있다.

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 전력계통공학 문제로 나올 법한 동기 발전기의 유효전력을 일정하게 운전하는 조건에 대하여 알아 보았습니다.