[발송배전기술사] 등면적법!

다음은 발송배전기술사 송전공학 문제 중 등면적법에 대한 설명입니다.

개요, 고장 전·중 송전전력, 안정도 판별, 상차각 - 시간곡선, 결언 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 아래 그림을 참고하여 등면적법에 대하여 설명하시오. (단, 가속, 감속영역을 과도 안정도와 연관하여 설명할 것)

[답]

1. 개요

  1) 등면적법의 적용

    · 주로 2기 계통에 적용되는 과도 안정도 판별법

  2) 등면적법의 장점

    · 입·출력의 변화에 따른 Energy의 과·부족을 간단한 도면을 사용하여 구함으로써 안정도 판별을 쉽게 할 수 있다.

  3) 등면적법의 단점

    · 과도 시 시간적 변화에 따른 위상각의 변화는 알 수 없다. 

 

2. 고장 전·중 송전전력

  1) 고장 전 송전전력($P_{e}$)

    · $P_{e} =  \frac{ E' \,  E_{B}  }{ X_{t} }    sin\, \delta  _{0}$          · $\delta  _{0}$ : 고장 전의 전압 상차각

  2) 고장 중 송전전력($P_{f}$)  : $X_{t}$  →  $X_{f}$

    · $P_{f} =  \frac{ E' \,  E_{B}  }{ X_{f} }    sin\, \delta  _{f}$          · $\delta  _{f}$ : 고장 중의 전압 상차각

  3) 전력 - 상차각 곡선

 

3. 안정도 판별

  1) 순시적 전력의 변화

     (1) a점(고장 전 정상상태)

         · 발전기의 기계적 입력($P_{i}$) = 발전기의 전기적 출력($P_{e}$)

     (2) b점(고장 발생 순간)

         · 고장이 발생하면, 전송전력은 a점으로 부터 고장 중 전력곡선($P_{f}$)의 b점으로 순간적으로 이동한다.

     (3) b~c점(가속 Energy)

         · 발전기(회전기)의 관성으로 인하여 발전기의 기계적 입력($P_{i}$)이 과잉되어 전압 상차각은 $\delta  _{0}$ → $\delta  _{1}$으로 증가하며,

           곡선 $P_{f}$를 따라 b점에서 c점으로 이동한다.

     (4) 고장 제거(c점에서 e점으로 이동)

         · 고장이 제거되면, 전송전력은 c점으로 부터 정상 시 전력 전송 곡선(P)의 e점으로 순간적으로 이동한다.

     (5) e~f점(감속 Energy)

         · 고장이 제거되어도 가속 Energy($A_{a}$ : 면적abcd)가 축적되어 있으므로, 상차각은 $\delta  _{1}$ → $\delta  _{2}$로 증가한다.

         · 이 구간은 $P_{i}  <  P_{e}$ 의 관계로 감속 Energy($A_{d}$ : 면적defg)에 해당된다.

     (6) 과도 진동

         · f점의 전송전력은 감속 Energy($A_{d}$ : 면적defg)에 의해 상차각이 줄어들어 a방향으로 이동하지만, 상차각이

           $\delta  _{0}$를 중심으로 진동하다가 $P_{e}$점에 안착하여 입·출력이 평형이 되어 안정한 운전이 계속된다.

  2) 안정도 판별

     (1) 안정 운전 한계점

         · $A_{a}$ = $A_{d}$

         · 가속 Energy($A_{a}$ : 면적abcd)와 감속 Energy($A_{d}$ : 면적defg)가 같을 때, 안정운전 한계점이 된다.

     (2) 안정 운전영역

         · $A_{a}  < A_{d}$

         · 가속 Energy($A_{a}$ : 면적abcd)가 감속 Energy($A_{d}$ : 면적defg) 보다 작은 경우, 안정운전영역이 된다.

     (3) 불안정 운전영역(가속탈조)

         · $A_{a}   >  A_{d}$

         · 가속 Energy($A_{a}$ : 면적abcd)가 감속 Energy($A_{d}$ : 면적defg) 보다 큰 경우, 즉 고장차단시간이 늦어지는 경우,

           불안정 운전영역으로 상차각은 과도 안정도 한계점인 f점을 넘어서 상차각이 더욱 증가하여 회복력이 「$-$」로

           되어 결국 탈조(Step Out)에 이르게 된다.

 

4. 상차각 - 시간곡선

  1) 곡선 A : 벌어졌던 상차각이 다시 회복하여 계통이 안정됨

  2) 곡선 B : 상차각이 계속 증가하여 계통이 불안정, 탈조

  3) 차단기 차단시간 : 상차각 안정시간은 0.5초 이내

 

5. 결언

  · 동기를 유지하기 위해서는 가속 Energy를 줄여야 하며, 이 경우 상차각이 $\delta  _{1}$에 도달하기 이전에 신속한 고장 차단

    및 고속 재폐로 등을 통해 계통의 안정도 향상을 증진시킬 수 있다.

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 송전공학 문제로 나올 법한 등면적법에 대하여 알아 보았습니다.