[발송배전기술사] 안정도 향상대책!

다음은 발송배전기술사 전력계통 문제 중 안정도 향상대책에 대한 설명입니다.

개요, 가속탈조 및 억제대책, 안정도 향상대책 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 전력계통의 안정도 향상대책에 대하여 설명하시오.

[답]

1. 개요

  1) 안정도는 크게 정태안정도, 동태안정도, 과도안정도로 나누어지며, 과도안정도란 전력계통이 안정하게 송전

      중일 때 외란이 발생해도 빨리 회복하여 안정하게 계속 송전할 수 있는 정도를 말한다.

  2) 1기 무한대 모델계통

    ※ 무한대 모선

         (1) 내부 임피던스 0

         (2) 전압 $ E_{2} $는 크기와 위상이 부하의 증감에 관계없이 일정

         (3) 큰 관성정수를 가진다.

         (4) 이상적인 모델

         (5) 안정도 개념을 이해하기 위한 무한대 모선계통이 연결되어 있음을 전제로 해석시 적용

    ※ 과도안정도 동요방정식

         · $ \frac{d \omega }{dt}  =\frac{d ^{2} \theta   }{dt^{2} } = \frac{ \omega }{M} ( P_{i}- P_{n})= = \frac{ \omega }{M} ( P_{i}-  \frac{ E_{1}·E_{2}}{X}·sin \delta  )$

 

2. 가속탈조 및 억제대책

  1) 가속탈조 조건

     (1) 고장 계속 중

         · $P_{i} \gg   \frac{ E_{1}·E_{2}}{X' }·sin \delta $  ($X'$ : 고장 계속 중 전달 리액턴스)

     (2) 고장 제거 후

         · $P_{i} \gg   \frac{ E_{1}·E_{2}}{X'' }·sin \delta $  ($X''$ : 고장 제거 후 전달 리액턴스)

  2) 가속 억제대책

     (1) 강제적으로 전기적 출력($ P_{n} $)을 증대시킨다.

     (2) 기계적 입력($P_{i}$)을 감소시킨다.

     (3) 관성정수(M)를 크게 한다.

 

3. 안정도 향상대책

  1) 계통의 리액턴스를 감소시킨다.

     (1) 발전기 및 변압기용 기기의 리액턴스를 감소시킨다.

        ① 발전기 임피던스를 감소($Z \downarrow ≒X \downarrow $)시키면

            · 단락비가 커지며 대형으로 되어 관성정수가 커진다.($M \uparrow $)

        ② 단권변압기 채용으로 리액턴스가 감소되면 송전력 증가

            · $P_{n} \uparrow =\frac{ E_{1}·E_{2}}{X \downarrow }·sin \delta $

     (2) 병렬회선수를 증가하거나 복도체를사용한다.

        ① 병렬회선이 증가할 수록 L 감소, C 증가하여 리액턴스(X) 감소

        ② 복도체 사용으로 인덕턴스 20 ~ 30[%] 정도 감소

            · $L_{n} = \frac{0.05}{n} +0.4605log _{10}  \frac{D}{ \sqrt[n]{r·s ^{n-1} } } [mH/km]$

        ③ 복도체 사용으로 정전용량 20 ~ 30[%] 정도 증가

            · $C_{n} = \frac{0.02413}{log _{10}  \frac{D}{ \sqrt[n]{r·s ^{n-1} }}}[ \mu F/km]$

     (3) 직렬콘덴서 설치하면 C 증가하여 리액턴스(X) 감소

         · 선로의 유도성 리액턴스를 보상함으로써 안정도 향상

  2) 계통전압의 승압

    · $P_{n} \uparrow =\frac{ E_{1}\uparrow·E_{2}\uparrow}{X }·sin \delta$  ($X$ 일정시 $E \uparrow \,  \,  \,  \,  \,  \longrightarrow \,  \,  \,  \,  P \uparrow $)

  3) 계통전압의 변동억제

     (1) 속응여자방식과 PSS 설치

        ① 고장발생으로 변압기 전압 저하시 고성능 AVR 사용

        ② 발전기 전압을 일정하게 유지, 그 만큼 안정도 향상됨

     (2) 중간 조상방식 채용

        · 선로의 중간에 조상기를 설치하여 그 점의 전압을 상승시켜 $P_{n}$ 증대

     (3) 계통연계

        · 계통을 연계함으로써 계통용량이 증대되어 고장시 전압의 변동이 작아진다.

  4) 사고시 계통에 주는 충격경감

     (1) 적당한 중성점 접지방식 채용

     (2) 고속도 차단방식 채용 : 상차각이 벌어지지 않도록 신속히 차단

     (3) 재폐로 방식 채용 : 고장제거 후 신속히 재송전함으로써 안정도 향상 

     (4) 중간 개폐소 설치 : 송전선 고장구간을 짧게해서 리액턴스 증가억제

  5) 발전기 입·출력의 평형화

     (1) 초고속 조속기 채용 : 원동기 입력을 조정하여 발전기 입력($P_{i}$)을 경감시킴

     (2) 제동저항(SDR) 설치 : 고장 발생시 입·출력 변동억제(TCBR 같은 역할)

     (3) 터빈 고속제어밸브(EVA) 설치 : 발전기의 기계적 입력을 신속하게 제한, 발전기 가속 방지

  6) 기타

     (1) FACTS : 송전용량 증대 및 전압변동을 억제하여 안정도 향상(TCSC, TCBR, TCPR, STATCON, UPFC)

     (2) HVDC : 선로의 리액턴스 및 위상각을 고려하지 않으므로 안정도 향상

     (3) SMES(초전도 자기에너지 저장기기) : 광범위한 영역에서 효과기대

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 전력계통 문제로 나올 법한 전력계통의 안정도 향상대책에 대하여 알아 보았습니다.