[발송배전기술사] 전력계통에서 주파수 변동 및 부하 변동의 원인과 특성!

다음은 발송배전기술사 전력계통공학 문제 중 전력계통에서 주파수 변동 및 부하 변동의 원인과 특성에 대한 설명입니다.

계통 주파수 변동의 원인, 원동기의 입·출력 사이에 불균형이 생기게 하는 원인, 부하 변동의 종류별 대처방안, 부하 변동의 특성 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 전력계통에서 주파수 변동 및 부하 변동의 원인과 특성에 대하여 각각 설명하시오.

[답]

1. 계통 주파수 변동의 원인

  1) 계통 전체의 발전력과 수요전력과의 사이에 불평형이 생기면 계통 주파수는 변동된다.

  2) $\frac{d \omega }{dt} =\frac{d ^{2}  \theta  }{dt ^{2} }= \frac{ \omega }{M} ( P_{in} -P_{out} )= \frac{ \omega }{M} ·  \bigtriangleup  P $

    ∴ $\bigtriangleup  P =  \frac{M}{ \omega }  · \frac{d \omega }{dt}=\frac{M}{ 2 \pi f }  · \frac{d (2 \pi f)}{dt}=\frac{M}{  f } · \frac{d f}{dt}$

  3) 만약, 부하 $L[MW]$, 주파수 $f[ H_{z} ]$로 운전 중 갑자기 계통의 부하가 $\bigtriangleup L[MW]$ 만큼 감소했다면 계통 주파수는

      다음 식과 같이 상승하게 된다.

  4) $\bigtriangleup f= \frac{1}{K} ·  \frac{ \bigtriangleup L}{L} (1- e^{- \frac{t}{ \tau } } )[ H_{z} ]$

    · $K$ : $\bigtriangleup f$에 의해서 부하에 변화를 주는 계수       · $\tau $ : 계통의 시정수

 

2. 원동기의 입·출력 사이에 불균형이 생기게 하는 원인

  1) 부하의 변동

  2) 수차의 흡출관, 수압관 내의 진동

  3) 계통 내 동기기 사이의 동기화력의 변동

  4) 조속기 자체의 Hunting

  5) 계통 전압변동에 의한 부하변동

  6) 계통사고

 

3. 부하변동의 종류별 대처방안

  1) 매년 수요증가 - 전원 개발계획 수립

  2) 월, 계절단위 부하변화 - 연간 발전계획 수립

  3) 시간단위 부하변화 - 하루 전에 발전소의 운전계획 수립

  4) 분, 초단위의 부하변화 - 주파수 조정대상

 

4. 부하변동 특성

  1) 부하 변동량 측정방법

    · $\bigtriangleup f= \frac{1}{K}  ( \bigtriangleup G- \bigtriangleup L)$에서 $\bigtriangleup L= \bigtriangleup G-K ·  \bigtriangleup f$

    · $K[MW/H_{z} ]$ : 계통의 주파수 특성정수    · $\bigtriangleup G[MW]$ : 발전력 변화량    · $\bigtriangleup L[MW]$ : 부하 변동량

  2) 부하변동의 제어분담

     (1) 10초 이하

        ① 미소 동요성분

        ② 조속기 불감대 및 시간적 지연으로 주파수조정 안됨

        ③ 발전기의 회전에너지에 의해서 어느정도 흡수

     (2) 10초 ~ 2, 3분

        ① 단주기 동요성분

        ② 조속기 Free 운전에 의한 발전기 출력의 자동조정

     (3) 2, 3분 ~ 10, 20분

        ① 장주기 동요성분

        ② 자동 주파수 조정장치(AFC : Automatic Frequency Control)에 의한 발전기 출력의 자동조정

        ③ 조정용 발전소를 조작해서 추종시킴

     (4) 10, 20분 초과

         · 미리 예측할 수 있는 것으로 오차도 3[%] 정도로써 운전 예비력으로 발전기의 Schedule 운전 및 급전지령에

           의한 발전기 출력을 수동조정한다.

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 전력계통공학 문제로 나올 법한 전력계통에서 주파수 변동 및 부하 변동의 원인과 특성에 대하여 알아 보았습니다.