[발송배전기술사] SSR(Sub Synchronous Resonance : 차동기 공진)!

다음은 발송배전기술사 전력계통공학 문제 중 SSR(Sub Synchronous Resonance : 차동기 공진)에 대한 설명입니다.

SSR의 정의, SSR의 분류, SSR의 발생조건, SSR의 영향, SSR 방지대책 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 송전선의 Capacitor에 의한 SSR(Sub Synchronous Resonance : 차동기 공진) 현상의 발생조건, 영향 및 방지대책에 대하여 설명하시오.

[답]

1. SSR(Sub Synchronous Resonance : 차동기 공진)의 정의

  · SSR(Sub Synchronous Resonance : 차동기 공진)이란 전력계통의 정격주파수($60 [H_{z}]$) 이하의 단일 혹은 복수 

    주파수(차동기 주파수)에서 임의의 발전기와 이를 제외한 나머지 전력계통이 에너지를 상호교환하는 상태가 지속되는

    상황을 의미한다.

 

2. SSR의 분류

  1) 자연동요모드(Natural Modes of Oscillation)

     (1) 전력계통 고유의 구조적 특성에 기인하는 모드

     (2) 직렬콘덴서가 설치된 송전선로에서 발생하는 자연주파수 동요가 대표적인 예

  2) 강제동요모드(Forced Modes of Oscillation)

    · 특정설비와 제어계통간에 이루어지는 모드

 

3. SSR의 발생조건

  · 임의의 발전기 터빈날개 또는 러너의 자기(고유)진동수가 정규 회전수와 일치하면 공진작용에 의해서 진동이 커지며

    임계속도에서 SSR현상 발생

  · $ \omega _{n} = \omega _{B}  .  \sqrt{ \frac{ X_{C} }{X_{L} } } =\sqrt{ \frac{ 1 }{LC } }$

     · $ \omega _{n}$ : 자연주파수(자연진동모드)               · $\omega _{B}$ : 전력계통 규정주파수

     · $X _{C}$ : 용량성 리액턴스                            · $X _{L}$ : 유도성 리액턴스

 

4. SSR의 영향

  1) 발전기 축 비틀림 현상 발생

     · 기계적 진동으로 기기파괴

  2) 발전기 가능출력 범위를 초과

     · 발전기 과부하 발생

     · $P= \frac{ E_{s}  . E_{r}}{X_{L}-X_{C}}  . sin \theta $ 에서 $X_{L}=X_{C}$ 되어 큰 전력(P) 요구됨

  3) 계통 안정도의 급격한 저하

  4) 발전기 난조현상 발생으로 국부적인 과열

  5) 부제동현상 발생

 

5. SSR의 방지대책

  1) 발전설비 설계단계에서 SSR 가능성 분석하고 대책강구

  2) 수차발전기 대책

     (1) 운전속도를 임계속도 이하로 운전(임계속도의 80~85[%] 유지)

     (2) 제동권선을 돌극형 수차발전기 자극면에 설치 → 개폐 조작시 안정도를 높이고 난조방지

  ※ 임계속도 : 고유주파수와 구동주파수가 일치할 때의 속도영역(3,600[rpm]에서 900~2,100[rpm])

  3) 화력발전기 대책

     (1) 운전속도를 임계속도 이상에서 운전(임계속도의 120~125[%] 유지)

     (2) 불평형 고장전류에 의한 이상전압 방지대책 강구

        ① Slot Key 재질의 항장력 증대

        ② Slot Key와 지지환 밑에 제동권선을 설치하여 제동전류 흡수

     (3) 역상 계전기로 역상전류 및 계속시간 검출하여 설정치 이상시 즉시 계통에서 발전기 분리 → 열동계전기 역할

     (4) 임계속도에 대한 대책강구

        ① 비상조속기, 보조조속기, 가속조속기 설치

        ② Dash Pot(제동장치) 설치, Trip Anticipator(예측기) 설치 등

  4) 최신 방법에 의한 SSR 대책 

     · 수·화력 발전기에 PSS(Power System Stabilizer : 전력계통 안정화 장치) 설치하여 직렬콘덴서로 인한 SSR

       악영향 경감  

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 전력계통공학 문제로 나올 법한 SSR(Sub Synchronous Resonance : 차동기 공진)에 대하여 알아 보았습니다.