[발송배전기술사] 사고파급 및 System 붕괴!

다음은 발송배전기술사 전력계통공학 문제 중 사고파급 및 System 붕괴에 대한 설명입니다.

개요, 사고파급 발생원인, 사고파급 방지대책 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 전력계통에서 사고파급 및 System 붕괴에 대하여 설명하시오.

[답]

1. 개요

  1) 사고파급

    · 전력계통을 구성하는 기기는 전기적으로 매우 밀접하게 연계되어 있어 한 기기에서 발생한 사고가 주변기기에 영향

      을 미치고, 2차, 3차 사고를 유발하게 된다.

  2) System 붕괴

    · 사고파급으로 System 전체 또는 일부가 그 기능을 잃게 되는 것

 

2. 사고파급 발생원인

  1) 유효전력 수급 불균형에 의한 주파수의 이상변화(P - f)

     (1) 수급  불균형으로 주파수변화  →  발전기가 System으로 부터 탈락

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

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

  2) 무효전력 수급 불균형에 의한 전압의 이상변화(Q - V)

     (1) 무효전력 급증, 지락, 단락사고 등에 의한 전압강하  →  병렬기기, 송전선탈락 확대되면 System 붕괴

      (2) $\bigtriangleup V= E_{s} -E_{r}=I(R\, cos \theta +Xsin \theta )= \frac{PR+QX}{E_{r}}$

         · $\bigtriangleup V=  \frac{QX}{E_{r}} (R \ll X 일\,\, 때)$

     (3) 정전압방식 $E_{r}$, X가 일정하다면

        · $\bigtriangleup V \propto Q$ : 전압변동은 무효전력에 비례한다.

  3) 송전선의 과부하(Over Load)

     (1) 과부하에 의한 고장, 다른회선 과부하  →  연속발생

     (2) 결국 전체회선 차단

  4) 송전선 사고에 의한 System 탈락

     (1) 안정도 악화로 인한 탈조, 다른회선의 안정도 악화로 인한 탈조  →  연속발생

     (2) 결국 System 탈락

  5) 이상전압 전파에 의한 사고발생(이상 지락사고)

     (1) 이상전압이 System 내 전파

     (2) 절연이 약한 곳에서 섬락사고 유발

 

3. 사고파급 방지대책

  1) System 강화와 적정연계

     (1) System의 구조강화

        ① 전원설비의 적정용량 산정 : 심사곡선법 사용

            · 기저부하 : 원자력발전

            · 중간부하 : 화력발전

            · 첨두부하 : 가스터빈, 수력발전

        ② 공급예비력 확보

            · 설비예비력 : 설비용량 - 최대수요

                 · 투자규모나 경영성, 효율판단자료

            · 공급예비력 : 공급용량 - 최대수요

                 · 설비운용 및 전력수급 안전성 판단의 지표

            · 운영예비력 : 대기예비력 + 운전예비력

            · 대기예비력 : 수력, 특정시간 30분 내외 응동

            · 운전예비력 : 위험부담 수준, 단기수요 예측, 발전기의 신뢰도 고려,

                                   화력운전 중 발전기 출력 여유분 10분 이내 응동

            · 여유예비력 : 20분정도 이내 계통에 병입이 가능한 정지상태의 수력, 양수, 가스터빈, AFC 발전소가 맡고 있는

                                  공급력

                 · 고장 정지에 대비하여 자동, 수동 응동

            · 순동예비력 : 조속기 Free운전에 의한 공급력, 계통에 병입된 발전기 출력조정

                 · 수력 : 최대출력과 현재출력과의 차이

                 · 화력 : 정격출력의 5[%]                 · 원자력 : 정격출력의 0[%]

                 · 주파수유지 목적, 최소상시출력의 3[%] 이상

                 · AGC, G.F 운전으로 10초 이내 응동

        ③ 자력복구 가능한 전원설비의 도입

            · 수력발전, 양수발전, 복합발전

     (2) 적정연계

        ① 경제성과 신뢰성을 최대로할 수 있는 적정연계 도입

        ② 연계 본래 목적과 사고파급을 방지할 수 있어야 한다.

  2) 보수계획과 그 실시방법의 합리화

     (1) System의 전반적인 상황을 고려하여 보수계획수립

     (2) 실시 도중 인위적인 실수를 최소화

  3) 안전도 급전문제

    · 사고나 외란 발생시 이겨낼 수 있도록 계통운영

     (1) 안전도제어 절차

        ① 예방제어 : 미리상정한 사고발생시 사고파급을 막기위한 예측점검 및 적절한 대책수립

        ② 긴급제어 : 사고발생시 사고파급과 System 붕괴를 막기위한 대책수립

        ③ 복구제어 : System 붕괴시 System을 원래 상태로 복구

     (2) 안전도제어

        예) Load Shedding  →  UFR(저주파수 계전기)로 조정

        ① 주파수 저하정도에 따라 적정량의 계통부하를 차단  →  발전력과 부하량이 평형이 되게해서 계통주파수 회복

        ② 주파수 절대치에 의한 부하제한

          · 58.5[$H_{z}$] : 1차 부하제한

          · 57.8[$H_{z}$] : 2차 부하제한

          · 57.6[$H_{z}$] : 3차 부하제한

  4) 기타기기에 대한 대책

     (1) 속응여자기 + PSS(전력계통안정화장치)

     (2) FACTS(가변교류송전시스템)

     (3) HVDC

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 전력계통공학 문제로 나올 법한 사고파급 및 System 붕괴에 대하여 알아보았습니다.