안정도 및 송전전력, 안정도 향상 대책

【 안정도 및 송전전력 】

 

▣ 안정도

 ⊙ 송전선로로 전력을 전송할 경우 실제로 전송될 수 있는 전력은 송전선로의 임피던스

    라든지 송수전 양단에 설치된 기기의 임피던스 등에 의해 한계가 있기 마련이다.

    전력계통에서 안정도란 계통에 주어진 운전조건하에서 안전하게 운전을 계속할 수

    있는 능력 즉, 교란을 일으키지 않고 전송할 수 있는 최대 송전전력을 의미한다.

   ※ 안정도 = 송전용량 P

안정도

① 정태 안정도 : 정상적인 운전상태에서 서서히 부하를 증가시켰을 때 안정운전을 지속할

                      수 있는 능력, 이 때 최대 전력을 정태 안정 극한 전력이라 한다.

② 과도 안정도 : 부하가 갑자기 크게 변동했다든지 계통에 사고가 발생하여 계통에 큰 충격

                      을 준 경우에도 선로에 접속된 발전기와 전동기가 동기화를 계속 유지하면서 운전을

                      가능한 능력, 이때 최대 전력을 과도 안정극한 전력이라고 한다.

③ 동태 안정도

동태안정도

전압강하

▣ 수전단 전압 Er을 기준으로 벡터도를 그려 송전전력을 알아 보자.

벡터도

수전단 전압 Er을 기준으로 했을 때 전류 I 는 저항과 리액턴스 성분을 지나기 때문에

수전단 전압 보다는 위상이 뒤지게 된다. 저항이 있기 때문에 전류 I 는 90˚ 보다는

적게 위상이 뒤지게 된다. 따라서 저항 r에 의한 전압강하는 전류 I 와 위상이 같게 된다.

한편 리액턴스 성분에 의한 전압강하 IX는 전압이므로 전류 I 보다는 위상이 90˚ 앞서게

된다. 이 전압강하를 IX를 평행이동하고 전체 전압강하 IZ를 구하기 위한 벡터도를 그릴수

있다.

벡터도 1

수전단 전압 Er에 연장선을 긋고 송전단 전압 Es에서 수직선을 내리면 두개의 삼각형에서

역률각 Θ 가 나오게 된다.

송전선의 임피던스 Z=r+jx 에서 저항 r은 무시할 수 있을 만큼 그 크기가 미미하므로 r을

없애고 Z = jX로 나타낼 수 있다. 그러면 위 벡터도를 아래와 같이 변형할 수 있다.

벡터도 2

위 벡터도에서 r은 미미하므로 제거하면 Z=jX가 되므로 송전 전압강하 IZ=IX로

나타낼 수 있다. 따라서 수전전력에서 전압강하의 실효값은 I·X cosΘ 가 되고

이는 송전전력 Es · sinδ 값과 같게 된다. 즉 I·X cosΘ = Es · sinδ 가 된다.

위 식을 변형하면 다음과 같다.

송전전력

[기기] 동기발전기 출력식

【 안정도 향상 대책 】​

1. 계통의 직렬 리액턴스 감소 대책

2. 전압 변동 억제 대책

3. 계통의 충격 감소 대책

4. 고장시 전력변동 억제 대책

【계통의 직렬 리액턴스 감소 대책】

1. 발전기나 변압기의 리액턴스를 줄인다. (x) ↓

2. 전선에 복도체를 사용한다. ⇒ L ↓, C ↑

   ※ 작용인덕턴스는 감소, 작용정전용량은 증가한다.

      xL ↓ = ω L ↓

3. 병행 회선수를 증가시킨다.

평형회선수

4. 선로에 직렬 콘덴서를 설치한다. ⇒ Xc 투입

   ※ 병렬콘덴서 : 부하의 역률 개선

      직렬콘데서 : 전압강하 개선

   ▣ 직렬콘덴서를 투입하면 XL ↓ ⇒ 전압강하 ↓ ⇒ 전압변동률 ↓

​

【전압변동 억제대책】

5. 단락비(ks)를 크게한다. ↑

※ 단락비가 크면 작아지는 5가지

① %Z 퍼센트 임피던스 ② 임피던스 ③ 전압강하 ④ 전압변동률 ⑤ 전기자반작용

     ※ 커지는 것 : 공극이 커지고 기계규모도 커지고 중량도 커지고 가격이 높아지고

                       안정도가 높아지고 과부하 내량도 커진다.

 

6. 속응여자방식을 채용한다.

  ▣ 고장(단락고장)으로 발전기 전압이 저하하더라도 고성능(AVR) 등을 도입하여 여자를

      강화하여 즉각 발전기 전압을 일정 수준까지 유지시키는 방식

지상전류

7. 중간 조상방식 채용

  ▣ 조상기 : 무효전력을 조절하여 전압을 조정하고 역률을 조정하는 장치

    ※ 조상설비 : 전력용 콘덴서, 리액터, 동기조상기

    ※ 중간이란? 송전 ·수전단의 중간에 동기조상기를 설치하여 전압을 일정하게 유지시켜

                     주는 방식

안정도 = P ∝ V2

​

1차 변전소의 3권선 변압기의 결선방식은 Y-Y-△로 결선하며 △ 결선을 안정권선이라 한다.

▣ 안정권선(△결선) 의 역할

  ① 제3고조파를 제거하는 역할

  ② 동기조상기를 설치하여 전압을 조정한다.

  ③ 소내용 전원공급

 

8. 계통을 연계(연결)시킨다.

계통연계

【계통의 충격 감소 대책】

9. 고장구간을 신속히 차단하고 재폐로 방식을 채용한다.

   ※ 재폐로 방식 : 차단후 고장이 제거 되면 바로 투입하는 장치

10. 소호리액터 접지방식을 채용한다.

   ※ 소호리액터 : 병렬공진 ⇒ 지락전류 I0 ↓

      영상전류가 작아 통신선 유도장해가 작아 안정도를 좋게 한다.

      건전상의 이상전압은 가장 크다.

​

【고장시 전력변동 억제 대책】

11. 고장시 발전기의 입 · 출력의 불평형을 작게 한다.

    ※ 원동기의 조속기 동작을 신속하게 한다.

  ※ 유효전력을 공급하여 제동저항기를 설치한다.

  ※ 저항기 ⇒ 저항(유효전력) 출력을 일정하게 한다.

​

【송전전력(용량)의 개략 계산법】

▣ 송전용량의 계산은 이것을 엄밀히 행하려면 무척 번거로운 일이지만 송전선로를

    계획하는 당시에는 대체적인 송전용량의 예측을 해야 하는 때가 많다.

    그래서 이 예측을 하기 위해서는 여러가지 방법이 제안되는데 대략 다음과 같다.

​

가. 고유 부하법

⊙ 송전선로 본래 목적상 수전단 부하가 어떤 값이면 더욱 이상적인 송전이 되는가를

    생각하는 방법에 입각하여 송전전압과 송전전력의 관계를 구하는 고유부하법이 있다.

    이것은 선로길이 긍장 400[km]이상의 송전선로에서 송전용량을 경제적으로 추정

    하는데 이용된다.

★ 특성임피던스 : 선로상을 진행하는 전압과 전류비

       특성임피던스를 전원의 임피던스라고 가정을 하면 최대전력 전달조건은 전원측

       임피던스와 부하측 임피던스를 같게 할 때이다.

 

예제) 복도체를 채용할 경우 L은 감소하고 C를 증가하여 송전용량이 증가한다.

​

나. 송전용량 계수법

계수법

【송전전력(용량)】

​