분산전원 연계 계통에서의 전압강하 계산 방법

분산전원 연계 시 전압 문제의 발생 개요

분산전원이 배전계통에 연계될 경우, 기존에는 고려하지 않았던 전력의 양방향 흐름이 발생하면서 다양한 전기적 문제가 생깁니다. 예를 들어, 고장 시 분산전원의 출력이 역조류를 유발하며, 이로 인해 보호협조 오동작, 전압변동, 고장전류 증가, 전기품질 저하 등의 문제가 나타날 수 있습니다. 아래는 분산전원이 연계된 배전계통의 예시입니다.

 대형 발전소 ----[CB]----[Recloser]---- 분산전원(DG)
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양방향 조류 계통에서의 전압강하 계산 방법

1. 순 조류 상태

(1) 지상 전류가 흐르는 경우

• 일반적인 배전계통에서는 지상 전류가 포함된 송전이 이루어지며, 송전단 전압 $E_s$는 다음과 같이 표현됩니다.

$Es=Er+I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)E_s = E_r + I(R \cos \theta + X \sin \theta)Es​=Er​+I(Rcosθ+Xsinθ)$

• 이때 $E_s > E_r$로 전압강하가 발생하며, $\Delta E > 0$입니다.

(2) 진상 전류가 흐르는 경우

• 무부하 송전선처럼 진상 전류가 흐르는 경우에는,

$Es=Er+I(Rcos⁡θ−Xsin⁡θ)E_s = E_r + I(R \cos \theta – X \sin \theta)Es​=Er​+I(Rcosθ−Xsinθ)$

• 이때 $E_s < E_r$가 되어 전압이 상승하게 됩니다. 즉, $\Delta E < 0$입니다.

2. 역 조류 상태

(1) 지상 전류가 포함된 경우

• 분산전원이 송전단 방향으로 전력을 공급할 경우, 역조류에 따라 송전단 전압은 다음과 같습니다.

Es=Er−I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)E_s = E_r – I(R \cos \theta + X \sin \theta)Es​=Er​−I(Rcosθ+Xsinθ)$

• 결과적으로 $E_s > E_r$이며, 전압강하가 발생합니다. $\Delta E > 0$

(2) 진상 전류가 포함된 경우

• 진상 전류가 역조류를 형성하는 경우에는 다음과 같이 계산됩니다.

$Es=Er−I(Rcos⁡θ−Xsin⁡θ)E_s = E_r – I(R \cos \theta – X \sin \theta)Es​=Er​−I(Rcosθ−Xsinθ)$

• 이때 $E_s < E_r$가 되어 전압상승이 발생합니다. $\Delta E < 0$