안정도 향상 대책(발전기 고장 시 가속 억제 대책)

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전력 계통의 안정도 향상 대책(발전기 고장 시 가속 억제 대책)을 설명합니다. 과도 안정도를 개선하여 계통에 발생하는 급격한 외란에 대응하고, 계통의 복구 속도를 높이는 것이 중요합니다. 이번 문서에서는 계통의 안정도를 향상시키는 주요 방법과 그 원리에 대해 다룹니다.

Table of Contents

1. 개요

1) 과도 안정도를 개선하는 목표는 계통에 시간 변동이 발생했을 때, 발전기의 속도 변동을 줄이기 위함입니다. 과도 안정도는 발전기의 가속도를 줄여 계통의 복구 능력을 향상시키는 데 중점을 둡니다.

2) 기계적인 가속도 방정식을 통해 발전기의 가속도를 분석할 수 있습니다:

$$
\frac{d^2 \delta}{dt^2} = \frac{d\omega}{dt} = \frac{P_m – P_e}{M}
$$

여기서,

$P_m$: 기계적 출력
$P_e$: 전기적 출력
$M$: 발전기의 관성

3) 발전기의 가속을 억제하려면 $P_m – P_e$ 값을 줄여야 하며, 이를 위해 다음과 같은 방법이 사용됩니다:

기계적 출력을 재빠르게 감소시키는 방법 ($P_m$ 감소)
전기적 출력을 증가시키는 방법 ($P_e$ 증가)
관성 상수($M$)를 크게 하여 가속도를 줄임

2. 안정도 향상 대책

1) 계통의 전력 리액턴스 감소:

저항기와 같은 장치를 삽입하여 송전선의 리액턴스를 감소시킵니다.
$X$ 값이 작아질수록 전력 전달 능력이 증가합니다.

2) 전압 안정성 확보:

전압을 일정하게 유지하기 위한 보조 시스템 설치가 필요합니다. (예: PSS, AVR)

3) 발전기의 관성 증대:

발전기의 관성을 증대하여 급격한 변동에 대한 저항력을 높입니다.

4) 전압 보강 장치 설치:

유도성 리액턴스를 삽입하여 계통 내 전압을 보강합니다.

3. 송전 전압 강화 대책

1) 초동 응답 장치 채용:

PSS (Power System Stabilizer)를 부착하여 계통의 안정도를 향상시킵니다.
발전기의 출력이 급격하게 저하될 경우, 초동 응답을 통해 발전기의 유기 전압을 증대시킵니다.

2) 공간 조상기 채용:

선로의 공간에 병렬로 공간 조상기를 설치하여 전압을 보강합니다. 이를 통해 전압 강하를 방지하고 계통의 안정도를 높입니다.

4. 발전기 출력과 출력 저항의 조정

1) 계통 저항기 채용:

SDR (System Damping Resistor)을 발전기 모선에 설치하여 고장 발생 시 전력 흐름을 안정화시킵니다.

2) 터빈 조속기 빠른 응답:

EUA (Early Valve Actuation)를 통해 발전기의 기계적 힘을 신속하게 줄여서 가속도를 제어합니다.

5. 기타 안정화 대책

1) 고속 차단기 채용:

고장 발생 시 빠른 차단기로 전력 흐름을 차단하여 안정성을 확보합니다.

2) 계통 냉각:

과부하 상태에서 냉각 장치를 통해 전력 손실을 방지합니다.

결론

계통의 안정도 향상을 위해서는 여러 가지 대책이 필요합니다. 전력 리액턴스 감소, 전압 보강 장치 설치, PSS 사용 등의 방법을 통해 발전기의 가속을 억제하고, 계통 내 전력 손실을 최소화할 수 있습니다. 이를 통해 계통의 신뢰성과 안전성을 더욱 높일 수 있습니다.