위상각 제어 FACTS 설비 TCPR과 UPFC

장시간 공부 척추 컨디션 필수 – 에렉투스 모션 데스크
장시간 공부에 필수 – 시디즈 의자
기술사 답안지 규격 태블릿 – 갤럭시 탭 S9 울트라
부드러운 필기감 일제 볼펜 – 파일롯 G2-Pro(리필)
스프링제본 노트 5부

최저가 보러가기

파트너스 활동으로 수수료를 지급받습니다.

위상각 제어 FACTS 설비 중 TCPR과 UPFC는 송전선의 전력 흐름을 최적화하고 계통의 안정성을 향상시키는 데 사용됩니다. 전력 시스템의 효율성과 안정성을 개선하기 위해 위상각 제어 FACTS 설비는 중요한 역할을 합니다.

Table of Contents

위상각 제어 전력전송 개념

전력전송에서 위상각 제어는 발전기와 송전선 사이에 위상조정기가 설치된 경우, 전송전력을 제어하는 중요한 메커니즘입니다. 전송전력(P)은 다음과 같은 식으로 표현됩니다:

[ P = \frac{V^2}{X} \sin(\delta – \alpha) ]

여기서:

V는 전압,
X는 임피던스,
(\delta)는 위상각,
(\alpha)는 위상조정기의 각도입니다.

전송전력과 위상조정기

위상조정기를 통해 전송전력(P)를 제어할 수 있으며, 송전선과 발전기 사이의 위상각을 조정하여 전력 흐름을 최적화할 수 있습니다. 위상조정기의 제어 범위는 90° 이상에서 송전선을 제어하며, 이를 통해 최대 전송전력을 달성할 수 있습니다.

TCPR(Thyristor Controlled Phase angle Regulator)의 개요

TCPR은 사이리스터 제어를 통해 위상 변환기의 위상각을 제어하는 설비입니다. 이는 기존 위상조정기를 대체하는 장치로, 전력 흐름을 제어할 수 있는 가장 간단한 방법 중 하나입니다. TCPR은 송전선의 Tap 제어를 통해 송전선의 전압 및 전류 흐름을 제어합니다.

TCPR의 주요 구성 요소

사이리스터 소자: 위상변환기와 연결된 스위치를 제어하여 전력 흐름을 조정합니다.
반도체 소자: 송전선의 전압 및 전류 흐름을 실시간으로 모니터링하여 제어 신호를 발생시킵니다.

TCPR의 제어 원리

TCPR은 사이리스터를 이용해 위상 변환기의 각도를 제어합니다. 사이리스터의 위상각 제어를 통해 송전선의 전력 흐름을 최적화하고, 송전선의 무효 전력을 보상합니다.

TCPR의 적용 효과

송전선의 전압 조정: 사이리스터 제어를 통해 송전선의 전압을 실시간으로 조정할 수 있습니다.
계통 안정성 향상: TCPR은 계통의 주파수 변동을 줄이고 안정성을 높이는 역할을 합니다.

UPFC(Unified Power Flow Controller)의 개요

UPFC는 송전선에서 유효 전력과 무효 전력의 흐름을 동시에 제어하는 장치입니다. STATCOM과 SSSC의 조합으로 구성되며, 송전선의 전압과 위상 각을 실시간으로 조정하여 전력 흐름을 최적화합니다.

UPFC의 주요 구성 요소

STATCOM: 송전선의 무효 전력을 보상하여 전압 변동을 줄이는 역할을 합니다.
SSSC: 송전선의 유효 전력 흐름을 제어하여 전력 용량을 극대화합니다.

UPFC의 제어 원리

UPFC는 STATCOM과 SSSC를 결합하여 송전선의 유효 전력과 무효 전력을 동시에 제어합니다. STATCOM은 무효 전력 보상에 사용되며, SSSC는 유효 전력의 흐름을 조정합니다. 이를 통해 송전선의 전압 안정성과 전력 흐름을 동시에 개선할 수 있습니다.

UPFC의 적용 효과

전력 흐름 제어: UPFC는 송전선의 유효 전력과 무효 전력을 동시에 제어하여 송전 용량을 극대화합니다.
계통 안정성 향상: 전력 흐름을 최적화하여 전력 계통의 안정성을 강화합니다.

위상각 제어 FACTS 설비의 장단점

장점

계통 안정성 향상: 송전선의 전압과 전력 흐름을 실시간으로 조정하여 계통의 안정성을 극대화할 수 있습니다.
설치 비용 절감: TCRPR과 UPFC는 기존 송전선에 쉽게 설치할 수 있어 비용 효율적입니다.
전력 흐름 최적화: 위상각 제어를 통해 전력 흐름을 최적화하고, 송전 용량을 크게 증가시킬 수 있습니다.

단점

고비용 장비: 특히 UPFC는 고가의 장비로, 초기 투자 비용이 큽니다.
복잡한 제어 시스템: UPFC는 STATCOM과 SSSC의 결합으로 인해 복잡한 제어 시스템이 필요합니다.

결론

위상각 제어 FACTS 설비는 송전선의 전력 흐름을 최적화하고 계통의 안정성을 높이는 데 매우 중요한 역할을 합니다. TCPR은 간단하고 경제적인 솔루션으로, 송전선의 전력 흐름을 효과적으로 제어할 수 있으며, UPFC는 유효 전력과 무효 전력을 동시에 제어하여 전력 계통의 효율성과 안정성을 극대화하는 고급 기술입니다. 각각의 설비는 전력 계통의 요구 사항에 맞게 선택되어야 합니다.