전기공사산업기사 직렬콘덴서 보상방법 등 — 송전 안정도 향상 대책

전력계통의 안정도는 발전기가 계통에 연결된 상태에서 동기를 유지하는 능력이다. 이 안정도는 정태 안정도, 과도 안정도, 동태 안정도로 나뉜다. 정태 안정도는 부하가 아주 느리게 변할 때 동기를 유지하는 능력이고, 과도 안정도는 단락사고 같은 급격한 충격을 딛고 동기를 유지하는 능력이며, 동태 안정도는 그 중간 정도로 비교적 느린 부하 변동과 제어장치 동작까지 고려해 평가하는 능력이다. 상태 안정도라는 분류는 존재하지 않는다.

송전 계통이 보낼 수 있는 전력은 송전전압과 수전전압의 곱에 상차각의 사인을 곱하고 리액턴스로 나눈 값으로 나타낸다. 이 관계에서 직렬 리액턴스가 작을수록 최대 전송 전력이 커지고, 같은 전력을 보낼 때 위상차가 작아져 동기 탈조 위험이 줄어든다. 그래서 안정도 대책은 리액턴스를 줄이는 방향에 있다.

직렬콘덴서는 선로의 리액턴스를 줄여 전압강하와 위상각을 감소시키는 안정도 향상 대책이다. 여기에 중간 개폐소로 긴 송전선을 분할하는 방식, 고속차단과 재폐로로 고장 제거 시간을 짧게 하는 방식, 속응여자로 고장 시 내부 기전력을 빨리 높이는 방식이 대책으로 함께 꼽힌다. 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하고 전압을 조정하는 설비이지 안정도 대책으로 분류되지 않는다.

방향을 뒤집은 선지가 함정이다. 직렬 리액턴스를 증가시키거나 회선수를 줄이면 병렬 경로가 사라져 리액턴스가 커지므로 안정도는 오히려 나빠진다. 조속기가 느리게 작동하는 것도 고장 후 원동기 출력 대응을 늦춰 불리하다. 반대로 고속 재폐로 방식은 고장 구간을 순간 차단한 뒤 짧은 시간에 다시 투입해 동기를 잃기 전에 정상 송전을 재개하므로 안정도를 크게 높인다.

배전선로 보호에서도 차단과 전환은 구분한다. 퓨즈는 과전류가 흐르면 녹아 끊어지고, 리클로저는 고장전류를 자동 차단했다가 재투입을 반복하며, 섹셔널라이저는 리클로저와 짝을 이뤄 고장 구간만 골라 분리한다. 자동부하전환스위치는 정전 시 수용가 부하를 예비 선로로 옮겨 주전을 계속하게 하는 설비라 고장전류 차단 기능이 없다.