전기공사산업기사 안정도의 증진 — 정태·과도·동태 안정도와 향상대책

전력계통 안정도란 사고나 부하 변동 같은 외란이 와도 발전기가 동기(발전기들이 같은 흐름을 유지하는 상태)를 잃지 않는 능력이다. 안정도는 세 가지로 나눈다. 정태 안정도는 부하가 아주 느리게 조금씩 변할 때 동기를 유지하는 능력이고, 과도 안정도는 단락사고 같은 급격한 충격을 딛고 동기를 유지하는 능력이며, 동태 안정도는 그 중간으로 비교적 느린 부하 변동과 제어장치 동작까지 고려해 평가하는 능력이다. 이 세 단어 외에 존재하지 않는 조합 용어가 출제되면 그대로 가려내면 된다.

안정도 향상 대책의 방향은 '리액턴스 작게, 전압 높게, 차단 빠르게'로 요약된다. 송전 계통에서 보낼 수 있는 전력은 P = EV sinδ/X로 나타내고, X가 직렬 리액턴스다. X가 작을수록 최대 전송 전력이 커지고 같은 전력을 보낼 때 위상차 δ도 작아져 동기 탈조 위험이 줄어든다. 직렬콘덴서는 선로의 리액턴스를 줄여 전압강하와 위상각을 감소시키는 대표적인 증진책이다.

회선수도 방향이 같다. 병행 다회선·복도체 방식처럼 경로를 늘리면 병렬 리액턴스가 줄어 안정도가 오른다. 반대로 회선수를 줄이면 병렬 경로가 사라져 리액턴스가 커지고 안정도는 떨어진다. 긴 송전선을 중간 개폐소로 분할해 계통을 튼튼하게 연결하는 것도 같은 취지의 대책이다.

고장 제거 속도도 핵심이다. 고속차단·재폐로는 고장 구간을 순간 차단한 뒤 짧은 시간에 다시 투입해 고장 지속 시간을 짧게 만들고, 발전기가 동기를 잃기 전에 정상 송전을 재개시킨다. 속응여자(고속 여자) 방식은 고장 시 여자기를 신속히 반응시켜 내부 기전력 E를 빨리 높여 복원력을 키운다. 조속기가 느리게 작동하면 고장 후 원동기 출력 대응이 늦어 안정도에 불리하다.

한편 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하고 전압을 조정하는 설비이지, 안정도를 높이는 수단으로 분류되지 않는다. 직렬콘덴서와 병렬콘덴서의 역할 구분이 이 단원의 대표적인 함정이다.