전기공사산업기사 정태안정도 및 그 해석 — 안정도 분류와 향상대책

전력계통 안정도는 발전기가 계통에 연결된 상태를 계속 유지하며 동기가 깨지지 않는 능력을 뜻한다. 이 안정도는 정태안정도, 과도안정도, 동태안정도로 나누어 해석한다. 정태안정도는 부하가 아주 느리게 조금씩 변할 때 동기를 유지하는 능력이다. 과도안정도는 단락사고 같은 급격한 충격을 딛고 동기를 유지하는 능력이다. 동태안정도는 비교적 느린 부하 변동과 제어장치 동작까지 고려해 평가하는 능력이다. 상태 안정도라는 용어는 안정도 분류에 존재하지 않는다.

정태안정도와 안정도 향상대책은 전송전력의 관계로 해석한다. 송전전력은 P = EV sinδ / X로 나타내며, 직렬 리액턴스 X가 작을수록 같은 조건에서 전송 여유가 커지고 동기 탈조 위험이 줄어든다. 따라서 직렬콘덴서로 리액턴스를 줄이는 방식, 병행 다회선과 복도체 방식, 중간 개폐소 설치, 고속차단과 재폐로 방식, 속응여자 방식은 안정도 향상대책으로 해석한다. 회선수를 줄이면 병렬 경로가 사라져 리액턴스가 커지므로 안정도에 불리하다.

안정도 향상대책인지 판별할 때는 리액턴스를 줄이는 방향인지, 고장 제거와 회복이 빠른 방향인지 확인한다. 직렬 리액턴스를 증가시키는 방식은 최대 전송전력을 낮추므로 향상대책이 아니다. 조속기가 느리게 작동하는 방식도 고장 후 출력 대응을 늦추므로 향상대책이 아니다. 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하고 전압을 조정하는 설비이지 안정도 향상대책으로 분류하지 않는다. 직렬콘덴서와 병렬콘덴서의 역할을 바꾸어 판단하지 않는다.

계통 보호설비의 해석에서 피뢰기 정격전압은 방전 후 속류를 확실히 차단할 수 있는 최고의 교류 실효 전압을 뜻한다. 피뢰기는 이상전압을 대지로 방전시킨 뒤 이어서 흐르는 교류전류인 속류를 스스로 끊어야 정상 상태로 돌아간다. 정격전압이 너무 낮으면 속류를 끊지 못해 피뢰기 자체가 손상될 수 있으므로 계통전압 이상의 여유를 둔다. 뇌전압의 평균값과 파고값은 방전개시전압과 관련된 개념이고, 동작 중 단자전압은 제한전압에 해당하므로 정격전압과 구분한다.

안정도 해석에서는 정태·과도·동태의 세 분류를 먼저 고정한다. 이어서 향상대책을 리액턴스 감소, 고속 차단·재폐로, 속응여자, 회선수 증가의 방향으로 판단한다. 계산 문항에서는 P = EV sinδ / X에 전압, 상차각, 리액턴스를 대입하고 단위를 MW로 맞춘다. 보호설비 문항에서는 정격전압의 정의를 속류 차단이라는 키워드로 확인한다.