전력계통의 안정도의 종류에 속하지 않는 것은?
- 상태 안정도
- 정태 안정도
- 과도 안정도
- 동태 안정도
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 전력계통 안정도의 분류에 속하지 않는 용어를 찾는 것이다. 전력계통 안정도는 일반적으로 정태 안정도, 과도 안정도, 동태 안정도의 세 가지로 분류되며 '상태 안정도'라는 용어는 통상적인 분류에 포함되지 않는다.
전력계통의 안정도는 정태·과도·동태 안정도로 분류되며 '상태 안정도'는 존재하지 않는 용어이다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 송전용량 — 전력계통 안정도와 송전전력
송전용량을 좌우하는 핵심은 전력계통의 안정도다. 안정도는 발전기들이 계통에 연결된 상태를 유지하며 동기가 깨지지 않는 능력이고, 정태·과도·동태의 세 종류로 나뉜다. 선로가 보낼 수 있는 전력은 송수전 전압과 위상차, 직렬 리액턴스로 결정되므로 안정도 향상 대책은 결국 이 값들을 어느 방향으로 움직이는가의 문제가 된다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「송전용량」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 안정도 분류 용어 판별 | 1 | 계통 안정도의 세 종류에 없는 가상의 용어를 가림 |
| 안정도 대책 역할 구분 | 1 | 역률 개선용 설비가 대책에서 왜 제외되는지 판단 |
| 리액턴스 방향 문제 | 1 | 직렬 리액턴스 증가가 안정도를 악화시킴을 식으로 판단 |
뜻
전력계통 안정도란 발전기들이 계통에 연결된 상태를 계속 유지하며 동기가 깨지지 않는 능력을 말한다. 안정도는 세 가지로 분류된다. 정태 안정도는 부하가 아주 느리게 조금씩 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. 이 세 가지 외에 존재하지 않는 용어가 출제되는 함정이 있으므로 분류 이름 자체를 정확히 익혀둔다.
선로 손실을 무시할 때 송전선로가 보낼 수 있는 전력은 P = Vs·Vr·sinδ ÷ X로 나타낸다. Vs는 송전단 전압, Vr은 수전단 전압, δ는 양단 전압의 상차각, X는 계통의 직렬 리액턴스다. 이 식이 송전용량과 안정도를 이해하는 기준식이 된다. X가 작을수록 최대 전송 전력(EV/X)이 커지고, 같은 전력을 보낼 때 위상차 δ도 작아져 동기 탈조 위험이 줄어든다. 즉 안정도 대책은 'X를 줄이는 방향'으로 세운다.
대표적인 안정도 향상 대책을 식과 대응시켜 본다. 직렬콘덴서는 선로의 직렬 리액턴스를 줄여 전압강하와 위상각을 감소시킨다. 병행 다회선·복도체 방식도 회선수를 늘여 병렬 리액턴스를 줄이는 방법이다. 중간 개폐소는 긴 송전선을 분할해 계통을 튼튼하게 연결한다. 고속차단·재폐로와 고속 여자·속응여자 방식은 고장 제거 시간을 짧게 하거나 고장 시 내부 기전력을 빨리 높여 요란을 억제하고 복원력을 키운다.
한편 역할이 다른 설비를 안정도 대책으로 착각하기 쉽다. 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하고 전압을 조정하는 설비이지, 안정도를 높이는 수단으로 분류되지 않는다. "직렬은 안정도, 병렬은 역률"로 구분하면 '아닌 것' 유형에서 반대 방향 선지를 골라낼 수 있다.
정리하면 안정도는 리액턴스가 작을수록, 전압이 높을수록, 고장 제거와 응답이 빠를수록, 회선수가 많을수록 좋아진다. P = EV sinδ/X에서 크게·작게·빠르게의 방향만 뒤집어 물어보는 변형이 많으므로 방향 관계를 확실히 잡아둔다.
예제
대표 계산을 풀어본다. 송전단 전압 161kV, 수전단 전압 155kV, 상차각 40°, 리액턴스 50Ω일 때 선로 손실을 무시하면 송전전력은 P = Vs·Vr·sinδ/X = 161,000 × 155,000 × 0.643 ÷ 50 ≈ 320.9 × 10⁶ W ≈ 321MW다. sin 40° 값이 직접 주어지지 않아도 sin 40° = cos 50° = 0.643으로 바꿔 쓴다. cos 40° = 0.766을 잘못 쓰면 다른 값이 나오고, sinδ 항을 빠뜨리면 또 다른 오답이 되므로 주의한다.
이 단원의 '아닌 것' 문제는 식의 방향을 뒤집는다. 직렬 리액턴스를 증가시키면 최대 전송 전력이 줄어들어 안정도가 오히려 나빠지므로 대책이 아니고, 회선수를 감소시키는 것도 병렬 경로가 사라져 리액턴스가 커지므로 증진책이 아니다. 병렬콘덴서를 안정도 대책으로 보는 선지도 역할 혼동의 함정이다. 안정도의 종류를 묻는 문제에서는 '정태·과도·동태'에 없는 가상의 분류 이름이 정답으로 놓인다.
대표 기출 3문항
다음 중 전력 계통의 안정도 향상대책으로 볼 수 없는 것은?
- 직렬콘덴서 설치
- 병렬콘덴서 설치
- 중간 개폐소 설치
- 고속차단, 재폐로방식 채용
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 전력계통 안정도 향상 대책에 해당하지 않는 것을 찾는 문제이다. 병렬콘덴서는 주로 무효전력 보상과 역률 개선을 위한 장치로 계통의 안정도 향상책과는 직접적인 관련이 적다.
계통 안정도 대책은 직렬콘덴서·중간개폐소·고속차단·재폐로이고, 병렬콘덴서는 역률 개선용이다.
송전선로의 아정도 향상 대책이 아닌 것은?
- 병행 다회선이나 복도체방식 채용
- 속응여자방식 채용
- 계통의 직렬리액턴스 증가
- 고속도 차단기 이용
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문제는 송전선로의 안정도 향상 대책이 아닌 것을 찾으라고 요구하고 있다. 전송전력 식 P = EV sinδ / X에서 직렬 리액턴스 X를 증가시키면 전송능력과 안정도가 저하되므로 X 증가(직렬리액턴스 증가)는 향상 대책이 아니다.
전송전력 P = EV sinδ/X이므로 직렬 리액턴스 증가는 안정도를 낮춘다 — 향상 대책이 아니다.
자주 묻는 물음
- 전력계통 안정도의 종류는 어떻게 나뉘나요?
- 정태 안정도(느린 부하 변동), 과도 안정도(단락사고 같은 급격한 충격), 동태 안정도(그 중간으로 제어장치 동작까지 고려)의 세 가지로 분류한다. 이 외의 분류 용어는 존재하지 않는다.
- 안정도 향상 대책에서 병렬콘덴서는 왜 해당되지 않나요?
- 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하고 전압을 조정하는 설비다. 안정도 대책은 직렬콘덴서처럼 리액턴스를 줄이거나 고속차단·재폐로처럼 고장 제거를 빠르게 하는 방향이므로 역할이 다르다.
- 송전전력 계산에서 sin 40°가 주어지지 않으면 어떻게 하나요?
- sin 40° = cos 50°라는 관계를 이용해 주어진 코사인 값으로 바꿔 대입한다. P = Vs·Vr·sinδ/X에 송수전 전압과 상차각, 리액턴스를 넣어 구하며, kV×kV÷Ω의 단위가 MW로 맞아떨어진다.
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