고장파급방지시스템(SPS)

SPS의 정의

고장파급방지시스템은 SPS라고 부르는 계통 보호 시스템이다.

계통 고장 시 미리 정한 조건에 따라 발전기 탈락이나 부하차단을 자동으로 수행한다.

목적은 고장이 연쇄 정전으로 번지는 것을 막는 데 있다.

SPS의 구성

SPS 동작은 검출, 판정, 제어 세 부분으로 나뉜다.

검출부는 선로 조류와 전압을 감시하고, 판정부는 사전 설정된 조건과 비교한다.

조건에 맞으면 제어부가 발전기나 부하를 차단하는 명령을 낸다.

P-V 곡선과 전압 붕괴

P-V 곡선은 부하 전력과 부하단 전압의 관계를 나타낸다.

곡선의 꼭짓점인 코 끝이 계통이 공급할 수 있는 최대 전력이다.

부하가 이 한계에 가까워지면 작은 증가에도 전압이 급격히 떨어진다.

이때 일부 부하를 차단하면 운전점이 안정 쪽으로 이동해 붕괴를 막는다.

부하차단량 계산

이번에는 P-V 곡선을 이용해 차단할 부하량을 구해 본다.

현재 부하는 300 MW이고, 고장 후 최대 전송 전력은 260 MW로 줄었다고 가정한다.

여기에 10% 여유를 둔 목표 전력은 260에 0.9를 곱한 234 MW다.

차단량은 300에서 234를 뺀 66 MW이며, 기존 부하의 약 22%다.

헷갈리는 점과 채점 포인트

헷갈리기 쉬운 점부터 짚는다. SPS를 일반 보호계전기와 같은 개념으로 쓰면 안 된다.

보호계전기는 고장 설비를 분리하고, SPS는 고장 후 계통 전체의 안정 한계를 관리한다.

P-V 곡선의 코 끝점은 전압 붕괴가 일어나는 최대 전력 지점이다.

부하차단의 목적은 운전점이 끝점에 가까워지는 것을 막아 전압을 회복시키는 데 있다.

동작 조건, 차단 대상, 차단량을 함께 쓰면 답안이 완성된다.

직접 풀어 보기

방금 배운 방식을 직접 적용해 보자.

현재 부하와 목표 전력의 차이가 차단량이다.

300에서 234를 빼면 차단량 66 MW가 나온다.

정리

핵심을 정리한다.

SPS는 미리 정한 조건에 따라 발전기나 부하를 자동으로 제어한다.

과동작은 공급 신뢰도를 떨어뜨리므로 동작 조건을 엄격히 설계해야 한다.