단락비와 자기여자

단락비란

단락비는 발전기가 얼마나 단단한지 나타내는 값이다.

정식으로는 무부하 정격전압을 만드는 계자전류를 정격 단락전류를 흘리는 계자전류로 나눈 값이다.

이 비는 포화된 직축 동기리액턴스 Xd의 역수와 같다.

두 곡선으로 구하는 단락비

무부하 포화곡선은 계자전류에 따른 무부하 단자전압을 나타낸다.

단락곡선은 계자전류에 따른 단락 전기자전류를 나타내며 거의 직선이다.

두 곡선에서 읽은 계자전류의 비가 단락비 Ks = I_f0 / I_fs 이다.

단락 상태에서는 기전력이 전부 내부 동기임피던스 강하로 소비된다.

단락비로 Xd 구하기

단락비 Ks가 0.64인 발전기의 동기리액턴스 Xd를 구해 본다.

Ks = 1/Xd 이므로 두 값은 역수 관계다.

단락비가 0.64로 작으면 동기화력이 약해져 주의가 필요하다.

자기여자 현상

장거리 송전선로는 대지정전용량이 커서 경부하에서 진상 충전전류가 흐른다.

이 전류의 전기자 반작용이 잔류자속을 키우면 계자가 증자된다.

그러면 단자전압이 점차 상승하고, 이 상승이 다시 충전전류를 키운다.

단자전압이 순식간에 높아져 절연을 파괴할 수 있어 반드시 고려해야 한다.

자기여자 대책

자기여자 조건은 선로 충전특성과 발전기 무부하 특성의 교점으로 본다.

대책은 단락비, 병렬 충전, 분로리액터, 시충전 전압 제한으로 나뉜다.

대책마다 효과의 원리를 한 문장으로 붙여야 한다.

장거리 선로 시충전은 정격전압의 80% 이하에서 시행한다.

단락비 크기에 따른 비교

단락비가 큰 발전기는 동기화력이 커서 안정도가 높고 전압 변동률이 작다.

반대로 단락비가 작으면 동기리액턴스가 커서 자기여자가 생기기 쉽다.

단점은 기기가 커져 가격과 손실이 늘고, 단락전류와 차단기 용량 부담이 커진다는 점이다.

시험 답안의 핵심

마지막으로 정리한다. 답안 첫 줄에 단락비 Ks = 1/Xd를 명확히 쓰는 것이 핵심이다.

단락비가 크면 동기화력과 안정도는 좋아지지만 기계가 커지고 가격이 오른다.

자기여자는 진상 충전전류가 원인이다. 발전기 과여자로 서술하면 감점 요인이다.