무효전력 보상기

무엇인가

무효전력 보상기는 계통 전압을 제어하기 위해 무효전력을 공급하거나 흡수하는 설비다.

전압이 떨어지면 무효전력을 넣어 올리고, 전압이 오르면 빼서 내린다.

공급은 진상(용량성), 흡수는 지상(유도성) 동작이라고 부른다.

STATCOM의 원리

STATCOM은 인버터 출력 전압과 계통 전압의 차이로 무효전력을 교환한다.

두 전압을 동위상으로 맞추면 유효전력 교환 없이 무효전력만 오간다.

출력 전압이 계통 전압보다 높으면 무효전력을 공급하고, 낮으면 흡수한다.

두 전압이 같으면 교환이 없다. 이 세 경우를 구분해 두자.

기기별 원리

무효전력을 만드는 대표 설비는 동기조상기, 콘덴서, 리액터, SVC, STATCOM이다.

동기조상기는 여자 전류를 조정하는 회전기로 진상과 지상을 모두 공급한다.

콘덴서는 진상 무효전력을, 리액터는 지상 무효전력을 담당한다.

SVC는 사이리스터로, STATCOM은 전압형 인버터로 무효전력을 조정한다.

저전압에서의 차이

정격 전압 1.0pu, 정격 무효전력 100Mvar인 두 장치를 비교해 보자.

SVC는 무효전력이 전압의 제곱에 비례해 0.8pu에서 64Mvar가 된다.

STATCOM은 전압에 선형이라 같은 조건에서 80Mvar를 공급한다.

정답과 흔한 실수

정답은 80Mvar, STATCOM이다. 전압에 선형이라 저전압에서 출력이 더 크다.

가장 흔한 실수는 SVC와 STATCOM의 전압 의존성을 혼동하는 것이다.

동기조상기는 여자 전류를 조정하는 회전기다. 단순한 콘덴서가 아니다.

분로리액터는 경부하 시 장거리 송전선의 페란티 현상을 막는 기기다.

정리

정리하면 STATCOM과 SVC는 저전압 특성이 다르다는 점이 핵심이다.

콘덴서와 리액터는 기계식 스위칭, 동기조상기는 회전기다.

시험에서는 원리, 저전압 특성, 설치 면적을 함께 비교해 쓰자.