발전기 자기여자

자기여자란

발전기 자기여자는 여자전류가 없는 상태에서 송전선로의 충전전류 영향으로 단자전압이 상승하는 현상이다.

철심의 잔류자기가 작은 기전력을 만들어 자기여자의 시작점이 된다.

핵심 용어는 무여자, 잔류자기, 충전전류, 단락비다.

발생 과정

잔류자속으로 작은 기전력이 생기고, 이 전압이 충전전류를 흘린다.

진상 충전전류의 전기자반작용이 계자를 증자시켜 전압이 다시 올라간다.

상승은 포화 곡선과 선로 충전 직선이 만나는 교점에서 멈춘다.

교점을 넘어 전류가 늘어나면 기전력이 따라가지 못해 다시 교점으로 돌아간다.

선로 정전용량이 클수록 충전전류가 커져 자기여자가 쉽게 일어난다.

방지 조건과 계산

방지 조건은 선로 충전용량이 발전기 단락비와 정격용량으로 정해지는 한도 이하여야 한다는 것이다.

이 식을 발전기 용량에 대해 정리하면 최소 용량 식이 된다.

예를 들어 345kV, 2회선, 250km 선로의 상당 정전용량은 5μF이다.

충전용량은 약 224 MVA다. 여기에 단락비 1.1과 포화율 0.12를 넣는다.

그러면 최소 발전기 용량은 약 228,000kVA로 산정된다.

방지 대책

자기여자 방지 대책은 발전기 설계 측면과 운전 측면으로 나눠 본다.

발전기 측에서는 단락비가 큰 기계를 쓰고, 여러 대를 병렬로 투입해 충전을 안정시킨다.

운전 측에서는 시충전 전압을 정격전압의 80% 이하로 제한하고, 수전단에 분로리액터를 설치한다.

헷갈리는 점

시험에서 감점이 나오는 부분을 짚어 보자.

단락비가 큰 발전기가 자기여자에 유리하다. 작은 쪽으로 쓰면 감점이다.

원인을 발전기 과여자로 쓰면 틀린다. 잔류자속과 충전전류의 되먹임이 원인이다.

잔류자속이 없으면 최초 기전력이 없어 자기여자가 시작되지 않는다.

정리

정리하면 자기여자는 무여자 발전기, 충전전류, 단락비가 맞물려 생긴다.

정의, 원인, 조건, 대책, 위험 순서로 기억하면 답안 구성이 쉬워진다.

방지의 핵심은 단락비와 시충전 조건을 함께 관리하는 것이다.