발전기 진상운전

진상운전이란

발전기 진상운전은 발전기를 저여자로 운전하는 방식이다.

진상은 전류가 전압보다 앞선다는 뜻이다. 발전기는 이때 무효전력을 받아들인다.

경부하 시 계통 전압이 오르는 것을 억제하는 실무 수단이다.

무효전력 흡수의 원리

계자 전류를 줄이면 내부 유기전압 E_A가 단자전압 V보다 낮아진다.

그러면 발전기가 계통에서 무효전력을 흡수한다. 이것이 진상운전의 원리다.

진상과 지상은 전류가 전압보다 앞서는지 뒤지는지로 구분한다.

이 구분은 시험에서 자주 묻는 내용이다.

진상운전의 필요성

최근 계통에는 초고압 송전선과 케이블이 늘고, 역률 개선 콘덴서도 늘었다.

이들은 모두 용량성 부하로서 무효전력을 공급한다.

그 결과 심야 경부하 때 계통 전압이 크게 오른다.

그래서 전압 상승을 막는 진상운전이 필요하다.

조상설비와 비교

전압 상승을 막는 수단에는 분로 리액터, 유도 전압 조정기, 동기 조상기가 있다.

이 설비들은 설치비가 들고 운전 손실이 늘어난다.

진상운전은 별도 설비비가 들지 않아 경제성이 높다.

다만 흡수 범위가 발전기 출력가능곡선에 의해 제한된다.

한계와 문제점

진상운전의 한계는 안정도와 열적 문제에서 생긴다.

첫째, 내부 유기전압이 낮아 동기화력이 줄고 안정도가 떨어진다.

둘째, 단부 누설자속이 늘어 고정자 철심 단부가 과열된다.

셋째, 고정자 권선 전류가 늘어 권선 온도가 높아진다.

동기화력이 약하면 큰 부하 변화 때 동기탈조 우려가 생긴다.

계산 예제

정격 용량 300MVA, 정격 역률 0.9에서 정격 유효전력은 270MW다.

운전점 출력은 정격 유효전력의 80%인 216MW로 가정한다.

S² = P² + Q² 관계로 구하면 무효전력은 약 208MVar이다.

계산값은 상한 판단의 출발점일 뿐, 단부 과열 한계에 따라 낮아질 수 있다.

정리

진상운전은 저여자로 무효전력을 흡수해 계통 전압 상승을 억제하는 운전이다.

시험에서는 목적, 동기화력 감소, 고정자 철심 단부 과열을 함께 적어야 한다.

운전 범위는 출력가능곡선과 발전기별 실험값으로 확인한다.