발전기 탈락 영향

발전기 탈락이란

발전기 탈락은 운전 중인 대용량 발전기가 계통에서 갑자기 분리되는 현상이다.

발전력과 부하 사이의 불균형으로 계통 주파수가 급격히 떨어진다.

이 현상은 주파수 안정도, 저주파 부하차단, 예비력 설계의 기준이 된다.

관성과 주파수 변화율

발전기 한 대의 회전 운동은 스윙 방정식으로 설명한다.

탈락으로 전기 출력이 줄면 기계 입력과의 차이가 양이 되어 회전자가 가속된다.

관성 정수 H가 클수록 주파수 변화율은 완만해진다.

탈락 용량이 크고 관성이 작을수록 주파수 변화율이 커진다.

계산 예제

계산 예제로 단일 발전기 탈락 직후의 주파수 변화율을 확인한다.

계통 기준 용량 6,000MW, 탈락 출력 600MW, 관성상수 4초, 정격 주파수 60Hz다.

주파수 변화율 식에 대입하면 결과는 약 0.75Hz/s다.

이 값은 단순 근사이므로 실제 해석은 스윙 방정식의 수치 해법으로 확인한다.

대응 순서와 부하차단

탈락 직후 1차 대응은 관성과 조속기가, 2차 대응은 부하차단과 AGC가 맡는다.

조속기는 주파수 저하를 감지해 밸브를 열고, 남은 발전기의 출력을 늘린다.

주파수가 UFLS 설정치 아래로 내려가면 단계별로 부하를 차단한다.

주파수가 회복되면 AGC가 기준 주파수와 연계선 조류를 정상값으로 되돌린다.

주파수 기준과 흔한 실수

계통 운영 기준은 발전기 탈락 시 주파수 유지 범위와 회복 기준을 정한다.

최대 용량 발전기 1기 고장이면 최저 59.7Hz 이상, 1분 이내 59.8Hz로 회복한다.

발전기 2기 고장 또는 고장파급방지장치 동작 시에는 최저 59.2Hz 이상을 유지한다.

평상시 60±0.2Hz와 1기 고장 시 59.7Hz는 상황이 달라 구분해 적는다.

정리

이번 장면은 발전기 탈락 영향을 정리한다. 앞 문제의 정답은 59.7Hz다.

발전기 탈락은 출력 부족, 주파수 저하, 발전기 가속 불균형으로 이어진다.

1차는 관성과 조속기, 2차는 부하차단과 AGC가 맡는다.

대책은 부하차단, 예비력 확보, 고장파급방지장치, 연계선 제어를 조합한다.