송전용량 산정법

송전용량의 정의

송전용량은 선로로 보낼 수 있는 최대 전력이다.

열적 한도, 전압강하 한도, 안정도 한도를 모두 만족해야 한다.

이 세 한도 가운데 가장 작은 값이 실제 송전용량이 된다.

서지임피던스와 고유부하

서지임피던스 Z0는 선로의 L과 C로 정해진다.

Z0는 선로 기하 구조와 재료에 의해 정해지며 선로 길이와는 관계가 없다.

고유부하 SIL은 무효전력이 0이 되는 부하 전력이며, V의 제곱을 Z0로 나눈 값이다.

SIL보다 가벼우면 수전단 전압이 올라가고, 무거우면 떨어진다.

SIL 계산 예제

345kV 선로의 SIL을 특성임피던스 300Ω으로 가정하고 구한다.

V의 제곱을 Z0로 나누면 약 3.97×10⁸ W가 나온다.

이를 MW로 바꾸면 약 397 MW이다. 단위 변환을 빠뜨리지 않는다.

장거리 선로는 이 값보다 낮게 운용해야 여유가 생긴다.

거리별 지배 한도

송전용량은 선로 길이에 따라 먼저 닿는 한도가 달라진다.

짧은 선로에서는 열적 한도, 긴 선로에서는 안정도 한도가 지배하는 경우가 많다.

그래서 세 한도를 모두 계산한 뒤 최솟값을 채택한다.

정태안정도와 δ = 90°

정답은 최솟값이다. 세 한도 가운데 가장 작은 값이 송전용량이다.

두 전압 사이의 위상차 δ로 전력이 흐르며, 전력은 리액턴스 X에 반비례한다.

δ가 90도일 때 전력이 최대가 되며, 이것이 정태안정도 한계다.

실제 선로는 저항과 열적 한계 때문에 그 값에 이르기 전에 운전을 제한한다.

정리와 흔한 실수

정리하면 송전용량은 세 한도 가운데 가장 작은 값으로 정해진다.

고유부하 SIL은 송전용량과 같은 값이 아니다. 무손실 선로에서 무효전력이 0인 부하다.

장거리 선로는 분포정수 회로로 해석하며, 단위를 MW, kV, km로 명시한다.

이제 직접 풀어 보자.