송전용량 한계

송전용량 한계 정의

송전용량 한계는 송전선로가 안전하게 보낼 수 있는 최대 전력을 정하는 기준이다.

송전용량은 열적 한계, 전압강하 한계, 안정도 한계 중 가장 작은 값으로 정해진다.

세 가지 한계

선로에 전기를 많이 실으면 선로는 뜨거워지고 전압은 떨어진다.

열적 한계는 도체 온도가, 전압강하 한계는 수전단 전압이 허용 범위를 벗어나지 않는 조건이다.

정태안정도 한계는 상차각이 커져도 발전기가 동기를 유지할 수 있는 최대 전력이다.

상차각과 리액턴스

전력은 대략 두 전압의 크기 곱과 상차각의 사인에 비례한다.

상차각이 90도일 때 전력이 최대가 되며, 이 값이 정태안정도 한계다.

선로 리액턴스는 전력 전달 능력을 결정하는 가장 큰 요인이다.

실제 선로는 저항 때문에 이론 최댓값에 이르기 전에 과열되므로 운전 한계는 더 낮다.

선로 길이별 지배 한계

선로 길이에 따라 지배하는 한계가 달라진다.

짧은 선로는 열적 한계가 먼저 걸린다.

중간 길이 선로는 전압강하 한계가 먼저 걸린다.

긴 교류 선로는 안정도 한계가 먼저 걸린다.

계산 예제와 직접 풀기

송수전단 전압이 각각 154킬로볼트, 리액턴스가 20옴인 선로를 보자.

최대 전력은 상차각 90도에서 생기므로 전압의 곱을 리액턴스로 나눈다.

대입하면 약 1185.8MW가 나온다. 단위 kV²/Ω는 MW가 된다.

이 값은 이론 최댓값이므로 실제 운전 한도는 이보다 낮다.

정리

앞 문제의 정답은 2배다. 리액턴스가 절반이면 한계 전력은 두 배가 된다.

세 한계 중 가장 작은 값이 실제 송전용량이다. 이것이 최솟값 원칙이다.

직렬 콘덴서로 리액턴스를 줄이면 안정도 한계를 높일 수 있다.