전압·무효전력 제어

도입

전압·무효전력 제어는 계통 전압을 적정 범위로 유지하는 운용 기능이다.

전압은 무효전력 흐름으로 결정되므로 전압 제어는 곧 무효전력 제어다.

조상설비, 발전기 여자, 변압기 탭을 조정해 이를 수행한다.

과부족 문제

무효전력이 과잉되면 전압이 올라 절연이 열화하고 자기회로가 포화된다.

무효전력이 부족하면 전압이 떨어져 송전용량이 줄고 전압붕괴 위험이 커진다.

따라서 무효전력은 과부족 없이 목표 범위에 맞춰 관리해야 한다.

조상설비 비교

조상설비는 무효전력을 내는 방식에 따라 응답 특성이 다르다.

분로 콘덴서는 계단식으로 개폐하며, 공급량이 전압 제곱에 비례한다.

동기조상기와 STATCOM은 저전압에서도 공급량을 유지하는 점이 다르다.

제어 절차

전압 제어는 측정, 비교, 조정 순서로 진행한다.

전압이 낮으면 콘덴서 투입이나 STATCOM 진상 출력을 늘린다.

전압이 높으면 분로리액터 투입이나 STATCOM 진지 출력을 늘린다.

마지막으로 변압기 탭을 조정해 2차 전압을 미세하게 맞춘다.

계산 예제

가상의 예로 정격 10 Mvar 콘덴서가 154 kV에서 140 kV로 떨어진 경우를 보자.

공급 무효전력은 전압의 제곱에 비례하므로 이 식으로 구한다.

계산하면 공급량은 8.26 Mvar로 줄어든다.

전압이 약 9 % 낮아지면 공급량은 약 17 % 감소한다.

같은 조건에서 STATCOM은 정격 무효전력을 유지하므로 저전압 대책으로 적합하다.

정리

앞 문제의 정답은 8.26 Mvar다. 핵심을 정리한다.

무효전력 과잉과 부족은 모두 문제이므로 목표 범위를 지켜야 한다.

조상설비는 계단형과 연속형으로 나뉘며 응답 방식이 다르다.

순동무효예비력은 사고 시 전압 붕괴를 막는 1차 수단이다.