STATCOM 정지형 무효전력 보상장치

정의

STATCOM은 정지형 무효전력 보상장치다.

계통에 병렬로 연결된 전압형 변환기가 무효전력을 연속으로 공급하거나 흡수한다.

이름의 동기는 회전기인 동기조상기가 하던 일을 반도체 소자로 대신한다는 뜻이다.

무효전류의 방향

연계리액터 양단의 전압차가 거의 순수한 무효전류를 만든다.

변환기 전압이 계통전압보다 높으면 무효전력을 공급하고, 낮으면 흡수한다.

두 전압이 같으면 교환이 없으므로 무효전력은 0이다.

전압 제어 절차

제어는 먼저 PCC에서 계통전압을 검출하는 것으로 시작한다.

검출값과 기준전압의 편차로 무효전류 지령을 PI 또는 PID 제어기가 만든다.

지령을 따르도록 변환기 출력을 PWM으로 조정해 무효전류를 주입하거나 흡수한다.

이 과정은 계통전압이 바뀔 때마다 반복되어 연속 제어가 이루어진다.

SVC와 비교

SVC와 비교하면 STATCOM의 차이는 저전압 특성에서 드러난다.

SVC는 전압 제곱에 비례해 무효전력이 줄고, STATCOM은 전압에 비례해 줄어든다.

전류를 정격 근처로 유지해 저전압 사고 때 더 많은 무효전력을 공급한다.

계산 예제

정격 무효전력은 루트 3 곱하기 선간전압 곱하기 정격 무효전류로 구한다.

계산 조건은 선간전압 154kV, 정격 전류 500A다.

값을 대입하면 약 1.334×10^8VA, 곧 133.4MVA가 된다.

결과는 약 133MVar로, 154kV 계통에서 수십~백 MVar 규모 STATCOM으로 상식적인 범위다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 빠지는 실수는 세 가지다.

첫째, STATCOM을 콘덴서 같은 수동 소자로 설명하면 안 된다. 전압형 변환기가 무효전류를 만든다.

둘째, 저전압에서 SVC는 전압 제곱, STATCOM은 전압에 비례한다는 점을 구분한다.

셋째, 고조파와 손실을 빠뜨리지 않는다. 필터와 손실 관리를 한 줄로 덧붙인다.

정리

정리하자. STATCOM은 전압형 변환기로 병렬 연결하는 정지형 무효전력 보상장치다.

변환기 전압과 계통전압의 크기 차로 무효전류 방향이 정해지고, 저전압에서도 전류를 유지한다.

재생에너지 연계점의 전압 안정에 쓰이며, 직류측에 ESS를 결합하면 유효전력까지 보상한다.