강의노트 전력 계통의 연계 및 제어

전력 계통 연계의 개요

아래 그림에서 지역$1$과 지역 $2$는 각각 지역 전력 계통을 하나의 등가적인 발전기와 부하로 나타낸 것입니다. 그림에서 2개의 지역은 독립적으로 운영되고 있어, 각 지역은 발전량과 부하량이 평형을 이루어 지도록 운전되어야 합니다.

아래 그림은 2개의 지역을 연계 선로를 통하여 서로 연결한 것입니다. 이 경우 여러가지 장점을 얻을 수 있는데, 지역끼리 부족하거나 남는 전력을 서로 주고 받을 수 있어 경제성과 신뢰도가 증가됩니다. 아울러 계통의 규모가 커짐에 따라 주파수의 안성성도 증가합니다.

전력 계통을 연계하여 운영하면 전력 계통의 규모가 커져서 주파수의 유지가 쉬워집니다. 그러나 계통의 규모가 커짐에 따라 계통의 임피던스는 감소하는 경향이 있으며, 이는 단락 전류 및 단락 용량을 증가시키는 단점이 있습니다.

전력 계통의 연계의 장점

전력 계통을 연계함으로써 얻을 수 있는 장점은 다음과 같습니다.

• 설비 용량이 절감된다.
• 경제 급전이 용이하다.
• 신뢰도가 증가한다.
• 부하의 변동에 따른 영향이 적어져 안정된 주파수의 유지가 가능하다.

전력 계통의 연계의 단점

전력 계통 연계로 인한 단점도 존재하는데, 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

• 연계 설비가 필요하다.
• 사고시 사고가 파급 확대될 우려가 있다.
• 단락 전류가 증가한다.
• 통신선의 전자 유도 장해가 커진다.

전력 계통의 주파수 제어

연계된 계통은 각 지역의 유효 전력과 주파수 변화에 의해 연계 선로를 통한 전력의 흐름이 달라집니다. 일반적으로 유효 전력 제어는 다음과 같은 방법으로 이루어 집니다.

• 유효 전력을 제어하여 주파수를 조정한다.
• 조속기를 이용한 발전기에의 기계적 입력을 제어하여 유효 전력 출력을 조정한다.

전력 계통의 전압 제어

전력계통의 무효 전력은 각 지역의 국부적인 현상으로 전압의 크기에 영향을 미치게 됩니다. 일반적으로 무효 전력을 제어하는 방법은 다음과 같습니다.

• 무효 전력을 제어하여 전압을 조정한다.
• 조상 설비를 이용하여 무효 전력을 제어한다.
• 발전기의 여자 전류 제어를 통하여 무효 전력을 제어한다.