계통 안정도의 종류와 향상 대책

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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 15번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2011년 3차 · 2012년 3차 · 2013년 1차 · 2013년 2차 · 2014년 1차 · 2014년 2차 · 2014년 3차 · 2015년 1차 · 2015년 3차 · 2016년 1차 · 2017년 1차 · 2018년 3차 · 2020년 2차 · 2021년 1차 · 2022년 2차

2 쉬운 설명

안정도는 사고나 부하 변화가 있어도 발전기들이 동기를 유지하며 계속 운전할 수 있는 능력이다. 송전할 수 있는 최대 전력은 $P_{m}=\frac{E_{s}E_{r}}{X}$ 이고( $E_{s}$ , $E_{r}$ 은 송전단·수전단 전압, $X$ 는 직렬 리액턴스), 두 전압의 위상각 차이를 $\delta$ 라 하면 보내는 전력은 $P=\frac{E_{s}E_{r}}{X}\sin\delta$ 이다. 그러므로 $X$ 가 작을수록 보낼 수 있는 전력이 커져 안정도가 좋아진다. 전압을 $V_{s}$ , $V_{r}$ 로 쓴 문항도 같은 양을 말한다.

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안정도의 종류는 충격의 크기와 종류로 나뉜다. 부하가 서서히 변하는 작은 외란에 대한 것이 정태 안정도, 송전선 고장이나 발전기 탈락 같은 큰 외란 뒤에 동기를 유지하는 능력이 과도 안정도이고, 동태 안정도는 자동전압조정기 같은 제어장치의 동작까지 넣어 본다. 일반적으로 이 셋으로 나누며, 계통 전압을 유지하는 능력인 전압안정도를 더해 넷으로 나누기도 한다. 「상태 안정도」는 이 분류에 없는 이름이다(정태(靜態)의 「정」은 고요할 정이다).

안정도를 높이는 첫째 방향은 직렬 리액턴스 $X$ 를 줄이는 것이다. 발전기나 변압기의 리액턴스를 작게 하고, 병렬 회선수를 늘리며(회선수를 줄이면 선로 리액턴스가 커져 안정도가 나빠진다), 직렬콘덴서로 리액턴스를 줄인다. 직렬 리액턴스를 증가시키거나 발전기·변압기의 리액턴스를 크게 하는 것은 안정도 증진 방법이 아니다. 병렬 콘덴서는 역률과 전압을 고치지만 선로의 리액턴스를 줄이지 못하므로 안정도 향상 대책이 아니다.

둘째 방향은 고장을 빨리 처리하는 것이다. 고속도 차단 방식으로 고장이 지속되는 시간을 줄이고, 고장 구간을 끊은 뒤 짧은 시간 안에 다시 투입하는 고속도 재폐로 방식을 쓰며, 고장시간과 고장전류를 적게 한다. 차단기에서 고속도 재폐로의 목적은 안정도 향상이다. 이렇게 하면 발전기 사이의 어긋남이 벌어질 시간이 줄고 동기를 잃을 위험이 작아진다.

셋째 방향은 전압을 지탱하고 발전기를 빨리 제어하는 것이다. 전압 변동은 작게 하고(크게 하는 것은 옳지 않은 대책이다), 속응 여자 방식이나 고속도 AVR(자동전압조정기)로 고장 때 발전기 전압을 빨리 되살리며, 선로 중간에 조상설비를 두는 중간 조상 방식으로 전압을 유지한다. 조속기는 빠르게 작동시켜야 하고 느리게 하는 것은 틀린 방법이다. 이 밖에 제동저항기 설치와 계통 연계가 안정도 증진 방법으로 쓰였고, 계통을 여러 개로 분리시키는 것은 이 방법들에 들지 않는다.

안정도 대책이 아닌 것을 고를 때는 보기마다 리액턴스, 고장 제거 시간, 전압 회복 중 어디에 도움이 되는지 대어 본다. 역률의 신속한 조정은 이 어디에도 직접 들어가지 않는다. 중성점 직접접지방식은 지락 사고 때 큰 지락전류가 흘러 계통이 크게 흔들리기 쉬워 안정도를 높이는 방법에 들지 않으며, 고장전류를 작게 억제하는 소호리액터 접지 등이 안정도 쪽에는 알맞다.

3 이 개념이 나온 기출문제

해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.

4 체크리스트 + 암기팁

암기팁 안정도 향상 = 직렬 리액턴스 작게 · 전압 변동 작게 · 고장은 빨리 끊고 빨리 재투입.

암기팁 큰 충격 = 과도 · 작은 변화 = 정태.

함정 주의 병렬 콘덴서와 직렬 콘덴서는 이름이 비슷하지만 직렬 콘덴서만 선로의 리액턴스를 줄이는 대책이다.

송전 한계 전력 $P_{m}=\frac{E_{s}E_{r}}{X}$ 은 직렬 리액턴스 $X$ 에 반비례한다. 직렬 리액턴스를 증가시키는 것은 안정도 향상 방법이 아니다.
리액턴스를 줄이는 대책은 발전기·변압기 리액턴스를 작게, 병렬 회선수를 늘림, 직렬콘덴서이다. 선로의 회선수를 감소시키거나 발전기·변압기 리액턴스를 크게 하는 것은 틀리다.
고장을 빨리 처리하는 대책은 고속도 차단, 고속도 재폐로, 고장시간·고장전류를 줄이는 것이다. 고속도 재폐로의 목적은 안정도 향상이다.

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전압 변동은 작게 한다(크게 하는 것은 옳지 않다). 속응 여자 방식, 고속도 AVR, 중간 조상 방식(중간조상기), 제동저항기, 계통 연계, 조속기를 빠르게 하는 것은 대책이다. 조속기를 느리게 하는 것과 계통을 여러 개로 분리하는 것은 대책이 아니다.
안정도 대책이 아닌 것으로 나온 보기는 병렬 콘덴서 설치, 역률의 신속한 조정, 중성점 직접접지방식이다.
안정도의 종류는 부하가 서서히 변하는 작은 외란이 정태, 고장·발전기 탈락 같은 큰 외란이 과도이고, 제어장치 동작까지 넣어 보는 것이 동태이다. 「상태 안정도」라는 종류는 없다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2013년 1차 전력공학 27번 — 안정도 향상 대책 중 옳지 않은 것전력 계통의 안정도 향상 대책으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →2015년 1차 전력공학 24번 — 안정도 향상 방법이 아닌 것송전 계통의 안정도를 향상시키는 방법이 아닌 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →2020년 2차 전력공학 30번 — 안정도 증진대책이 아닌 것계통의 안정도 증진대책이 아닌 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →

6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 14개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기

송전 전력과 안정도

송전 전력

P=\frac{V_{s}V_{r}}{X}\sin\delta

에서 직렬 리액턴스

X

가 작을수록 최대 송전전력이 커져 안정도가 좋아진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 3문항이 인용

송전 전력 방정식

송전 전력은

P=\frac{V_{s}V_{r}}{X}\sin\delta

이며

X

가 작을수록 최대 전력이 커진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

송전 전력과 위상각

P=\frac{E_s E_r}{X}\sin\delta

이므로 리액턴스

X

가 작을수록 송전 가능 전력이 커져 안정도가 좋아진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

송전 한계 전력

송전 가능한 최대 전력은

P_{m}=\frac{E_{s}E_{r}}{X}

로 직렬 리액턴스에 반비례하여 리액턴스를 줄이면 안정도가 높아진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

안정도

외란의 크기·종류에 따라 정태·동태·과도·전압 안정도로 나누어 판단한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

안정도 향상 대책

계통 리액턴스 감소, 고속도 차단과 재폐로, 속응 여자방식 채용 등이 대표적이다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

안정도 향상 방법

직렬 리액턴스를 줄이고 속응 여자 방식과 중간 조상 방식을 쓰면 안정도가 좋아진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

재폐로 방식

고장으로 열린 차단기를 짧은 시간 안에 다시 닫아 송전을 되살려 계통의 안정도를 높인다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

전력 방정식과 안정도

송전 전력은

P=\frac{V_{s}V_{r}}{X}\sin\delta

이므로

X

를 줄이면 보낼 수 있는 최대 전력이 커진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

전력 상차각 특성

송전 가능 최대 전력은

\frac{E_{s}E_{r}}{X}

에 비례하므로

X

를 줄이면 안정도가 좋아진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

전력 전달식

송전 전력 P =

E_{s}

E_{r}

sinδ / X 이므로 리액턴스 X 를 줄이면 안정도가 높아진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

전력계통 안정도 향상 대책

직렬 리액턴스 감소, 전압 변동 억제, 고속도 차단과 고속도 재폐로 방식이 안정도를 높인다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

전력계통 안정도의 분류

전력계통 안정도는 일반적으로 정태 안정도, 과도 안정도, 동태 안정도로 분류된다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

전력계통의 안정도

리액턴스를 줄이고 사고 시간을 짧게 하며 전압을 유지하면 안정도가 높아진다. 회선 수를 늘리면 선로 리액턴스가 줄어든다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 16문항 중 1문항이 인용

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