전기기사 동기발전기 병렬운전 — 무효순환전류는 여자 변화·횡류 ΔV/(Xs1+Xs2)

동기발전기 병렬운전에서 유효전력과 무효전력은 제어 축이 다르다. 유효전력 분담은 원동기의 출력(속도) 조절로, 무효전력 분담은 여자전류 조절로 정해진다. 그러므로 두 발전기 사이에 무효순환전류가 흐르는 경우는 여자전류(여자 상태)가 변했을 때다. 원동기 출력 변화, 부하의 증가·감소는 어느 쪽이나 유효전력 편차를 일으키는 사항이라 무효순환의 직접 원인이 아니다. 문항은 이 넷을 보기로 섞어 여자 변화 하나를 고르는 꼴로 자주 나온다.

여자 변화가 무효순환으로 이어지는 과정은 이렇다. 한 발전기의 계자전류를 증대하면 그 발전기의 유도기전력이 커지고, 두 발전기의 내부 기전력 사이에 전압차가 생긴다. 이 전압차가 두 발전기의 동기임피던스를 통해 폐회로를 이루며 무효전류를 순환시킨다. 크기는 I = ΔV/(Xs1+Xs2)로 잰다. 예컨대 계자를 강화해 두 상전압 사이에 210[V] 차가 생기고 두 발전기의 동기임피던스가 각각 6[Ω]이면 I = 210/(6+6) = 17.5[A]다. 임피던스는 직렬로 겹쳐 더해지는 점이 계산의 열쇠다.

여자를 올린 발전기 자체는 과여자 상태가 된다. 무효전력을 더 공급하게 되어 전류의 무효성분이 커지므로 그 발전기의 역률은 낮아진다. 전류가 감소하거나 유효전력(출력)이 증가하는 것은 아니고, 주파수·위상각·속도 조정률은 여자가 아니라 속도 제어 쪽에서 정해진다. B발전기의 여자전류를 증가시켰을 때 「B발전기의 역률 저하」를 고르는 문항이 이 원리의 대표 출제형이다.