개념 한 쪽
안정도를 높이는 대원칙은 계통의 직렬 리액턴스를 줄이고 충격을 빨리 없애는 것이다. 문항은 대책·무관한 것 고르기와, 동기기 설계 방향(단락비·플라이휠 효과·리액턴스)의 옳고 그름이 대부분이다.
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출제기준 단원 「안정도의 증진」의 공개 문제 14개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 계통의 안정도 대책 고르기 | 8 | 리액턴스 저감·전압변동 억제·고속 차단 재폐로와 무관한 것 가려내기 |
| 동기기 설계상 증진법 | 4 | 단락비 크게·동기화 리액턴스 작게·플라이휠 효과 크게 방향 판정 |
| 과도안정도 대책 | 2 | 탈조계전기·병렬 송전선로 등 향상책과 무관한 것 |
가장 자주 묻는 것은 계통의 안정도 대책 고르기입니다.
송전 계통에서 최대 송전전력은 P = (VsVr/X)sinδ로 주어지므로, 리액턴스 X가 작을수록 보낼 수 있는 전력의 한계가 커져 안정도 여유가 늘어난다. 그래서 직렬리액턴스를 "크게" 한다는 보기는 이 단원에서 가장 자주 나오는 오답이고, 줄이는 수단으로 병행 다회선·복도체 채용, 직렬 콘덴서 설치, 중간 개폐소 설치가 제시된다. 변압기나 발전기의 임피던스를 크게 하는 선택지도 같은 이유로 답에서 빠진다.
계통 운영 측면의 대책으로는 전압변동 억제(중간 조상설비), 고장전류를 줄이고 고장 구간을 빨리 제거하는 고속 차단·고속 재폐로 방식, 제동저항기 설치, 조속기의 동작을 빠르게 하는 것, 계통 연계로 등가 관성을 늘리는 것이 있다. 무관한 것으로 자주 나오는 설비는 차폐선(전자유도장해 경감용)과 병렬 콘덴서(역률 개선·전압강하 보상용)다.
동기기 자체의 설계 방향도 묻는다. 안정도를 높이려면 단락비를 크게(곧 동기 임피던스를 작게), 동기화 리액턴스를 작게, 회전부의 관성, 곧 플라이휠 효과(GD²)를 크게 잡는다. 여기에 역상·영상 임피던스는 크게, 속응 여자방식과 제동권선을 채용한다 — 이들 수치를 반대로 쓴 보기(단락비 작게, 플라이휠 효과 작게 등)가 정답 후보에서 제거된다.
과도 안정도 대책은 같은 맥락에서 더 빠른 대응을 요구한다. 빠른 고장 제거, 속응 여자 시스템, 동기 탈조계전기 사용, 병렬 송전선로 추가 건설이 향상책이고, 임피던스가 큰 변압기를 쓰거나 관성을 낮추는 것은 악화 요인이다.
학습목표: 재폐로가 안정도 향상·송전용량 증가·자동 복구에 기여하는 이유를 설명할 수 있다.
재폐로방식을 적용하면 송전계통의 안정도를 향상시키고, 송전용량을 증가시킬 수 있 으며, 계통사고를 자동 복구할 수 있다.
NCS 학습모듈 1901030105 변전설비설계 · 4-1. 보호계전방식의 기본 파악
① 리액턴스 저감: 병행 다회선·복도체 · 직렬 콘덴서 · 중간 개폐소. ② 계통 대책: 중간 조상설비(전압변동 억제) · 고속 차단·재폐로 · 제동저항기 · 조속기 고속화 · 계통 연계. ③ 동기기 설계: 단락비 크게 = 동기화 리액턴스 작게 · 플라이휠 효과(GD²) 크게 · 역상·영상 임피던스 크게 · 속응 여자·제동권선. ④ 무관: 차폐선(유도장해용) · 병렬 콘덴서(역률 개선용).
동기기의 과도 안정도를 증가시키는 방법이 아닌 것은?
정답 ④ · 동기기의 과도 안정도를 증가시키는 방법으로는 속응여자방식 채용, 동기 임피던스(리액턴스) 감소, 회전자의 플라이휠 효과(관성) 증가, 제동권선 설치 등이 있습니다. 관성(플라이휠 효과)을 크게 할수록 급변 시 회전자 속도 변화가 완만해져 안정도가 향상되므로 '플라이휠 효과를 작게 한다'는 안정도를 오히려 저하시키는 잘못된 설명입니다.
과도 안정도는 관성(플라이휠) 크게·리액턴스 작게·속응 여자로 높이므로 '플라이휠 작게'는 아닌 방법이다.
송전 계통의 안정도를 증진시키는 방법은?
정답 ① · 전력계통의 안정도를 높이려면 계통의 리액턴스를 줄이고 관성을 늘려야 한다. 대표적 방법: ①중간(계통중간) 조상설비 설치로 전압변동 억제 및 무효전력 보상 ②발전기·변압기·선로의 직렬 리액턴스를 가능한 작게 함 ③속응 여자방식, 고속 차단·재폐로 채용 ④조속기 동작을 빠르게 함 ⑤계통을 연계하여 등가관성을 늘림.
안정도 증진 = 리액턴스 감소 + 전압지지(중간 조상설비) + 고속 여자·차단·조속기, 계통 연계 확대.
동기 발전기의 안정도를 증진시키기 위하여 설계상 고려할 점으로서 틀린 것은?
정답 ② · 동기발전기의 안정도(과도안정도 포함)를 높이려면 속응 여자방식 채용, 회전부 관성(플라이휠 효과) 증대, 단락비를 크게 함(동기임피던스를 작게 함), 영상·역상 임피던스를 크게 하는 등의 설계가 필요하다. 단락비를 작게 하면 오히려 동기임피던스가 커져 안정도가 저하되므로 "단락비를 작게 한다"는 설명은 틀린 것이다.
동기발전기 안정도는 단락비가 클수록(동기임피던스가 작을수록) 좋아지므로 '단락비를 작게 한다'가 틀리다.
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