입맛대로 공부하는 전력계통 유연성 및 관성(4)

주파수

• 발전기 출력에 따라 전기의 주파수가 변한다
• 전기에너지를 동력원으로써 사용하려면 전기모터같은 회전부하를 이용하는것이 일반적이다.
• 우리나라 전기모터는 60Hz의 교류전압이 접속되는 것을 기준으로 제작된다.
• 전기모터에 허용되는 규정 주파수를 벗어난 교류전압이 공급되면
  • 전기모터와 같은 회전부하의 회전수가 정격치에서 벗어나 제품들의 불량률이 높아진다.
  • 주파수가 너무 높아지면 계통의 안정을 위해 발전기가 탈락하게되고 정전으로 이어질 수 있다.
• 발전기의 회전속도(기계적 출력)와 전력사용량(부 하)가 일치할 때 60Hz를 유지한다.
• 부하가 커지면 전기자 전류가 증가하게되고 때문에 전기자자속이 증가한다
• 전기자 자속이 증가하면 계자의 회전을 방해하게되고 계자의 회전속도가 곧 rpm → Hz 이기 때문에 계자의 회전속도가 느려지면 60Hz밑으로 떨어지게 된다.
• 반대로 부하가 작아지면 전기자 전류가 감소하게되고 때문에 전기자 자속이 감소한다.
• 전기자 자속이 감소하면 계자의 회전이 원활해지고 계자의 회전속도가 빨라져 60Hz보다 커지게 된다.

응동력

• 전력시스템에서 하나의 발전기가 갑자기 고장을 일으켜 탈락을 했다고 할때
• 전력시스템은 잃어버린 에너지때문에 총출력 부족상태가 되며
• 다른 발전기의 출력을 증가하여 부족분을 채워야 한다
• 다른 발전기는 자기자신의 회전에너지의 일부분을 즉각 전력으로 변환해
• 총출력의 부족분을 보충해주는데 도움을 줌으로써 상실된 출력을 보충하는 역할을 한다.
• 이것을 관성응동(inertia response)라고 한다.
• 전력시스템 내의 발전기들은 자신이 갖고있던 회전에너지를 희생했기 때문에 회전속도가 감소하며
• 발전기의 조속기(발전기의 정격속도를 유지하기 위한 설비)와
• AGC(Automatic Gain Control - 입력레벨변동에도 출력레벨이 상대적으로 일정한 값을 유지케하는 자동 이득 제어회로)에 의해서 다시 회전속도가 증가될 것이다.

관성

• 전력시스템내의 관성이 작아지면 부하응동이 작아지므로 주파수 유지가 어렵게 된다.
• 부하응동이라는 것은 소비자 부하가 증가하거나 발전기 출력을 상실하여 주파수가 낮아지면
• 소비자가 사용하는 부하 가운데 모터부하의 사용전력이 감소하여
• 주파수가 더이상 하락하는 것을 막아주는 도움작용을 말하며
• 이것은 규정주파수로 회복하는데 도움을 준다
• 주파수가 낮아지면 전기모터의 회전수가 감소하고 전기모터의 사용전력이 감소하며
• 이것은 주파수가 더이상 하락하는것을 저지하는 방향으로 작용한다
• 그러나 신재생에너지같이 전력전자 장치로 전기모터의 속도를 조절하게 되면
• 주파수의 하락에 관계없이 일정한 전력을 시스템에서 끌어쓰려고하므로
• 규정주파수로 회복하는데 도움을 주는 작용이 없어진다