병렬운전이란?
- 2대 이상의 발전기를 동일 모선에 접속하여 공통의 부하에 전력을 공급하는 방식을 말한다
- 병렬운전의 목적은 전력을 필요로 하는 부하에 정전없이 정격의 전압을 안정하게 공급하기 위함이나 현실적으로 다음과 같은 경우에도 사용한다
- 발전기 1대의 용량으로 부족한 경우
- 부하의 변동이 심한 경우
- 부하의 증감에 따라 예비가 필요한 경우
- 발전기의 무리한 운전을 피하고 효율을 향상시키고자 할 경우 등에 병렬운전을 사용한다
발전기 운전의 안정영역
\[발전기동기화력=\frac{dP}{d\delta}\]
- 동기운전조건은 발전기 동기화력이 0보다 커야 한다
\[\frac{dP}{d\delta}\gt 0\]
\[\frac{dP}{d\delta}=\frac{d}{d\delta}(\frac{VE}{X}\sin\delta)\]
\[=\frac{VE}{X}\cos\delta\gt0\]
cos>0 이려면
\[-\frac{\pi}{2}\lt\delta\lt\frac{\pi}{2}\]
- 그림과 같은 범위에서 발전기 운전의 안정영역이 된다.
동기 발전기 병렬운전 조건
1)기전력의 파형이 같을것
- 발전기의 파형이 다르면 무효순환전류가 흘러 발전기 손실 증가 및 과열이 된다
2)기전력의 크기가 같을것
- 투입 시 전압차는 10% 이내로 하며 전원측보다 약간 높게 투입하는 것이 좋다
- 기전력의 크기가 다르면 무효횡류가 흐른다
- 전압이 큰 쪽은 역률이 나빠지고, 작은 쪽은 역률이 개선된다
- 무효횡류가 흘러 역률이 변하는 원리
- E1이 E2 보다 크면 (E1-E2=E) 전압 E에 의해 90 위상이 뒤지는 Ic가 발생한다
- Ic에 의해서 E1측은 역률이 원래보다 지상이 되고, E2측은 역률이 원래보다 진상이 된다.
3)위상이 같을것
- 위상이 다르면 유효순환 전류가 흐른다
- 위상이 반대가 되면 단락과 같다
- 유효순환 전류가 흐르는 원리
- E1이 E2 가 δ만큼 위상이 발생하면 E1-E2=Es 이 된다
- 유효순환 전류에 의해 동기화력이 발생한다
- 전압이 높은 발전기(P1)
\[P_1=E_1I_s\cos\frac{δ}{2}=E_1\frac{E_1}{Zs}\sin(\frac{δ}{2})\cos(\frac{δ}{2})\]
\[=\frac{E^2_1}{2Z_s}\sinδ[유출]\]
- 전압이 높은 발전기(P2)
\[P_2=E_2I_s\cos(\frac{−δ}{2})=E_2\frac{E_2}{Z_s}\sin(\frac{−δ}{2})\cos(\frac{−δ}{2})\]
\[=−\frac{E^2_2}{2Z_s}\sinδ[유입]\]
4)기전력의 주파수가 같을것
유, 무효 전류가 양 발전기에 주기적으로 흐르게 되어 난조의 원인이 된다.
발전기 병렬운전 순서
- 발전기를 정격 운전 속도로 상승
- 계자 차단기 투입
- 정격주파수, 정격전압으로 동기화
- 주 차단기 투입
- 전압조정기 자동 절환
- 전력 수요 변동에 따른 대응운전
발전기 투입 시 고려사항
- 동기검출기를 이용하여 투입
- 동기화하여 투입하는 것이 이상적이나 실제로 전압, 위상 주파수를 약간 높게 하여 투입한다
(Vg>Vs, δg>δs, fg>fs) - 계전 전류(If)등가-> 전압증가-> 지상-> 무효전력공급
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