전압 제어 및 무효 전력 관리
Voltage control and reactive power management전압 제어와 무효 전력 관리는 전송 네트워크의 신뢰성을 가능하게 하고 이러한 네트워크의 전기 시장을 촉진하는 보조 서비스의 두 가지 측면입니다.이 활동의 두 가지 측면은 서로 얽혀 있습니다(교류(AC) 네트워크의 전압 변화는 무효 전력의 생산 또는 흡수를 통해 영향을 받음). 따라서 본 문서에서는 커비 & 허스트([1]1997)가 제안한 바와 같이 전압 제어라는 용어를 사용하여 기본적으로 단일 활동을 지정합니다.전압 제어는 하나의 AC 사이클 내에서 반응형 전원 주입을 포함하지 않습니다. 이는 별도의 보조 서비스, 이른바 시스템 안정성 [1]서비스의 일부입니다.무효 전력의 전송은 그 특성에 의해 제한되기 때문에 전압 제어는 [2]시스템의 전체 활성 전력 균형을 유지하는 것에 기초하는 주파수 제어와 달리 전력망 전체에 분산된 장비를 통해 제공됩니다.
전압 제어 필요성
Kirby & Hirst는 전압 [1]제어가 필요한 세 가지 이유를 나타냅니다.
- 전력 네트워크 장비는 좁은 전압 범위를 위해 설계되었으며, 고객 측의 전력 소비 장비도 마찬가지입니다.이 범위를 벗어나 작동하면 장비가 고장납니다.
- 무효 전력은 발전기와 송전선로의 발열을 유발하며, 열 한계는 실제(활성) 전력의 생산과 흐름을 제한해야 합니다.
- 송전선로에 무효 전력을 주입하면 전력이 낭비되어 원동기에 의해 공급되는 전력이 증가하게 됩니다.
또한 그리드에 특수 전압 제어 장치를 사용하면 동기식 발전기의 로터 각도 변동(발전기가 [3]무효 전력을 소싱하거나 싱킹하여 발생함)을 줄여 전력 시스템 안정성을 향상시킬 수 있습니다.
무효 전력 조건이 변화할 때 전압에 큰 변화를 보이는 전력 버스 및 시스템을 약한 시스템이라고 하며, 상대적으로 변화가 작은 시스템을 강한 시스템이라고 합니다(숫자적으로 강도는 더 강한 [4]시스템에서 더 높은 단락 비율로 표시됨).
무효 전력의 흡수 및 생산
장치는 후진 역률(인덕터와 유사함)이 있는 경우 무효 에너지를 흡수하고 선도 역률(콘덴서와 유사함)이 있는 경우 무효 에너지를 생성합니다.
전기 그리드 장비 장치는 일반적으로 무효 [5]전력을 공급하거나 소비합니다.
- 동기식 발전기는 과도한 자극을 받으면 무효 전력을 공급하고, 부족한 자극을 받으면 무효 전력을 흡수합니다(발전기 기능 곡선의 한계에 따라 다름).
- 변압기는 항상 무효 전력을 흡수합니다.
- 전력 라인은 무효 전력을 흡수하거나 제공합니다. 오버헤드 전력 라인은 낮은 부하에서 무효 전력을 제공하지만 부하가 라인의 서지 임피던스를 지나 증가하면 라인이 무효 전력을 소비하기 시작합니다.지하 전원 라인은 용량성이므로 서지 임피던스 이하로 로드되어 무효 전력을 제공합니다.
- 전기 부하는 일반적으로 무효 [6]전력을 흡수하며, 일반적인 기기의 역률은 0.65(세탁기와 같은 전기 모터가 있는 가정용 장비)에서 1.0(백열등과 [7]같은 순수 저항 부하)까지입니다.
일반적인 전기 그리드에서 전압 제어의 기본은 동기식 발전기에 의해 제공됩니다.이러한 제너레이터에는 제너레이터 단자의 전압을 목표 [6]범위 내로 유지하도록 여자 필드를 조정하는 자동 전압 레귤레이터가 장착되어 있습니다.
추가 무효 전력 보상(전압 보상이라고도 함) 작업은 보상 [6]장치에 할당됩니다.
- 수동형(영구적으로 연결되거나 전환된) 무효 전력 싱크(예: 단일 권선 및 철심이[8] 있는 구조상 변압기와 유사한 션트 원자로).션트 반응기는 일반적으로 경부하 시 과전압(페란티 효과)[9]을 방지하기 위해 긴 송전선이나 약한 시스템의 끝에 연결됩니다.
- 수동형 무효 전력 공급원(예: 션트 또는 직렬 캐패시터).
- 션트 콘덴서는 1910년대부터 전력 시스템에 사용되었으며 저렴한 비용과 상대적인 배치 용이성으로 인해 널리 사용되고 있습니다.션트 캐패시터가 공급하는 무효 전력량은 라인 전압의 제곱에 비례하므로 저전압 조건(일반적으로 무효 전력 부족으로 인해 발생함)에서 캐패시터의 기여가 적습니다.이는 콘덴서에 의한 무효 전력 공급이 가장 [10]필요할 때 감소하기 때문에 심각한 단점입니다.
- 직렬 캐패시터는 로드된 오버헤드 전원 라인의 유도 리액턴스를 보상하는 데 사용됩니다.전원 도체에 직렬로 연결된 이러한 장치는 일반적으로 무효 전력 손실을 줄이고 라인을 통해 전송될 수 있는 활성 전력의 양을 증가시키기 위해 사용되며, 자가 조절 기능이 있는 무효 전력의 공급(우연히 부하가 높을수록 공급이 증가함)을 부차적으로 [11]고려합니다.직렬 캐패시터의 전압은 일반적으로 낮으므로(네트워크의 규정 범위 내에서 정격 전압의 몇 %) 구성이 상대적으로 저렴합니다.그러나 부하 측 단락의 경우 커패시터가 전체 라인 전압에 잠시 노출되므로 보호 회로가 프로비저닝되며, 일반적으로 스파크 갭, ZnO 바리스타 및 [12]스위치가 포함됩니다.
- 활성 보상기(예: 무효 전력의 소스 또는 싱크가 될 수 있는 동기식 콘덴서, 정적 가변 보상기, 정적 동기식 보상기)
- 조절 변압기(예: 탭 전환 변압기).
수동 보정 장치는 타이머를 사용하여 수동으로 또는 센서 [13]데이터를 기반으로 자동으로 영구적으로 부착하거나 전환(연결 및 분리)할 수 있습니다.활성 장치는 기본적으로 자체 [9]조정됩니다.ULTC(Under-Load Tap Changing) 기능이 있는 탭 전환 변압기를 사용하여 전압을 직접 제어할 수 있습니다.시스템의 모든 탭 전환 변압기 작동은 변압기[14] 간 및 션트 커패시터 [15]적용과 동기화되어야 합니다.
무효 전력 균형의 지역적 특성으로 인해 표준 접근 방식은 무효 전력을 로컬로 관리하는 것입니다(분산 방식).마이크로 그리드의 확산은 유연한 중앙 집중식 접근 방식을 더욱 [16]경제적으로 만들 수 있습니다.
무효 전력 예비율
(계획해야 하는) 발전기 또는 송전선로의 단일 고장으로 인해 일부 나머지 송전선로의 부하가 즉시 증가할 수 있기 때문에 시스템은 반응형 전력의 양을 매우 신속하게 추가로 제공할 수 있어야 합니다.오버헤드 전력 라인의 특성은 부하가 증가함에 따라 라인이 교체해야 하는 무효 전력의 양이 증가하기 시작한다는 것입니다.따라서 대규모 전송 시스템은 실제 [17]전력을 위한 예비 전력을 필요로 하는 것과 마찬가지로 반응 전력 예비 전력을 필요로 합니다.무효 전력은 실제 [18]전력뿐만 아니라 와이어를 통해 이동하지 않기 때문에 부하에 가깝게 생산을 집중할 수 있는 인센티브가 있습니다.전력 시스템의 구조조정은 전력망의 이 영역을 통합 전력 유틸리티의 손에서 벗어나게 하기 때문에 고객에게 문제를 떠넘기고 부하가 거의 단일 전력 계수로 [19]작동하도록 요구하는 추세입니다.
참고 항목
레퍼런스
- ^ a b c 커비 & 허스트 1997, 1페이지
- ^ 쿤두르 1994, 627페이지
- ^ 칸 2022, 295페이지
- ^ Siva Kumar, C. H.; Mallesham, G. (2020). "Implementation of ANN-Based UPQC to Improve Power Quality of Hybrid Green Energy System". Energy Systems, Drives and Automations: Proceedings of ESDA 2019. Springer Nature. p. 16. doi:10.1007/978-981-15-5089-8_2. eISSN 1876-1119. ISSN 1876-1100.
- ^ 쿤두르 1994, 627–628페이지
- ^ a b c 쿤두르 1994, 628페이지
- ^ 쿤두르 1994, 631–632페이지
- ^ 쿤두르 1994, 630페이지
- ^ a b 쿤두르 1994, 629페이지
- ^ 쿤두르 1994, 631페이지
- ^ 쿤두르 1994, 633–634페이지
- ^ 쿤두르 1994, 페이지 635–637.
- ^ 쿤두르 1994, 페이지 629–638.
- ^ 쿤두르 1994, 678페이지
- ^ 쿤두르 1994, 633페이지
- ^ 칸 2022, 292-293쪽.
- ^ 커비 & 허스트 1997, 1-2페이지
- ^ Ibrahimzadeh & Blaabjerg 2017, 119페이지
- ^ 커비 & 허스트 1997, 2페이지
원천
- Kirby, Brendan J.; Hirst, Eric (1997). Ancillary service details: Voltage control (ORNL/CON-453) (PDF). Oak Ridge, Tennessee: Oak Ridge National Laboratory.
- Ibrahimzadeh, Esmaeil; Blaabjerg, Frede (5 April 2017). "Reactive Power Role and Its Controllability in AC Power Systems". In Naser Mahdavi Tabatabaei; Ali Jafari Aghbolaghi; Nicu Bizon; Frede Blaabjerg (eds.). Reactive Power Control in AC Power Systems: Fundamentals and Current Issues. Springer. pp. 117–136. ISBN 978-3-319-51118-4. OCLC 1005810845.
- Kundur, Prabha (22 January 1994). "Reactive Power and Voltage Control" (PDF). Power System Stability and Control. McGraw-Hill Education. pp. 627–687. ISBN 978-0-07-035958-1. OCLC 1054007373.
- Khan, Baseem (2022). "Reactive power management in active distribution network". Active Electrical Distribution Network. Elsevier. pp. 287–301. doi:10.1016/B978-0-323-85169-5.00005-8.
