전력계통에서 사용되는 리액터(Reactor)의 종류 및 기능 | 직병렬, 중성점접지

전력계통에서 사용되는 설비에는 철탑, 변압기, 피뢰기 등 다양하게 존재합니다.

여러 설비 중에서 고장발생 시에 전압 상승 및 고장전류 등을 제한하는 기능을 가진 리액터가 있습니다.

리액터(Reactor)가 접속된 형태에 따른 종류 및 각각의 기능에 대해 살펴보겠습니다.

 

핵심요약입니다.

1. 리액터 접속형태 : 직렬, 병렬, 중성점접지
2. 직렬연결 : 한류리액터, 전력콘덴서용 직렬리액터, 직류리액터
3. 병렬연결 : 분로리액터
4. 중성점접지 : 보상리액터, 소호리액터

 

 

1. 직렬연결 리액터

 

 

 

유도 리액턴스(Reactance)를 전력계통에 접속하여 이용하는 장치를 Reactor라 부릅니다.

이 중에서 직렬로 연결하여 사용하는 리액터의 종류는 다음과 같습니다.

 

• 한류리액터
• 전력콘덴서용 직렬리액터
• 직류리액터

 

#한류리액터

한류리액터의 설치 위치는 모선 간이나 선로의 도중에 직렬로 삽입합니다.

한류리액터는 전류제한리액터로 불리며, 고장전류를 제한하는 장치입니다.

리액터 설치로 인한 장단점은 아래와 같습니다.

 

장점

• 단락전류 크기 억제하여 기기와 전선 손상을 방지
• 차단기의 차단용량을 저감

단점

• 계통 안정도 저하
• 전압변동과 무효전력 증가
• 전력송전 시 손실 증가

 

한류 리액터

 

#전력콘덴서용 직렬리액터

진상용 조상장치로 사용되는 콘덴서는 주파수가 높을수록 리액턴스가 작아집니다.

만약 선로전압에 고조파가 함유되어 있다면, 콘덴서회로에 영향을 줍니다.

 

• 계통전압, 전류파형 왜곡
• 보호계전기의 오동작

 

이를 방지하기 위해 콘덴서에 직렬로 접속하는 장치입니다.

전력콘덴서용 직렬리액터를 설치함으로써 얻는 이득을 살펴보겠습니다.

 

• 고조파원에 대해 합성리액턴스를 유도성으로 만듦
• 콘덴서 투입 시 돌입전류 억제
• 콘덴서 개방 시 재점호 방지

 

전력콘덴서용 직렬리액터

 

부하 평형을 이루는 3상 계통에서 제3고조파는 변압기의 델타(삼각형) 결선에 의해 나타나지 않습니다.

그러나 제5고조파는 제거되지 않습니다.

이를 제거하기 위해서는 콘덴서와의 합성임피던스를 유도성으로 해야 합니다.

 

• 직렬리액터의 리액턴스 : 콘덴서 리액턴스의 4% 이상

 

$5 \omega L>\frac{1}{5 \omega C},\omega L>0.04 \times \frac{1}{\omega C}$

 

한국전력의 전력계통에서는 4%가 아닌 6%를 사용하고 있습니다.

 

#직류리액터

교류에서 직류로 정류하는 회로에서 직류파형의 평활을 위해 사용됩니다.

 

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2. 병렬연결 리액터

 

 

 

전력계통에서 수전단 전압이 송전단 전압보다 높게 나타나는 것을 페란티 현상이라고 합니다.

페란티 현상이 나타나는 원인은 여러 가지가 있습니다.

 

• 길이가 긴 송전선로
• 계통확대 및 지중선로(케이블) 증가
• 주야간의 수요차 확대

 

이 조건에서 경부하시 진상전류에 의해 말단 전압이 상승하게 됩니다.

 

분로리액터

 

전압상승을 방지하기 위해서는 진상전류를 상쇄시켜 주는 설비가 필요합니다.

변압기 3차측 또는 선로양쪽에 리액터를 병렬로 연결하여 지상전류를 공급해주어야 합니다.

이 전압보상장치를 병렬리액터 또는 분로리액터라고 합니다.

 

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3. 중성점접지 리액터

 

송전선의 지락사고가 발생하면 건전상의 대지전위상승을 방지하기 위해 변압기의 중성점을 저항으로 접지합니다.

이때 발생하는 지락전류는 선로의 대지정전용량에 의해 진상전류가 됩니다.

 

이를 보상하는 목적으로 저항대신 리액터를 사용합니다.

보상의 정도에 따라 보상 및 소호리액터로 나뉩니다.

 

#보상리액터

지중송전선로(케이블)가 많은 도심지에서 진상충전전류를 지상전류로 보상해 줍니다.

보상리액터를 설치함으로써 다음과 같은 효과가 발생합니다.

 

• 통신선 유도장애의 저감
• 접지계전기의 오동작방지
• 이상전압 억제

 

보상리액터

 

NGR(Neutral Ground Reactor)은 대표적인 보상리액터입니다.

배전선로의 지락고장으로 발생하는 지락전류로부터 변압기의 권선고장을 방지하는 역할을 합니다.

 

#소호리액터

송전선의 대지정전용량에 의한 리액턴스 Xc와 병렬공진하는 리액턴스 XL로 중성점을 접지합니다.

이는 지락전류를 0으로 만들어, 사고점의 아크(arc)를 소멸(소호)시켜줍니다.

 

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지금까지 전력계통에서 사용되는 리액터에 대해서 알아보았습니다.

접속하는 방식에 따라 역할과 기능이 달라짐을 알 수 있습니다.

 

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