전력계통과 주파수의 관계 | 발전기 및 부하의 주파수 특성

전력계통을 안정적으로 유지하는 중요한 요소로는 전압 및 주파수가 있습니다.

전압은 일정범위 내에 국한되지만 주파수는 전국적으로 영향을 주고 있습니다.

전력계통과 주파수의 관계를 살펴보고, 발전기 및 부하의 주파수 특성도 알아보겠습니다.

 

핵심요약입니다.

1. 전력계통 안정운전 조건 : 전력수급 균형 유지
2. 계통 주파수 증가 시 대책 : 발전력 감소 및 부하증가
3. 계통 주파수 감소 시 대책 : 발전력 증가 및 부하차단

 

 

1. 전력수급과 주파수의 관계

 

 

 

전력계통을 안정적으로 유지하기 위한 조건은 다음과 같습니다.

 

• 전력수급 균형 유지

 

발전기 고장 및 부하 탈락 등으로 전력수급 균형이 깨진다면, 계통 주파수는 변동합니다.

주파수 변동으로 인한 현상과 수급균형을 맞추기 위한 대책은 다음과 같습니다.

 

#현상 및 대책

원인	현상	결과	대책
총 발전량 > 전부하	발전기 주파수 증가 부하 주파수 증가	전계통 주파수 증가	발전력 감소 부하 증가
총 발전량 < 전부하	발전기 주파수 감소 부하 주파수 감소	전계통 주파수 감소	발전력 증가 부하 차단

 

간략하게 정리하면 다음과 같습니다.

 

• 주파수 증가 대책 : 발전력 감소 및 부하증가
• 주파수 감소 대책 : 발전력 증가 및 부하차단

 

#전력수급 긴급제어별 주파수 추이

계통의 주파수는 전력수급 균형의 불일치 정도에 따라 아래와 같은 현상이 나타납니다.

 

전력수급 긴급제어별 주파수 추이

 

① 계통이 안정하고 대책이 적정한 경우, 원상회복

② 계통이 안정하고 대책이 불충분한 경우, 새로운 주파수 안정

③ 계통이 불안정하거나 대책이 부적절한 경우, 계통붕괴

 

 

2. 주파수 특성

 

 

 

전력계통의 주파수 특성은 3가지로 구분하여 설명할 수 있습니다.

 

• 계통의 주파수 특성
• 발전기의 주파수 특성
• 부하의 주파수 특성

 

#1. 계통의 주파수 특성

주파수 변화를 동특성 및 정특성으로 구분할 수 있습니다.

 

계통의 주파수 특성

 

#2. 발전기의 주파수 특성

 

발전기의 주파수 특성

 

① 부하 증가

② 주파수 저하 $\Delta F$ ↓

③ 발전력 증가 $\Delta P_{G}$ ↑

 

주파수의 저하를 방지하기 위해 조속기가 제한된 범위 내에서 입력을 증가시킵니다.

 

#3. 부하의 주파수 특성

부하의 주파수 특성은 "부하의 자기 제어성"이라고도 합니다.

 

부하의 주파수 특성

 

① 부하 증가

② 주파수 저하 $\Delta F$ ↓, 전압 저하 $\Delta V$ ↓

③ 전동기 회전수(N) 저하

④ 소비전력 감소 $\Delta P_{L}$ ↓, 전동기 $P \propto N^{2 \sim 3}$, 전등 $P \propto V^{2} $

⑤ 주파수 저하 억제

 

2024.07.08 - [전기/이론] - 전력계통의 주파수 변동 원인 및 주파수 제어의 목적

전력계통의 주파수 변동 원인 및 주파수 제어의 목적